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SPabst
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Betreff des Beitrags: Berechnung von Schiffspositionen auf zwei sich schneidenden Verfasst: Mi 7. Mär 2012, 15:18 |
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Registriert: Fr 1. Apr 2011, 22:41 Beiträge: 270
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Berechnung von Schiffspositionen auf zwei sich schneidenden Geraden?
Die Routen zweier Fhren(F1,F2) kreuzen sich. F1 fhrt fhrt in 40 Minuten von A(164) zu B(1220). F2 fhrt mit 25 km/h von C(40) zu D(2415)
Fragen: 1.) Wo befindet sich F1 eine halbe Stunde nach Verlassen des Ortes A? _______2.) Beide Fhren fahren gleichzeitig von A, bzw. C los. Wie viele Minuten danach kommen sich die beiden Fhren am nchsten? Wie weit sind sie dann voneinander entfernt?
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EBeike
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Betreff des Beitrags: Berechnung von Schiffspositionen auf zwei sich schneidenden Verfasst: Do 12. Apr 2012, 11:41 |
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Registriert: Fr 15. Apr 2011, 04:40 Beiträge: 14
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A(16 4) B( 12 20) => -> [AB] = ( - 4 ; 16) C( 4 0) D( 24 15) => -> [CD] = ( 20 ; 15)
F1: ( x ; y) = (16 ; 4) + r ( - 4 ; 16) F2: ( x ; y) = ( 4 ; 0) + s ( 20 ; 15)
Die Richtungsvektoren sind nicht parallel zueinander, also MSSEN sich die beiden Geraden schneiden (windschiefe Geraden gibt es in der Ebene nicht)
Das fhrt hier zu dem Gleichungssystem: (I) 16 - 4r = 4 + 20 s (II) 4 + 16 r = 15 s
Wenn die Parameter r und s positiv und kleiner als 1 sind, schneiden sich die Fahrtrouten der beiden Fhren. (Es geht um die Strecken [AB] und [ CD], nicht einfach um die Geraden AB und CD )
Die Lsung des Gleichungssystems fhrt zu: s = 52/95 r = 5/19
Der Schnittpunkt S ist S( 284/19 156/19) = (15 8,2) (ca.)
Aber die Schiffe erreichen S nicht gleichzeitig.
Die Entfernung von A nach B ist [ AB] = ( 16 + 16) = ( 16 * 17) = 4(17) Dafr braucht F1 40 Minuten, also 2/3 Stunde. Seine Geschwindigkeit ist also v = 4(17) : (2/3) = 6(17) (in km/h) v = 24,74 km/h (ca) Also haben beide Fhren in etwa die gleiche Geschwindigkeit von 25 km/h
Der Einheitsvektor in Richtung A -> B ist 1/[AB] * ( - 4 16) = 1/(16*17) * ( - 4 16) = 17 / 68 * ( - 4 16)
Also ist F1 nach 1/2 Stunde in: A + 1/2 * v * 17 / 68 * ( - 4 16) = (16; 4) + 1/2 * 25 * 17 / 68 * ( - 4 16) = ( 12,8 16,1)
Damit hat F1 den Routenschnittpunkt bereits passiert.
2. Der Einheitsvektor in Richtung C -> D ist 1/25 * ( 20 15)
Da beide Geschwindigkeiten etwa v = 25 km/h betragen, ist die Gleichung fr die Position der Schiffe in Abhngigkeit von der Zeit: F1 = ( 16 4) + 25 * 17 / 68 * ( - 4 16) * t F2 = (4 0) + 25 * 1/25 * (20 15) * t
Mit Hilfe des Lehrsatzes des Pythagoras lsst sich nun der Abstand beider Schiffe in Abhngigkeit von der Zeit t als einstellige Funktion darstellen und ber die Differenzialrechnung das minimum bestimmen. (ist mir im Moment aber zu aufwndig) Viel Spa beim weiteren Arbeiten; vielleicht mache ich heute Abend noch weiter.
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