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Geraden und Ebenen im Raum leicht erklärt

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Geli

@angelikarth

Die analytische Geometrie beschäftigt sich mit Geraden und Ebenen im... Mehr anzeigen

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# Geometrie
I Geraden und Ebenen

Vektoren im Raum

| Der Vektor: | Der Gegenvektor: |
| ----------- | ----------- |
| $\overline{DQ} \begin

Vektoren und Geraden im Raum

Vektoren sind wie Pfeile im Raum - sie haben eine Richtung und eine Länge. Der Ortsvektor zeigt vom Ursprung zu einem Punkt, während der Betrag die Länge eines Vektors angibt.

Eine Geradengleichung hat die Form g: x⃗ = p⃗ + t · u⃗, wobei p⃗ der Stützvektor (ein Punkt auf der Geraden) und u⃗ der Richtungsvektor ist. Der Parameter t kann jeden beliebigen Wert annehmen.

Um herauszufinden, wie zwei Geraden zueinander liegen, prüft ihr zuerst: Sind die Richtungsvektoren Vielfache voneinander? Falls ja, macht ihr eine Punktprobe - liegt ein Punkt der einen Geraden auch auf der anderen? Falls nein, setzt ihr die Geraden gleich und löst das Gleichungssystem.

Merktipp: Windschief bedeutet, dass sich die Geraden nicht schneiden UND nicht parallel sind - das gibt's nur im 3D-Raum!

Mögliche Lagen: identisch (gleiche Gerade), echt parallel (parallel, aber verschieden), sich schneidend oder windschief.

# Geometrie
I Geraden und Ebenen

Vektoren im Raum

| Der Vektor: | Der Gegenvektor: |
| ----------- | ----------- |
| $\overline{DQ} \begin

Ebenen im Raum

Eine Ebene wird durch drei Punkte eindeutig bestimmt. Die Parametergleichung lautet E: x⃗ = p⃗ + t · u⃗ + s · v⃗, wobei u⃗ und v⃗ die Spannvektoren sind (dürfen keine Vielfachen sein!).

Es gibt vier Möglichkeiten, eine Ebene zu erstellen: durch drei Punkte, eine Gerade und einen Punkt, zwei parallele Geraden oder zwei sich schneidende Geraden. In jedem Fall braucht ihr einen Stützvektor und zwei Spannvektoren.

Das Skalarprodukt ist mega wichtig: a⃗ · b⃗ = a₁b₁ + a₂b₂ + a₃b₃. Wenn das Skalarprodukt null ist, stehen die Vektoren senkrecht aufeinander.

Pro-Tipp: Das Skalarprodukt hilft euch, Normalenvektoren zu finden!

Die Normalenform E: xpx⃗ - p⃗ · n⃗ = 0 nutzt den Normalenvektor n⃗, der senkrecht zur Ebene steht. Daraus könnt ihr die Koordinatenform E: ax₁ + bx₂ + cx₃ = d ableiten.

# Geometrie
I Geraden und Ebenen

Vektoren im Raum

| Der Vektor: | Der Gegenvektor: |
| ----------- | ----------- |
| $\overline{DQ} \begin

Ebenengleichungen umformen

Das Vektorprodukt (Kreuzprodukt) ist euer Werkzeug, um Normalenvektoren zu berechnen. Wenn ihr zwei Spannvektoren habt, gibt euch n⃗ = u⃗ × v⃗ einen Vektor, der senkrecht zu beiden steht.

Ihr könnt zwischen den drei Ebenenformen hin- und herwechseln: ParameterformNormalenformKoordinatenform. Vom Parameter zur Koordinatenform: Vektorprodukt der Spannvektoren bilden, dann d durch Skalarprodukt bestimmen.

Spurpunkte sind die Schnittpunkte der Ebene mit den Koordinatenachsen. Setzt zwei Koordinaten gleich null und löst nach der dritten auf. Diese Punkte helfen beim Zeichnen der Ebene.

Zeichentrick: Verbindet die Spurpunkte zu Spurgeraden - so visualisiert ihr die Ebene!

Wenn alle drei Spurpunkte existieren, schneidet die Ebene alle Achsen. Fehlen Spurpunkte, verläuft die Ebene parallel zu einer oder mehreren Achsen.

# Geometrie
I Geraden und Ebenen

Vektoren im Raum

| Der Vektor: | Der Gegenvektor: |
| ----------- | ----------- |
| $\overline{DQ} \begin

Lage von Geraden und Ebenen

Um die Lage einer Gerade g zu einer Ebene E zu bestimmen, berechnet ihr das Skalarprodukt aus Richtungsvektor u⃗ und Normalenvektor n⃗.

Ist u⃗ · n⃗ ≠ 0, schneiden sich Gerade und Ebene. Setzt die Gerade in die Ebenengleichung ein und löst nach t auf. Dann setzt ihr t zurück in die Geradengleichung für den Durchstoßpunkt.

Ist u⃗ · n⃗ = 0, sind Gerade und Ebene parallel. Jetzt prüft ihr mit einer Punktprobe: Liegt der Stützvektor der Geraden in der Ebene? Falls ja, liegt die Gerade komplett in der Ebene. Falls nein, sind sie echt parallel.

Schnellcheck: Orthogonal stehen Gerade und Ebene, wenn u⃗ und n⃗ Vielfache sind!

Beim Zeichnen von Ebenen bestimmt ihr die Spurpunkte (Schnittpunkte mit den Achsen) und verbindet diese zu Spurgeraden. Das gibt euch ein Dreieck oder Parallelogramm als Ebenenausschnitt.

# Geometrie
I Geraden und Ebenen

Vektoren im Raum

| Der Vektor: | Der Gegenvektor: |
| ----------- | ----------- |
| $\overline{DQ} \begin

Ebenenlage und Abstände

Zwei Ebenen können sich auf drei Arten verhalten: Sie schneiden sich, sind identisch oder echt parallel. Prüft zuerst: Sind die Normalenvektoren Vielfache voneinander?

Falls nein, schneiden sich die Ebenen in einer Schnittgeraden. Löst das Gleichungssystem der beiden Ebenengleichungen mit einem Parameter z.B.x3=tz.B. x₃ = t.

Falls die Normalenvektoren Vielfache sind, prüft ihr die Äquivalenz der Gleichungen. Identische Ebenen haben äquivalente Gleichungen, echt parallele nicht.

Abstandsformel: d(E;P) = |ax₁ + bx₂ + cx₃ - d|/√a2+b2+c2a² + b² + c²

Den Abstand eines Punktes von einer Ebene berechnet ihr mit der Hesse'schen Normalenform. Bei der Koordinatenform E: ax₁ + bx₂ + cx₃ = d setzt ihr die Punktkoordinaten ein und teilt durch die Länge des Normalenvektors. Alternativ bestimmt ihr den Lotfußpunkt über die Lotgerade.



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Stefan S

iOS-Nutzer

Diese App ist wirklich super. Es gibt so viele Lernzettel und Hilfen [...]. Mein Problemfach ist zum Beispiel Französisch und die App hat so viele Möglichkeiten zur Hilfe. Dank dieser App habe ich mich in Französisch verbessert. Ich würde sie jedem empfehlen.

Samantha Klich

Android-Nutzerin

Wow, ich bin wirklich begeistert. Ich habe die App einfach mal ausprobiert, weil ich sie schon oft beworben gesehen habe und war absolut beeindruckt. Diese App ist DIE HILFE, die man für die Schule braucht und vor allem bietet sie so viele Dinge wie Übungen und Lernzettel, die mir persönlich SEHR geholfen haben.

Anna

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Beste App der Welt! Keine Worte, weil sie einfach zu gut ist

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Einfach genial. Lässt mich 10x besser lernen, diese App ist eine glatte 10/10. Ich empfehle sie jedem. Ich kann Lernzettel anschauen und suchen. Ich kann sie im Fachordner speichern. Ich kann sie jederzeit wiederholen, wenn ich zurückkomme. Wenn du diese App noch nicht ausprobiert hast, verpasst du wirklich was.

Basil

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Diese App hat mich so viel selbstbewusster in meiner Klausurvorbereitung gemacht, nicht nur durch die Stärkung meines Selbstvertrauens durch die Features, die es dir ermöglichen, dich mit anderen zu vernetzen und dich weniger allein zu fühlen, sondern auch durch die Art, wie die App selbst darauf ausgerichtet ist, dass du dich besser fühlst. Sie ist einfach zu bedienen, macht Spaß und hilft jedem, der in irgendeiner Weise Schwierigkeiten hat.

David K

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Die App ist einfach super! Ich muss nur das Thema in die Suche eingeben und bekomme sofort eine Antwort. Ich muss nicht mehr 10 YouTube-Videos schauen, um etwas zu verstehen, und spare dadurch richtig viel Zeit. Sehr empfehlenswert!

Sudenaz Ocak

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In der Schule war ich echt schlecht in Mathe, aber dank der App bin ich jetzt besser geworden. Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.

Greenlight Bonnie

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sehr zuverlässige App, um deine Ideen in Mathe, Englisch und anderen verwandten Themen zu verbessern. bitte nutze diese App, wenn du in bestimmten Bereichen Schwierigkeiten hast, diese App ist dafür der Schlüssel. wünschte, ich hätte früher eine Bewertung geschrieben. und sie ist auch kostenlos, also mach dir darüber keine Sorgen.

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Ich weiß, dass viele Apps gefälschte Accounts nutzen, um ihre Bewertungen zu pushen, aber diese App verdient das alles. Ursprünglich hatte ich eine 4 in meinen Englisch-Klausuren und dieses Mal habe ich eine 2 bekommen. Ich wusste erst drei Tage vor der Klausur von dieser App und sie hat mir SEHR geholfen. Bitte vertrau mir wirklich und nutze sie, denn ich bin sicher, dass auch du Fortschritte sehen wirst.

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DIE QUIZZE UND KARTEIKARTEN SIND SO NÜTZLICH UND ICH LIEBE Knowunity KI. ES IST AUCH BUCHSTÄBLICH WIE CHATGPT ABER SCHLAUER!! HAT MIR AUCH BEI MEINEN MASCARA-PROBLEMEN GEHOLFEN!! SOWIE BEI MEINEN ECHTEN FÄCHERN! NATÜRLICH 😍😁😲🤑💗✨🎀😮

Elisha

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Diese App ist echt der Hammer. Ich finde Lernen so langweilig, aber diese App macht es so einfach, alles zu organisieren und dann kannst du die kostenlose KI bitten, dich abzufragen, so gut, und du kannst einfach deine eigenen Sachen hochladen. sehr empfehlenswert als jemand, der gerade Probeklausuren schreibt

Paul T

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Samantha Klich

Android-Nutzerin

Wow, ich bin wirklich begeistert. Ich habe die App einfach mal ausprobiert, weil ich sie schon oft beworben gesehen habe und war absolut beeindruckt. Diese App ist DIE HILFE, die man für die Schule braucht und vor allem bietet sie so viele Dinge wie Übungen und Lernzettel, die mir persönlich SEHR geholfen haben.

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Einfach genial. Lässt mich 10x besser lernen, diese App ist eine glatte 10/10. Ich empfehle sie jedem. Ich kann Lernzettel anschauen und suchen. Ich kann sie im Fachordner speichern. Ich kann sie jederzeit wiederholen, wenn ich zurückkomme. Wenn du diese App noch nicht ausprobiert hast, verpasst du wirklich was.

Basil

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Diese App hat mich so viel selbstbewusster in meiner Klausurvorbereitung gemacht, nicht nur durch die Stärkung meines Selbstvertrauens durch die Features, die es dir ermöglichen, dich mit anderen zu vernetzen und dich weniger allein zu fühlen, sondern auch durch die Art, wie die App selbst darauf ausgerichtet ist, dass du dich besser fühlst. Sie ist einfach zu bedienen, macht Spaß und hilft jedem, der in irgendeiner Weise Schwierigkeiten hat.

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In der Schule war ich echt schlecht in Mathe, aber dank der App bin ich jetzt besser geworden. Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.

Greenlight Bonnie

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sehr zuverlässige App, um deine Ideen in Mathe, Englisch und anderen verwandten Themen zu verbessern. bitte nutze diese App, wenn du in bestimmten Bereichen Schwierigkeiten hast, diese App ist dafür der Schlüssel. wünschte, ich hätte früher eine Bewertung geschrieben. und sie ist auch kostenlos, also mach dir darüber keine Sorgen.

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Ich weiß, dass viele Apps gefälschte Accounts nutzen, um ihre Bewertungen zu pushen, aber diese App verdient das alles. Ursprünglich hatte ich eine 4 in meinen Englisch-Klausuren und dieses Mal habe ich eine 2 bekommen. Ich wusste erst drei Tage vor der Klausur von dieser App und sie hat mir SEHR geholfen. Bitte vertrau mir wirklich und nutze sie, denn ich bin sicher, dass auch du Fortschritte sehen wirst.

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Mathe

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Geraden und Ebenen im Raum leicht erklärt

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Die analytische Geometrie beschäftigt sich mit Geraden und Ebenen im dreidimensionalen Raum - und das ist viel weniger kompliziert, als es klingt! Mit Vektoren könnt ihr räumliche Objekte mathematisch beschreiben und ihre Beziehungen zueinander verstehen.

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I Geraden und Ebenen

Vektoren im Raum

| Der Vektor: | Der Gegenvektor: |
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Vektoren und Geraden im Raum

Vektoren sind wie Pfeile im Raum - sie haben eine Richtung und eine Länge. Der Ortsvektor zeigt vom Ursprung zu einem Punkt, während der Betrag die Länge eines Vektors angibt.

Eine Geradengleichung hat die Form g: x⃗ = p⃗ + t · u⃗, wobei p⃗ der Stützvektor (ein Punkt auf der Geraden) und u⃗ der Richtungsvektor ist. Der Parameter t kann jeden beliebigen Wert annehmen.

Um herauszufinden, wie zwei Geraden zueinander liegen, prüft ihr zuerst: Sind die Richtungsvektoren Vielfache voneinander? Falls ja, macht ihr eine Punktprobe - liegt ein Punkt der einen Geraden auch auf der anderen? Falls nein, setzt ihr die Geraden gleich und löst das Gleichungssystem.

Merktipp: Windschief bedeutet, dass sich die Geraden nicht schneiden UND nicht parallel sind - das gibt's nur im 3D-Raum!

Mögliche Lagen: identisch (gleiche Gerade), echt parallel (parallel, aber verschieden), sich schneidend oder windschief.

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Ebenen im Raum

Eine Ebene wird durch drei Punkte eindeutig bestimmt. Die Parametergleichung lautet E: x⃗ = p⃗ + t · u⃗ + s · v⃗, wobei u⃗ und v⃗ die Spannvektoren sind (dürfen keine Vielfachen sein!).

Es gibt vier Möglichkeiten, eine Ebene zu erstellen: durch drei Punkte, eine Gerade und einen Punkt, zwei parallele Geraden oder zwei sich schneidende Geraden. In jedem Fall braucht ihr einen Stützvektor und zwei Spannvektoren.

Das Skalarprodukt ist mega wichtig: a⃗ · b⃗ = a₁b₁ + a₂b₂ + a₃b₃. Wenn das Skalarprodukt null ist, stehen die Vektoren senkrecht aufeinander.

Pro-Tipp: Das Skalarprodukt hilft euch, Normalenvektoren zu finden!

Die Normalenform E: xpx⃗ - p⃗ · n⃗ = 0 nutzt den Normalenvektor n⃗, der senkrecht zur Ebene steht. Daraus könnt ihr die Koordinatenform E: ax₁ + bx₂ + cx₃ = d ableiten.

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Ebenengleichungen umformen

Das Vektorprodukt (Kreuzprodukt) ist euer Werkzeug, um Normalenvektoren zu berechnen. Wenn ihr zwei Spannvektoren habt, gibt euch n⃗ = u⃗ × v⃗ einen Vektor, der senkrecht zu beiden steht.

Ihr könnt zwischen den drei Ebenenformen hin- und herwechseln: ParameterformNormalenformKoordinatenform. Vom Parameter zur Koordinatenform: Vektorprodukt der Spannvektoren bilden, dann d durch Skalarprodukt bestimmen.

Spurpunkte sind die Schnittpunkte der Ebene mit den Koordinatenachsen. Setzt zwei Koordinaten gleich null und löst nach der dritten auf. Diese Punkte helfen beim Zeichnen der Ebene.

Zeichentrick: Verbindet die Spurpunkte zu Spurgeraden - so visualisiert ihr die Ebene!

Wenn alle drei Spurpunkte existieren, schneidet die Ebene alle Achsen. Fehlen Spurpunkte, verläuft die Ebene parallel zu einer oder mehreren Achsen.

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Lage von Geraden und Ebenen

Um die Lage einer Gerade g zu einer Ebene E zu bestimmen, berechnet ihr das Skalarprodukt aus Richtungsvektor u⃗ und Normalenvektor n⃗.

Ist u⃗ · n⃗ ≠ 0, schneiden sich Gerade und Ebene. Setzt die Gerade in die Ebenengleichung ein und löst nach t auf. Dann setzt ihr t zurück in die Geradengleichung für den Durchstoßpunkt.

Ist u⃗ · n⃗ = 0, sind Gerade und Ebene parallel. Jetzt prüft ihr mit einer Punktprobe: Liegt der Stützvektor der Geraden in der Ebene? Falls ja, liegt die Gerade komplett in der Ebene. Falls nein, sind sie echt parallel.

Schnellcheck: Orthogonal stehen Gerade und Ebene, wenn u⃗ und n⃗ Vielfache sind!

Beim Zeichnen von Ebenen bestimmt ihr die Spurpunkte (Schnittpunkte mit den Achsen) und verbindet diese zu Spurgeraden. Das gibt euch ein Dreieck oder Parallelogramm als Ebenenausschnitt.

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Ebenenlage und Abstände

Zwei Ebenen können sich auf drei Arten verhalten: Sie schneiden sich, sind identisch oder echt parallel. Prüft zuerst: Sind die Normalenvektoren Vielfache voneinander?

Falls nein, schneiden sich die Ebenen in einer Schnittgeraden. Löst das Gleichungssystem der beiden Ebenengleichungen mit einem Parameter z.B.x3=tz.B. x₃ = t.

Falls die Normalenvektoren Vielfache sind, prüft ihr die Äquivalenz der Gleichungen. Identische Ebenen haben äquivalente Gleichungen, echt parallele nicht.

Abstandsformel: d(E;P) = |ax₁ + bx₂ + cx₃ - d|/√a2+b2+c2a² + b² + c²

Den Abstand eines Punktes von einer Ebene berechnet ihr mit der Hesse'schen Normalenform. Bei der Koordinatenform E: ax₁ + bx₂ + cx₃ = d setzt ihr die Punktkoordinaten ein und teilt durch die Länge des Normalenvektors. Alternativ bestimmt ihr den Lotfußpunkt über die Lotgerade.

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Wow, ich bin wirklich begeistert. Ich habe die App einfach mal ausprobiert, weil ich sie schon oft beworben gesehen habe und war absolut beeindruckt. Diese App ist DIE HILFE, die man für die Schule braucht und vor allem bietet sie so viele Dinge wie Übungen und Lernzettel, die mir persönlich SEHR geholfen haben.

Anna

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Rohan U

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Ich weiß, dass viele Apps gefälschte Accounts nutzen, um ihre Bewertungen zu pushen, aber diese App verdient das alles. Ursprünglich hatte ich eine 4 in meinen Englisch-Klausuren und dieses Mal habe ich eine 2 bekommen. Ich wusste erst drei Tage vor der Klausur von dieser App und sie hat mir SEHR geholfen. Bitte vertrau mir wirklich und nutze sie, denn ich bin sicher, dass auch du Fortschritte sehen wirst.

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DIE QUIZZE UND KARTEIKARTEN SIND SO NÜTZLICH UND ICH LIEBE Knowunity KI. ES IST AUCH BUCHSTÄBLICH WIE CHATGPT ABER SCHLAUER!! HAT MIR AUCH BEI MEINEN MASCARA-PROBLEMEN GEHOLFEN!! SOWIE BEI MEINEN ECHTEN FÄCHERN! NATÜRLICH 😍😁😲🤑💗✨🎀😮

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Wow, ich bin wirklich begeistert. Ich habe die App einfach mal ausprobiert, weil ich sie schon oft beworben gesehen habe und war absolut beeindruckt. Diese App ist DIE HILFE, die man für die Schule braucht und vor allem bietet sie so viele Dinge wie Übungen und Lernzettel, die mir persönlich SEHR geholfen haben.

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Ich weiß, dass viele Apps gefälschte Accounts nutzen, um ihre Bewertungen zu pushen, aber diese App verdient das alles. Ursprünglich hatte ich eine 4 in meinen Englisch-Klausuren und dieses Mal habe ich eine 2 bekommen. Ich wusste erst drei Tage vor der Klausur von dieser App und sie hat mir SEHR geholfen. Bitte vertrau mir wirklich und nutze sie, denn ich bin sicher, dass auch du Fortschritte sehen wirst.

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DIE QUIZZE UND KARTEIKARTEN SIND SO NÜTZLICH UND ICH LIEBE Knowunity KI. ES IST AUCH BUCHSTÄBLICH WIE CHATGPT ABER SCHLAUER!! HAT MIR AUCH BEI MEINEN MASCARA-PROBLEMEN GEHOLFEN!! SOWIE BEI MEINEN ECHTEN FÄCHERN! NATÜRLICH 😍😁😲🤑💗✨🎀😮

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Diese App ist echt der Hammer. Ich finde Lernen so langweilig, aber diese App macht es so einfach, alles zu organisieren und dann kannst du die kostenlose KI bitten, dich abzufragen, so gut, und du kannst einfach deine eigenen Sachen hochladen. sehr empfehlenswert als jemand, der gerade Probeklausuren schreibt

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