MathProf - Gerade Gerade - Geradengleichungen - Nullstelle berechnen
Fachthema: Geraden
MathProf - Geometrie - Eine interaktive Anwendung, welche neben Unterprogrammen zur höheren Mathematik auch viele Module zu den Themengebieten Grundlagen der Mathematik und technische Mathematik beinhaltet.
Diese Software für interaktive Mathematik eignet sich zum Lösen verschiedenster Aufgaben und zur Visualisierung relevanter Sachverhalte mittels Simulationen, 2D- und 3D-Animationen für die Schule, das Abitur, das Studium sowie für Lehrer, Ingenieure, Wissenschaftler und alle die sich für Mathematik interessieren.
Online-Hilfe
für das Modul zur Durchführung von Untersuchungen mit linearen Funktionen.
Dieser Teil des Programms ermöglicht die Analyse und Darstellung der Lagebeziehung Gerade-Gerade sowie die Berechung der Winkelhalbierenden und der Geradensteigungen zweier Geraden. Die entsprechende Geradengleichung kann in Steigungsform, in Hessescher Normalenform, in Achsenabschnittsform, in 2-Punkte-Form oder in allgemeiner Form definiert werden.
Nach einer Ermittlung der gegenseitigen Lage definierter Geraden erfolgt unter anderem das Berechnen des Schnittpunkts zweier Geraden und des Schnittwinkels zweier Geraden. Auch orthogonale Geraden können dargestellt und untersucht werden.
Berechnet werden, neben vielem anderen, auch die Nullstellen der Geraden. Zudem werden sowohl derer Schnittpunkt mit der x-Achse wie auch derer Schnittpunkt mit der y-Achse ausgegeben.
Des Weiteren kann auch der Abstand paralleler Geraden ermittelt werden. Das Programm gibt die Funktionsgleichungen definierter Geraden in verschiedenen Darstellungsformen aus.
Das Berechnen der Werte erforderlicher Größen erfolgt zur Echtzeit. Der Rechner stellt die entsprechenden Zusammenhänge unmittelbar nach Durchführung einer interaktiven Operation dar.
Weitere relevante Seiten zu diesem Programm
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Themen und Stichworte zu diesem Modul:Gerade-Gerade - Lagebeziehung zweier Geraden - Lineare Funktionen mit Parameter - Beziehung zwischen zwei Geraden - Geradengleichungen bestimmen - Schnittpunkte linearer Funktionen - Geradensteigung - Geradenkreuzung - Funktionsgleichungen von Geraden - Lineare Funktionen - Linerare Gleichungen - Eigenschaften von Geraden - Parallele Geraden - Schnittpunkt zweier Geraden - Schnittpunktberechnung - Schnittpunkt bestimmen - Schnittpunkt ermitteln - Winkel zwischen Geraden - Geradengleichung - Senkrechte Geraden - Senkrecht aufeinander - Senkrecht zueinander stehende Geraden - Geradenkreuzung - Senkrechte - Senkrecht - Orthogonal - Orthogonale Geraden - Parallelität - Abstand paralleler Geraden - Berechnen - Rechner - Beispiel - Berechnung - Darstellen - Darstellung - Schnitt - Schneiden - Definition - Abstand - Nullstelle - Graph - Plotter - Schnittpunkt - Schnittwinkel - Winkel - Nullstellen linearer Funktionen - Schneidende Geraden - Scheitelwinkel zweier Geraden - Zuordnen - Zuordnung - Mathe - Mathematik - Übersicht - Beschreibung - Formel einer Gerade - Gegenseitige Lage von Geraden - Winkelhalbierende zweier Geraden - Schnittwinkel zweier Geraden |
Gerade - Gerade - Interaktiv
Modul Gerade - Gerade - Interaktiv
Das Unterprogramm [Geometrie] - [Gerade] - Gerade - Gerade - Interaktiv ermöglicht die Durchführung interaktiver Untersuchungen bzgl. der Lagebeziehung und des Schnitts zweier Geraden. Veränderbare Größen ermöglichen in diesem Modul das Zuordnen der Einflüsse verschiedener Parameter auf das Verhalten von Funktionen dieser Art.
Geradengleichungen (lineare Funktionsgleichungen) können in diesem Modul in einer der nachfolgend aufgeführten Formen definiert werden:
1. Steigungs-Form der Gerade
y = m·x+b
2. Zwei-Punkte-Form der Gerade
3. Hessesche Normalenform der Gerade
x·cos(β)+y·sin(β) = p
4. Achsenabschnittsform der Gerade
5. Allgemeine Form der Gerade
a·x + b·y + c = 0
Bei der Durchführung von Untersuchungen werden in diesem Modul u.a. folgende Ergebnisse ermittelt und ausgegeben:
- Funktionsgleichungen der Geraden (Geradengleichungen)
- Nullstellen der Geraden
- Schnittpunkt und Schnittwinkel der Geraden
- Winkelhalbierende der Geraden
- Schnittpunkt der Geraden mit der y-Achse
Erklärungen:
- Zwei Geraden verlaufen exakt dann zueinander parallel, wenn sie keinen gemeinsamen Punkt besitzen, oder wenn sie aufeinanderliegen.
- Zwei Geraden stehen senkrecht aufeinander (sind orthogonal zueinander), wenn deren Schnittwinkel ein rechter Winkel ist (90° beträgt).
- Zwei Geraden g1 und g2 schneiden sich, wenn es einen Punkt P gibt, der sowohl ein Element von g1 als auch ein Element von g2 ist. Dieser Sachverhalt wird auch als Geradenkreuzung bezeichnet.
Darstellung
Führen Sie Folgendes aus, um Analysen mit Geraden durchzuführen:
- Benutzen Sie die aufklappbare Auswahlbox mit der Bezeichnung g1, um die Art der Gerade g1 festzulegen und die aufklappbare Auswahlbox mit der Bezeichnung g2, um die Art der zweiten Gerade g2 zu wählen (zur Verfügung stehen: Steigungsform, 2-Punkte-Form, Hessesche Normalenform, Achsenabschnittsform, Allgemeine Form).
- Stellen Sie hierauf, mit den zur Verfügung stehenden Schiebereglern (falls vorhanden), auf dem Bedienformular die Werte für die entsprechenden Größen der Geraden ein (Gerade in Steigungsform: Steigung m; Gerade in Hessescher Normalenform: Winkel β und Koeffizient p; Gerade in Achsenabschnittsform: Achsenabschnitte a und b ; Gerade in Allgemeiner Form: Koeffizienten a, b und c).
- Sind zur Definition einer Geraden Punktkoordinaten erforderlich, so können Sie die Schaltfläche Punkte auf dem Bedienformular nutzen und die entsprechenden Werte im daraufhin erscheinenden Formular eingeben. Übernommen werden diese, wenn Sie die sich dort befindende Schaltfläche Ok bedienen.
Möchten Sie die Lage eines Geradenpunktes mit der Maus verändern, so klicken Sie mit der linken Maustaste in den rechteckig umrahmten Mausfangbereich und bewegen den Mauscursor bei gedrückt gehaltener Maustaste.
- Um Zusammenhänge mit Hilfe von Simulationen zu analysieren, bedienen Sie die Schaltfläche Simulation. Vor dem Start einer Simulation wird Ihnen ein Formular zur Verfügung gestellt, auf welchem Sie die zu simulierende Größe durch eine Aktivierung des entsprechenden Kontrollschalters festlegen. Hierauf können Sie ggf. den Wert für die Schrittweite bzw. die Anzahl zu verwendender Winkelschritte einstellen. Bestätigen Sie mit Ok. Beendet werden kann die Ausführung einer derartigen Simulation wieder durch eine erneute Betätigung dieser Schaltfläche. Sie trägt nun die Bezeichnung Sim. Stop.
Nachfolgend finden Sie ein Video zu diesem Fachthema, welches Sie durch die Ausführung eines Klicks
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Mathematische Funktionen I - Mathematische Funktionen II - Funktionen in Parameterform - Funktionen in Polarform - Kurvenscharen - Funktionsparameter - Kubische Funktionen - Zahlenfolgen - Interaktiv - Rekursive Zahlenfolgen - Interaktiv - Quadratische Funktionen - Interaktiv - Parabel und Gerade - Interaktiv - Ganzrationale Funktionen - Interaktiv - Gebrochenrationale Funktionen - Interaktiv - Kurvendiskussion - Interaktiv - Ober- und Untersummen - Interaktiv - Integralrechnung - Interaktiv - Hypozykoide - Sinusfunktion und Cosinusfunktion - Fourier-Reihen - Implizite Funktionen - Zweipunkteform einer Gerade - Kreis und Punkt - Interaktiv - Kegelschnitte in achsparalleler Lage - Interaktiv - Rechtwinkliges Dreieck - Interaktiv - Allgemeines Dreieck - Interaktiv - Höhensatz - Eulersche Gerade - Richtungsfelder von Differentialgleichungen - Addition und Subtraktion komplexer Zahlen - Binomialverteilung - Interaktiv - Galton-Brett - Satz des Pythagoras - Bewegungen in der Ebene - Dreieck im Raum - Würfel im Raum - Torus im Raum - Schiefer Kegel - Pyramide - Pyramidenstumpf - Doppelpyramide - Hexaeder - Dodekaeder - Ikosaeder - Abgestumpftes Tetraeder - Abgestumpftes Ikosidodekaeder - Johnson Polyeder - Punkte im Raum - Strecken im Raum - Rotationskörper - Rotation um die X-Achse - Rotationskörper - Parametergleichungen - Rotation um die X-Achse - Rotationskörper - Parametergleichungen - Rotation um die Y-Achse - Flächen im Raum I - Flächen im Raum II - Analyse impliziter Funktionen im Raum - Flächen in Parameterform I - Flächen in Parameterform II - Flächen mit Funktionen in Kugelkoordinaten I - Flächen mit Funktionen in Kugelkoordinaten II - Flächen mit Funktionen in Zylinderkoordinaten - Raumkurven I - Raumkurven II - Raumkurven III - Quadriken - Ellipsoid - Geraden im Raum I - Geraden im Raum II - Ebene durch 3 Punkte - Ebenen im Raum - Kugel und Gerade - Kugel - Ebene - Punkt - Raumgittermodelle
Bedienformular
Auf dem Bedienformular, welches durch Anklicken im obersten schmalen Bereich und bei Gedrückthalten der linken Maustaste verschiebbar ist, können Sie u.a. durch die Aktivierung bzw. Deaktivierung der entsprechenden Kontrollkästchen folgende zusätzliche Einstellungen vornehmen:
- Punkte: Kennzeichnung markanter Punkte ein-/ausschalten
- Koordinaten: Koordinatenwertanzeige markanter Punkte ein-/ausschalten
- Achs-SP: Darstellung der Achsschnittpunkte der Geraden ein-/ausschalten
- Winkelhalb.: Darstellung der Winkelhalbierenden der Geraden ein-/ausschalten
- SP: Darstellung des Schnittpunkts der Geraden ein-/ausschalten
Allgemein
Allgemeines zum Handling des Programms bzgl. der Darstellung zweidimensionaler Grafiken wird unter Zweidimensionale Grafiken - Handling beschrieben. Wie Sie das Layout einer 2D-Darstellung konfigurieren können, erfahren Sie unter Layoutkonfiguration. Methoden zur Implementierung und zum Umgang mit grafischen Objekten werden unter Implementierung und Verwendung grafischer Objekte behandelt.
Weitere Themenbereiche
Achsenabschnittsform einer Geraden
Punkt-Richtungs-Form einer Geraden
Zwei-Punkte-Form einer Geraden
Hessesche Normalenform einer Geraden
Beispiele
Beispiel 1 - Gerade in Hessescher Normalenform und Gerade in Achsenabschnittsform:
Eine Gerade g1 besitze den Abstand von p = 2 vom Ursprung und deren Winkel zwischen dem Lot p und der positiven x-Richtung betrage 160°. Diese kann somit in Hessescher Normalenform beschrieben werden mit der Gleichung X·COS(160°) + Y·SIN(160°)+ 2 = 0. Von einer weiteren Gerade g2 sei bekannt, dass diese in Achsenabschnittsform definiert ist und die Achsenabschnitte dieser die Werte a = -9 und b = 4 besitzen. Es gilt die Eigenschaften dieser beiden Geraden ermitteln zu lassen sowie u.a. deren Schnittpunkte zu bestimmen.
Vorgehensweise und Lösung:
Selektieren Sie aus der linksseitig angeordneten Auswahlbox den Eintrag Hessesche Normalenf. und aus der rechtsseitig angeordneten Auswahlbox den Eintrag Achsenabschnittsform. Positionieren Sie die Schieberegler a und b, zur Definition der Koeffizienten der Gerade g1, auf die Werte β = 160 und p = -2 und daraufhin die Schieberegler a und b zur Definition der Koeffizienten der Gerade g2 auf die Werte a = -9 und b = 4, so gibt das Programm aus:
Für Gerade g1:
Funktionsgleichung der Gerade: X·COS(160°) + Y·SIN(160°)+ 2 = 0
Nullstelle: N (2,128 / 0)
Schnittpunkt mit Y-Achse: Sy (0 / -5,848)
Gleichung der Gerade in Steigungsform: Y = 2,747·X-5,848
Steigungswinkel der Gerade: 70°
Abstand der Gerade vom Ursprung: d = 2
Für Gerade g2:
Funktionsgleichung der Gerade: X/(-9) + Y/4 = 1
Nullstelle: N (-9 / 0)
Schnittpunkt mit Y-Achse: Sy (0 / 4)
Gleichung der Gerade in Steigungsform: Y = 0,444·X+4
Steigungswinkel der Gerade: 23,962°
Abstand der Gerade vom Ursprung: d = 3,655
Für den Schnitt der beiden Geraden ermittelt das Programm:
Schnittpunkt: S (4,276 / 5,9)
Schnittwinkel: 46,038°
Nach einer Aktivierung des Kontrollkästchens Winkelhalb. gibt das Programm für die Winkelhalbierenden der beiden Geraden aus:
Winkelhalbierende 1: Y = 1,072·X+1,318
Winkelhalbierende 2: Y = -0,933·X+9,89
Beispiel 2 - Gerade in Steigungsform und Gerade in 2-Punkte-Form:
Eine Gerade g1 besitze die Steigung m = 3 und verlaufe durch Punkt P (0 / 3). Von einer zweiten Gerade g2 sei bekannt, dass diese durch die Punkte Q1 (-6 / 6) und Q2 (10 / 4) verlaufe. Es gilt die Eigenschaften dieser beiden Geraden ermitteln zu lassen sowie u.a. deren Schnittpunkte zu bestimmen.
Vorgehensweise und Lösung:
Selektieren Sie aus der linksseitig angeordneten Auswahlbox den Eintrag Steigungsform und aus der rechtsseitig angeordneten Auswahlbox den Eintrag Zwei-Punkte-Form. Positionieren Sie den Schieberegler m, zur Definition der Steigung der Gerade g1, auf den Wert m = 3. Bedienen Sie die Schaltfläche Punkte, geben Sie die Werte der beiden Punkte Q1 (-6 / 6) und Q2 (10 / 4), durch welche Gerade g2 verlaufen soll, ein und bestätigen Sie mit Ok, so gibt das Programm aus:
Für Gerade g1:
Funktionsgleichung der Gerade: Y = 3·X+3
Nullstelle: N (-1 / 0)
Schnittpunkt mit Y-Achse: Sy (0 / 3)
Steigungswinkel der Gerade: 71,565°
Abstand der Gerade vom Ursprung: d = 0,949
Für Gerade g2:
Gleichung der Gerade in Steigungsform: Y = -0,125·X+5,25
Nullstelle: N (42 / 0)
Schnittpunkt mit Y-Achse: Sy (0 / 5,25)
Steigungswinkel der Gerade: -7,125°
Abstand der Gerade vom Ursprung: d = 5,209
Für den Schnitt der beiden Geraden ermittelt das Programm:
Schnittpunkt: S (0,72 / 5,16)
Schnittwinkel: 78,69°
Nach einer Aktivierung des Kontrollkästchens Winkelhalb. gibt das Programm für die Winkelhalbierenden der beiden Geraden aus:
Winkelhalbierende 1: Y = 0,63·X+4,706
Winkelhalbierende 2: Y = -1,587·X+6,302
Beispiel 3 - Zwei Geraden in allgemeiner Form:
Eine Gerade g1 sei in allgemeiner Form durch die Gleichung -2·x + 6·y - 2 = 0 gegeben. Eine zweite Gerade g2 sei in allgemeiner Form definiert durch die Gleichung 2·x - 1·y - 5 = 0. Es gilt die Eigenschaften dieser beiden Geraden ermitteln zu lassen sowie u.a. deren Schnittpunkte zu bestimmen.
Vorgehensweise und Lösung:
Selektieren Sie aus jeder der beiden Auswahlboxen den Eintrag Allgemeine Form. Positionieren Sie die linksseitig angeordneten Schieberegler a, b und c, zur Definition der Koeffizienten der Gerade g1, auf die Werte a = -2, b = 6 und c = -2 sowie die rechtsseitig angeordneten Schieberegler a, b und c, zur Definition der Koeffizienten der Gerade g2 auf die Werte a = 2, b = -1 und c = -5. Das Programm ermittelt hierauf:
Für Gerade g1:
Funktionsgleichung der Gerade: -2·X + 6·Y - 2 = 0
Nullstelle: N (-1 / 0)
Schnittpunkt mit Y-Achse: Sy (0 / 0,333)
Gleichung der Gerade in Steigungsform: Y = 0,333·X+0,333
Steigungswinkel der Gerade: 18,435°
Abstand der Gerade vom Ursprung: d = 0,316
Für Gerade g2:
Funktionsgleichung der Gerade: 2·X - 1·Y - 5 = 0
Nullstelle: N (2,5 / 0)
Schnittpunkt mit Y-Achse: Sy (0 / -5)
Gleichung der Gerade in Steigungsform: Y = 2·X-5
Steigungswinkel der Gerade: 63,435°
Abstand der Gerade vom Ursprung: d = 2,236
Für den Schnitt der beiden Geraden gibt das Programm aus:
Schnittpunkt: S (3,2 / 1,4)
Schnittwinkel: 45°
Nach einer Aktivierung des Kontrollkästchens Winkelhalb. ermittelt das Programm für die Winkelhalbierenden der beiden:
Winkelhalbierende 1: Y = 0,867·X-1,375
Winkelhalbierende 2: Y = -1,153·X+5,09
Grafische Darstellung - Beispiel 1
Grafische Darstellung - Beispiel 2
Grafische Darstellung - Beispiel 3
Grafische Darstellung - Beispiel 4
Grafische Darstellung - Beispiel 5
Eine kleine Übersicht in Form von Bildern und kurzen Beschreibungen über einige zu den einzelnen Fachthemengebieten dieses Programms implementierte Unterprogramme finden Sie unter Screenshots zum Themengebiet Analysis - Screenshots zum Themengebiet Geometrie - Screenshots zum Themengebiet Trigonometrie - Screenshots zum Themengebiet Algebra - Screenshots zum Themengebiet 3D-Mathematik - Screenshots zum Themengebiet Stochastik - Screenshots zum Themengebiet Vektoralgebra sowie unter Screenshots zu sonstigen Themengebieten.
Hilfreiche Informationen zu diesem Fachthema sind unter folgenden Adressen zu finden.
Wikipedia - Lineare Funktion
Wikipedia - Achsenabschnittsform
Wikipedia - Punktsteigungsform
Wikipedia - Zweipunkte-Form
Wikipedia - Hessesche Normalenform
Achsenabschnittsform einer Geraden - Punkt-Richtungs-Form einer Geraden - Zwei-Punkte-Form einer Geraden - Hessesche Normalenform einer Geraden - Allgemeine Form einer Gerade - Gerade - Gerade - Gerade - Punkt - Gerade - Punkt - Interaktiv - Geradensteigung - Kreis - Punkt - Kreis - Punkt - Interaktiv - Kreis - Gerade - Kreis - Gerade - Interaktiv - Kreis - Kreis - Kreis - Kreis - Interaktiv - Kreisausschnitt - Kreissegment - Kreisring - Ellipse - Regelmäßiges Vieleck - Viereck - Allgemeines Viereck – Interaktiv - Satz des Ptolemäus - Satz des Arbelos - Pappus-Kreise - Archimedische Kreise - Hippokrates Möndchen - Varignon-Parallelogramm - Rechteck-Scherung - Soddy-Kreise - Polygone - Bewegungen in der Ebene - Affine Abbildung - Analyse affiner Abbildungen - Inversion einer Geraden am Kreis - Inversion eines Kreises am Kreis - Spirolateralkurven - Spiralen im Vieleck - Granvillesche Kurven - Bérard-Kurven - Eikurven - Kegelschnitt - Prinzip - Pyramidenschnitt - Prinzip - Kegelschnitte in Mittelpunktlage - Kegelschnitte in Mittelpunktlage - Interaktiv - Kegelschnitte in achsparalleler Lage - Kegelschnitte in achsparalleler Lage - Interaktiv - Kegelschnitte in Mittelpunktlage - Punkt - Kegelschnitte in Mittelpunktlage - Gerade - Allgemeine Kegelschnitte - Kegelschnitte durch 5 Punkte - Interaktive Geometrie mit Objekten - Winkelmaße - Strahlensatz - Teilungsverhältnis - Konstruktion einer Mittelsenkrechten - Konvexe Hülle - Dreieck - Pyramide - Quader im Raum (3D) - Krummflächig begrenzte Körper (3D) - Ebenflächig und krummflächig begrenzte Körper (3D) - Platonische Körper (3D) - Archimedische Körper (3D) - Spezielle Polyeder (3D) - Selfbuild - Punkte (3D) - Selfbuild - Strecken (3D)
MathProf 5.0 - Unterprogramm Gerade-Punkt - Interaktiv
MathProf 5.0 - Unterprogramm Kurven von Funktionen in Parameterform
PhysProf 1.1 - Unterprogramm Adiabatische Zustandsänderung
SimPlot 1.0 - Grafik- und Animationsprogramm für unterschiedlichste Anwendungszwecke
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