Abstände und Winkel


Neben der (besonderen) gegenseitigen Lage von Geraden und Ebenen, geht es in der Analytischen Geometrie auch um die Berechnung von Abständen und Winkel zwischen Punkten, Geraden und Ebenen. Die meisten dieser Berechnungsmethoden beruhen auf die geschickte Verknüpfung von Methoden, die du schon in früheren Kapiteln kennengelernt hast. Genauso ist dies mit Spiegelungsaufgaben, bei denen Objekte an einem Punkt, einer Gerade oder einer Ebene gespiegel werden sollen.
Diese Aufgaben sind sehr beliebt (zumindest bei den Lehrern), weil der Lösungsansatz oft aus der logischen Aneinanderreihung von Methoden besteht, die du von den Grundlagen der Geraden- und Ebenenkonstruktion und den einfachen Vektorrechnung schon kennst.


Abstandsberechnungen


Abstand Punkt-Gerade


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Abstand Punkt-Gerade (Methode 1: laufender Punkt)
m13v0009 In diesem Lektionsvideo wird die Methode des "laufenden Punktes" zur Bestimmung des Abstands eines Punktes von einer Geraden vorgestellt. Dazu wird aus der Schar der Verbindungsvektoren vom gegebenen Punkt zu Punkten auf der Geraden derjenige bestimmt, der senkrecht zur Geraden steht. Der Betrag dieses Vektors ergibt den gesuchten Abstand. | auf teilen
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Abstand Punkt-Gerade (Methode 2: mittels Hilfsebene)
m13v0010 In diesem Video lernst du eine schnelle Methode zur Bestimmung des Abstandes eines Punktes von einer Geraden. Du konstruierst eine Hilfsebene, die den gegebenen Punkt P enthält und senkrecht zur Geraden g verläuft. Der Richtungsvektor der Geraden dient dabei als Normalenvektor dieser Hilfsebene. Anschließend bestimmst du den Lotfußpunkt L als Schnittpunkt der Geraden mit der Hilfsebene. Der gesuchte Abstand ist dann die Länge (Betrag) des Vektors vom Punkt P zum Lotfußpunkt L. | auf teilen

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Abstand Punkt-Gerade mit Vektorprodukt berechnen
m13v0406 In diesem Video wird eine weitere Methode vorgestellt, mit der man den Abstand eines Punktes von einer Geraden bestimmen kann - diesmal mit Hilfe des Vektorprodukts (Kreuzproduktes). Anders als bei anderen Methoden, wird der Abstand direkt, d.h. ohne über den Umweg der Lotfußpunktbestimmung, berechnet. Also immer, wenn man den Lotfußpunkt nicht explizit berechnen muss, ist dies eine sehr schnelle Berechnungsmethode des Abstandes Punkt-Gerade. | auf teilen

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Abstand Punkt-Gerade berechnen mit zweimal Vektorprodukt
m13v0631 In diesem Video wird eine andere Methode der Abstandsbestimmung Punkt-Gerade gezeigt, bei der zweimal das Vektorprodukt zum Einsatz kommt. Man beginnt mit der Betrachtung, dass Gerade und Punkt in einer gemeinsamen Ebene liegen, dann sucht man zunächst einen Normalenvektor und dann einen Vektor, der zum Normalenvektor und der Geraden senkrecht ist - dies ist die Richtung der Lotgeraden. Der Rest ist dann Routine... | auf teilen
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Abstand Punkt-Ebene


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Abstand Punkt-Ebene (mittels Lotgerade)
m13v0159 In diesem Video wird erklärt, wie man den Abstand eines Punktes von der Ebene bestimmt - in diesem Fall mit Hilfe einer Lotgeraden. | auf teilen

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Herleitung der Abstandsformel Punkt-Ebene mittels Hessescher Normalenform
m13v0464 In diesem Video wird die Formel zur Berechnung des Abstandes Punkt-Ebene über die Hessesche Normalenform hergeleitet. | auf teilen

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Ebenen mit vorgegebenen Abstand zum Ursprung erzeugen
m13v0775 Wenn die Ebenengleichung in der Hesse'schen Normalenform vorliegt, kann man damit sehr einfach den Abstand eines Punktes von der Ebene bestimmen. Besonders einfach ist es, wenn der Punkt der Koordinatenursprung ist. So ein Fall wird in dieser Übungsaufgabe behandelt. | auf teilen
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Ebenengleichung gegeben: In welche Richtung zeigt der Normalenvektor?
m13v0701 Aus der Ebenengleichung kann man einen Normalenvektor der Ebene ermitteln; aber dieser Normalenvektor kann ja in zwei verschiedene Richtungen zeigen. Wie kann man feststellen, in welche Richtung der Normalenvektor zeigt, wenn man diesen am Koordinatenursprung ansetzt - zur Ebene hin, oder von der Ebene weg? In diesem Video wird gezeigt, wie man dies untersuchen kann... | auf teilen
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Punkte mit bestimmten Abstand von Lotfußpunkt bzw. Ebene bestimmen
m13v0270 Dies ist ein Übungsvideo, in dem Punkte ermittelt werden sollen, die einen bestimmten Abstand zu einem Lotfußpunkt bzw. einer Ebene haben. | auf teilen
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Punkte auf x2-Achse bestimmen, die bestimmten Abstand zu gegebener Ebene haben (So ähnlich im Abi)
m13v0323 In diesem Üungsvideo sollen die Punkte auf der x2-Achse bestimmt werden, die einen bestimmten Abstand zu einer gegebenen Ebene haben. Dies ist eine Aufgabe, so wie sie im hilfsmittelfreien Teil im Abitur drankam. | auf teilen
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a b

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Gerade und Ebene - Lage und Abstand (klausurtypische Aufgabe)
m13v0725 Bei dieser klausurtypischen Aufgabe untersuchen wir das Zusammenspiel zwischen einer Geraden und einer Ebene. Die Gerade schneidet die Ebene. Nun geht es darum, Punkte auf der Geraden zu finden, die von der Ebene einen vorgegebenen (senkrechten) Abstand haben. | auf teilen
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a b

Abstand Gerade-Gerade


Der Abstand zwischen zwei Geraden ist natürlich nur relevant, wenn sich die Geraden nicht schneiden, also bei parallelen bzw. windschiefen Geraden.


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Abstand windschiefer Geraden - Methode 1: über gemeinsames Lot (ohne Hilfsebene)
m13v0011 In diesem Video wird erklärt, wie man den Abstand windschiefer Geraden bestimmt. Der kürzeste Abstand zweier windschiefer Geraden ist die Strecke, die gleichzeitig senkrecht auf beiden Geraden steht (das gemeinsame Lot). Hier wird erläutert, wie man dieses gemeinsame Lot ermittelt.
Es gibt eine weitere Methode zur Bestimmung des Abstandes von winschiefen Geraden, die in einem separaten Video (folgt in Kürze) erläutert wird. | auf teilen

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Abstand windschiefer Geraden (Methode 2: mit Hilfsebene)
m13v0012 In diesem Video wird erklärt, wie man den Abstand windschiefer Geraden bestimmt - in diesem Fall mittels einer Hilfsebene. In einem anderen Video habe ich vorgemacht, wie man das über ein gemeinsames Lot beider Geraden machen kann | auf teilen

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Abstand windschiefer Geraden mit besonderer Lage im Koordinatensystem schnell erkennen
m13v0744 Wenn man zwei Geraden mit besonderer Lage im Raum gegeben hat (Parallelität zu Koordinatenachsen bzw. zu Koordinatenebenen), so ist es sehr einfach deren Abstand zu bestimmen. In diesem Video wird dies an drei Beispielen vorgemacht. | auf teilen
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a b c

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Gerade so anpassen, dass im Abstand 2 parallel zu einer Ebene verläuft
m13v0847 Bei dieser Aufgabe hast du eine Geradenschar und eine Ebene gegeben. Du sollst prüfen, ob es Geraden aus der Schar gibt, die parallel zur Ebene verlaufen und einen festgelegten Abstand zu ihr haben. | auf teilen
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Abstand Gerade-Ebene


Abstand Ebene-Ebene


Das Problem der Abstandsbestimmung zwischen zwei Ebenen ist natürlich nur relevant, wenn die Ebenen parallel zueinander sind. Dann kann das Problem auf eine Abstandsbestimmung Punkt-Ebene zurückgeführt werden, wobei man einen (beliebigen) Punkt der einen Ebene nimmt und den Abstand zur anderen Ebene ermittelt.


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Zeigen, dass zwei Ebenen parallel sind und deren Abstand bestimmen
m13v0207 Zwei Ebenen sind in Parameter bzw. Normalenform gegeben. Zu zeigen ist, dass die Ebenen parallel sind, und man soll ihren Abstand bestimmen. | auf teilen
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Parallele Ebenen mit bestimmten Abstand zum Ursprung (so ähnlich im Abi gesehen)
m13v0489 Ein weiteres Video aus der Serie "So ähnlich im Abi gesehen". Eine Ebene E ist gegeben. Gesucht sind die zu E parallelen Ebenen, welche vom Koordinatenursprung den Abstand 5 haben. Eine ähnliche Aufgabe wurde im Abi des Landes Baden-Württemberg im Jahr 2016 gestellt. | auf teilen
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Ebenen mit bestimmten Abstand zu gegebener Ebene bestimmen
m13v0697 Ein Video zu Abständen paralleler Ebenen: Zu einer gegebenen Ebene gibt es zwei Ebenen, die denselben Abstand zu dieser haben. Bei dieser Aufgabe sollen die Gleichungen solcher Ebenen bestimmt werden. | auf teilen
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