Aufgabengruppe 2 - Aufgabe 1 · Abitur NRW Mathematik GK · Teil A · Lineare Algebra 2021

Thema: Längen, Winkel und Abstände im Raum · Aus der Prüfung GK · Teil A · Lineare Algebra (2021)

Aufgabenstellung

Die Abbildung zeigt einen Quader sowie die Ortsvektoren der Eckpunkte AA, BB und DD. Die Grundfläche OABCOABC des Quaders ist quadratisch.

a

Beschreiben Sie die Lage des Punkts, zu dem der Ortsvektor 12⋅(b⃗−a⃗)\frac{1}{2}\cdot(\vec{b}-\vec{a}) gehört.

[1 BE]

b

Der Punkt PP hat den Ortsvektor 12b⃗+d⃗\frac{1}{2}\vec{b}+\vec{d}.

Zeichnen Sie PP in die Abbildung ein.

[1 BE]

c

Begründen Sie, dass der Wert des Terms b⃗∘OP⃗\vec{b}\circ\vec{OP} nur von der Seitenlänge der Grundfläche abhängt.

[3 BE]

Aufgabenstellung: Aufgabengruppe 2 - Aufgabe 1 · Abitur NRW Mathematik GK · Teil A · Lineare Algebra 2021

Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

a Beschreiben Sie die Lage des Punkts, zu dem der Ortsvektor 12⋅(b⃗−a⃗)\frac{1}{2}\cdot(\vec{b}-\vec{a}) gehört.

Lösung: Der Punkt ist der Mittelpunkt der Strecke OC‾\overline{OC}.

b Zeichnen Sie P in die Abbildung ein.

Lösung: Der Punkt PP liegt in der Deckfläche DEFGDEFG auf der Diagonalen DF‾\overline{DF}, genau in der Mitte zwischen DD und FF bzw. im Mittelpunkt der Deckfläche.

c Begründen Sie, dass der Wert des Terms b⃗∘OP⃗\vec{b}\circ\vec{OP} nur von der Seitenlänge der Grundfläche abhängt.

Lösung: b⃗∘OP⃗=b⃗∘(12b⃗+d⃗)=12⋅(b⃗∘b⃗)+b⃗∘d⃗=12⋅∣b⃗∣2\vec{b}\circ\vec{OP} = \vec{b}\circ\left(\frac{1}{2}\vec{b}+\vec{d}\right) = \frac{1}{2}\cdot(\vec{b}\circ\vec{b})+\vec{b}\circ\vec{d} = \frac{1}{2}\cdot|\vec{b}|^2 Die Länge des Vektors b⃗\vec{b} hängt nur von der Seitenlänge der Grundfläche ab.

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