Propellfly med vektorfunksjon R2 V26
Et lite propellfly må nødlande på en motorvei. Posisjonen \(\vec r(t)\) til flyet \(t\) sekunder etter at nødlandingen har startet, er gitt ved
Motorveien ligger i \(xy\)-planet.
Enhetene langs aksene er meter.
Banefart er lengden av fartsvektoren.
- Hvor høyt over motorveien er flyet 4 sekunder etter at nødlandingen har startet?
- Bestem banefarten idet flyet lander på motorveien.
- Ved hvilket tidspunkt under nødlandingen er banefarten \(14{,}3 \mathrm{~m/s}\)?
En fugl er i posisjonen \((131, 67, 23)\) idet flyet starter nødlandingen. Fuglen flyr i en rett linje og krysser banen til flyet i punktet \(\left(125, 8, \dfrac{25}{2}\right)\).
Fuglen holder en jevn banefart på \(12 \mathrm{~m/s}\).
- Vil fuglen treffe flyet?
a) \(18 \mathrm{~m}\)
b) \(\approx 10{,}3 \mathrm{~m/s}\)
c) \(t \approx 7{,}99 \mathrm{~s}\)
d) Nei — fuglen mangler ca. \(22 \mathrm{~cm}\) på å nå flyets posisjon, men kollisjon er praktisk sett meget sannsynlig.
Vi bruker GeoGebra CAS til å definere vektorfunksjonen og beregne svarene. Se utklippet under.

a
Høyden over motorveien er gitt av \(z\)-koordinaten til \(\vec{r}(t)\), det vil si \(50\left(1 - \dfrac{t}{10}\right)^2\).
Vi setter inn \(t = 4\):
Se linje 8 i GeoGebra CAS.
Flyet er \(\underline{\underline{18 \mathrm{~m}}}\) over motorveien etter 4 sekunder.
b
Flyet lander når \(z\)-koordinaten er 0:
Fartsvektoren er \(\vec{r}'(t)\). Vi deriverer hver komponent (linje 4–6 i CAS):
Ved landing (\(t = 10\)):
Banefarten er lengden av fartsvektoren (linje 9 i CAS):
c
Vi skal løse \(|\vec{r}'(t)| = 14{,}3\) for \(t \in [0, 10]\).
Banefartsfunksjonen er definert i linje 7 i GeoGebra CAS. Ved \(t = 7{,}99\) gir CAS (linje 10):
Banefarten er \(14{,}3 \mathrm{~m/s}\) ved \(\underline{\underline{t \approx 7{,}99 \mathrm{~s}}}\).
d
Vi undersøker om fuglen og flyet befinner seg i samme punkt til samme tid.
Steg 1 – Finn tidspunktet da flyet er i punktet \(\left(125, 8, \dfrac{25}{2}\right)\).
Vi løser komponent for komponent:
(For \(t = 25\) er flyet utenfor \(z \geq 0\)-området.) Flyet passerer punktet ved \(t = 5 \mathrm{~s}\).
Steg 2 – Finn avstanden fuglen må tilbakelegge.
Fuglen starter i \(A = (131, 67, 23)\) og skal til \(B = \left(125, 8, \dfrac{25}{2}\right)\).
Se linje 11 i GeoGebra CAS.
Steg 3 – Sammenlign med strekningen fuglen rekker på 5 sekunder.
Fuglen rekker \(60 \mathrm{~m}\), men trenger \(\approx 60{,}23 \mathrm{~m}\). Differansen er ca. \(23 \mathrm{~cm}\).
Matematisk treffer fuglen ikke flyet nøyaktig — den er omtrent \(23 \mathrm{~cm}\) for kort. Men siden både flyet og fuglen har fysisk utstrekning langt større enn dette, er en kollisjon praktisk sett meget sannsynlig.
a) (1 poeng) Kandidater som kun oppgir posisjonsvektoren etter 4 sekunder får ingen uttelling.
b) (2 poeng) 1 poeng for å finne tidspunktet og 1 poeng for å finne banefarten.
c) (1 poeng) Kandidater som finner flere løsninger, må forkaste ugyldige løsninger for å få uttelling.
d) (2 poeng) Kandidater som finner enten riktig tidspunkt på fuglen og/eller på flyet, kan få 1 poeng. For å få full uttelling må kandidaten ha en fornuftig konklusjon.