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Mathe · Klasse 12

Vektoren: Rechnen im Raum

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

Du lernst Vektoren als Verschiebungen kennen, berechnest Verbindungsvektoren, Beträge und Mittelpunkte und rechnest mit Vektoren.

Erklärung

Ein Vektor beschreibt eine Verschiebung: wie weit und in welche Richtung. Im dreidimensionalen Raum schreibt man ihn als Spalte mit drei Koordinaten, hier platzsparend als (2 | −1 | 3). Ein Pfeil, der dieselbe Verschiebung beschreibt, ist ein Repräsentant des Vektors, egal wo er beginnt.

Ortsvektor und Verbindungsvektor

  • Der Ortsvektor eines Punktes P(2 | 1 | 4) zeigt vom Ursprung zu P und hat dieselben Koordinaten: OP = (2 | 1 | 4).
  • Der Verbindungsvektor von A nach B ist AB = B − A („Spitze minus Fuß“). Für A(1 | 2 | 0) und B(4 | 0 | 5) ist AB = (3 | −2 | 5).

Rechnen mit Vektoren

  • Addition: koordinatenweise, (1 | 2 | 3) + (4 | 0 | −1) = (5 | 2 | 2). Anschaulich hängt man die Pfeile aneinander.
  • Skalarmultiplikation: jede Koordinate mit der Zahl multiplizieren, 3 · (1 | −2 | 0) = (3 | −6 | 0). Der Pfeil wird dreimal so lang.

Betrag (Länge)

|v| = √(v₁² + v₂² + v₃²)

Das ist der Satz des Pythagoras im Raum. Der Abstand zweier Punkte ist der Betrag ihres Verbindungsvektors.

Mittelpunkt einer Strecke

M = ½ · (A + B), also das arithmetische Mittel der Koordinaten.

Kollinear

Zwei Vektoren heißen kollinear (parallel), wenn einer ein Vielfaches des anderen ist: (2 | 4 | −6) = 2 · (1 | 2 | −3).

Merke

Verbindungsvektor AB = B − A. Betrag |v| = √(v₁² + v₂² + v₃²). Mittelpunkt M = (A + B)/2. Kollinear heißt: ein Vektor ist Vielfaches des anderen.

Beispiele

Beispiel 1

Gegeben A(2 | −1 | 3) und B(6 | 1 | −1). Berechne AB, die Länge der Strecke und den Mittelpunkt.
  1. AB = (6 − 2 | 1 − (−1) | −1 − 3) = (4 | 2 | −4)
  2. |AB| = √(16 + 4 + 16) = √36 = 6
  3. M = ((2 + 6)/2 | (−1 + 1)/2 | (3 − 1)/2) = (4 | 0 | 1)

Ergebnis AB = (4 | 2 | −4), Länge 6, M(4 | 0 | 1)

Beispiel 2

Ergänze A(1 | 0 | 2), B(3 | 1 | 2), C(4 | 4 | 3) zu einem Parallelogramm ABCD.
  1. Im Parallelogramm gilt AD = BC.
  2. BC = (1 | 3 | 1)
  3. D = A + BC = (2 | 3 | 3)

Ergebnis D(2 | 3 | 3)

Jetzt bist du dran

Decke die Lösung ab, bis du eine eigene Antwort hast.

  1. Berechne den Betrag von v = (2 | 3 | 6).

    Lösung anzeigen

    √(4 + 9 + 36) = √49 = 7

  2. Sind (3 | −6 | 9) und (−1 | 2 | −3) kollinear?

    Lösung anzeigen

    Ja, (3 | −6 | 9) = −3 · (−1 | 2 | −3).

  3. Berechne 2 · (1 | 0 | −2) − (3 | 1 | 1).

    Lösung anzeigen

    (2 | 0 | −4) − (3 | 1 | 1) = (−1 | −1 | −5)

  4. Abstand von P(1 | 1 | 1) und Q(4 | 5 | 1)?

    Lösung anzeigen
    PQ= √(9 + 16 + 0) = 5

Häufige Fehler vermeiden

  • Der Verbindungsvektor wird als A − B berechnet.

    „Spitze minus Fuß“: AB = B − A. A − B zeigt in die Gegenrichtung.

  • Beim Betrag werden die Koordinaten addiert statt quadriert.

    |v| = √(v₁² + v₂² + v₃²), wie beim Satz des Pythagoras.

Hinweis zur Klassenstufe

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

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