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3D-Plotter
Abbildungsmatrizen
Diese Seite bietet die interaktive Darstellung der grundlegenden geometrischen Objekte im Raum, die im Rahmen des Themenfeldes lineare Algebra und analytische Geometrie behandelt werden: Vektoren, Punkte, Strecken, Polygone, Geraden und Ebenen, ja sogar lineare Abbildungen. Zusätzlich parametrisierte Kurven und Flächen im Raum. Alle Objekte können frei durch beliebige Parameter (per Schieberegler) beeinflußt werden. Definieren Sie dazu die Objekte im Eingabefeld links oben neben der Graphik. Die Eingabesyntax ist unten erklärt. Die Graphik ist selbstverständlich per Maus drehbar, und wie immer stehen diverse Darstellungsoptionen zur Verfügung. Unter den Erläuterungen findet sich die Möglichkeit, alle Abstände und Winkel zwischen den linearen Objekten berechnen zu lassen. Schnittobjekte können automatisch berechnet werden, ihre Gleichungen bzw. Koordinaten werden nach Markieren per Mausklick unter der Graphik angezeigt.
Beispiele
// Parameterform der Gerade
Punkt A (1,2,3) f=red
Vektor OA O->A f=brown
Vektor r [1,-1,-1] s=2 f=indigo
zeichne OA an O
Gerade g x=OA+lambda*r f=green s=0,5
param λ [-5;5;1]
zeichne λ*r an A
// Parameterform der Ebene
// ax bis az sind die Koordinaten von A
// ux bis uz die Komponenten von u
// vx bis vz die Komponenten von v
// -> Ebene x=OA+λu+µv
// P(x|y|z) ist Ebenenpunkt (z wird berechnet)
param ax [-5,5,0]
param ay [-5,5,1]
param az [-5,5,1]
param ux [-5,5,1]
param uy [-5,5,0]
param uz [-5,5,0]
param vx [-5,5,0]
param vy [-5,5,1]
param vz [-5,5,0]
param x [-5,5,2]
param y [-5,5,2]
Punkt A (ax,ay,az)
Vektor u [#ux,#uy,#uz] f=red s=1
Vektor v [#vx,#vy,#vz] f=blue s=1
Vektor OA O->A
Ebene E x=O->A+lambda*u+mu*v f=chartreuse s=0.5 nn=20
Term d #ux*#vy-#uy*#vx
Term lambda (#vy*#x-#vx*#y-#ax*#vy+#ay*#vx)/#d
Term my (#ax*#uy-#ay*#ux+#ux*#y-#uy*#x)/#d
Punkt P (#x,#y,#az+#lambda*#uz+#my*#vz)
Punkt B (#ax+#lambda*#ux,#ay+#lambda*#uy,#az+#lambda*#uz) unsichtbar
Vektor su A->B s=0.5 anonym
Vektor sv B->P s=0.5 anonym
zeichne OA an O
zeichne su an A
zeichne sv an B
zeichne u an A
zeichne v an A
// Abstand windschiefer Geraden.
// Nach und nach unten die // löschen!
Punkt A (-3|-1|0) unsichtbar
Punkt B (4|4|4) unsichtbar
Gerade g durch A und B f=blue s=3
Punkt C (1|-3|-1) unsichtbar
Punkt D (0|5|-1) unsichtbar
Gerade h durch C und D f=crimson s=3
Vektor rg A->B f=blue s=4
Vektor rh C->D f=red s=4
//zeichne 0.2*rg an A
//zeichne 0.3*rh an C
//zeichne 0.2*rg an C
//zeichne 0.3*rh an A
//Ebene H1 x=O->A+lambda*rg+mu*rh "Hilfsebene 1" s=0,3 nn=100 f=CadetBlue
//Ebene H2 x=O->C+lambda*rg+mu*rh "Hilfsebene 2" s=0,3 nn=100 f=coral
//Lot s von g auf h f=green "orthogonale Verbindung der Geraden als Abstand paralleler Hilfsebenen"
// Parallelprojektion auf xy-Ebene
Punkt A (2,2,2) unsichtbar
Punkt B (4,2,2) unsichtbar
Punkt C (4,4,2) unsichtbar
Punkt D (2,4,2) unsichtbar
Punkt E (2,2,4) unsichtbar
Punkt F (4,2,4) unsichtbar
Punkt G (4,4,4) unsichtbar
Punkt H (2,4,4) unsichtbar
Polygon w1 {A,B,C,D}
Polygon w2 {A,B,F,E}
Polygon w3 {B,C,G,F}
Polygon w4 {C,D,H,G}
Polygon w5 {D,A,E,H}
Polygon w6 {E,F,G,H}
Ebene xy-Ebene z=0 f=MediumAquaMarine
Matrix P [[1|0|-2/3],[0|1|-1/3],[0|0|0]]
Bild b1 P*w1 f=blue
Bild b2 P*w2 f=blue
Bild b3 P*w3 f=blue
Bild b4 P*w4 f=blue
Bild b5 P*w5 f=blue
Bild b6 P*w6 f=blue
Bild EE P*E unsichtbar
Bild FF P*F unsichtbar
Bild GG P*G unsichtbar
Bild HH P*H unsichtbar
Bild AA P*A unsichtbar
Bild BB P*B unsichtbar
Bild CC P*C unsichtbar
Bild DD P*D unsichtbar
//Strecke ga A->AA s=0.2 anonym
//Strecke gb B->BB s=0.2 anonym
//Strecke gc C->CC s=0.2 anonym
//Strecke gd D->DD s=0.2 anonym
//Strecke ge E->EE s=0.2 anonym
//Strecke gf F->FF s=0.2 anonym
//Strecke gg G->GG s=0.2 anonym
//Strecke gh H->HH s=0.2 anonym
// Tetraeder im Würfel
Punkt A (-3,-3,-3)
Punkt B (3,-3,-3)
Punkt C (3,3,-3)
Punkt D (-3,3,-3)
Punkt E (-3,-3,3)
Punkt F (3,-3,3)
Punkt G (3,3,3)
Punkt H (-3,3,3)
Polygon t1 {A,C,F} s=4 ff=chocolate
Polygon t2 {A,H,F} s=4 ff=chocolate
Polygon t3 {H,F,C} s=4 ff=chocolate
Polygon t4 {A,C,H} s=4 ff=chocolate
Polygon q1 {A,B,C,D} f=grey
Polygon q2 {E,F,G,H} f=grey
Polygon q3 {A,B,F,E} f=grey
Polygon q4 {B,C,G,F} f=grey
Polygon q5 {C,D,H,G} f=grey
Polygon q6 {D,A,E,H} f=grey
// Kreise und Gaußsche Glockenkurve
param ? [-2*PI,2*PI,0]
param ? [0,5,1]
Kurve k [#t;0;4*exp(-#t*#t/(#?*#?))] {t,-5,5} n=5000 unsichtbar
Matrix M [[cos(#?)|-sin(#?)|0][sin(#?)|cos(#?)|0][0|0|1]]
Fläche Kreise [#u*cos(#t);#u*sin(#t);4*exp(-#u*#u/(#?*#?))] [u,0,5,40] [t,0,2*PI,4]
Bild b M*k
// Erdkugel und Horizontebene
param alpha [0,360,9,1]
param beta [-90,90,50,1]
param r [0,5;4;1]
Fläche K [#r*cos(#u)*cos(#v);#r*cos(#u)*sin(#v);#r*sin(#u)] [u;-PI/2;PI/2;18] [v;0;2*PI;36] f=blue s=1/2
Term ra #alpha*PI/180
Term rb #beta*PI/180
Term a #r*cos(#ra)*cos(#rb)
Term b #r*sin(#ra)*cos(#rb)
Term c #r*sin(#rb)
Punkt A (#a,#b,#c) anonym
Ebene Horizont #a*x+#b*y+#c*z=#r*#r s=0,3 f=#99aa66
Vektor Zenit O->A
Term q 1/#r
zeichne #q*Zenit in A
// Tangente am Hyperboloid
Fläche h [sqrt(#u*#u+1)*cos(#t),sqrt(#u*#u+1)*sin(#t),#u] [t,0,2*PI] [u,-5,5]
Punkt A (0,-sqrt(26),-5)
param w [-PI/2;PI/2;PI/2-2*atan(1/5)]
Punkt B (sqrt(26)*5/13;sqrt(26)*12/13;5)
Gerade g durch A und B s=2 f=navy
param phi [-2*PI;2*PI;0]
Matrix R [[cos(#phi),-sin(#phi),0],[sin(#phi),cos(#phi),0],[0,0,1]]
Bild A` R*A
Bild B` R*B
Gerade g` durch A` und B` s=1.3 f=magenta
© Arndt Brünner, 30. 12. 2018
Version: 27. 1. 2019