Allgemeine lineare Gleichung mit drei Variablen

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Allgemeine lineare Gleichung ax + by + cz = d


\begin{align}
ax+by+cz=d \\
a, b, c, d \in \mathbb{R} \\
x, y, z \in \mathbb{R},
\end{align}

Grafische Veranschaulichung der Lösungsmenge einer Gleichung vom Typ ax+by+cz=d

Gerade?

Es seien a, b, c, d \in \mathbb{R} , beliebig aber fest, a, b, c nicht gleichzeitig 0,
x,y,z \in \mathbb{R}, variabel.
Wir untersuchen die Gleichung
ax+by+cz=d
Die Lösungsmenge einer Gleichung vom Typ ax+by=c ließ sich die Koordinaten der Punkte einer Geraden im \mathbb{R}^2 interpretieren. Man mag schnell geneigt sein, die Lösungsmenge der Gleichung ax+by+cz=d alsdie Koordinaten einer Geraden im Raum \mathbb{R}^3 zu interpretieren. Dem ist aber nicht so:

Spezialfall: zwei der Koeffizieneten, a, b, c sind gleich 0

Sei etwa nur der Koeffizient a verschieden von 0. In diesem Fall vereinfacht sich unsere Gleichung zu ax=d. Umgestellt nach x ergibt sich x=\frac{d}{a}. Alle geordneten Tripel \left (\frac{d}{a}, y, z \right ) aus dem \mathbb{R}^3 genügen damit unserer Gleichung.
Unklar? Wir können die Gleichung auch als ax+0y+0z=d bzw. x + 0y + 0z = \frac{d}{a} schreiben.
Die Lösungsmenge dieser Gleichung lässt sich als die Koordinatentripel der Punkte einer Ebene \varepsilon interpretieren, die parallel zu einer der Koordinatenebene ist:

  • Die Lösungsmenge der Gleichung 2x + 0y+ 0z = 3 sind die Koordinatentripel aller Punkte der Ebene, die parallel zur y-z-Ebene ist und durch den Punkt mit den Koordinaten \left ( \frac{3}{2} \right ) geht.
  • Die Lösungsmenge der Gleichung 0x +\frac{3}{7}y + 0z= \frac{5}{3} sind die Koordinatentripel aller Punkte der Ebene, die parallel zur x-z-Ebene ist und durch den Punkt mit den Koordinaten \left ( 0, \frac{35}{9} \right ) geht.
  • Die Lösungsmenge der Gleichung 0x + 0y + \pi z = 0 ist die x-y-Ebene.

Spezialfall: einer der drei Koeffizienten a, b, c ist gleich 0

Ebene!

Satz:

Die Gleichung (II) ax+by+cz=d beschreibt die Menge aller Punkte einer Ebene im \mathbb{R}^3.