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Ein Flugzeug befindet sich in einem dreidimensionalen Raum. Es fliegt auf einer Geraden mit den Punkten außerdem und . Seine Geschwindigkeit beträgt km/h. Eine Rakete wird vom Punkt abgefeuert. Sie fliegt mit einer Geschwindigkeit von km/h. Welchen Kurs muss sie haben um das Flugzeug zu treffen? Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert): "Ich möchte die Lösung in Zusammenarbeit mit anderen erstellen." |
Hierzu passend bei OnlineMathe: Online-Übungen (Übungsaufgaben) bei unterricht.de: Parallelverschiebung Rechnen mit Vektoren - Einführung Rechnen mit Vektoren - Fortgeschritten Skalarprodukt |
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Hallo Bist du sicher, dass du die Aufgabe richtig abgeschrieben hast? Wenn man sehr viel Überblick hat, dann kann man die Aufgabe ohne Rechnen beantworten. Aber Schritt für Schritt... Du sprichst schon Vektorrechnung an. Also, wie lautet der Vektor, auf dem das Flugzeug fliegt? |
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Angesichts der "Eindimensionalität" der Positionsangaben, und der daraus folgenden extremen Einfachheit der Antwort, vermute ich auch einen Abschreibefehler. Aber manchmal gibt es ja solche Geschenke. ;-) |
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Hallo, ist es denn möglich wenn das Flugzeug auf einer Geraden fliegt mit gleich bleibender Geschwindigkeit und eine Rakete die an einem Punkt abgefeuert wird mit ebenfalls konstanter Geschwindigkeit, eine verallgemeinerre Form aufzustellen, die die beiden Geschwindigkeiten berücksichtigt und mit der man den Kurs der Rakete berechnen kann? |
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ja, mach doch mal... |
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Wie sähe denn die verallgemeinerre Form aus? Danke |
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Wie sähe denn die verallgemeinerre Form aus? Danke |
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Bin mir bei dem Vektor nicht sicher. Danke |
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Bin mir nicht sicher wie er lautet. Könntest mir ja helfen. |
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Bin mir nicht sicher wie er lautet. Könntest mir ja helfen. |
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Hallo Diamantcolt, alter Pyromane... Für die Rakete nimm als Aufpunkt ( Starpunkt der Rakete im die Maßeinheit sei km. Dann ist ein moderater Richtungsvektor, sodass die Funktion für die Position der Rakete in Abhängigkeit von der Zeit in Stunden ist. Analog kann man für das Flugzeug mit (von mir vermutete bzw. gewählte Position zum Zeitpunkt weil Aufgabenstellung unklar) und definieren. Nun zur Kollision: Wann ? also ca. Stunden nach dem Start, was ca. Minuten oder auch ca. Sekunden entspricht. Wo ? Im Punkt denn . Bem.: Flugzeugen mit Raketen nachzustellen, ist moralisch zumindest bedenklich, daher hier noch was Friedliches: Die Schneckenaufgabe aus meiner Studienzeit - das hier erinnert mich irgendwie daran (obwohl es eigentlich was ganz anderes ist)... |
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Die Aufgabe ist so einfach, dass man nur zu leicht stolpert und doch Dinge vorweg nimmt, die nicht wirklich beschrieben sind. Gefragt war der Vektor, auf dem das Flugzeug fliegt. Viele Worte und doch keine Antwort... Mach dir klar: Der Aufgabentext beschreibt doch, dass das Flugzeug mal im Punkt ist, und dann im Punkt Wie kommt es denn von nach ? Dann beschreibt der Aufgabentext, dass das Flugzeug auch mal im Punkt sei. Wie kommt es denn von nach ? Oder wie kommt es denn von nach ? |
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Nachteule, ich habe die Aufgabe durch die Angabe von und doch sehr wohl beantwortet, ich habe sie aber eben nicht nur beantwortet, da ja im Vorfeld auch noch ein wenig Interesse am Ablauf allgemein geäußert wurde... Und "den Vektor, auf dem des Flugzeug fliegt" gibt es nicht, sondern unendlich viele und sind zwei davon... Die Menge paarweise verschiedener Tripel ist Teilmenge genau der Geraden für ein und jedes Element von für ein taugt als Antwort für die Aufgabe. Wem das zuviel ist, der schreibe in sein Schulheft... |
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Danke für die Antwort. |
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Und wie berechnet man dann die Richtung des Vektors? |
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Und wie berechnet man dann die Richtung des Vektors? |
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Gar nicht, man berechnet nämlich einen Vektor und der hat dann die entsprechende Richtung. Nimm einfach die ganz zuletzt von mir gezeigte Rechnung. Das Flugzeug durchfliegt ja die beiden Punkte, deren Differenz ich dort berechne - das Ergebnis hat dann die geeignete Richtung. Die sieht man, wenn man im Koordinatensystem eine Strecke von der Null zu dem Punkt, der durch die Koordinaten des Vektors bestimmt ist, zeichnet und diese im Punkt noch mit einer kleinen Pfeilspitze versieht. Die Geometer (Leute, die Geometrie treiben) nennen das dann Ortsvektor. Man kann also sagen, dass man ein Tripel, . immer sowohl als Punkt, als auch als Ortsvektor interpretieren kann. Beim Rechnen ist das egal. Ein Tipp noch: Die ersten Gehversuche mit Vektoren sollte man doch in der zweidimensionalen Ebene absolvieren, auch wenn es grundsätzlich keinen Unterschied zum gibt. Zeichne bzw. skizziere doch mal deine Aufgabe in der Ebene, indem du einfach die dritte Dimension weglässt ! |
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Nochmal mit anderen Worten: Die Gerade, auf der sich das Flugzeug bewegt, ist in Parameterdarstellung mit . Der Abschusspunkt der Rakete liegt aber zufälligerweise (?!) auch auf dieser Geraden, nämlich für Parameter . Das bedeutet, dass die Rakete ebenfalls mit Richtungsvektor abgeschossen werden muss, damit sie das Flugzeug treffen kann. D.h., wirklich alles spielt sich hier auf dieser ein- und derselben Geraden ab, weshalb meine obige Anmerkung "Eindimensionalität" wirklich im wahrsten Sinne des Wortes gemeint ist. Und das war's, mehr (wie etwa Flugzeit der Rakete bis zum Ziel, etc.) ist hier bisher nicht gefragt. Ich hab diese Aufgabe (sinngemäß) auch schon mit deutlich interessanteren Anfangspositionen und -vektoren gesehen, d.h., wo man WIRKLICH rechnen muss. Daher mein obige Vermutung, dass hier irgendwo bei den Werten ein Abschreibfehler vorliegt. |
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Ich finde, es gehört noch ein wenig Einstein dazu - Wurmlöcher, wo man Gott (Jehova) begegnet und Jahre später wieder rauskommt und an einem Flugzeugwrack mit der gleichen Seriennummer vorbeifliegt (kleiner Scherz)... Und in meinem ersten Beitrag hier sollte natürlich "Startpunkt" und nicht "Starpunkt" stehen... Und jetzt noch eine tolle Aufgabe: Die Maßeinheit sei km. Eine teuflische Neuentwicklung des Militärs startet im Nullpunkt und fliegt mit km/h eine linksdrehende archimedische Spirale in der euklidischen Ebene, deren Radius pro Umdrehung um 5 km zunimmt (Zur Veranschaulichung: . liegen auf der Flugbahn). Die Waffe detoniert, wenn sie sich einem Ziel auf unter nähert, wobei sie natürlich alles innerhalb dieses Bereiches pulverisiert. Ein alter Transportflieger startet zum gleichen Zeitpunkt wie die Spiralwaffe im Punkt und fliegt mit km/h geradlinig und nichtsahnend Richtung Punkt . Kommt der Flieger an ? (Bem.: Alles spielt sich auf derselben Höhe ab (Ebene), die ist hier also zu vernachlässigen...) |
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Eine interessante Aufgabe - warum rechnet niemand diese einmal Schritt für Schritt vor. Oder ist der Schwierigkeitsgrad zu hoch? Schülerinnen und Schüler haben daran anscheinend großes Interesse! Mal sehen, ob er sich soweit ermutigen lässt, sein Geheimnis uns Interessierten preiszugeben. Wäre schön!!!! Liebe Grüße stinlein |
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Es steht dir frei, die Aufgabe haarklein vorzurechnen. Pampers4ever! |
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Mit deinen Mathekenntnissen, lieber Lutz, würde ich das tun. Leider verfüge ich über solche guten Kenntnisse nicht, das überlasse ich schon Hochschülern, die mit der Materie vertraut sind und die method. und didaktisch auch in der Lage sind, dazu einwandfreie, richtige Erklärungen zu den Rechenschritten abzugeben. Auf alle Fälle würde mich die Lösung interessieren und wie man dazu kommt. Es gibt sicher jemanden, der Lust verspürt, die Aufgabe zu lösen - vielen Fans wäre geholfen! Viellelicht gelingt es uns, Farold dazu zu animieren!?!?!?!? Liebe Grüße stinlein |
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Ich hau mal was raus dazu... Zunächst die Koordinaten der archimedischen Spirale in Abhängigkeit vom Winkel . mit wobei die Konstante die Zunahme des Radius der Spirale pro Umdrehung (hier also ist. Nun die Länge der Spirale in Abhängigkeit vom Winkel . Dazu zunächst die euklidische Norm von also und das Integral über 0 bis davon ist dann die Länge . Da die Geschwindigkeit der Spiralwaffe konstant ist (hier km/h), ist die Zeit in Stunden in Abhängigkeit vom Winkel . Der Flieger fliegt auf . Jetzt noch finden oder ausschließen... Viel Spaß ! |
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> Eine interessante Aufgabe - warum rechnet niemand diese einmal Schritt für Schritt vor. @stinlein Das ist bereits geschehen. Vorrechnen bedeutet nicht automatisch, dass ellenlange Gleichungen entstehen müssen. Im vorliegenden Primitivfall genügt die Feststellung, dass sich alles auf der Geraden abspielt - welchen Sinn soll es machen, das zu irgendwelchen gigantischen Rechnungen aufzublähen? |
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Liebe Mathehelfer! Von meiner Seite aus ganz lieben Dank für eure Mühe. Ich habe mich über den Beitrag gefreut! stinlein |
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Meine Entschuldigung an stinlein für meinen letzten Beitrag: Ich hab schlampig gelesen und war dann falscherweise davon ausgegangen, es ginge immer noch um die Originalaufgabe statt um die von Farold Haltermeyer. ;-) |
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Zur Spiralaufgabe: Die habe ich mir einfach mal so kurzfristig (Parameter aus'm Bauch heraus) ausgedacht und auch selbst nie über das hier Gezeigte hinaus bearbeitet. Zur Originalaufgabe: Diamantgold, du hast mich per Nachricht gebeten (siehe Anhang), noch einmal das in meinem ersten Beitrag hier über die geforderte Lösung Hinausgehende zu erklären. Ich breche es etwas herunter und mache nur kurz die Zeit bis zur Kollision, wobei ich auch andere Mathehelfer (wieder ein neues Wort gelernt) einladen möchte, hier noch Erklärbär beizutragen. Also, ich brauche den Abstand zwischen Rakete und Flieger zu einem Zeitpunkt vor der Kollision (logisch). Ich habe dafür den Zeitpunkt des Startes gewählt und wie oben erwähnt dem Flieger einfach selbst den Startpunkt verpasst. Der Abstand ist dann Kilometer, natürlich (das ist die euklidische Norm im . Die Rakete ist schneller als der Flieger, genau gesagt um km/h schneller und wenn man will, so behaupte ich, kann man begreifen, dass es nun reicht, den Abstand durch zu teilen - der Abstand schrumpft mit km/h, salopp gesagt und ist die Zeit in Stunden, bis es kracht... (Bem.:In meinem ersten Beitrag habe ich das stur durch Gleichsetzung der vorher definierten Funktionen gelöst - lernst du in der Schule...) |
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Um diesen etwas raketenhaft länglich des öfteren abschweifend Zusatz-Aufwand-Aufgaben-haftem Treiben eines gewissen . auch mal ein wenig konstruktives Tun entgegen zu halten, wäre es natürlich an dir DiamantGold auch mal klare Signale zu setzen, und zu zeigen, was du verstanden hast, Fragen zu beantworten, dich nicht in persönliche Nachrichten zu verkriechen, sondern - falls du noch Interesse hast - offen zu zeigen, wo du stehts, was du begriffen hast, wo du unsicher bist, welche Fragen noch offen sind. |
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Mehr Erklärbär zur Originalaufgabe... Wir hatten ja rausgefunden, dass eigentlich schon als Antwort reicht, denn dessen Richtung (der Kurs) stimmt ja (sowohl für den Flieger, als auch die Rakete). Wenn man will, kann man aber noch eine Geschwindigkeit in den Richtungsvektor einflechten und zwar, indem man ihn auf die dieser Geschwindigkeit entsprechende Länge bringt, ohne seine Richtung zu ändern (man kann sich ja leicht verschieden lange aber gleich gerichtete Pfeile im Raum vorstellen). Dazu brauchen wir wieder die Formel für die Länge eines Vektors, die ist . Wir werden zudem einen Vektor mit einer "normalen" Zahl multiplizieren und das geht so: . Doch nun los: Auf Geschwindigkeit geeichter Richtungsvektor für den Flieger: also . Auf Geschwindigkeit geeichter Richtungsvektor für die Rakete: also . |
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Und nun, Diamantgold, wäre es schön, wenn du mal eine kleine Aufgabe bearbeitest und hier einpflegst, und zwar: Für berechne und . Analog zum Dreidimensionalen gilt hier es gilt Punkt- vor Strichrechnung und die Vektoren werden gemäß addiert bzw. subtrahiert. Zeichne alle Vektoren als Ortsvektoren in ein gewöhnliches Koordinatensystem und poste hier ein Bild davon. |
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Dreist, dreister, Diamantgold ! Kann man auf Onlinemathe eigentlich auch Profile blockieren ? "Kommuniziert" word hier ja doch auch schon wie auf Facelutsch... |
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