Aufgabe 1 (MMS 2) - Geraden und Ebenen: Gleichung… · Abitur NRW Mathematik GK · Teil B · Analytische Geometrie (CAS 2024

Thema: Geraden und Ebenen: Gleichungen und Lagebeziehungen · Aus der Prüfung GK · Teil B · Analytische Geometrie (CAS) (2024)

Aufgabenstellung

Abbildung 1 zeigt die Pyramide ABCDSABCDS mit A(0∣0∣0)A(0|0|0), B(2∣0∣0)B(2|0|0), C(2∣2∣0)C(2|2|0), D(0∣4∣0)D(0|4|0) und S(0∣0∣3,5)S(0|0|3{,}5).

d)

Die Seitenfläche CDS der Pyramide liegt in der Ebene E.

Bestimmen Sie eine Gleichung von E in Koordinatenform.

(zur Kontrolle: 7x+7y+8z=287x + 7y + 8z = 28)

e)

Berechnen Sie die Größe des Winkels zwischen der Ebene E und der Ebene F, in der die Seitenfläche ADS der Pyramide liegt.

°

f)

Betrachtet werden die Würfel, von denen drei Seitenflächen in den drei Koordinatenebenen liegen. Abbildung 3 zeigt einen dieser Würfel. Unter diesen Würfeln gibt es einen, bei dem ein Eckpunkt auf der Kante CS‾\overline{CS} der Pyramide, aber weder in C noch in S liegt.

Berechnen Sie die Kantenlänge dieses Würfels und begründen Sie, dass kein Punkt dieses Würfels außerhalb der Pyramide liegt.

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Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

d) Bestimmen Sie eine Gleichung von E in Koordinatenform.

Lösung: 7x+7y+8z=287x + 7y + 8z = 28

e) Berechnen Sie die Größe des Winkels zwischen der Ebene E und der Ebene F, in der die Seitenfläche ADS der Pyramide liegt.

Lösung: 56,6∘56{,}6^\circ

f) Berechnen Sie die Kantenlänge dieses Würfels.

Lösung: 1411\frac{14}{11}

f) Begründen Sie, dass kein Punkt dieses Würfels außerhalb der Pyramide liegt.

Lösung: In Verbindung mit der Abbildung genügt es zu prüfen, ob der Eckpunkt (14/11 | 0 | 14/11) des Würfels außerhalb der Pyramide liegt. Da die Gleichung (14/11 | 0 | 14/11)^T = (2 | 0 | 0)^T + t * (-2 | 0 | 3,5)^T mit t = 4/11 eine Lösung besitzt, liegt dieser Punkt auf der Kante BS und somit nicht außerhalb der Pyramide.

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