Lage Kreis-Gerade (Geradenschar)

Aufrufe: 740     Aktiv: 23.04.2020 um 12:16

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Guten Morgen.
Ich sitze gerade an einer Homeschooling Aufgabe (siehe Bild: das Wort hinten heißt "tangential").
Aufjedenfall habe ich schon gestern Abend dran gesessen und probiert einfach erstmal die Schar einzusetzen, doch hier komme ich natürlich irgendwann an dem punkt, wo zwei Variablen in einer Gleichung sind.
Dann hab ich nochmal probiert eine Tangente aufzustellen, doch auch hier habe ich ja nur die Steigung, welche ich berechnen kann.
Hat vielleicht jemand einen Tipp wie ich hier vorgehen kann? Ich komme mit Scharen nie so richtig klar.

Danke im voraus!

Mit freundlichen Grüßen
Tim

gefragt

Schüler, Punkte: 16

 

Ist das Analysis oder analytische Geometrie?   ─   digamma 23.04.2020 um 10:57

ja analytische geometrie ups. Danke   ─   mathe345 23.04.2020 um 10:58

Man kann so eine Aufgabe sowohl in Analysis als auch in analytischer Geometrie stellen, aber das Vorgehen (und die Art, das aufzuschreiben) ist dann eine andere.   ─   digamma 23.04.2020 um 11:24
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Der Radius in dem Kreis, der zum Berührpunkt führt (das heißt die Strecke), muss senkrecht zur Tangente sein. Die Tangente hat die Steigung 2, also muss der Radius die Steigung -1/2 haben. Du musst also an den Mittelpunkt (-3|1) einen Vektor der Form `(-2a|a)` und der Länge 2 antragen, um zum Berührpunkt zu kommen. Wenn du diesen hast, bekommst du n raus, indem du die Koordinaten des Berührpunkts in die Geradengleichung einsetzt.

Es gibt zwei Berührpunkte, je nachdem, ob du a postitiv oder negativ wählst.

Habt ihr die Hesse-Normalform zur Abstandsberechnung in der Ebene gemacht? Dann hätte ich die folgende Alternative: Bestimme erst n so, dass die Gerade durch den Punkt P geht. Bestimme dann mit Hilfe der HNF die zwei Geraden, die zu dieser parallel sind und den Abstand 2 haben.

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Lehrer/Professor, Punkte: 7.74K

 

Hat funktioniert. Vielen vielen Dank!   ─   mathe345 23.04.2020 um 11:33

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Ich habe es jetzt nicht ganz durchgerechnet, weiß daher nicht 100% ob es so funktioniert, aber vielleicht gibt es einen Ansatz:

1. Ist eine Gerade Tangential zum Kreis, so verläuft der Richtungsvektor der Gerade orthogonal zum Vektor \( \vec{MP} \), wobei \( P \) der Tangentialpunkt ist. Du kannst anhand der gegebenen Geradengleichung den Richtungsvektor der Gerade bestimmen. Dieser lautet \( (1,2) \). Demzufolge suchst du einen Vektor, der dazu orthogonal ist. Da gäbe es 2 mögliche Vektoren \( (-2,1) \) und \( (2,-1) \)

2. Jetzt kannst du den Tangentialpunkt berechnen, in dem du eine Linearkombination aus dem Kreismittelpunkt und dem eben bestimmten Vektor zum Kreisrand bildest. Da der Radius 2 ist, muss die Länge des Vektors auf die 2 normiert werden. Die aktuelle Länge beider Vektoren ist \( |(-2,1)| = |(2,-1)| = \sqrt{5} \). Du bekommst einen Vektor der Länge 2 durch skalieren: \( \frac{2}{\sqrt{5}} \cdot (2,-1)^T \). Nun gilt: \( P_1 = (-3,1)^T + \frac{2}{\sqrt{5}} \cdot (2,-1)^T \).

Bem.: Mit dem anderen Vektor fühst du das auch noch durch und erhältst so deinen 2. Tangentialpunkt \( P_2 = (-3,1)^T + \frac{2}{\sqrt{5}} \cdot (-2,1)^T \)

3. Die so ermittelten Punkte \( P_1 \) und \( P_2 \) setzt du in deine Geradengleichung ein und bestimmst damit deine Werte für \( n \).

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M.Sc., Punkte: 6.68K

 

Wie funktioniert skalieren im allgemeinen? Das ist mir nämlich gerade neu.   ─   mathe345 23.04.2020 um 12:15

Skalieren, heißt einfach, den Vektor mit einer Zahl (einem Skalar) multiplizieren und so seinen Betrag zu ändern (bei gleicher Richtung).   ─   digamma 23.04.2020 um 12:16

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