Ein Würfel besitzt als Grundfläche das Quadrat $ABCD$ und als Deckfläche das Quadrat $EFGH$.
Dabei gelte:
$
A\begin{pmatrix}
3\\2\\1
\end{pmatrix}
,\:
$
$
B\begin{pmatrix}
3\\6\\1
\end{pmatrix}
,\:
$
$
G\begin{pmatrix}
-1\\6\\5
\end{pmatrix}
$
a) Bestimmen Sie die Koordinaten von $C$, $D$, $E$, $F$, $H$.
c) Wie lauten die Koordinaten des Würfelmittelpunktes $(M)$?
d) Wie lang ist eine Raumdiagonale des Würfels?
Shrägbild
Lösung
a) Vektor $C$ ist kollineare zu Vektor $G\begin{pmatrix}-1\\6\\5\end{pmatrix}$, und besitzt die gleiche Werte für $x$ und $y$ wie auf das Schrägbild, aber nicht für $z$.
$D$ ist koslineare zu $C \begin{pmatrix}-1\\6\\1 \end{pmatrix}$, hat $x$ und $z$ genauso gleich zu $C$ aber nicht $y$.
also: $D \begin{pmatrix}1-\\2\\1 \end{pmatrix}$
$E$ ist koslineare zu $A \begin{pmatrix}3\\2\\1 \end{pmatrix}$, hat $x$ und $y$ gleich aber nicht $z$.
also: $E \begin{pmatrix}3\\2\\5 \end{pmatrix}$
$F$ ist kollidiere zu $B\begin{pmatrix}3\\6\\1\end{pmatrix}$, hat $x$ und $y$ gleich aber nicht $z$.
also: $F\begin{pmatrix}3\\6\\5\end{pmatrix}$
$H$ ist koslineare zu $G\begin{pmatrix}-1\\6\\5\end{pmatrix}$, hat $x$ und $z$ gleich aber nicht $y$.
also: $ H\begin{pmatrix}-1\\2\\5 \end{pmatrix} $
b) Der Mittelpunkt $(K)$ der Seitenfläche $BCGF$ ist gleich der Mittelpunkt des Abstandes $BG$.
$
K_{BCGF}=K_{BG}
=
\begin{pmatrix}
\frac { -1+3 }{ 2 }\\
\frac { 6+6 }{ 2 }\\
\frac { 5+1 }{ 2 }
\end{pmatrix}
=
\begin{pmatrix}
1\\6\\ 3
\end{pmatrix}
$
$
\longrightarrow
K =
\begin{pmatrix}
1\\6\\3
\end{pmatrix}
$
c) Die Koordinate des Würfelmittelpunktes $(M) =$ Mittelpunkt der Diagonalen $BH$, $AG$, $FD$ oder $EC$, Mit $BH=AG=FD=EC$
$ M_{BH}=M_{AG} = \begin{pmatrix} \frac { -1+3 }{ 2 }\\ \frac { 2+6 }{ 2 }\\ \frac { 5+1 }{ 2 } \end{pmatrix} $ $ = \begin{pmatrix} 1\\4\\3 \end{pmatrix} $ $ \longrightarrow M = \begin{pmatrix} 1\\4\\3 \end{pmatrix} $
d) Länge eine Raumdiagonale des Würfels.
$
\vec{ AG } =\vec { G } -\vec { A } =
\begin{pmatrix} -1-3 \\ 6-2 \\ 5-1
\end{pmatrix}
=
\begin{pmatrix}-4\\4\\4
\end{pmatrix}
$
$
\longrightarrow
AG
=
\begin{pmatrix}
-4\\4\\4
\end{pmatrix}
$
$
|AG|=\sqrt{(-4)^2+4^2+4^2}=6,9282…,
\qquad
\longrightarrow |AG|\approx6,93
$