Spurpunkte

In diesem Kapitel beschäftigen wir uns mit den Spurpunkten.

Unter einem Spurpunkt versteht man den Schnittpunkt einer Geraden mit einer Koordinatenebene.

Dieses Thema besprechen wir anhand eines ausführlichen Beispiels:

Gegeben ist eine Geradengleichung in Parameterform

\[g\colon\; \vec{x} = \vec{a} + \lambda \cdot \vec{u}\]

Gesucht sind die Spurpunkte der Geraden. Da es im dreidimensionalen Raum drei Koordinatenebenen gibt (\(x_2x_3\), \(x_1x_3\) und \(x_1x_2\)), lassen sich drei Spurpunkte berechnen.

  • \(S_1\) ist der Schnittpunkt von Gerade und \(x_2x_3\)-Ebene
  • \(S_2\) ist der Schnittpunkt von Gerade und \(x_1x_3\)-Ebene
  • \(S_3\) ist der Schnittpunkt von Gerade und \(x_1x_2\)-Ebene

Beispiel: Spurpunkte berechnen

Gegeben ist die Gerade \(g\)

\[g\colon\; \vec{x} = \begin{pmatrix} 1 \\ -4 \\ 4 \end{pmatrix} + \lambda \cdot \begin{pmatrix} 1 \\ 2 \\ -1 \end{pmatrix}\]

Unsere Aufgabe ist es, alle Spurpunkte zu berechnen.

Vorgehensweise: Spurpunkt \(S_i\) berechnen

  1. i-te Koordinate der Geradengleichung gleich Null setzen und den dazugehörigen Parameter \(\lambda\) berechnen
  2. \(\lambda\) in die Geradengleichung einsetzen, um die Koordinaten des Spurpunktes zu erhalten

Spurpunkt \(S_1\) berechnen

Der Spurpunkt \(S_1\) ist der Schnittpunkt der Geraden mit der \(x_2x_3\)-Ebene.

Die \(x_1\)-Koordinate von \(S_1\) ist gleich Null: \(S_1(0|?|?)\).

1) \(x_1 = 0\) in die erste Zeile der Geradengleichung einsetzen, um \(\lambda\) zu berechnen

\[1 + \lambda = 0 \qquad \rightarrow \qquad \lambda = -1\]

2) \(\lambda\) in die Geradengleichung einsetzen, um den Spurpunkt zu berechnen

\[g\colon\; \vec{s_1} = \begin{pmatrix} 1 \\ -4 \\ 4 \end{pmatrix} -1 \cdot \begin{pmatrix} 1 \\ 2 \\ -1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 0 \\ -6 \\ 5 \end{pmatrix}\]

Antwort: Der Spurpunkt \(S_1\) hat die Koordinaten \((0|{-6}|5)\).

Spurpunkt \(S_2\) berechnen

Der Spurpunkt \(S_2\) ist der Schnittpunkt der Geraden mit der \(x_1x_3\)-Ebene.

Die \(x_2\)-Koordinate von \(S_2\) ist gleich Null: \(S_2(?|0|?)\).

1) \(x_2 = 0\) in die zweite Zeile der Geradengleichung einsetzen, um \(\lambda\) zu berechnen

\[-4 + 2\lambda = 0 \qquad \rightarrow \qquad \lambda = 2\]

2) \(\lambda\) in die Geradengleichung einsetzen, um den Spurpunkt zu berechnen

\[g\colon\; \vec{s_2} = \begin{pmatrix} 1 \\ -4 \\ 4 \end{pmatrix} + 2 \cdot \begin{pmatrix} 1 \\ 2 \\ -1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 3 \\ 0 \\ 2 \end{pmatrix}\]

Antwort: Der Spurpunkt \(S_2\) hat die Koordinaten \((3|0|2)\).

Spurpunkt \(S_3\) berechnen

Der Spurpunkt \(S_3\) ist der Schnittpunkt der Geraden mit der \(x_1x_2\)-Ebene.

Die \(x_3\)-Koordinate von \(S_3\) ist gleich Null: \(S_3(?|?|0)\).

1) \(x_3 = 0\) in die dritte Zeile der Geradengleichung einsetzen, um \(\lambda\) zu berechnen

\[4 - \lambda = 0 \qquad \rightarrow \qquad \lambda = 4\]

2) \(\lambda\) in die Geradengleichung einsetzen, um den Spurpunkt zu berechnen

\[g\colon\; \vec{s_3} = \begin{pmatrix} 1 \\ -4 \\ 4 \end{pmatrix} + 4 \cdot \begin{pmatrix} 1 \\ 2 \\ -1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 5 \\ 4 \\ 0 \end{pmatrix}\]

Antwort: Der Spurpunkt \(S_3\) hat die Koordinaten \((5|4|0)\).

Mehr zum Thema Geraden

Im Folgenden findest du eine Übersicht über alle Artikel zum Thema Geraden in der analytischen Geometrie, die derzeit verfügbar sind.

Darstellung von Geraden  
Parameterform  
Zwei-Punkte-Form  
Einfache Anwendungen  
Punkt auf Gerade  
Spurpunkte  
Lagebeziehungen von Geraden  
Einführung in die Lagebeziehungen  
> Identische Geraden  
> Echt parallele Geraden  
> Windschiefe Geraden  
> Sich schneidende Geraden  
>> Schnittpunkt zweier Geraden  
>> Schnittwinkel zweier Geraden  
Andreas Schneider

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