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Serlo-Content · Eigenes Frontend

/mathe/44362/aufgabengruppe

Wir laden die Inhalte direkt von der Serlo API und rendern sie mit unserem UI.

Aufgabengruppe

/mathe/44362/aufgabengruppe

/mathe/44362/aufgabengruppe

Aufgabengruppe

Bestimme den Winkel, den die beiden Vektoren einschließen.

Aufgabe 1

und

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Lösung
Voraussetzung
Winkel zwischen zwei Vektoren
Strategie

Schritte

Du hast zwei Vektoren gegeben, deren gemeinsamen Winkel du berechnen sollst. Dies geht mit der Formel

In unserem Fall haben wir die beiden Vektoren und .

Diese setzst du ein und erhätst:

Skizze der Vektoren
Skizze

Löse die Formel nach um:

Schließlich bestimmst du das Skalarprodukt für den Zähler sowie die beiden Längen für den Nenner.

Aus der Division der beiden Ergebisse bekommst du nun den Faktor, den du in den Arkuskosinus einsetzt.

Also beträgt der Schnittwinkel .

Aufgabe 2

und

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Lösung
Voraussetzung
Winkel zwischen zwei Vektoren berechnen
Strategie

Schritte

Du hast zwei Vektoren gegeben, deren gemeinsamen Winkel du berechnen sollst. Dies geht mit der Formel

Skizze der Vektoren
Skizze

In unserem Fall hast du die beiden Vektoren und . Diese setzst du ein und erhältst:

Löse die Formel nach auf:

Schließlich bestimmst du das Skalarprodukt für den Zähler sowie die beiden Längen für den Nenner.

Aus der Division der beiden Ergebisse bekommst du nun den Faktor, den du in den Arkuskosinus einsetzt.

Schließlich kommst du auf den gesuchten Winkel.

Also beträgt der Schnittwinkel .

Aufgabe 3

und

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Lösung
Voraussetzung
Winkel zwischen zwei Vektoren
Strategie

Schritte

In dieser Aufgabe geht es darum, den Winkel zw. zwei Vektoren zu berechnen.

Du hast zwei Vektoren und gegeben, deren gemeinsamen Winkel du berechnen sollst. Dies geht mit der Formel

Danach bildest du den Arkuskosinus und kommst auf:

Anschaulich bedeutet das, dass die beiden Vektoren genau entgegengesetzt gerichtet sind bzw. dass sich als schreiben lässt, wobei eine reelle Zahl.

Aufgabe 4

und

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Lösung
Voraussetzung
Winkel zwischen zwei Vektoren
Strategie

Schritte

In dieser Aufgabe geht es darum, den Winkel zw. zwei Vektoren zu berechnen.

Du hast zwei Vektoren und gegeben, deren gemeinsamen Winkel du berechnen sollst. Dies geht mit der Formel

Danach bildest du den Arkuskosinus und kommst auf:

also beträgt der Winkel .

Aufgabe 5

und

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Lösung
Voraussetzung
Winkel zwischen zwei Vektoren
Strategie

Schritte

Die Berechnung des Winkels zwischen zwei Vektoren verwendet die Länge der jeweiligen Vektoren und das Skalarprodukt zwischen den beiden. Ein Spezialfall liegt vor, wenn das Skalarprodukt ist. Das ist genau dann der Fall, wenn die beiden Vektoren senkrecht aufeinander stehen.

Berechne das Skalarprodukt zwischen und !

Das Skalarprodukt von und ist also . Daher stehen die beiden Vektoren senkrecht aufeinander und der eingeschlossene Winkel beträgt also .

Aufgabe 6

und

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Lösung
Voraussetzung
Winkel zwischen zwei Vektoren
Strategie

Schritte

Um den eingeschlossenen Winkel zwischen den Vektoren zu berechnen, benötigst du die Länge der beiden Vektoren und das Skalarprodukt von und . Berechne nun zunächst diese Größen!

Länge der Vektoren berechnen

Zur Berechnung der Länge eines Vektors bildest du das Skalarprodukt des Vektors mit sich selbst und ziehst dann die Wurzel daraus.

Du berechnest zunächst das Skalarprodukt von mit sich selbst und mit sich selbst:

Indem du jetzt jeweils die Wurzel aus dem Skalarprodukt ziehst, erhältst du die Längen der Vektoren:

und

Skalarprodukt berechnen

Jetzt musst du das Skalarprodukt der beiden Vektoren berechnen.

Das Skalarprodukt wird allgemein gebildet durch .

Hier also:

Das Skalarprodukt von und ist somit .

Winkel berechnen

Mit den bisher berchneten Größen kannst du jetzt den gesuchten Winkel berechnen. Dafür benutzt du die Formel zur Winkelberechnung:

Setze jetzt die bereits berechneten Größen ein!

Der Winkel zwischen den beiden Vektoren beträgt .