Lösungswege Mathematik Oberstufe 7, Schülerbuch

154 6 Weg zur Matura Parameterdarstellung von Kurven > Teil-2-ähnliche Aufgaben Teil-2-ähnliche Aufgaben Hin und her Der Körper K besitzt die Bahnkurve k​: X = ​(​ 5 · cos​(t)​ ​ 0)​. Der Körper M besitzt die Bahnkurve m​ : X = ​( ​ 0 ​ 5 · cos​(2 t)​)​; ​t ≥ 0​. a) 1) Bestimme den Abstand der beiden Körper zum Zeitpunkt t​ = 0​. 2) Zeige, dass sich die Körper K und M im Intervall t​ ∈ ​[0; 2 π] ​nicht treffen. 3) Bestimme die Durchschnittsgeschwindigkeit des Körpers K (ohne Angabe der Einheit) im Intervall ​t ∈ ​[0; π]​. b) Der Körper L besitzt die Bahnkurve l​: X = ​( ​ 5 · cos​(t)​ ​ 5 · sin​(2 t)​)​; ​t ∈ ​[0; 2 π]​. 1) Bestimme, welche der abgebildeten Kurven die Bahnkurve l beschreibt. x y 2 4 –4 –2 2 4 –4 –2 0 a x y 1 2 –2 –1 1 2 –2 –1 0 b x y 2 4 –4 –2 2 4 –4 –2 0 c x y 2 4 –4 –2 2 4 –4 –2 0 d Rundherum Ein Körper m befindet sich auf einer Kreisbahn um den Ursprung des Koordinatensystems. ​⎯ ⇀r​ (t) ​= ​( ​ r · sin​(t + ​π _ 2 ​)​ ​ r · cos​(t + ​π _ 2 ​)​) ​ist der Vektor (Bahnvektor) vom Ursprung zum Ort des Körpers m zum Zeitpunkt ​t ≥ 0​. a) 1) Kreuze die beiden zutreffenden Aussagen an. A Der Durchmesser der Kreisbahn beträgt 2​ ​⇀r​.  B Zum Zeitpunkt ​t = 0​befindet sich der Körper m auf der x-Achse.  C Zum Zeitpunkt ​t = π/2​befindet sich der Körper auf der x-Achse.  D ​|​⎯ ⇀r​ (t)​| ​= r​  E Der Körper bewegt sich im Uhrzeigersinn.  b) Die Ableitung eines Vektors wird koordinatenweise durchgeführt: Für ​⇀a ​ = ​(​ x​(t)​ ​ y​(t)​) ​ist die erste Ableitung ​⇀a ‘ ​ = ​(​ x‘​(t)​ ​ y‘​(t)​)​. Die Momentangeschwindigkeit ​⇀v​des Körpers m entspricht der Ableitung des Vektors ​⎯ ⇀r​ (t)​. Die Beschleunigung ​⇀a​des Körpers m entspricht der zweiten Ableitung des Vektors ​⎯ ⇀r​ (t)​. 1) Zeige, dass ​⇀v​normal auf ​⎯ ⇀r​ (t) ​steht. 2) Zeige, dass der Betrag der Momentangeschwindigkeit konstant ist. 3) Zeige, dass ​⇀a​in Richtung des Bahnmittelpunkts zeigt. c) Ein anderer Körper k besitzt den Bahnvektor ​⎯ ⇀ ​r ​ 2​(t) ​= ​( ​ 0 ​ r · cos​(t)​)​. 1) Beschreibe die Bewegung des Körpers k. M2 576‌ K M2 577‌ x y 2 4 6 8 –4 –2 2 4 –4 –2 0 m r k _À Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

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