To biler på kryss og motorvei
To biler, A og B, kjører på hver sin vei. Posisjonen til bil A er gitt ved \(\overrightarrow{r_A}(t)\), og posisjonen til bil B er gitt ved \(\overrightarrow{r_B}(t)\), der
Her er \(t\) tiden målt i minutter, og avstandene er målt i kilometer.
- Bestem avstanden i luftlinje mellom bilene etter 1 minutt.
En av veiene er en motorvei. Den andre veien er en vei med lavere fartsgrense.
- Gjør beregninger og argumenter for hvilken av bilene som er på motorveien.
Veiene krysser hverandre i et veikryss.
- Gjør beregninger og argumenter for hvilken av bilene som kommer til veikrysset først.
a) \(\underline{\underline{\frac{\sqrt{101}}{5} \approx 2{,}01 \, \mathrm{km}}}\)
b) \(\underline{\underline{\text{Bil B er på motorveien}}}\) (fart \(\approx 94{,}9 \, \mathrm{km/h}\))
c) \(\underline{\underline{\text{Bil B kommer til veikrysset først}}}\), 4 minutter før bil A
Vi bruker GeoGebra CAS til alle beregninger (se utklipp under).

a
Vi regner ut posisjonene til de to bilene ved \(t = 1\):
Avstandsvektoren fra A til B ved \(t = 1\) er (se linje 5 i CAS):
Avstanden er lengden av denne vektoren (se linje 6 i CAS):
Avstanden mellom bilene etter 1 minutt er \(\underline{\underline{\dfrac{\sqrt{101}}{5} \approx 2{,}01 \, \mathrm{km}}}\).
b
Hastighetsvektorene finner vi ved å derivere posisjonsvektorene med hensyn på \(t\) (se linje 3 og 4 i CAS):
Fartene (km/min) er lengdene av hastighetsvektorene (se linje 7 og 8 i CAS):
Omregnet til km/h:
\(\underline{\underline{\text{Bil B er på motorveien}}}\), fordi den har høyest fart (≈ 94,9 km/h mot 67,1 km/h for bil A).
c
Veiene er rette linjer. Vi finner likningen for hver vei ved å eliminere \(t\) fra posisjonsvektorene.
Vei A: Fra \(\overrightarrow{r_A}(t) = \left[\frac{t-4}{2},\ t\right]\) får vi \(x = \frac{t-4}{2}\) og \(y = t\), altså \(t = y\) og \(x = \frac{y-4}{2}\), som gir:
Vei B: Fra \(\overrightarrow{r_B}(t) = \left[\frac{t}{2},\ \frac{3}{2}\left(t - \frac{1}{5}\right)\right]\) får vi \(x = \frac{t}{2}\) og \(y = \frac{3}{2}t - \frac{3}{10}\), altså \(t = 2x\) og \(y = 3 \cdot 2x - \frac{3}{10}\), som gir:
Veiene er lagt inn som VeiA og VeiB i CAS (linje 9 og 10). Skjæringspunktet Veikryss beregnes i linje 11:
Nå finner vi når hver bil er i veikrysset.
Bil A: \(y\)-koordinaten til \(\overrightarrow{r_A}(t)\) er \(y = t\), så bil A er i veikrysset når \(t_A = 12{,}6 \, \mathrm{min}\).
Bil B: \(x\)-koordinaten til \(\overrightarrow{r_B}(t)\) er \(x = \frac{t}{2}\), så bil B er i veikrysset når \(t_B = 2 \cdot 4{,}3 = 8{,}6 \, \mathrm{min}\).
\(\underline{\underline{\text{Bil B kommer til veikrysset først}}}\), 4 minutter før bil A (\(t_B = 8{,}6 \, \mathrm{min}\), \(t_A = 12{,}6 \, \mathrm{min}\)).