Geben Sie die xyz-Koordinaten von Punkt 1 und Punkt 2 ein, um den Abstand zwischen ihnen im Raum zu berechnen. Angezeigt werden auch die Änderungen von x, y und z.
Inhaltsverzeichnis
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Was Sie auf dieser Seite tun können
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Wofür ist diese Berechnung nützlich?
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Anleitung
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Formeln und Abbildungen
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Symbole und Begriffe
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Was Sie vorab wissen sollten
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Mit Excel berechnen
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Mit Google Tabellen berechnen
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Mit Python berechnen
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Die Formel in LaTeX und anderen mathematischen Schreibweisen (zum Kopieren)
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Die Berechnung von ChatGPT ausführen lassen
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Die Vorteile von DataChef
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Verwandte Funktionen
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Alle NumberChef-Rechner
Was Sie auf dieser Seite tun können
- Geben Sie die xyz-Koordinaten zweier Punkte im Raum (3D) ein, und Sie sehen sofort den Abstand \(d\) zwischen ihnen
- Zusätzlich zum Abstand werden die Änderung von x \(\Delta x\), die Änderung von y \(\Delta y\) und die Änderung von z \(\Delta z\) berechnet
- Das Ergebnis wird auch in einer 3D-Abbildung gezeigt, die Sie mit der Maus drehen können. So sehen Sie, dass der Abstand die Länge der Strecke zwischen den beiden Punkten ist (die Raumdiagonale eines Quaders)
- Eine verständliche Erklärung der Formeln sowie Formeln zum Kopieren für Excel, Google Tabellen und Python finden Sie ebenfalls auf dieser Seite
Wofür ist diese Berechnung nützlich?
In einem 3D-Spiel werden die Positionen von Figuren, Geschossen und Gegenständen als (x|y|z)-Koordinaten gespeichert, und das Spiel entscheidet: „Es ist ein Treffer, wenn der Abstand kleiner als ein festgelegter Wert ist“ oder „Ein Gegner bemerkt Sie, wenn Sie in einen bestimmten Abstand kommen“. Steht Ihre Figur zum Beispiel bei (1|1|1) und ein Gegner bei (2|3|3), ist der Abstand \(\sqrt{1^2 + 2^2 + 2^2} = 3\). Wiederholt man diese Berechnung in jedem Bild, funktioniert so die Abstandsprüfung in 3D-Spielen.
Es ist nur die Abstandsformel aus 2D-Spielen mit einem weiteren Term für \(z\).
Die Position einer Drohne lässt sich durch drei Zahlen angeben: wie weit sie horizontal entfernt ist (x und y) und in welcher Höhe sie fliegt (z). Ist eine Drohne 60 m östlich und 80 m nördlich der Pilotin oder des Piloten in 50 m Höhe, beträgt die Luftlinie zu ihr \(\sqrt{60^2 + 80^2 + 50^2} = \sqrt{12500} \approx 111{,}8\) m.
Mit diesem Abstand im Raum können Sie die Funkreichweite abschätzen und beurteilen, wie weit entfernt Sie die Drohne noch sehen können.
Im 3D-CAD werden Positionen wie die Mittelpunkte von Bohrungen und die Ecken eines Bauteils als Koordinaten im Raum angegeben. Den Abstand zweier Punkte, die im Raum schräg gegenüberliegen und oft nicht in der Zeichnung stehen, können Sie aus den Koordinatendifferenzen mit der Formel auf dieser Seite bestimmen. Liegen zwei Punkte zum Beispiel 30 mm in der Breite, 40 mm in der Tiefe und 120 mm in der Höhe auseinander, beträgt ihr Abstand \(\sqrt{30^2 + 40^2 + 120^2} = 130\) mm.
Das ist eine alltägliche Rechnung beim Bauen, etwa um die Länge einer Strebe oder den kürzesten Weg für Rohre und Leitungen abzuschätzen.
In der Chemie wird die Position jedes Atoms in einem Molekül als Koordinaten im Raum festgehalten (auch Proteindatenbanken nutzen dieses Format). Kennt man die Koordinaten zweier Atome, lässt sich der Abstand zwischen ihnen (eine Bindungslänge oder wie nah sich zwei Atome kommen) mit genau der Formel auf dieser Seite bestimmen.
Das ist eine Grundrechnung hinter der Wirkstoffforschung und der Materialentwicklung, zum Beispiel wenn man prüft, ob ein möglicher Wirkstoff gut in sein Zielmolekül passt.
Formeln und Abbildungen
Symbole und Begriffe
Symbole
| \(d\) | de | Der Abstand zwischen den beiden Punkten im Raum, vom Anfangsbuchstaben von „Distanz“. |
| \((x_1, y_1, z_1)\), \((x_2, y_2, z_2)\) | x eins, y eins, z eins | Die Koordinaten der beiden Punkte im Raum. \(x\) und \(y\) geben die Lage in der Ebene an und \(z\) die Höhe. Die kleine Zahl unten rechts (der Index) unterscheidet den ersten vom zweiten Punkt. |
| \(\Delta x\), \(\Delta y\), \(\Delta z\) | delta x, delta y, delta z | Die Änderung (die Differenz der Koordinaten). \(\Delta\) (Delta) ist ein griechischer Buchstabe für „Änderung“ oder „Differenz“: \(\Delta x = x_2 - x_1\), \(\Delta y = y_2 - y_1\) und \(\Delta z = z_2 - z_1\). |
| \(\ell\) | el | Das Symbol, das in dieser Erklärung für die Länge der Diagonale der Grundfläche des Quaders steht. \(\ell^2 = \Delta x^2 + \Delta y^2\). Es ist der Zwischenschritt, wenn der Satz des Pythagoras zweimal angewendet wird. |
| \(\sqrt{\phantom{a}}\) | Wurzel (Wurzelzeichen) | Das Zeichen für die Quadratwurzel (die Zahl, die quadriert diese Zahl ergibt). \(\sqrt{9} = 3\) (weil 3² = 9). Auch in der Abstandsformel im Raum ziehen Sie die Wurzel nur ein einziges Mal, ganz am Ende. |
Begriffe
| räumliches Koordinatensystem | Ein Raum, in dem zur x-Achse und zur y-Achse eine z-Achse für die Höhe hinzukommt und die Lage eines Punktes durch drei Zahlen (x|y|z) angegeben wird. Es sind die Koordinaten der Ebene (2D) mit einer weiteren Koordinate für die Höhe. |
| Koordinaten | Zahlen, die die Lage eines Punktes angeben. Im Raum sind es drei, wie beim Punkt (2|3|3): 2 in x-Richtung, 3 in y-Richtung und 3 in z-Richtung (Höhe). |
| Strecke | Eine gerade Linie, die zwei Punkte verbindet und an diesen Punkten endet. Der Abstand zweier Punkte ist die Länge dieser Strecke. |
| Satz des Pythagoras | Der Satz, dass in einem rechtwinkligen Dreieck die Summe der Quadrate der beiden Katheten gleich dem Quadrat der Hypotenuse ist. Die Abstandsformel im Raum wendet diesen Satz zweimal hintereinander an. Er wird in Klasse 8 (13–14 Jahre) behandelt. |
| Raumdiagonale | Die Linie, die im Inneren eines Quaders zwei gegenüberliegende Ecken verbindet. Bei einem Quader mit Länge a, Breite b und Höhe c ist die Raumdiagonale \(\sqrt{a^2 + b^2 + c^2}\) lang. Der Abstand zweier Punkte im Raum ist dieselbe Rechnung. |
| euklidischer Abstand | Der offizielle Name für den geradlinigen Abstand zweier Punkte, den diese Seite berechnet. Nicht nur im Raum, sondern auch in der Datenanalyse und in der KI wird dieser Name oft für die grundlegende Art verwendet, wie nah Punkte beieinander liegen. |
| Dimension | Wie viele Zahlen man braucht, um eine Lage anzugeben. Eine Gerade ist eindimensional (der Zahlenstrahl), eine Ebene zweidimensional (x, y) und der Raum dreidimensional (x, y, z). Mit jeder weiteren Dimension kommt nur ein weiterer Term unter der Wurzel hinzu, die Form der Abstandsformel bleibt gleich. |
Was Sie vorab wissen sollten
Hier steht, was Ihnen hilft, die Berechnung auf dieser Seite wirklich zu verstehen und nicht nur auf die Schaltfläche zu klicken.
Wenn Sie nicht weiterkommen, ist es der schnellste Weg, diese Themen noch einmal durchzugehen.
| Das Koordinatensystem (Klasse 5–6, 10–12 Jahre) |
|
| Rechnen mit positiven und negativen Zahlen (Klasse 6–7, 11–13 Jahre) |
|
| Quadratwurzeln (Klasse 9, 14–15 Jahre) |
|
| Der Satz des Pythagoras (Klasse 8, 13–14 Jahre) |
|
| Körper und räumliches Koordinatensystem (Klasse 7–10, 12–16 Jahre) |
|
Mit Excel berechnen
| x-Koordinate von Punkt 1: x₁ | 1 |
| y-Koordinate von Punkt 1: y₁ | 1 |
| z-Koordinate von Punkt 1: z₁ | 1 |
| x-Koordinate von Punkt 2: x₂ | 2 |
| y-Koordinate von Punkt 2: y₂ | 3 |
| z-Koordinate von Punkt 2: z₂ | 3 |
| Abstand der Punkte d | =WURZEL((B4-B1)^2+(B5-B2)^2+(B6-B3)^2) |
| x-Koordinate von Punkt 1: x₁ | 0 |
| y-Koordinate von Punkt 1: y₁ | 0 |
| z-Koordinate von Punkt 1: z₁ | 0 |
| x-Koordinate von Punkt 2: x₂ | 3 |
| y-Koordinate von Punkt 2: y₂ | 4 |
| z-Koordinate von Punkt 2: z₂ | 12 |
| Änderung von x Δx | =B4-B1 |
| Änderung von y Δy | =B5-B2 |
| Änderung von z Δz | =B6-B3 |
| Diagonale der Grundfläche ℓ=√(Δx²+Δy²) | =WURZEL(B7^2+B8^2) |
| Abstand der Punkte d=√(ℓ²+Δz²) | =WURZEL(B10^2+B9^2) |
„WURZEL(…)“ ist die Quadratwurzel, „^2“ das Quadrat.
Die erste Tabelle liefert den Abstand 3. Die zweite Tabelle geht von Δx = 3, Δy = 4 und Δz = 12 aus, bestimmt zuerst die Diagonale der Grundfläche ℓ = 5 und dann den Abstand d = 13, sodass Sie auch die Zwischenwerte sehen, wenn der Satz des Pythagoras zweimal angewendet wird.
Mit Google Tabellen berechnen
| x-Koordinate von Punkt 1: x₁ | 1 |
| y-Koordinate von Punkt 1: y₁ | 1 |
| z-Koordinate von Punkt 1: z₁ | 1 |
| x-Koordinate von Punkt 2: x₂ | 2 |
| y-Koordinate von Punkt 2: y₂ | 3 |
| z-Koordinate von Punkt 2: z₂ | 3 |
| Abstand der Punkte d | =WURZEL((B4-B1)^2+(B5-B2)^2+(B6-B3)^2) |
| x-Koordinate von Punkt 1: x₁ | 0 |
| y-Koordinate von Punkt 1: y₁ | 0 |
| z-Koordinate von Punkt 1: z₁ | 0 |
| x-Koordinate von Punkt 2: x₂ | 3 |
| y-Koordinate von Punkt 2: y₂ | 4 |
| z-Koordinate von Punkt 2: z₂ | 12 |
| Änderung von x Δx | =B4-B1 |
| Änderung von y Δy | =B5-B2 |
| Änderung von z Δz | =B6-B3 |
| Diagonale der Grundfläche ℓ=√(Δx²+Δy²) | =WURZEL(B7^2+B8^2) |
| Abstand der Punkte d=√(ℓ²+Δz²) | =WURZEL(B10^2+B9^2) |
Mit Python berechnen
import math
x1, y1, z1 = 1.0, 1.0, 1.0 # Koordinaten von Punkt 1
x2, y2, z2 = 2.0, 3.0, 3.0 # Koordinaten von Punkt 2
delta_x = x2 - x1 # Änderung von x
delta_y = y2 - y1 # Änderung von y
delta_z = z2 - z1 # Änderung von z
distance = math.sqrt(delta_x**2 + delta_y**2 + delta_z**2) # Abstand der Punkte
print(f"Änderung von x Δx: {delta_x}")
print(f"Änderung von y Δy: {delta_y}")
print(f"Änderung von z Δz: {delta_z}")
print(f"Abstand der Punkte d: {distance}")
# Dieselbe Rechnung lässt sich mit math.dist in einer Zeile schreiben (ab Python 3.8)
print(f"Kontrolle mit math.dist: {math.dist((x1, y1, z1), (x2, y2, z2))}")
Die Formel in LaTeX und anderen mathematischen Schreibweisen (zum Kopieren)
d = √((x₂ − x₁)² + (y₂ − y₁)² + (z₂ − z₁)²)
d = \sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2 + (z_2 - z_1)^2}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>d</mi>
<mo>=</mo>
<msqrt>
<mrow>
<msup>
<mrow><mo>(</mo><msub><mi>x</mi><mn>2</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>x</mi><mn>1</mn></msub><mo>)</mo></mrow>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>+</mo>
<msup>
<mrow><mo>(</mo><msub><mi>y</mi><mn>2</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>y</mi><mn>1</mn></msub><mo>)</mo></mrow>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>+</mo>
<msup>
<mrow><mo>(</mo><msub><mi>z</mi><mn>2</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>z</mi><mn>1</mn></msub><mo>)</mo></mrow>
<mn>2</mn>
</msup>
</mrow>
</msqrt>
</mrow>
</math>
d = sqrt((x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2 + (z_2 - z_1)^2)
Sqrt[(x2 - x1)^2 + (y2 - y1)^2 + (z2 - z1)^2]
d := sqrt((x2 - x1)^2 + (y2 - y1)^2 + (z2 - z1)^2);
d = sqrt((x2 - x1)^2 + (y2 - y1)^2 + (z2 - z1)^2);
d = √((x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2 + (z_2 - z_1)^2)
Δx² + Δy² + Δz² = d²
\Delta x^2 + \Delta y^2 + \Delta z^2 = d^2
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<msup><mrow><mi mathvariant="normal">Δ</mi><mi>x</mi></mrow><mn>2</mn></msup>
<mo>+</mo>
<msup><mrow><mi mathvariant="normal">Δ</mi><mi>y</mi></mrow><mn>2</mn></msup>
<mo>+</mo>
<msup><mrow><mi mathvariant="normal">Δ</mi><mi>z</mi></mrow><mn>2</mn></msup>
<mo>=</mo>
<msup><mi>d</mi><mn>2</mn></msup>
</mrow>
</math>
(Delta x)^2 + (Delta y)^2 + (Delta z)^2 = d^2
dx^2 + dy^2 + dz^2 == d^2
dx^2 + dy^2 + dz^2 = d^2;
dx^2 + dy^2 + dz^2 == d^2
Δx^2 + Δy^2 + Δz^2 = d^2
Die Berechnung von ChatGPT ausführen lassen
Sie sind ein Assistent für mathematische Berechnungen. Führen Sie die folgende Berechnung tatsächlich mit Python-Code aus und stützen Sie Ihre Antwort nur auf die Zahlen des Ausführungsergebnisses (nicht im Kopf rechnen und nicht raten). Bestimmen Sie für die beiden Punkte (1|1|1) und (2|3|3) im Raum (im räumlichen Koordinatensystem) jeweils Folgendes: 1. Den Abstand d der beiden Punkte (verwenden Sie die Abstandsformel im Raum d = √((x2−x1)² + (y2−y1)² + (z2−z1)²)) 2. Die Änderung von x Δx, die Änderung von y Δy und die Änderung von z Δz Zeigen Sie die verwendeten Formeln und die Zahlen aus dem Ausführungsergebnis.
Anleitung
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1Zahlen eingebenGeben Sie die Zahlen, mit denen Sie rechnen möchten, in die Eingabefelder ein
-
2BerechnenKlicken Sie auf die Schaltfläche „Berechnen“
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3Ergebnis ablesenDas Ergebnis erscheint sofort. Auf derselben Seite finden Sie auch den Rechenweg und die Erklärung der Formel
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