Lösung Winkelberechnung rückwärts

Zuletzt geändert von Dirk Tebbe am 2026/10/13 09:12

Die Geraden besitzen denselben Stützvektor  und schneiden sich daher in Punkt \(S(-4|0|4)\).

Die Richtungsvektoren lauten \( \vec{u}=\begin{pmatrix}2\\-1\\k\end{pmatrix},\qquad\vec{v}=\begin{pmatrix}1\\2\\-2\end{pmatrix}\)

Für den Winkel zwischen zwei Geraden gilt \( \cos(\alpha)=\frac{|\vec{u}\cdot\vec{v}|}{|\vec{u}|\cdot|\vec{v}|} \)

Der soll Schnittwinkel 60° betragen. Somit gilt \( \cos(60^\circ)=\frac12 \)

1. Skalarprodukt berechnen

\[ \vec{u}\cdot\vec{v} = 2\cdot1+(-1)\cdot2+k\cdot(-2) = -2k \]

2. Beträge der Richtungsvektoren berechnen

\[ |\vec{u}| = \sqrt{2^2+(-1)^2+k^2} = \sqrt{5+k^2} \]
\[ |\vec{v}| = \sqrt{1^2+2^2+(-2)^2} = 3 \]

3. Winkelbedingung aufstellen

\[ \frac{|-2k|}{3\sqrt{5+k^2}} = \frac12 \]

Daraus folgt \( 4|k| = 3\sqrt{5+k^2} \)

Nun quadrieren wir beide Seiten:

\[ 16k^2 = 9(5+k^2) \]
\[ 16k^2 = 45+9k^2 \]
\[ 7k^2 = 45 \]
\[ k^2 = \frac{45}{7} \]

Somit erhält man

\[k = \pm\sqrt{\frac{45}{7}} = \pm\frac{3\sqrt{35}}{7} \]

Ergebnis

 

Für den Parameter gilt: 

\[ \boxed{k=\pm\sqrt{\frac{45}{7}}} \]

bzw. äquivalent

\[ \boxed{k=\pm\frac{3\sqrt{35}}{7}} \]