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Mathe begreifbar · Schwerpunktfach · Geraden

Teste dich selbst

📘 Anleitung

12 Aufgaben mit ansteigendem Schwierigkeitsgrad. Bearbeite alle Aufgaben in einem Zug, ohne in die Lösungen zu schauen — diese stehen am Ende. Hilfsmittel: nur Formelsammlung Promath. Zeitvorgabe: ca. 45 Minuten.

Grundlagen & Verständnis
△ 1 Begriffe vervollständigen

Vervollständige die Aussage und schreibe in die Lücken:

Die Parametergleichung braucht einen punkt und einen
vektor. Windschiefe Geraden gibt es nur im .
△ 2 Punkte erzeugen

\( g:\ \vec{r} = \binom{1}{2} + t\binom{3}{1} \). Berechne die Geradenpunkte für \( t = 0, 1, 2 \) und \( t = -1 \).

△ 3 Gerade durch zwei Punkte

Stelle die Parametergleichung durch \( A(1 \mid 2) \) und \( B(4 \mid 3) \) auf.

Punktprobe und Lage
△ 4 Punktprobe

Liegt \( P(7 \mid 4) \) auf \(g\) aus Aufgabe 2? Und \( Q(4 \mid 4) \)?

△ 5 Parallel oder identisch?

\( g:\ \vec{r} = \binom{0}{1} + t\binom{2}{1} \) und \( h:\ \vec{r} = \binom{4}{3} + s\binom{-2}{-1} \). Bestimme die Lage.

△ 6 Schnittpunkt

Berechne den Schnittpunkt von \( g:\ \vec{r} = \binom{1}{2} + t\binom{3}{1} \) und \( h:\ \vec{r} = \binom{0}{5} + s\binom{1}{-1} \).

Winkel und Abstand
△ 7 Schnittwinkel

Berechne den Schnittwinkel der Geraden aus Aufgabe 6.

△ 8 Senkrecht?

Stehen die Geraden mit \( \vec{u} = \binom{2}{1} \) und \( \vec{v} = \binom{-1}{2} \) senkrecht?

△ 9 Abstand Punkt–Gerade

Berechne den Abstand von \( P(4 \mid 0) \) zu \( g:\ \vec{r} = \binom{0}{1} + t\binom{2}{1} \).

Raum und Bewegung
△ 10 Windschief

Zeige: Die \(x\)-Achse und \( h:\ \vec{r} = \begin{pmatrix} 0 \\ 1 \\ 3 \end{pmatrix} + s\begin{pmatrix} 0 \\ 1 \\ 0 \end{pmatrix} \) sind windschief.

△ 11 Bewegung

\( \vec{r}(t) = \begin{pmatrix} 2 \\ 1 \\ 10 \end{pmatrix} + t\begin{pmatrix} 4 \\ 3 \\ 0 \end{pmatrix} \) (m, min). Bestimme Position nach 4 min und das Tempo.

△ 12 Einholen

Zwei Objekte auf einer Linie: \( x_1(t) = 10t \) und \( x_2(t) = 50 + 5t \). Wann und wo trifft das erste das zweite?

Lösungen

✓ Lösung 1

Stützpunkt · Richtungsvektor · Raum.

✓ Lösung 2

\( (1 \mid 2) \), \( (4 \mid 3) \), \( (7 \mid 4) \), \( (-2 \mid 1) \).

✓ Lösung 3

\( \vec{r} = \binom{1}{2} + t\binom{3}{1} \) (Richtung \( \vec{AB} \)).

✓ Lösung 4

\(P\): \( t = 2 \) in beiden Komponenten ✓. \(Q\): \( t = 1 \) vs. \( t = 2 \) — nicht auf \(g\).

✓ Lösung 5

Richtungen kollinear (Faktor \(-1\)); Punktprobe \( (4 \mid 3) \): \( t = 2 \) in beiden Komponenten — identisch.

✓ Lösung 6

\( 1 + 3t = s \), \( 2 + t = 5 - s \Rightarrow t = 0.5 \), \( s = 2.5 \): Schnittpunkt \( (2.5 \mid 2.5) \).

✓ Lösung 7

\( \cos\varphi = \tfrac{2}{\sqrt{20}} \Rightarrow \varphi \approx 63.4° \).

✓ Lösung 8

\( -2 + 2 = 0 \) — ja.

✓ Lösung 9

\( 5t - 7 = 0 \Rightarrow t = 1.4 \); \( F(2.8 \mid 2.4) \); \( d = \sqrt{7.2} \approx 2.68 \).

✓ Lösung 10

Richtungen nicht kollinear; Gleichsetzen: \( z \)-Komponente verlangt \( 0 = 3 \) — Widerspruch: windschief.

✓ Lösung 11

\( (18 \mid 13 \mid 10) \); Tempo \( \sqrt{16+9} = 5 \) m/min.

✓ Lösung 12

\( 10t = 50 + 5t \Rightarrow t = 10 \); Ort \( x = 100 \).