Aufgabe 4
Bestimmen Sie den Punkt \(T\), der die Verbindungslinie zwischen \(P = ( 3 \, \vert \,{-2}\, \vert \, 5)\) und \(Q = (7 \, \vert \, 4 \, \vert \,{-1})\) im Verhältnis \(5:3\) teilt. Erklärung Lösung: \( T = (5.50\, \vert \, 1.75 \, \vert \, 1.25) \) Erläuterung: Wir gehen vor wie bei der Bestimmung von Teilungspunkten: Zunächst berechnen wir die Koordinatendarstellung von \(\overrightarrow{PQ}\) als Differenz der Ortsvektoren von End- und Anfangspunkt, also: \(\qquad\overrightarrow{PQ}=\overrightarrow{r}(Q)-\overrightarrow{r}(P)=\begin{pmatrix}7\\4\\-1 \end{pmatrix} - \begin{pmatrix}3\\-2\\5\end{pmatrix} =\begin{pmatrix} 7-3\\4+2\\-1-5\end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 4\\6\\-6\end{pmatrix}\) Da nun \(T\) auf der Verbindungslinie von \(P\) und \(Q\) liegt, sind die Vektoren \(\overrightarrow{PT}\) und \(\overrightarrow{TQ}\) parallel zum Vektor \(\overrightarrow{PQ}\), sodass es also Zahlen \(r > 0\) und \(s > 0\) gibt mit \(\qquad\overrightarrow{PT} = r \cdot \overrightarrow{PQ}, \quad \overrightarrow{TQ} = s \cdot \overrightarrow{PQ} \) Außerdem wissen wir noch, dass \(\qquad\overrightarrow{PT} + \overrightarrow{TQ} = \overrightarrow{PQ}\) (also \(r+s = 1)\), und dass \(\qquad \dfrac {\vert \overrightarrow{PT} \vert}{\vert \overrightarrow{TQ}\vert } = \dfrac {r\cdot\vert\overrightarrow{PQ}\vert}{s\cdot\vert\overrightarrow{PQ}\vert} = \dfrac {r}{s} = \dfrac {5}{3}\) Damit folgt \(r=\dfrac{5}{3}s\), woraus wir wegen \(r+s=1\) nun \(r=\dfrac{5}{8}\) und \(s=\dfrac{3}{8}\) erhalten. Dies können wir in die Darstellung von \(\overrightarrow{PT}\) einsetzen und erhalten so mit der Koordinatendarstellung von \(\overrightarrow{PQ}\): \(\qquad \overrightarrow{PT} = \dfrac {5}{8} \cdot \overrightarrow{PQ} = \dfrac {5}{8} \cdot \left( \begin{matrix} 4 \\ 6 \\ -6 \end{matrix} \right) = \left( \begin{matrix} 2.50 \\ 3.75 \\ - 3.75 \end{matrix} \right) \) Damit folgt für den Ortsvektor von \(T\): \(\qquad \overrightarrow{r}(T) = \overrightarrow{r}(P) + \overrightarrow{PT} = \left( \begin{matrix} 3 \\ -2 \\ 5 \end{matrix} \right) + \left( \begin{matrix} 2.50 \\ 3.75 \\ - 3.75 \end{matrix} \right) = \left( \begin{matrix} 5.50 \\ 1.75 \\ 1.25 \end{matrix} \right)\) Es gilt also: \(\qquad T = (5.50\, \vert \, 1.75 \, \vert \, 1.25) \) |
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