Segelflug im Wind
AFB I–IIEin Segelflugzeug würde bei Windstille in einer Stunde um \(\vec v=(40|30|0)\) (in km) versetzt. Der Wind verschiebt es zusätzlich um \(\vec w=(-10|5|0)\) pro Stunde, eine Thermik hebt es um \(\vec t=(0|0|2)\) pro Stunde. Es startet im Punkt \(A(0|0|1)\).
- Berechnen Sie die gesamte Verschiebung \(\vec s\) des Flugzeugs in einer Stunde.
- Geben Sie die Position des Flugzeugs nach einer halben Stunde an.
- Erläutern Sie, warum man die Verschiebungen durch Vektoraddition zusammenfassen darf.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
\(\vec s=\vec v+\vec w+\vec t=(30|35|2)\).
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
\(\vec a+\tfrac12\vec s=(0|0|1)+(15|17{,}5|1)=(15|17{,}5|2)\); das Flugzeug ist dann 2 km hoch.
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Jede Wirkung ist eine Verschiebung. Führt man sie nacheinander aus, hängt man die Pfeile aneinander; das Ergebnis hängt nicht von der Reihenfolge ab (\(\vec a+\vec b=\vec b+\vec a\)). Deshalb darf man die gleichzeitig wirkenden Verschiebungen zu einer Summe zusammenfassen.
Punkte auf einer Linie
AFB II–IIIGegeben sind die Punkte \(A(1|2|{-1})\), \(B(3|6|3)\) und \(D(4|8|5)\) sowie \(C_t(t|10|7)\) mit \(t\in\mathbb R\).
- Überprüfen Sie, ob \(A\), \(B\) und \(D\) auf einer gemeinsamen Geraden liegen.
- Bestimmen Sie \(t\) so, dass auch \(C_t\) auf dieser Geraden liegt.
- Widerlegen Sie die Aussage: „\((1|0|2)\) und \((2|1|4)\) sind kollinear, weil der Faktor 2 in zwei Zeilen passt.“
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
\(\overrightarrow{AB}=(2|4|4)\), \(\overrightarrow{AD}=(3|6|6)=1{,}5\cdot\overrightarrow{AB}\). Die Vektoren sind kollinear und haben den Punkt A gemeinsam — A, B, D liegen auf einer Geraden.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
\(\overrightarrow{AC_t}=(t-1|8|8)\). Aus Zeile 2: \(r=2\); Zeile 3: \(8=2\cdot4\) ✓. Zeile 1: \(t-1=4\Rightarrow t=5\).
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Kollinearität verlangt einen Faktor für alle drei Zeilen. In der zweiten Zeile müsste \(1=r\cdot0\) gelten — das ist für kein r erfüllt. Die Vektoren sind nicht kollinear.
