Pregunta
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Bestimme den Abstand des Punktes \( P(11|10| 0) \) von der Ebene E : \( -4 x_{1}-3 x_{2}=-24 \). Berechne dabei auch den Lotfußpunkt. \[ \mathrm{d}=\square \] Lotfußpunkt \( \mathrm{L}:(\square|\square| \square) \)

Ask by Campbell Ball. in Germany
Feb 03,2025

Solución de tutoría real

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Der Abstand des Punktes \( P(11\,|\,10\,|\,0) \) von der Ebene \( E: -4x - 3y = -24 \) beträgt 10. Der Lotfußpunkt \( \mathrm{L} \) ist \( (3\,|\,4\,|\,0) \).

Solución

Um den Abstand des Punktes \( P(11\,|\,10\,|\,0) \) von der Ebene \( E: -4x_{1} - 3x_{2} = -24 \) sowie den Lotfußpunkt \( \mathrm{L} \) zu bestimmen, gehen wir wie folgt vor: ### Schritt 1: Normalenvektor der Ebene Die Ebenengleichung kann in die Normalenform gebracht werden: \[ -4x - 3y + 0z = -24 \] Der Normalenvektor \( \vec{n} \) ist somit: \[ \vec{n} = (-4,\, -3,\, 0) \] ### Schritt 2: Abstand berechnen Der Abstand \( d \) eines Punktes \( P(x_0\,|\,y_0\,|\,z_0) \) von der Ebene \( ax + by + cz + d = 0 \) wird mit der Formel berechnet: \[ d = \frac{|a x_0 + b y_0 + c z_0 + d|}{\sqrt{a^2 + b^2 + c^2}} \] Setzen wir die Werte ein: \[ a = -4,\; b = -3,\; c = 0,\; d = 24 \] \[ d = \frac{|-4 \cdot 11 - 3 \cdot 10 + 0 \cdot 0 + 24|}{\sqrt{(-4)^2 + (-3)^2 + 0^2}} = \frac{|-44 - 30 + 24|}{5} = \frac{|-50|}{5} = 10 \] ### Schritt 3: Lotfußpunkt \( \mathrm{L} \) berechnen Der Lotfußpunkt \( \mathrm{L} \) kann mit der Formel \[ \mathrm{L} = P + t \cdot \vec{n} \] bestimmt werden, wobei \[ t = \frac{-(\vec{n} \cdot \vec{P} + d)}{|\vec{n}|^2} = \frac{-((-4)(11) + (-3)(10) + 0 \cdot 0 + 24)}{(-4)^2 + (-3)^2 + 0^2} = \frac{50}{25} = 2 \] Somit: \[ \mathrm{L} = (11,\,10,\,0) + 2 \cdot (-4,\, -3,\, 0) = (11 - 8,\, 10 - 6,\, 0 + 0) = (3\,|\,4\,|\,0) \] ### Ergebnis \[ \mathrm{d}=10 \] Lotfußpunkt \( \mathrm{L}:(3\,|\,4\,|\,0) \)

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Beyond the Answer

Um den Abstand des Punktes \( P(11|10| 0) \) von der Ebene \( E: -4x_1 - 3x_2 = -24 \) zu bestimmen, nutzen wir die Formel für den Abstand von einem Punkt zu einer Ebene. Zuerst bringen wir die Ebenengleichung in die Form \( ax_1 + bx_2 + cx_3 + d = 0 \). Dazu setzen wir \( a = -4 \), \( b = -3 \), \( c = 0 \), und \( d = 24 \), sodass die Gleichung zur Form \( -4x_1 - 3x_2 + 24 = 0 \) umgestellt wird. Der Abstand \( d \) wird dann mit folgender Formel berechnet: \[ d = \frac{|ax_1 + bx_2 + cx_3 + d|}{\sqrt{a^2 + b^2 + c^2}} \] Das setzt sich dann so zusammen: \[ d = \frac{|-4(11) - 3(10) + 24|}{\sqrt{(-4)^2 + (-3)^2 + 0^2}} = \frac{|-44 - 30 + 24|}{\sqrt{16 + 9}} = \frac{|-50|}{5} = 10 \] Der Abstand \( d \) beträgt also \( 10 \). Nun zum Lotfußpunkt \( L \). Der Vektor \( \vec{n} = (-4, -3, 0) \) ist der Normalenvektor der Ebene. Der Lotfußpunkt \( L \) auf der Ebene kann durch die Parametrisierung \( P + t\vec{n} \) gefunden werden, wobei \( t \) die Länge des Abstands ist. \[ L = P + t \vec{n} = (11, 10, 0) + 10 \cdot \left(-\frac{4}{5}, -\frac{3}{5}, 0\right) = (11 - 8, 10 - 6, 0) = (3, 4, 0) \] Somit ist der Lotfußpunkt \( L(3|4|0) \). Zusammengefasst: \[ \mathrm{d}=10 \] Lotfußpunkt \( \mathrm{L}:(3|4|0) \)

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