Aufgabengruppe 1 - Aufgabe 1 · Abitur NRW Mathematik LK · Teil A · Analytische Geometrie 2024

Thema: Längen, Winkel und Abstände im Raum · Aus der Prüfung LK · Teil A · Analytische Geometrie (2024)

Aufgabenstellung

1 Aufgabe

Die Punkte B(4∣3∣12)B(4|3|12) und C(2∣4∣10)C(2|4|10) sind Eckpunkte eines Parallelogramms ABCDABCD, dessen Diagonalen sich im Punkt M(3∣2∣1)M(3|2|1) schneiden.

a

Verschiebt man jeden der Punkte A, B, C, D und M parallel zur x3x_3-Achse in die x1x2x_1x_2-Ebene, so ergeben sich die Punkte A′\text{A}', B′\text{B}', C′\text{C}', D′\text{D}' bzw. M′\text{M}'. Das Viereck A′B′C′D′\text{A}'\text{B}'\text{C}'\text{D}' ist ein Parallelogramm, dessen Diagonalen sich im Punkt M′\text{M}' schneiden.

Zeichnen Sie A′B′C′D′\text{A}'\text{B}'\text{C}'\text{D}' und M′\text{M}' in die Abbildung ein.

b

Berechnen Sie den Wert des Skalarprodukts CM⃗∘CB⃗=(1−2−9)∘(2−12)\vec{\text{CM}} \circ \vec{\text{CB}} = \begin{pmatrix} 1 \\ -2 \\ -9 \end{pmatrix} \circ \begin{pmatrix} 2 \\ -1 \\ 2 \end{pmatrix} und beurteilen Sie, ob der Winkel zwischen den Vektoren CM⃗\vec{\text{CM}} und CB⃗\vec{\text{CB}} kleiner als 90∘90^\circ ist.

Aufgabenstellung: Aufgabengruppe 1 - Aufgabe 1 · Abitur NRW Mathematik LK · Teil A · Analytische Geometrie 2024

Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

a Zeichnen Sie A'B'C'D' und M' in die Abbildung ein.

Lösung: Die Punkte in der x1x2x_1x_2-Ebene lauten: B′(4∣3)\text{B}'(4|3), C′(2∣4)\text{C}'(2|4), M′(3∣2)\text{M}'(3|2). Da M′\text{M}' der Mittelpunkt der Diagonalen ist: OA⃗′=2OM⃗′−OC⃗′=(64)−(24)=(40)  ⟹  A′(4∣0)\vec{\text{OA}}' = 2\vec{\text{OM}}' - \vec{\text{OC}}' = \begin{pmatrix} 6 \\ 4 \end{pmatrix} - \begin{pmatrix} 2 \\ 4 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 4 \\ 0 \end{pmatrix} \implies \text{A}'(4|0) OD⃗′=2OM⃗′−OB⃗′=(64)−(43)=(21)  ⟹  D′(2∣1)\vec{\text{OD}}' = 2\vec{\text{OM}}' - \vec{\text{OB}}' = \begin{pmatrix} 6 \\ 4 \end{pmatrix} - \begin{pmatrix} 4 \\ 3 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 2 \\ 1 \end{pmatrix} \implies \text{D}'(2|1)

b Berechnen Sie den Wert des Skalarprodukts CM⃗∘CB⃗\vec{\text{CM}} \circ \vec{\text{CB}}

Lösung: -14

b beurteilen Sie, ob der Winkel zwischen den Vektoren CM⃗\vec{\text{CM}} und CB⃗\vec{\text{CB}} kleiner als 90∘90^\circ ist.

Lösung: Aus dem Skalarprodukt −14<0-14 < 0 folgt, dass der Winkel zwischen den Vektoren nicht kleiner als 90∘90^\circ ist.

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