Aufgabe Vorschlag C1.2 - 4 - Winkel und Längen · Abitur Hessen Mathematik LK · Schulen für Erwachsene 2022

Thema: Längen, Winkel und Abstände im Raum · Aus der Prüfung LK · Schulen für Erwachsene (2022)

Aufgabenstellung

Eine Drohne (unbemanntes Luftfahrzeug mit Kamera) fliegt geradlinig. Im Modell liegt ihre Flugbahn auf der Geraden g:x⃗=(8−100)+t⋅(−314).g: \vec{x} = \begin{pmatrix} 8 \\ -10 \\ 0 \end{pmatrix} + t \cdot \begin{pmatrix} -3 \\ 1 \\ 4 \end{pmatrix}. Der Parameter tt beschreibt die Zeit in Sekunden nach dem Start bei t=0t = 0. Der Erdboden liegt im Modell in der x1x_1-x2x_2-Ebene.

4.1

Erläutern Sie, warum die Drohne vom Erdboden startet und sich im Steigflug befindet.

Bestimmen Sie den Steigungswinkel der Flugbahn.

[5 BE]

4.3

Zeigen Sie rechnerisch, dass die Drohne in einer Sekunde eine Strecke von ungefähr 5,1 Metern zurücklegt, und berechnen Sie die Geschwindigkeit der Drohne in der Einheit Kilometer pro Stunde.

[4 BE]

4.4.2

Begründen Sie, dass der Schatten der Strecke BC‾\overline{\mathrm{BC}} des Saarpolygons auf dem Erdboden genau so lang ist wie die Strecke BC‾\overline{\mathrm{BC}} selbst.

[3 BE]

Aufgabenstellung: Aufgabe Vorschlag C1.2 - 4 - Winkel und Längen · Abitur Hessen Mathematik LK · Schulen für Erwachsene 2022

Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

4.1 Erläutern Sie, warum die Drohne vom Erdboden startet und sich im Steigflug befindet.

Lösung: Für t=0t = 0 erhält man den Aufpunkt der Geraden gg als Startpunkt der Drohne. Da dieser die x3x_3-Koordinate 0 besitzt, startet die Drohne vom Erdboden. Da die x3x_3-Komponente des Richtungsvektors positiv ist, befindet sich die Drohne im Steigflug.

4.1 Bestimmen Sie den Steigungswinkel der Flugbahn.

Lösung: 52∘52^\circ / 51,7∘51{,}7^\circ

4.3 Zeigen Sie rechnerisch, dass die Drohne in einer Sekunde eine Strecke von ungefähr 5,1 Metern zurücklegt

Lösung: ∣u⃗∣=(−3)2+12+42=26≈5,1 m|\vec{u}| = \sqrt{(-3)^2 + 1^2 + 4^2} = \sqrt{26} \approx 5{,}1\text{ m}

4.3 berechnen Sie die Geschwindigkeit der Drohne in der Einheit Kilometer pro Stunde.

Lösung: 18,3618{,}36 km/h / 5,15{,}1 m/s

4.4.2 Begründen Sie, dass der Schatten der Strecke BC des Saarpolygons auf dem Erdboden genau so lang ist wie die Strecke BC selbst.

Lösung: Da die Strecke BC‾\overline{\mathrm{BC}} parallel zum Erdboden verläuft, handelt es sich bei diesem Schattenwurf um eine Verschiebung der Strecke auf den Erdboden in Richtung des Sonnenstrahlvektors. Somit ist der Schatten genauso lang wie die Strecke selbst.

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