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Geometrie im Raum

Bei Schrägbilddarstellungen von räumlichen Körper lassen wir uns leicht täuschen. Im Vergleich zur ebenen Geometrie im \(R^2\), bei der wir nur zwischen den Betrachtung von "links oder rechts" sowie "oben oder unten"  unterscheiden müssen, kommt im \(R^3\) die Unterscheidung der Blickrichtung von "vorne oder hinten" hinzu.

In diesem Kapitel werden wir zunächst ein mögliches Koordinatensystem des \(R^3\) einführen und mit diesem die Lage von geometrischen Objekten im Raum beschreiben.

 

Dreidimensionales Koordinatensystem

Für das Zeichnen von räumlichen Koordinatensystemen hat sich das Verfahren der Schrägbilddarstellung bewährt:

Dazu wird die \(x_1\)-Achse vom Ursprung aus unter \(45°\) nach links unten gezeichnet.
Die Einheiten auf der \(x_2\)- und \(x_3\)-Achse betragen jeweils \(1 \space cm\) und auf der \(x_1\)-Achse ist die Einheit eine Kästchendiagonale.
Koordinatensystem
Bei dieser Darstellungsform ergeben sich zwar etwas verzerrte Bilder, die aber einfach zu realisieren sind und zudem ausreichend realistisch wirken.

Andere Formen der Darstellung wären Normalbilder in Isomerie, Dimetrie oder Trimetrie. Alle drei Formen zeigen Figuren so, wie wir sie aus großer Entfernung wirklich sehen. Die zugehörigen Koordinatensysteme werden nach speziellen Regeln aufgestellt, sind aber deutlich schwieriger zu realisieren und werden daher im Schulunterricht kaum verwendet.

Bei Interesse: Axonometrie auf Wikipedia
 

Dreidimensionales Koordinatensystem als Applet

 

Anwendung des Applets:

  • Mit der linken Maustaste kann das Koordinatensystem festgehalten und anschließend durch Bewegungen der Maus beliebig gedreht werden.
  • Durch Linksklick auf den Punkt kann dieser entweder vertikal oder horizontal innerhalb der acht Oktanten des Koordinatensystems verschoben werden.
  • Download des Applets für den Hausgebrauch!
    •  Es können beliebige Punkte zusätzlich eingegeben werden, z.B. Q=(3,-5,2)
    •  Durch einen Doppelklick auf einen Punkt können dessen Koordinaten geändert werden und die Auswirkungen im Koordinatensystem betrachtet werden.