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Dreieck und ein Paar Kugeln

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Aufgabe

Gegeben sind die drei Punkte P(8 |-4 |10.5 )  , Q(- 2|- 4|18 )  und M (- 2|- 4|3 )  und die Gerade

         (      )    (     )
              0         -1
g : r(t) = - 10   + t    3
             18          0
  1. Es ist zu zeigen, dass das Dreieck MPQ gleichschenklig ist. 1.5 P.
  2. Es ist zu zeigen, dass die Gerade h(M P)  und g  windschief sind. 1.5 P.
  3. Die Kugel K habe den Mittelpunkt M und berühre die Gerade g  . Welchen Radius hat die Kugel K? Wo berührt die Kugel K die Gerade g  ? 3 P.
  4. Auch der Punkt Q liegt auf der Kugeloberfläche von K. Wie lautet die Gleichung der Tangentialebene E an K im Punkt Q? 1.5 P.
  5. Die Kugel K’ hat den Mittelpunkt A( 18|- 4|18 )  und den Radius 20. Es ist zu zeigen, dass der Punkt Q auf dem Schnittkreis der Kugeln K und K’ liegt. 1.5 P.
  6. Wie lautet die Koordinatengleichung der Ebene, in der der Schnittkreis von K und K’ liegt? 2 P.
  7. Welchen Radius hat der Schnittkreis von K und K’? 2 P.

Lösung

  1. Dreiecksseiten messen 12.5; 12.5 und 13
  2. Richtungsvektoren nicht parallel (nicht kolinear) und die Geraden haben keinen gemeinsamen Punkt
  3. r=15, Berührungspunkt B( - 2|- 4|18)  (=Q!)
    Normalebene N zu g durch M erstellen, Durchstosspunkt von g durch N ist gesuchter Punkt.
  4. - z + 18 = 0
    QM ist Normalenvektor der gesuchten Tangentialebene.
  5. Q liegt auf K (vgl. oben) und Q liegt auf K’, weil die Länge AQ = 20 ist.
  6. N: 4x+ 3z- 46 = 0
    Es handelt sich dabei um die Normalebene N
  2  zur Gerade k(AM) durch den Punkt Q.
  7. r = 12
    Normalebene N2  (vgl. oben) mit k(AM) durchstossen liefert Punkt C. Länge CQ ist gesuchter Radius.