Ebene in Parameterdarstellung
Die Parameterform
Eine Ebene in Parameterform wird durch einen Punkt und zwei Vektoren angegeben. $$ E: \overrightarrow{x} = A + r \overrightarrow{u} + s \overrightarrow{v} $$ $A$ ist der Punkt. Die beiden Vektoren $\overrightarrow{u}$ und $\overrightarrow{v}$ nennt man Richtungsvektoren. Vielfache dieser Richtungsvektoren werden zum Punkt addiert.
Erstellen der Ebenengleichung aus drei Punkten
Die Richtungsvektoren ergeben sich aus der Differenz zweier Punkte.
Beispiel:
Gegeben sind drei Punkte der Ebene: A(1|2|3), B (2|4|2) und C(3|5|3).
Als mögliche Richtungsvektoren lassen sich bestimmen:
$$
\begin{array}
\overrightarrow{u} = B-A =
\begin{pmatrix} 2\\4\\2 \end{pmatrix}
-
\begin{pmatrix} 1\\2\\3 \end{pmatrix}
= \begin{pmatrix} 1 \\ 2 \\ 1 \end{pmatrix}
\\
\overrightarrow{v} = C-A =
\begin{pmatrix} 3 \\ 5 \\ 3 \end{pmatrix}
-
\begin{pmatrix} 1 \\ 2 \\ 3 \end{pmatrix}
= \begin{pmatrix} 2 \\ 3 \\ 0 \end{pmatrix}
\\
\overrightarrow{w} = C-B =
\begin{pmatrix} 3 \\ 5 \\ 3 \end{pmatrix}
-
\begin{pmatrix} 1\\2\\3 \end{pmatrix}
= \begin{pmatrix} 2 \\ 3 \\ 0 \end{pmatrix}
\end{array}
$$
Sie benötigen nur zwei Richtungsvektoren. Einen der Punkte
müssen Sie angeben.
$$
E_1: \overrightarrow{x} =
\begin{pmatrix} 1\\2\\3 \end{pmatrix}
+
r \begin{pmatrix} 1 \\ 2 \\ 1 \end{pmatrix}
+
s \begin{pmatrix} 2 \\ 3 \\ 0 \end{pmatrix}
$$
Da es bei den Richtungsvektoren nur auf die Richtung ankommt, können Sie
auch Vielfache der Vektoren wählen oder Kombinationen aus den
Richtungsvektoren.
$$
E_2: \overrightarrow{x} =
\begin{pmatrix} 1\\2\\3 \end{pmatrix}
+
r \begin{pmatrix} 2 \\ 4 \\ 2 \end{pmatrix}
+
s \begin{pmatrix} 3 \\ 5 \\ 1 \end{pmatrix}
$$
$E_1$ und $E_2$ sind dieselbe Ebene.
Bei $E_2$ ist der erste Richtungsvektor das Doppelte des
ersten Richtungsvektors von $E_1$.
Der zweite Richtungsvektor ist die Summe der beiden Richtungsvektoren von $E_1$.
Hinweise zur Parameterform
- Die Parameterform erzeugt alle Punkte der Ebene direkt. Sie werden später noch Formen kennenlernen, bei denen nur überprüft werden kann, ob ein Punkt ein Punkt der Ebene ist.
- Die Richtungsvektoren dürfen nicht parallel sein. D. h. nicht Vielfache voneinander sein. Sonst erhalten Sie nur eine Gerade
-
Ob zwei Ebenen gleich sind, ist dagegen schwierig zu ermitteln.
- Sie müssen überprüfen, ob der Punkt der zweiten Ebene in der ersten Ebene enthalten ist. (Punktprobe)
- Sie müssen überprüfen, ob die Richtungsvektoren der zweiten Ebene sich durch die Richtungsvektoren der ersten Ebene darstellen lassen. (Lineare Abhängigkeit)