Koordinatengeometrie im Raum - Kugel, Matheübungen

Kugelgleichung in Vektor- und Koordinatendarstellung, Lage eines Punktes (innerhalb, auf oder außerhalb der Kugel), Lagebeziehung Kugel/Gerade und Kugel/Ebene, Bestimmung des Berührpunktes/ des Schnittkreises

Hilfe
  • Ermittle aus den Angaben die Koordinaten des Mittelpunkts und den Radius r und stelle damit die Gleichung auf.

Geben Sie die Gleichung der Kugel mit folgenden Eigenschaften an. Evtl. hilft eine Skizze weiter.

  • Die Strecke [PQ] mit P(1|3|-5) und Q(-2|-2|1) ist Durchmesser der Kugel.
    X
    −
    2
    =
    Notizfeld
    Notizfeld
    Tastatur
    Tastatur für Sonderzeichen
    Kein Textfeld ausgewählt! Bitte in das Textfeld klicken, in das die Zeichen eingegeben werden sollen.
keine Berechtigung
Alle Punkte X auf der Kugel mit Mitelpunkt M und Radius r haben die Eigenschaft, dass der Verbindungsvektor von M zu X die Länge r hat. Entsprechend lässt sich die Kugelgleichung formulieren.
Beispiel
Gib eine Gleichung der Kugel mit Mittelpunkt M(1|0|-2) und Radius 5 an.
Wie liegen eine Kugel und eine Ebene zueinander und wie bestimmt man den Berührpunkt oder Schnittkreis?
#1311
Gegeben ist eine Kugel k mit Mittelpunkt M und Radius r sowie eine Ebene E. Der Abstand d von M zu E gibt Aufschluss darüber, welcher der drei Fälle vorliegt:
  1. Im Fall d < r schneiden sich k und E, die Schnittmenge ist ein Kreis. Dessen Radius r' lässt sich mittels Pythagoras bestimmen: r²=d²+(r')²
  2. Im Fall d = r berühren sich k und E in einem Punkt (=Lotfußpunkt F des Lots von M auf E)
  3. Im Fall d > r haben k und E keine gemeinsamen Punkte.
Beispiel
Gegeben ist eine Kugel k mit dem Mittelpunkt M(1|−4|3) und dem Radius 
r
=
4,5
 sowie die Ebene 
E:
 
x
1
−
2x
2
+
5x
3
=
0.
 Stelle fest, ob k und E gemeinsame Punkte besitzen. Falls ja, bestimme den Berührpunkt bzw. Mittelpunkt und Radius des Schnittkreises.

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