Zum Inhalt springen
lektion.net

Mathe · Klasse 12

Skalarprodukt, Orthogonalität und Winkel zwischen Vektoren

Lesezeit etwa 3 Minuten · 2 Beispiele · 4 Übungen · Redaktion Lektion.net · Stand 11.10.2026

Mit dem Skalarprodukt prüfst du, ob Vektoren senkrecht aufeinander stehen, und berechnest Winkel zwischen Vektoren und Geraden.

So funktioniert es

Das Skalarprodukt zweier Vektoren ist eine Zahl (ein Skalar), kein Vektor:

a · b = a₁b₁ + a₂b₂ + a₃b₃

Für a = (1 | 2 | 3) und b = (4 | −1 | 2) ist a · b = 4 − 2 + 6 = 8.

Orthogonalität

Zwei Vektoren (ungleich dem Nullvektor) stehen genau dann senkrecht aufeinander, wenn ihr Skalarprodukt null ist:

a ⊥ b ⇔ a · b = 0

Beispiel: (2 | 1 | −2) · (1 | 2 | 2) = 2 + 2 − 4 = 0, also senkrecht.

Winkel zwischen zwei Vektoren

cos φ = (a · b) : (|a| · |b|)

Der Winkel liegt zwischen 0° und 180°. Ist das Skalarprodukt negativ, ist der Winkel stumpf.

Winkel zwischen zwei Geraden

Zwischen Geraden gibt man den Schnittwinkel als Winkel zwischen 0° und 90° an. Deshalb nimmt man den Betrag im Zähler: cos φ = |u · v| : (|u| · |v|).

Normalenvektor finden

Einen Vektor n, der auf zwei gegebenen Vektoren senkrecht steht, brauchst du für Ebenen. Du findest ihn über zwei Gleichungen n · a = 0 und n · b = 0 oder mit dem Kreuzprodukt a × b = (a₂b₃ − a₃b₂ | a₃b₁ − a₁b₃ | a₁b₂ − a₂b₁).

Kurz gemerkt

a · b = a₁b₁ + a₂b₂ + a₃b₃. Senkrecht genau dann, wenn a · b = 0. Winkel: cos φ = (a · b)/(|a| · |b|), bei Geraden mit Betrag im Zähler.

Beispiele mit Lösungsweg

Beispiel 1

Berechne den Winkel zwischen a = (1 | 0 | 1) und b = (0 | 1 | 1).
  1. a · b = 0 + 0 + 1 = 1
  2. |a| = √2, |b| = √2
  3. cos φ = 1 : 2 = 0,5

Ergebnis φ = 60°

Beispiel 2

Bestimme k so, dass (2 | k | 3) senkrecht zu (1 | 4 | −2) ist.
  1. Skalarprodukt: 2 + 4k − 6 = 0
  2. 4k = 4

Ergebnis k = 1

Übungsaufgaben mit Lösungen

Erst rechnen oder schreiben, dann vergleichen.

  1. Stehen (3 | −1 | 2) und (1 | 5 | 1) senkrecht?

    Lösung anzeigen

    3 − 5 + 2 = 0. Ja.

  2. Skalarprodukt von (2 | 2 | 1) und (−1 | 3 | 4)?

    Lösung anzeigen

    −2 + 6 + 4 = 8

  3. Winkel zwischen (1 | 0 | 0) und (1 | 1 | 0)?

    Lösung anzeigen

    cos φ = 1 : (1 · √2) ≈ 0,707, φ = 45°.

  4. Berechne das Kreuzprodukt (1 | 0 | 0) × (0 | 1 | 0).

    Lösung anzeigen

    (0 · 0 − 0 · 1 | 0 · 0 − 1 · 0 | 1 · 1 − 0 · 0) = (0 | 0 | 1)

Typische Fehler

  • Das Skalarprodukt wird als Vektor (a₁b₁ | a₂b₂ | a₃b₃) angegeben.

    Die Produkte werden addiert, das Ergebnis ist eine Zahl.

  • Beim Winkel zwischen Geraden wird ein stumpfer Winkel angegeben.

    Der Schnittwinkel zweier Geraden liegt zwischen 0° und 90°. Mit Betrag im Zähler rechnen oder 180° minus den stumpfen Winkel.

Hinweis zur Klassenstufe

Wir ordnen das Thema Klasse 12 zu, weil es dort in den meisten Lehrplänen vorkommt. Bei dir kann die Reihenfolge abweichen.

Nachhilfe · kostenlos anfragen

Passende Nachhilfe in deiner Nähe oder online

Manchmal reicht eine Lektion nicht. Mit einer Anfrage bekommst du mehrere Angebote und kannst in Ruhe vergleichen.

  • Alle Fächer, Klasse 1 bis 13
  • Online oder vor Ort
  • Kostenlos und unverbindlich

Kostenloser Vermittlungsservice. Für die Vermittlung erhalten wir gegebenenfalls eine Vergütung von unseren Partnern, für dich entstehen keine Kosten.

✉ Nachhilfe finden