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Gegeben ist die Ebene \( \mathrm{E}:-z_{3}+4 x_{2}+8 y_{3}=-8 \). Bestimme die Gleichung einer Ebene \( F \), die parallel zu E ist und den Abstand \( \mathrm{d}=27 \) zu E hat. F: \( 00 \mathrm{x}_{1}+0 \) Bitte nur ganzzahlige Koordinaten für die Vektoren eingeben,

Ask by Christensen Lewis. in Germany
Feb 03,2025

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Die gesuchten Ebenen \( F_1 \) und \( F_2 \) sind: - \( F_1: 4x + 8y - z = 235 \) - \( F_2: 4x + 8y - z = -251 \) Beide Ebenen sind parallel zur gegebenen Ebene \( E \) und haben einen Abstand von 27.

Solution

Um die Gleichung der Ebene \( F \) zu bestimmen, die parallel zur gegebenen Ebene \( E \) ist und einen Abstand von \( d = 27 \) hat, gehen wir wie folgt vor: 1. **Bestimmung der Normalenvektoren**: Die allgemeine Form einer Ebene in der Form \( ax + by + cz = d \) hat den Normalenvektor \( \mathbf{n} = (a, b, c) \). Für die gegebene Ebene \( E: -z + 4x + 8y = -8 \) ist der Normalenvektor \( \mathbf{n} = (4, 8, -1) \). 2. **Berechnung des Abstands**: Der Abstand \( d \) zwischen zwei parallelen Ebenen kann mit der Formel berechnet werden: \[ d = \frac{|d_2 - d_1|}{\sqrt{a^2 + b^2 + c^2}} \] wobei \( d_1 \) und \( d_2 \) die konstanten Terme der beiden Ebenen sind. Wir setzen \( d_1 = -8 \) und \( d_2 \) ist der gesuchte Wert. 3. **Einsetzen der Werte**: Wir setzen die Werte in die Abstandsformel ein: \[ 27 = \frac{|d_2 + 8|}{\sqrt{4^2 + 8^2 + (-1)^2}} \] Zuerst berechnen wir den Nenner: \[ \sqrt{4^2 + 8^2 + (-1)^2} = \sqrt{16 + 64 + 1} = \sqrt{81} = 9 \] Jetzt setzen wir das in die Gleichung ein: \[ 27 = \frac{|d_2 + 8|}{9} \] Multiplizieren wir beide Seiten mit 9: \[ 243 = |d_2 + 8| \] 4. **Lösen der Betragsgleichung**: Dies führt zu zwei Fällen: - Fall 1: \( d_2 + 8 = 243 \) → \( d_2 = 235 \) - Fall 2: \( d_2 + 8 = -243 \) → \( d_2 = -251 \) 5. **Aufstellen der Ebenen**: Die Ebenen \( F_1 \) und \( F_2 \) sind dann: - \( F_1: 4x + 8y - z = 235 \) - \( F_2: 4x + 8y - z = -251 \) Somit sind die Gleichungen der gesuchten Ebenen \( F_1 \) und \( F_2 \): - \( F_1: 4x + 8y - z = 235 \) - \( F_2: 4x + 8y - z = -251 \) Beide Ebenen sind parallel zur Ebene \( E \) und haben den gewünschten Abstand von 27.

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The Deep Dive

Um die Gleichung der Ebene \( F \), die parallel zur Ebene \( E \) ist und einen Abstand von 27 zu \( E \) hat, zu bestimmen, benötigen wir den Normalenvektor der Ebene \( E \). Die gegebene Form der Ebene kann umgeschrieben werden in die allgemeine Form \( a x_1 + b x_2 + c x_3 + d = 0 \). Für \( E \) ist das: \( 0 x_1 + 4 x_2 + 8 x_3 + 8 = 0 \), also ist der Normalenvektor \( \mathbf{n} = (0, 4, 8) \). Der Abstand \( d \) zwischen zwei parallelen Ebenen kann mit der Formel \( d = \frac{|d_2 - d_1|}{\sqrt{a^2 + b^2 + c^2}} \) berechnet werden. Hierbei ist \( d_2 \) der Wert von \( d \) für die gesuchte Ebene \( F \) und \( d_1 \) der Wert von \( d \) für die Ebene \( E \). Da der Abstand 27 beträgt, erhalten wir die Gleichung für die gesuchte Ebene \( F \) als: \[ -z_3 + 4x_2 + 8y_3 + d = 0 \] Wir setzen \( d_2 = -8 \pm 27 \) (wobei wir entweder 27 addieren oder subtrahieren können). Das ergibt \( d_2 = 19 \) oder \( d_2 = -35 \). Die möglichen Gleichungen der Ebene \( F \) sind also: 1. \( -z_3 + 4x_2 + 8y_3 + 19 = 0 \) 2. \( -z_3 + 4x_2 + 8y_3 - 35 = 0 \) Für die ersten ganzzahligen Koordinaten nehmen wir die Gleichung mit 19, sodass die finale Antwort lautet: \[ F: 0x_1 + 4x_2 + 8y_3 + 19 = 0 \]

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