Für den Abstand eines Punktes zu einer Geraden wird in Grundkursen in erster Linie ein Lotfußpunktverfahren genutzt. Auf dieser Seite wird das Verfahren mithilfe eines laufenden Punktes vorgestellt (zum Verfahren mit einer Hilfsebene siehe hier). Auch im Leistungskurs wird dieses Verfahren häufig angewendet, obwohl langsam die Formel für den Abstand Einzug in den Unterricht hält. Diese lässt sich zwar schneller anwenden, liefert aber nicht den Punkt der Geraden, für den die minimale Entfernung entsteht. Vorgehensweise: Abstand Punkt–Gerade mit laufendem Punkt
Gegeben ist eine Gerade $g\colon \vec x=\vec p+r\, \vec u$ und ein Punkt $A$, der nicht auf der Geraden liegt. Vom Punkt $A$ aus können wir zu verschiedenen Punkten der Geraden laufen (graue Pfeile), wobei diese Pfeile im Allgemeinen nicht die kürzest möglichen sind. Der Weg zur Geraden ist dann am kürzesten, wenn der Verbindungsvektor senkrecht auf der Geraden steht, wenn wir also zum Punkt $F$ laufen. Abstand punkt gerade lotfußpunktverfahren und. Der Vektor $\overrightarrow{AF}$ muss somit orthogonal auf dem Richtungsvektor $\vec u$ der Geraden stehen, und das wiederum bedeutet, dass das Skalarprodukt den Wert Null haben muss.
Abstand Punkt Gerade Lotfußpunktverfahren G
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Abstand Punkt Gerade Lotfußpunktverfahren P
Für die Methode mit der Hilfsebene können Sie $\vec n=\begin{pmatrix}8\\-4\\1\end{pmatrix}$ als Normalenvektor verwenden und müssten dann auf $t=-1$ kommen. Fußpunkte: $F_g(3{, }5|2{, }5|-3) \quad F_h(-4{, }5|6{, }5|-4)$
Den Mittelpunkt von (RS) kann man mit der Vektorkette $\vec m_1=\vec r+\tfrac 12 \overrightarrow{RS}$ oder mit der Formel $\vec m_1=\tfrac 12 (\vec r+\vec s)$ berechnen; entsprechend den anderen Mittelpunkt. Es ergibt sich: $M_1(3{, }5|2{, }5|-3)$; $M_2(-4{, }5|6{, }5|-4)$. Die Mittelpunkte der Kanten stimmen mit den Lotfußpunkten überein. Abstand Punkt–Gerade: Lotfußpunkt mit laufendem Punkt (Beispiel). Abstand der Kanten: $\left|\overrightarrow{F_gF_h}\right|=\sqrt{(-8)^2+4^2+(-1)^2}=9$
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Letzte Aktualisierung: 02. 12. 2015; © Ina de Brabandt
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Abstand Punkt Gerade Lotfusspunktverfahren
Man erstellt allgemein den Verbindungsvektor $\overrightarrow{AF}$, der zunächst noch den Parameter der Geraden enthält ("laufender" Punkt $F$). Mithilfe der Orthogonalitätsbedingung $\overrightarrow{AF}\cdot \vec u=0$ berechnet man den Parameter und somit den Fußpunkt $F$. Der Abstand des Punktes zu der Geraden beträgt $d=\left|\overrightarrow{AF}\right|$. Beispiel
Aufgabe: Gesucht ist der Abstand des Punktes $A(10|5|7)$ von der Geraden $g\colon \vec x=\begin{pmatrix}-2\\1\\7\end{pmatrix}+r\, \begin{pmatrix}4\\1\\-3\end{pmatrix}$. Abstand punkt gerade lotfußpunktverfahren das. Lösung:
Schritt 1: Der allgemeine (laufende) Punkt auf der Geraden hat die Koordinaten $F(-2+4r|1+r|7-3r)$. Damit ergibt sich der Verbindungsvektor
$\overrightarrow{AF}=\vec f-\vec a = \begin{pmatrix}-2+4r\\1+r\\7-3r\end{pmatrix}-\begin{pmatrix}10\\5\\7\end{pmatrix} = \begin{pmatrix}-12+4r\\-4+r\\-3r\end{pmatrix}$. Schritt 2: Der Verbindungsvektor steht senkrecht auf der Geraden, wenn das Skalarprodukt mit dem Richtungsvektor Null ergibt:
$\begin{alignat*}{3}
\overrightarrow{AF}\cdot \vec u&\, =0 & \begin{pmatrix}-12+4r\\-4+r\\-3r\end{pmatrix}\cdot \begin{pmatrix}4\\1\\-3\end{pmatrix}&\, =0\\
& & (-12+4r)\cdot 4+(-4+r)\cdot 1+(-3r)\cdot (-3)&\, =0\\
& & -48+16r-4+r+9r&\, =0&&\hspace{2em}|+48+4\\
& & 26r&\, =52&&\hspace{2em}|:26\\
& & r&\, =2\\
\end{alignat*}$
Den Wert des Parameters setzen wir in den bisher allgemeinen Punkt ein, um die Koordinaten des gesuchten Lotfußpunktes zu erhalten.
Abstand Punkt Gerade Lotfußpunktverfahren Das
(das ist jetzt falsch, aber so habe ich es verstanden). @björn, ich kann das aber nicht
also mache ich das LFPV so:
PARAMETERFORM AUS KOORDINATENFORM:
Dann: Der Lotfußpkt Q gehört zur Ebene E und hat die Koordinaten
Q (-t|2s+2t|-2s)
Der Vektor QP hat die Koordinaten
Es gilt QP steht senkrecht auf Richtungsvektor der E
Kommt raus 12-4s-4t-12-2s=0
-6s-4t=0
so jetzt weiß ich aber nicht mehr weiter, weil wir hier danach dann in der Schule bei LFPV von Gerade zu Punkt dann den Parameter ausgerechnet haben und damit den Vektor QP bestimmen konnten und dann nur seinen Betrag gebildet haben.. und dann hatten wir den Abstand. 02. Abstand punkt gerade lotfußpunktverfahren p. 2008, 22:08
Also bitte, das LFPV:
Du musst die Normale durch P mit der Ebene schneiden. Wie lautet die (Parameter-)Gleichung dieser Normalen? (Deren Richtungsvektor ist der Normalvektor der Ebene). Und die Ebene lasse doch bitte in der bereits gegebenen Normalform, das ist doch wesentlich angenehmer. Beim Schnitt der Normalen setzt du einfach zeilenweise die Parameterform der Normalen n die Ebenengleichung ein und berechnest den Wert des Parameters, fertig.
Um den Abstand eines Punktes zu einer Geraden im dreidimensionalen Raum zu berechnen, verwendet man in hessischen Grundkursen bevorzugt das Lotfußpunktverfahren. Der Vorteil gegenüber einer Formel liegt darin, dass man gleichzeitig den Lotfußpunkt erhält, also den Punkt auf der Geraden, auf den man zusteuern müsste, um auf kürzestem Weg vom Punkt außerhalb zur Geraden zu kommen. Die Formel dagegen liefert nur die Länge des Weges – manchmal reicht das, aber nicht immer. Auf dieser Seite wird das Verfahren mit einer Hilfsebene behandelt. Das Verfahren mit einem laufenden Punkt finden Sie hier. Abstand Punkt Gerade - Lotfußpunktverfahren. Die Zeichnung veranschaulicht die Vorgehensweise:
Vorgehensweise bei der Berechnung des Abstandes Punkt/Gerade
Erstelle Hilfsebene $H$ durch $P$, die senkrecht auf $g$ steht. Berechne den Schnittpunkt $F$ (Fußpunkt) von $H$ mit $g$. Berechne den Abstand $d=\left|\overrightarrow{PF}\right|$. Beispiel
Gesucht ist der Abstand des Punktes $P(10|5|7)$ von der Geraden $g\colon \vec x=\begin{pmatrix}-2\\1\\7\end{pmatrix}+s\, \begin{pmatrix}4\\1\\-3\end{pmatrix}$.