Serie 4: größere LSG lösen SoSe 2018: Unterschied zwischen den Versionen

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Lösen Sie das folgende LGS, indem Sie es auf Diagonalenform bringen:<br />
 
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<math>\begin{pmatrix} 15 & 3 & 7 & \vert & 10 \\  -4 & -10 & 4 & \vert & 4 \\ -2 & 1 & 2 & \vert & 11 \end{pmatrix} </math><br />
 
Da es um das Anwenden des Verfahrens geht, hier die Lösungsmenge:<br />
 
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<math>\begin{pmatrix} 1 & ~ & ~ & \vert & -3 \\  ~ & 1 & ~ & \vert & 4 \\ ~ & ~& 1 & \vert & -\frac{7}{4} \end{pmatrix} </math><br />
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<math>\begin{pmatrix} 1 & ~ & ~ & \vert & -\frac{111}{88} \\  ~ & 1 & ~ & \vert & \frac{3}{2} \\ ~ & ~& 1 & \vert & \frac{307}{88} \end{pmatrix} </math><br />
  
 
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Gegeben seien die folgenden Punkte <math>A,B,C,D,E,F,H</math>:<br />
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A &=& \begin{pmatrix} 1 \\ 1 \\ -1 \end{pmatrix}
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Wir betrachten einen Würfel mit den Eckpunkten <math>A,B,C,D,E,F,G,H</math>.<br />
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(a) Beschreiben Sie die Flächen dieses Würfels mittels Gleichungen vom Typ <math>ax+by+cz=d</math>.<br />
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(b) Beschreiben Sie die Geraden, die durch die Kanten des Würfels eindeutig bestimmt sind als Lösungsmenge jeweils eines Gleichungssystems.
  
 
=Aufgabe 4.8 SoSe 2018=
 
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Wir drehen den Würfel aus Aufgabe 4.7 um die <math>z-</math>Achse mit einem Drehwinkel von <math>45^\circ</math> mathematisch positiv. Dabei werden die Eckpunkte unseres Würfels auf ihre Bilder <math>A',B',C',D',E',F',G',H'</math> abgebildet.<br />
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Geben Sie ein LGS an, das die Koordinaten des Punktes <math>D'</math> und nur die Koordinaten des Punktes <math>D'</math> als Lösungsmenge hat.
  
 
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Wir drehen den gedrehten Würfel aus Aufgabe 4.8 um die <math>y-</math>Achse mit einem Drehwinkel von <math>45^\circ</math> in mathematisch postivem Drehsinn.<br />
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Die Punkte <math>A',B',C',D',E',F',G',H'</math> werden jetzt auf die Punkte <math>A'',B'',C'',D'',E'',F'',G'',H''</math> abgebildet.
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Bestimmen Sie eine Gleichung der Form <math>ax+by+cz=d</math> zur Beschreibung des Bildes der Grundfläche <math>\overline{A'',B'',C'',D''}</math> unseres Würfels.
  
 
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Oberstudienrat Kramer gibt seiner 13a die drei Ebenen <math>\alpha, \beta, \gamma</math> vor, wobei gelte <math>\alpha \cap \beta \cap \gamma = \left \{ \begin{pmatrix} 1 \\ 1 \\ -1 \end{pmatrix} \right \}</math>.<br />
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Ferner gibt Oberstudienrat Kramer die folgenden Normalenvektoren der Ebenen vor:<br />
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<math>\overrightarrow{n}_\alpha=\begin{pmatrix} 1 \\ 1 \\ 1 \end{pmatrix}, \overrightarrow{n}_\beta=\begin{pmatrix} 1 \\ -1 \\ -2 \end{pmatrix}, \overrightarrow{n}_\gamma=\begin{pmatrix} -2 \\ -2 \\ -3 \end{pmatrix}</math> <br />
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Lisa meint, dass das Blödsinn wäre. Hat sie recht oder will sie Oberstudienrat Kramer nur provozieren?
 
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Aktuelle Version vom 13. Mai 2018, 13:52 Uhr

Inhaltsverzeichnis

Aufgabe 4.1 SoSe 2018

Es seien \varepsilon_x, \varepsilon_y, \varepsilon_z drei Ebenen im \mathbb{R}^3, die genau den Punkt S=(\pi,e,\sqrt{2}) gemeinsam haben.
Ferner gelte:

  • \varepsilon_x ist parallel zur y-z-Ebene,
  • \varepsilon_y ist parallel zur x-z-Ebene,
  • \varepsilon_z ist parallel zur x-y-Ebene.


Beschreiben Sie die drei Ebenen \varepsilon_x, \varepsilon_y, \varepsilon_z mittels Gleichungen vom Typ ax+by+cz=d.

Aufgabe 4.2 SoSe 2018

Geben Sie ein lineares Gleichungssystem vom Typ
\begin{matrix} a_{11}x &+& a_{12}y &+& a_{13}z &=& b_1 \\ a_{21}x &+& a_{22}y &+& a_{23}z &=& b_2 \\ a_{31}x &+& a_{32}y &+& a_{33}z &=& b_3 \end{matrix}
an, bei dem keiner der Koeffizienten Null ist und das die Lösungsmenge L=\{(\pi,e,\sqrt{2})\} hat.

Aufgabe 4.3 SoSe 2018

Beschreiben Sie die Gerade g:=\{P \vert P=A+t \overrightarrow{r}, t \in \mathbb{R} \} für \overrightarrow{r}:=\begin{pmatrix} 1 \\ 2 \\ 3 \end{pmatrix} und A:=\begin{pmatrix} 1 \\ 1 \\ 1 \end{pmatrix} als Lösungsmenge eines Gleichungssystems vom Typ
\begin{matrix} a_{11}x &+& a_{12}y &+& a_{13}z &=& b_1 \\ a_{21}x &+& a_{22}y &+& a_{23}z &=& b_2 \end{matrix}.

Aufgabe 4.5 SoSe 2018

Lösen Sie das folgende LGS, indem Sie es auf Diagonalenform bringen:
\begin{pmatrix} 1 & 3 & 4 & \vert & 2 \\ 3 & 5 & 4 & \vert & 4 \\ -2 & 1 & 4 & \vert & 3 \end{pmatrix}
Da es um das Anwenden des Verfahrens geht, hier die Lösungsmenge:
\begin{pmatrix} 1 & ~ & ~ & \vert & -3 \\ ~ & 1 & ~ & \vert & 4 \\ ~ & ~& 1 & \vert & -\frac{7}{4} \end{pmatrix}

Aufgabe 4.6 SoSe 2018

Lösen Sie das folgende LGS, indem Sie es auf Diagonalenform bringen:
\begin{pmatrix} 15 & 3 & 7 & \vert & 10 \\ -4 & -10 & 4 & \vert & 4 \\ -2 & 1 & 2 & \vert & 11 \end{pmatrix}
Da es um das Anwenden des Verfahrens geht, hier die Lösungsmenge:
\begin{pmatrix} 1 & ~ & ~ & \vert & -\frac{111}{88} \\ ~ & 1 & ~ & \vert & \frac{3}{2} \\ ~ & ~& 1 & \vert & \frac{307}{88} \end{pmatrix}

Aufgabe 4.7 SoSe 2018

Gegeben seien die folgenden Punkte A,B,C,D,E,F,H:
\begin{matrix} A &=& \begin{pmatrix} 1 \\ 1 \\ -1 \end{pmatrix} B &=& \begin{pmatrix} -1 \\ 1 \\ -1 \end{pmatrix} C &=& \begin{pmatrix} -1 \\ -1 \\ -1 \end{pmatrix} D &=& \begin{pmatrix} 1 \\ -1 \\ -1 \end{pmatrix} \\ E &=& \begin{pmatrix} 1 \\ 1 \\ 1 \end{pmatrix} F &=& \begin{pmatrix} -1 \\ 1 \\ 1 \end{pmatrix} G &=& \begin{pmatrix} -1 \\ -1 \\ 1 \end{pmatrix} H &=& \begin{pmatrix} 1 \\ -1 \\ 1 \end{pmatrix} \end{matrix}

Wir betrachten einen Würfel mit den Eckpunkten A,B,C,D,E,F,G,H.

(a) Beschreiben Sie die Flächen dieses Würfels mittels Gleichungen vom Typ ax+by+cz=d.
(b) Beschreiben Sie die Geraden, die durch die Kanten des Würfels eindeutig bestimmt sind als Lösungsmenge jeweils eines Gleichungssystems.

Aufgabe 4.8 SoSe 2018

Wir drehen den Würfel aus Aufgabe 4.7 um die z-Achse mit einem Drehwinkel von 45^\circ mathematisch positiv. Dabei werden die Eckpunkte unseres Würfels auf ihre Bilder A',B',C',D',E',F',G',H' abgebildet.
Geben Sie ein LGS an, das die Koordinaten des Punktes D' und nur die Koordinaten des Punktes D' als Lösungsmenge hat.

Aufgabe 4.9 SoSe 2018

Wir drehen den gedrehten Würfel aus Aufgabe 4.8 um die y-Achse mit einem Drehwinkel von 45^\circ in mathematisch postivem Drehsinn.
Die Punkte A',B',C',D',E',F',G',H' werden jetzt auf die Punkte A'',B'',C'',D'',E'',F'',G'',H'' abgebildet. Bestimmen Sie eine Gleichung der Form ax+by+cz=d zur Beschreibung des Bildes der Grundfläche \overline{A'',B'',C'',D''} unseres Würfels.

Aufgabe 4.10 SoSe 2018

Oberstudienrat Kramer gibt seiner 13a die drei Ebenen \alpha, \beta, \gamma vor, wobei gelte \alpha \cap \beta \cap \gamma = \left \{ \begin{pmatrix} 1 \\ 1 \\ -1 \end{pmatrix} \right \}.
Ferner gibt Oberstudienrat Kramer die folgenden Normalenvektoren der Ebenen vor:
\overrightarrow{n}_\alpha=\begin{pmatrix} 1 \\ 1 \\ 1 \end{pmatrix}, \overrightarrow{n}_\beta=\begin{pmatrix} 1 \\ -1 \\ -2 \end{pmatrix}, \overrightarrow{n}_\gamma=\begin{pmatrix} -2 \\ -2 \\ -3 \end{pmatrix}
Lisa meint, dass das Blödsinn wäre. Hat sie recht oder will sie Oberstudienrat Kramer nur provozieren?

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