Aufgabengruppe 2 - Aufgabe 3 · 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

Gegeben ist die Schar der Geraden gk:x⃗=(k−4kk)+μ⋅(481)g_k: \vec{x} = \begin{pmatrix} k \\ -4k \\ k \end{pmatrix} + \mu \cdot \begin{pmatrix} 4 \\ 8 \\ 1 \end{pmatrix} mit μ∈R\mu \in \mathbb{R} und k∈Rk \in \mathbb{R}.

a)

Begründen Sie, dass alle Geraden der Schar parallel zueinander sind. [1 BE]

b)

Betrachtet wird das Quadrat mit folgenden Eigenschaften:

Die Punkte O(0∣0∣0)O(0|0|0) und P(11∣4∣5)P(11|4|5) sind Eckpunkte des Quadrats.

Zwei Seiten des Quadrats liegen auf Geraden der Schar.

Weisen Sie nach, dass OO und PP keine benachbarten Eckpunkte dieses Quadrats sind. [4 BE]

Aufgabenstellung: Aufgabengruppe 2 - Aufgabe 3 · Abitur NRW Mathematik LK · Teil A · Analytische Geometrie 2024

Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

a Begründen Sie, dass alle Geraden der Schar parallel zueinander sind.

Lösung: Alle Geraden der Schar haben denselben Vektor als Richtungsvektor.

b Weisen Sie nach, dass O und P keine benachbarten Eckpunkte dieses Quadrats sind.

Lösung: 1. Fall: Liegen auf derselben Geraden: Da (1145)=s⋅(481)\begin{pmatrix} 11 \\ 4 \\ 5 \end{pmatrix} = s \cdot \begin{pmatrix} 4 \\ 8 \\ 1 \end{pmatrix} für s∈Rs \in \mathbb{R} nicht lösbar ist, sind OO und PP keine benachbarten Eckpunkte, die auf derselben Gerade der Schar liegen. 2. Fall: Liegen auf verschiedenen Geraden: Da (1145)∘(481)=44+32+5≠0\begin{pmatrix} 11 \\ 4 \\ 5 \end{pmatrix} \circ \begin{pmatrix} 4 \\ 8 \\ 1 \end{pmatrix} = 44 + 32 + 5 \neq 0, sind OO und PP keine benachbarten Eckpunkte, die auf verschiedenen Geraden der Schar liegen.

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