Aufgabe e · Abitur NRW Mathematik LK · Haupttermin · CAS · Weiterbildungsk 2023

Thema: Geraden und Ebenen: Gleichungen und Lagebeziehungen · Aus der Prüfung LK · Haupttermin · CAS · Weiterbildungskolleg (2023)

Aufgabenstellung

Betrachtet wird die Gerade g:x⃗=(011)+λ⋅(10−1)g: \vec{x} = \begin{pmatrix} 0 \\ 1 \\ 1 \end{pmatrix} + \lambda \cdot \begin{pmatrix} 1 \\ 0 \\ -1 \end{pmatrix} mit λ∈R\lambda \in \mathbb{R}.

(1)

Zeigen Sie, dass die Gerade gg vollständig in der Ebene mit der Gleichung x+y+z=2x + y + z = 2 verläuft.

(2)

Zusätzlich ist die Geradenschar ha:x⃗=(001)+μ⋅(1a0)h_a: \vec{x} = \begin{pmatrix} 0 \\ 0 \\ 1 \end{pmatrix} + \mu \cdot \begin{pmatrix} 1 \\ a \\ 0 \end{pmatrix} mit μ∈R\mu \in \mathbb{R} und a∈Ra \in \mathbb{R} gegeben.

Weisen Sie nach, dass die Geraden gg und hah_a unabhängig vom Wert von aa stets windschief zueinander sind.

Aufgabenstellung: Aufgabe e · Abitur NRW Mathematik LK · Haupttermin · CAS · Weiterbildungsk 2023

Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

(1) Zeigen Sie, dass die Gerade g vollständig in der Ebene liegt, die durch die Gleichung x + y + z = 2 beschrieben wird.

Lösung: Einsetzen der durch die Geradengleichung gegebenen Koordinaten in die Ebenengleichung liefert die wahre Aussage λ+1+1−λ=2\lambda + 1 + 1 - \lambda = 2. Somit liegt gg in der Ebene.

(2) Weisen Sie nach, dass die Geraden g und h_a unabhängig vom Wert von a stets windschief zueinander sind.

Lösung: Die Richtungsvektoren sind nicht kollinear (kein Schnittpunkt und keine Parallelität für alle aa).

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