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Ebenen Normalenform, windsch. Geraden, Flächen

Schüler Gymnasium, 13. Klassenstufe

Tags: Ebene, Fläche, Normalenform, windschiefe Geraden

 
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Ani19

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14:24 Uhr, 07.12.2008

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Hallo Leute! Ich brauche ganz dringend Hilfe in einer Aufgabe, die ausschlaggebend dafür sein wird, ob ich meinen Mathekurs bestehe. Vielleicht gibt es ja jemanden, der mir helfen kann.
Es geht um eine Aufgabe, die sich mit der Renovierung eines Kirchturmdaches beschäftigt. Dazu werden 5 Teilaufgaben gestellt, die ich am Donnerstag der Klasse vorstellen muss. a) und c) dieser Aufgaben konnte ich lösen. Ich tippe trotzdem mal alle Teilaufgaben ab, weil ich mir nicht sicher bin, ob das dazugehörige Bild groß genug abgebildet wird.

Die Dachspitze eines Kirchturms hat die Form einer geraden quadratischen Pyramide. Dabei betragen sowohl die Seitenlänge der Grundfläche ABCD als auch die Höhe der Pyramide jeweils 8m.

a) Zeichnen Sie einen maßstabgetreuen Grund- und Aufriss des Turmdaches und nennen Sie den benutzten Maßstab. Geben Sie die Koordinaten aller eingezeichneten Eckpunkte des Daches an.
Die Punkte, die ich heraushabe, stimmen mit dem Ergebnis meiner Lehrerin überein.

A=(4;-4;7)B=(4;4;7)C=(-4;4;7)D=(-4;-4;7)
E=(4;-4;3)F=(4;4;3)G=(-4;4;3)H=(-4;-4;3)
I =(5;-5;0)K=(5;5;0)L=(-5;5;0)M=(-5;-5;0)
S=(0;0;15)

b) Wie groß sind die Innenwinkel zwischen einer der dreieckigen Seitenflächen und der Fläche ABCD bzw. zwischen zwei benachbarten dreieckigen Seitenflächen?
Überprüfen Sie, ob die Seitenfläche ABS der Pyramide parallel zur unteren Dachfläche IKFE ist.

Das habe ich gemacht:
C=(-4;4;7)-A=(4;-4;7)= AC(-8;8;0)
S=(0;0;15)-A=(4;-4;7)= AS (-4;4;8)
Dann alpha=cos-1(Vektor AC Vektor AS / Vektor AC* Vektor AS), also
(64 Wurzel 128 Wurzel 96)= 54,736°
Und da hört es bei mir dann auch schon auf.
Leider stimmt das nicht mit dem Ergebnis meiner Lehrerin überein. Sie hat 63,4° heraus. Der Winkel zwischen den benachbarten Flächen ist 101,5° und die Flächen sind nicht parallel. Da Fehlen mir aber alle Ansätze =(

c) Das gesamte Kupferdach des Turmes muss neu gedeckt werden. Die beauftragte Firma rechnet 215 € pro m². Wie teuer wird das Decken das Daches. Das Ergebnis ist 55229,2 €, das habe ich aber auch herausbekommen =)

d) Vor dem Neudecken des Daches werden zur Verstärkung des Dachstuhls zwei Stützbalken eingezogen (die Dicke der Balken ist vorerst in der Rechnung zu vernachlässigen). Der erste Balken wird in der Mitte der Dachkante AD angesetzt und stützt die Dachfläche BCS senkrecht ab. Der zweite Balken stützt von C aus die Kante AS senkrecht ab. Wie lang sind die beiden Balken?
Zu dieser Aufgabe fehlt mir jegliche Idee. Das Ergebnis lautet aber: Balken 1:7,16 und balken 2:9,24

e) Untersuchen Sie, ob es beim Einbau der beiden Balken zu Problemen kommt, wenn beide Balken eien quadratische Querschnittsfläche von 15 cm Seitenlänge besitzen.
Das Ergebnis hier lautet: Die Balken haben ausreichend Abstand.

Ich würde mich sehr freuen, wenn mir hier jemand einen Tritt in die richtige Richtung verpassen könnte.

Viele liebe Grüße, Ani19

Matheaufgabef

Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert):
"Ich möchte die Lösung in Zusammenarbeit mit anderen erstellen."
Hierzu passend bei OnlineMathe:
Bestimmtes Integral (Mathematischer Grundbegriff)
Flächenberechnung durch Integrieren

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maxsymca

maxsymca

23:42 Uhr, 31.08.2010

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Du hast ja schon eine gange Menge erschlagen:
b) Du betrachstest die Winkel der Kanten, gefragt sind die Winkel der Flächen:
Bilde eine Ebene E1 bzw E2 aus
n1:(B-A)x(C-A)64;E1:n1.([xyz]-A)
n2:(B-S)x(C-S)32;E2:n2.([xyz]-S)
und berechne den Winkel der Normalvektoren...
Vergleiche dann den dazu passenden Normalvektor der Ebene E3 aus K,F,G mit dem aus E2 und du siehst die Dachflächen sind nicht parallel.
d) Hat was mit dem Fällen des Lotes zu tun.
Abstand Punkt MItte AD auf Ebene E2
Abstand vom Punkt C auf Gerade durch AS
bekommst DU das hin?


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