Koordinatengleichung einer Ebene

Über diese Lektion

Jahrgangsstufe 13 (erhöhtes Anforderungsniveau) › Geraden und Ebenen im Raum

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Koordinatengleichung einer Ebene

Geraden und Ebenen im Raum. Parameterform, Normalenform, Koordinatenform, Lagebeziehung, Schnittpunkt, Lotfußpunkt

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Drei schnelle Fragen zu früheren Lektionen.

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Eine Ebene geht durch den Ursprung und hat den Normalenvektor n⃗=(1∣2∣3)\vec{n} = (1|2|3). Liegt der Punkt M(1∣1∣−1)M(1|1|-1) in dieser Ebene?

  1. OM→∘n⃗=1+2−3=0\overrightarrow{OM} \circ \vec{n} = 1 + 2 - 3 = 0, also steht OM senkrecht auf n." data-option="1">Ja
  2. OM→∘n⃗\overrightarrow{OM} \circ \vec{n}: Es ist 0, also liegt M in der Ebene." data-option="2">Nein

Die Grundidee

XX liegt genau dann in der Ebene durch AA mit Normalenvektor n⃗\vec{n}, wenn AX→∘n⃗=0\overrightarrow{AX} \circ \vec{n} = 0 gilt (Normalenform).

Eine Ebene mit Normalenvektor n⃗=(a∣b∣c)\vec{n} = (a|b|c) hat eine Koordinatenform ax+by+cz+d=0ax + by + cz + d = 0.

Man bestimmt dd, indem man einen gegebenen Punkt in die Gleichung einsetzt.

Beispiel

Bestimme eine Gleichung der Ebene durch A(1∣2∣1)A(1|2|1) mit Normalenvektor n⃗=(2∣1∣3)\vec{n} = (2|1|3).

2x+y+3z+d=02x + y + 3z + d = 0
Die Koordinaten von n liefern a, b, c.
2+2+3+d=02 + 2 + 3 + d = 0
A liegt in der Ebene: einsetzen.
d=−7d = -7
Auflösen.
2x+y+3z−7=02x + y + 3z - 7 = 0
Ergebnis.

Du bist dran

Jetzt du: Die Ebene x+4y−z+d=0x + 4y - z + d = 0 geht durch A(1∣1∣2)A(1|1|2). Bestimme dd.

3+d=03 + d = 0
Einsetzen: 1 + 4 − 2 + d = 0.
d=−3d = -3
Auflösen.

Üben ★

  1. Die Ebene 1x+1y+1z+d=01x + 1y + 1z + d = 0 geht durch den Punkt A(3∣1∣2)A(3|1|2). Wie groß ist dd?
  2. Die Ebene 5x+4y+4z+d=05x + 4y + 4z + d = 0 geht durch den Punkt A(5∣1∣2)A(5|1|2). Wie groß ist dd?
  3. Die Ebene 2x+4y+5z+d=02x + 4y + 5z + d = 0 geht durch den Punkt A(5∣1∣2)A(5|1|2). Wie groß ist dd?

Vorsicht!

Üben ★★

  1. Welcher Vektor ist ein Normalenvektor der Ebene 2x−3y+z−6=02x - 3y + z - 6 = 0?
    1. (2∣−3∣1)(2|-3|1)
    2. (2∣−3∣−6)(2|-3|-6)
    3. (2∣3∣1)(2|3|1)
  2. Welcher Vektor ist ein Normalenvektor der Ebene 6x−2y+z−6=06x - 2y + z - 6 = 0?
    1. (6∣−2∣1)(6|-2|1)
    2. (6∣−2∣−6)(6|-2|-6)
    3. (6∣2∣1)(6|2|1)
  1. Der Punkt M(1∣1∣z)M(1|1|z) liegt in der Ebene 2x+1y+z−8=02x + 1y + z - 8 = 0. Wie groß ist zz?
  2. Der Punkt M(1∣1∣z)M(1|1|z) liegt in der Ebene 3x+1y+z−8=03x + 1y + z - 8 = 0. Wie groß ist zz?
  1. Die Ebene mit Normalenvektor n⃗=(5∣2∣1)\vec{n} = (5|2|1) geht durch A(4∣3∣0)A(4|3|0). Ihre Gleichung lautet 5x+2y+z+d=05x + 2y + z + d = 0. Wie groß ist dd?

Abschlusscheck

Drei Fragen zum Abschluss: Sitzt es?

  1. Die Ebene 1x+1y+1z+d=01x + 1y + 1z + d = 0 geht durch den Punkt A(3∣1∣2)A(3|1|2). Wie groß ist dd?
  2. Die Ebene 5x+4y+4z+d=05x + 4y + 4z + d = 0 geht durch den Punkt A(5∣1∣2)A(5|1|2). Wie groß ist dd?
  3. Die Ebene 2x+4y+5z+d=02x + 4y + 5z + d = 0 geht durch den Punkt A(5∣1∣2)A(5|1|2). Wie groß ist dd?

Merkkarte

Koordinatenform einer Ebene

  • Normalenvektor n⃗=(a∣b∣c)\vec{n} = (a|b|c): ax+by+cz+d=0ax + by + cz + d = 0.
  • dd bestimmt man mit einem Punkt der Ebene.

Achtung: dd nicht vergessen, sonst ginge die Ebene durch den Ursprung.

CC BY-SA 4.0