Hela algebra · 2017-06-09

Uppgift 3

Hela tentan
Uppgift 3

Striden mot Rymdimperiet är inne i sin kritiska slutfas. Kejsar Pampatines ondskefulla dator Dödshjärnan svävar över skogsmånen $n$-dor, som lokalt kan approximeras med planet

$$4x - 3y + z = 90.$$

Nedanför, på månen $n$-dors yta, rycker rebelltrupperna, under prinsessan Lailas kommando, fram mot det kärnkraftverk, som förser Dödshjärnan, i punkten $(4, 12, 6)$, med ett ogenomträngligt skyddande kraftfält.

(a)

Beräkna koordinaterna för kärnkraftverket, som står på månens yta rakt under Dödshjärnan. Beräkna även avståndet mellan Dödshjärnan och månen $n$-dor.

(b)

Sedan prinsessan Lailas trupper lyckats avveckla kärnkraftverket och därmed förstöra det skyddande kraftfältet, återstår det för Lukas Molnpromenerare att spränga själva Dödshjärnan i luften. Hans rymdskepp färdas längs banan

$$(x, y, z) = (a + t, -1 + t, -1 + bt),$$

där $t$ betecknar tiden. Bestäm konstanterna $a$ och $b$, så att han flyger rakt mot Dödshjärnan.

Visa lösningDölj lösning

(a) Dödshjärnan befinner sig i punkten $D=(4,12,6)$. En punkt på månytan är t.ex. $P=(0,0,90)$. Vektorn $\\overrightarrow{DP}=(-4,-12,84)$ projiceras på månytans normalvektor $(4,-3,1)$ enligt Projektionsformeln:
$$\\operatorname{proj}_{(4,-3,1)}(-4,-12,84) =\frac{(-4,-12,84)\cdot(4,-3,1)}{|(4,-3,1)|^2}(4,-3,1) =\frac{104}{26}(4,-3,1)=(16,-12,4).$$
Punkten rakt under Dödshjärnan är
$$(4,12,6)+(16,-12,4)=(20,0,10).$$
Avståndet mellan Dödshjärnan och månen n-dor är
$$|(16,-12,4)|=4|(4,-3,1)|=4\sqrt{4^2+3^2+1^2}=4\sqrt{26}.$$

(b) Att Dödshjärnan ligger på banan betyder att något $t$ skall lösa ekvationssystemet
$$4=a+t,\qquad12=-1+t,\qquad6=-1+bt.$$
Omedelbart fås $t=13$, $a=-9$ och $b=7/13$.

Figur