Gegeben seien zwei windschiefe Geraden \(L=v+\mathbf{R} w\) und
\(L^{\prime}=v^{\prime}+\mathbf{R} w^{\prime}\) im \(\mathbf{R}^{n} .\) Wir wollen
zwei Methoden angeben, um den Abstand
$$
d\left(L, L^{\prime}\right)=\min \left\\{d\left(u,
u^{\prime}\right)=\left\|u^{\prime}-u\right\| \vdots u \in L, u^{\prime} \in
L^{\prime}\right\\}
$$
zu berechnen. Zur Vereinfachung nehmen wir \(\|w\|=\left\|w^{\prime}\right\|=1\)
an und definieren
$$
\delta: \mathbb{R}^{2} \rightarrow \mathbb{R}, \quad\left(\lambda,
\lambda^{\prime}\right) \mapsto\left\|v^{\prime}+\lambda^{\prime}
w^{\prime}-v-\lambda w\right\|^{2}
$$
a) Untersuchen Sie die Funktion \(\delta\) mit Hilfe der Differentialrechnung
auf Extrema und bestimmen damit den Abstand \(d\left(L, L^{\prime}\right)\)
b) Es gilt \(\delta\left(\lambda, \lambda^{\prime}\right)=\lambda^{2}+a \lambda
\lambda^{\prime}+\lambda^{\prime 2}+b \lambda+c \lambda^{\prime}+d .\) Setzen
Sie \(\mu:=\lambda+\frac{a}{2} \lambda^{\prime}\) und
\(\mu^{r}=\frac{\sqrt{4-a^{2}}}{2} \lambda^{\prime}\) und zcigen Sie, dass man
auf diese Weise \(\delta\) durch quadratische Erg?nzung schreiben kann als
\(\delta\left(\lambda,
\lambda^{\prime}\right)=(\mu-e)^{2}+\left(\mu^{\prime}-f\right)^{2}+g .\) Dann
ist \(g=d\left(L, L^{\prime}\right)\)