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Die folgende Abbildung zeigt zwei derartige Punkte P 1 u n d P 2, die Projektionen der Ortsvektoren p 1 → u n d p 2 → sind dabei rot markiert. Aus dieser Abbildung wird auch deutlich, dass alle diese durch (2) und (3) beschriebenen Punkte eine Ebene ε bilden, auf der der Vektor n → senkrecht steht. Normalengleichung. Ist P ein Punkt dieser Ebene ε, so lässt sich Gleichung (3) auch wie folgt aufschreiben: n → ⋅ x → = n → ⋅ p → ( m i t | n → | ≠ 0) b z w. n → ⋅ ( x → − p →) = 0 ( m i t | n → | ≠ 0) ( 4) Häufig multipliziert man (4) noch mit 1 | n → | und erhält mit n 0 → = n → | n → | die folgende Gleichung: n 0 → ⋅ ( x → − p →) = 0 ( 5) Der Vektor n 0 → hat den Betrag 1 und steht senkrecht auf ε, daher wird er auch Orthonormalenvektor der Ebene ε genannt. Anmerkung: Offenbar gibt es zu jeder Ebene ε genau zwei verschiedene Orthonormalenvektoren. Durch die Gleichungen (2), (4) und (5) werden also Ebenen im Raum beschrieben und offenbar kann umgekehrt jede Ebene des Raumes auf diese Weise beschrieben werden.
Verallgemeinerung [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Allgemein wird durch eine Normalengleichung eine Hyperebene im -dimensionalen euklidischen Raum beschrieben. Im -dimensionalen euklidischen Raum besteht eine Hyperebene entsprechend aus denjenigen Punkten, deren Ortsvektoren die Gleichung beziehungsweise erfüllen. Es wird dabei lediglich mit -komponentigen statt mit zwei- oder dreikomponentigen Vektoren gerechnet. Normalenform | Mathebibel. Eine Hyperebene teilt den -dimensionalen Raum in zwei Teile, die Halbräume genannt werden. Gilt, dann liegt der Punkt in demjenigen Halbraum, in den der Normalenvektor zeigt, ansonsten in dem anderen. Ein Punkt, dessen Ortsvektor die Normalengleichung erfüllt, liegt genau auf der Hyperebene. Lösbarkeit von linearen Gleichungssystemen [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Jede Gleichung eines linearen Gleichungssystems lässt sich als Normalenform einer Hyperebene in einem n-dimensionalen Vektorraum deuten, wobei n die Anzahl der Variablen bzw. Unbekannten ist. Für n=2 sind dies Geraden in der Ebene, für n=3 Ebenen im Raum.
Ebene in Normalenform durch drei Punkte (Kreuzprodukt) - YouTube
Beispiel Lösung: Der Richtungsvektor von g kann als Normalenvektor von E benutzt werden. Ein Punkt X liegt auf E, wenn der Verbindungsvektor von P und X orthogonal ist zum Richtungsvektor von g.
Normalengleichungen [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Bei den Normalenformen einer Ebenengleichung werden die Punkte der Ebene durch eine skalare Gleichung mit Hilfe eines Normalenvektors der Ebene charakterisiert. Hierzu wird das Skalarprodukt zweier Vektoren verwendet, das durch definiert wird. Auf diese Weise erhält man eine implizite Darstellung der Ebene. Formen von Ebenengleichungen - Matheretter. Normalenform [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Bei der Normalenform wird eine Ebene durch einen Stützvektor und einen Normalenvektor beschrieben. Das Skalarprodukt zweier Vektoren (ungleich dem Nullvektor) ist genau dann gleich null, wenn die beiden Vektoren senkrecht aufeinander stehen. In der Normalenform besteht eine Ebene demnach aus denjenigen Punkten im Raum, für die der Differenzvektor aus Ortsvektor und Stützvektor senkrecht zum Normalenvektor der Ebene steht. Aus zwei Spannvektoren der Ebene und lässt sich ein Normalenvektor der Ebene über das Kreuzprodukt ermitteln. Hessesche Normalform [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Bei der hesseschen Normalform wird eine Ebene durch einen normierten und orientierten Normalenvektor und den Abstand vom Koordinatenursprung beschrieben.
Vektorgleichungen [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Ebenen werden häufig auch mit Hilfe von Vektoren beschrieben. Eine Ebene besteht dann aus der Menge von Punkten, deren Ortsvektoren die Ebenengleichung erfüllen. Der Ortsvektor eines Punkts wird üblicherweise als Spaltenvektor notiert. Vektorgleichungen sind dann komponentenweise zu verstehen, das heißt jede Komponente des Vektors muss die Gleichung erfüllen. Dabei wird jeder Punkt der Ebene in Abhängigkeit von zwei reellen Parametern beschrieben. Normalengleichung einer ebene aufstellen. Auf diese Weise erhält man eine Parameterdarstellung der Ebene. Parameterform [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Bei der Parameterform oder Punktrichtungsform wird eine Ebene durch einen Stützvektor und zwei Richtungsvektoren und beschrieben. Eine Ebene besteht dann aus denjenigen Punkten im Raum, deren Ortsvektoren die Gleichung mit erfüllen. Der Stützvektor ist dabei der Ortsvektor eines beliebigen Punkts in der Ebene, der auch als Stützpunkt oder Aufpunkt bezeichnet wird. Die beiden Richtungsvektoren, auch Spannvektoren genannt, müssen in der Ebene liegen und ungleich dem Nullvektor sein.
1. Richtungsvektor Es muss ein Vektor gefunden werden, mit dem das Skalarprodukt null ergibt. $\begin{pmatrix} 2 \\ -2 \\ 4 \end{pmatrix}\cdot\color{blue}{\begin{pmatrix} \, \\ \, \\ \, \end{pmatrix}} = 0$ Besonders einfach ist es, die erste Koordinate 0 zu setzen, die anderen beiden zu tauschen und ein Vorzeichen zu verändern. $\begin{pmatrix} 2 \\ \color{red}{-2} \\ \color{red}{4} \end{pmatrix}\cdot\begin{pmatrix} 0 \\ \color{blue}{-4} \\ \color{blue}{-2} \end{pmatrix} = 0$ $\vec{u}=\begin{pmatrix} 0 \\ -4 \\ -2 \end{pmatrix}$ 2. Normalengleichung einer ebene der. Richtungsvektor Hier wird jetzt einfach die letzte Koordinate 0 gesetzt, die anderen beiden getauscht und ein Vorzeichen verändert. $\begin{pmatrix} \color{red}{2} \\ \color{red}{-2} \\ 4 \end{pmatrix}\cdot\begin{pmatrix} \color{blue}{-2} \\ \color{blue}{-2} \\ 0 \end{pmatrix} = 0$ $\vec{v}=\begin{pmatrix} -2 \\ -2 \\ 0 \end{pmatrix}$ Einsetzen $\text{E:} \vec{x} = \vec{a} + r \cdot \vec{u} + s \cdot \vec{v}$ $\text{E:} \vec{x} = \begin{pmatrix} 2 \\ 1 \\ 1 \end{pmatrix} + r \cdot \begin{pmatrix} 0 \\ -4 \\ -2 \end{pmatrix}$ $+ s \cdot \begin{pmatrix} -2 \\ -2 \\ 0 \end{pmatrix}$