Die Lagebeziehungen zwischen Ebenen und Geraden im dreidimensionalen Raum

Algebraische Unterscheidung der Lagebeziehungen:


Aus der Anschauung kennen wir diese Fälle:
Die Ebene schneidet die GeradeDie Gerade liegt in der EbeneDie Gerade ist zur Ebene parallel

Die Ebene und die Gerade haben einen gemeinsamen Punkt.
Alle Punkte der Geraden sind auch Punkte der Ebene. Ebene und Gerade haben unendlich viele gemeinsame Punkte.
Die Ebene und die Gerade haben keine gemeinsamen Punkte.

Algebraische Betrachtung:

In allen Fällen erhalten wir eine Gleichung durch Gleichsetzen der Ebenengleichung und der Geradengleichung.

Beispiel:                                   Sind Gerade g und  Ebene E , dann erhalten wir durch Gleichsetzen von g und E:

g = E

g=E
 
 und durch geeignetes Umformen

Vektorgleichung zum LGS

Diese Vektorgleichung können wir als LGS schreiben. Für die Lösung dieses linearen Gleichungssystems gibt es drei Möglichkeiten:

Das LGS hat genau eine Lösung

Die Ebene und die Gerade haben einen gemeinsamen Punkt.

Die Gerade schneidet die Ebene

Setzt man die Parameter dieser Lösung entweder in die Ebenengleichung oder in die Geradengleichung ein, so kann man den Schnittpunkt berechnen.
Das LGS hat unendlich viele Lösungen

Ebene und Gerade haben unendlich viele gemeinsame Punkte.

Die Gerade liegt in der Ebene
Das LGS hat keine Lösung

Die Ebene und die Gerade haben keine gemeinsamen Punkte.

Ebene und Gerade sind parallel

Betrachtet man die Fälle "Die Gerade schneidet die Ebene" und "Gerade und Ebene sind parallel" genauer, so erkennt man Unterschiede im Schnittwinkel und im Abstand der Geraden zur Ebene.

Wie kann man den Schnittwinkel zwischen einer Gerade und einer Ebene berechnen?

Wie kann man den Abstand zwischen einer Ebene und einer zu ihr parallelen Geraden berechnen?