← Terug naar 📐 overzicht

Museumbeveiliging

Een extra bundel: een laser kaatst via twee spiegels naar een sensor. Je beschrijft elk stuk van de straal met de vergelijking van een rechte en zoekt snijpunten met een stelsel — analytische meetkunde in een echte context.

📌 Op het examen krijg je de hellingshoek van r₂ (stap 1). Jij voert stap 2 t.e.m. 5 uit.
1

De opdracht & het stappenplan

Waar de stralengang vandaan komt, en welke stappen jij op het examen moet uitvoeren

Het idee

Een laser staat in punt A. De straal botst op spiegel 1 (draaipunt B), kaatst naar spiegel 2 (draaipunt C) en komt zo op de sensor (LDR) in punt E tegen de muur. Elk recht stuk van de straal is een rechte; een spiegel is ook een rechte (de "drager"). De plaats van de sensor E vind je door telkens een vergelijking van een rechte op te stellen en snijpunten te berekenen.

muur (de laser A en de sensor E staan hier) spiegel 1 spiegel 2 A B C · D E r₁ r₂ r₃
Schematisch: r₁ = laser → spiegel 1 · r₂ = spiegel 1 → spiegel 2 · r₃ = spiegel 2 → sensor E. Punt D is waar r₂ op spiegel 2 botst.
De namen (zoals in de bundel)

Punten: A = laser · B = draaipunt spiegel 1 · C = draaipunt spiegel 2 · D = botspunt op spiegel 2 · E = sensor (LDR).
Rechten: r₁, r₂, r₃ = de drie stukken van de straal · s₂ = de drager van spiegel 2.
Hoeken: α = draaihoek spiegel 1 · β = draaihoek spiegel 2 (de drager s₂ is een dalende rechte).

Wat moet jij op het examen kunnen?

Volgens de leerkracht krijg je de hellingshoek van r₂ (= γ, het resultaat van stap 1) gegeven. Jij voert stap 2 t.e.m. 5 uit. Stap 6–7 (tot aan de sensor E) zijn de volledige afwerking en gebruiken dezelfde technieken.

StapWatWie
1De hellingshoek γ van r₂ bepalengegeven
2Vergelijking van r₂: rico = tan γ, door punt Bjij
3Vergelijking van s₂: rico = tan(−β), door punt Cjij
4Snijpunt D: stelsel r₂ & s₂ (gelijkstelling)jij
5De hellingshoek τ van r₃: de spiegelregeljij
6Vergelijking van r₃: rico = tan τ, door punt Dafwerking
7Snijpunt E: stelsel r₃ & de muurafwerking
2

Een rechte opstellen

De gereedschapskist uit de analytische meetkunde — drie manieren, plus de link met de hellingshoek

Drie manieren om de vergelijking van een rechte te vinden

Welke je kiest, hangt af van wat je weet:

1 punt A(x₁,y₁) + rico m:   y − y₁ = m · (x − x₁)
2 punten A(x₁,y₁) en B(x₂,y₂):   m = (y₂ − y₁) / (x₂ − x₁)
1 punt + hellingshoek α:   y − y₁ = tan α · (x − x₁)

Rico ↔ hellingshoek

De richtingscoëfficiënt (rico) en de hellingshoek (de hoek met de x-as) horen bij elkaar:

rico = tan(hellingshoek)
  • Stijgende rechte → hellingshoek tussen 0° en 90° → rico positief.
  • Dalende rechte → hellingshoek tussen −90° en 0° → rico negatief.
  • Een hellingshoek noteer je altijd tussen −90° en +90°.
⚠️
Zet je rekenmachine op DEG (graden). Krijg je een hellingshoek in graden-minuten-seconden (bv. 53° 28′ 45″), zet die eerst om naar decimale graden vóór je tan neemt.

De drager van spiegel 2 — let op het minteken!

De drager s₂ is een dalende rechte met draaihoek β. De hellingshoek is daarom −β, dus:

rico van s₂ = tan(−β) = −tan β   (negatief!)

Dit is dé klassieke valkuil: wie tan(+β) neemt, krijgt de spiegel met de verkeerde helling en alle volgende stappen kloppen niet meer.

Snijpunt van twee rechten — het stelsel

Punt D is het snijpunt van r₂ en s₂; punt E het snijpunt van r₃ en de muur. Een snijpunt is de oplossing van een stelsel. Bij twee rechten in de vorm y = ax + b werkt de gelijkstellingsmethode het snelst:

  1. Stel de twee rechterleden gelijk: a₁x + b₁ = a₂x + b₂.
  2. Los op naar x.
  3. Vul x in (in één van beide) om y te vinden.
3

De spiegelregel (stap 5)

Hoe je de hellingshoek van de teruggekaatste straal r₃ vindt

Weerkaatsing in hellingshoeken

Bij een spiegel geldt: invalshoek = terugkaatsingshoek. In termen van hellingshoeken levert dat een handige regel op. Als een straal met hellingshoek in op een spiegel met hellingshoek m botst, dan heeft de teruggekaatste straal hellingshoek:

hellingshoek uit = 2 · (hellingshoek spiegel) − (hellingshoek in)

Spiegel 2 heeft hellingshoek −β, en de invallende straal r₂ heeft hellingshoek γ. Dus de hellingshoek τ van r₃ is:

τ = 2 · (−β) − γ = −2β − γ
🧭
Komt τ buiten het gebied [−90°, 90°] te liggen (bv. −106°)? Tel er 180° bij op — dat is exact dezelfde rechte, maar nu met een nette hellingshoek (−106° + 180° = 74°). De rico tan τ verandert daar niet door.

Dezelfde regel zit ook achter stap 1

De hellingshoek γ van r₂ die je gegeven krijgt, volgt uit precies dezelfde spiegelregel bij spiegel 1 (hellingshoek +α): γ = 2α − δ, met δ de hellingshoek van de laserstraal r₁. Goed om te weten waar je gegeven vandaan komt — maar op het examen begin je gewoon met γ.

4

Volledig uitgewerkt voorbeeld

Eén opgave van γ tot de sensor E — precies de stappen die jij moet maken

De gegevens

Hellingshoek van r₂: γ = 6° (gegeven) · draaihoek spiegel 2: β = 50° · draaipunt spiegel 1: B(−2 ; 1) · draaipunt spiegel 2: C(2 ; 1) · de muur staat op y = −1.

Stap 2 — vergelijking van r₂
rico uit de gegeven hellingshoek + punt B
rico = tan γ = tan 6° = 0,105
y − 1 = 0,105 · (x − (−2))
r₂: y = 0,105 x + 1,210
Stap 3 — vergelijking van s₂
drager spiegel 2 — dalend, dus rico = tan(−β)
rico = tan(−50°) = −1,192   (negatief!)
y − 1 = −1,192 · (x − 2)
s₂: y = −1,192 x + 3,384
Stap 4 — snijpunt D
stelsel r₂ & s₂ via gelijkstelling
0,105 x + 1,210 = −1,192 x + 3,384
1,297 x = 2,174  →  x = 1,676
y = 0,105 · 1,676 + 1,210 = 1,386
D = (1,676 ; 1,386)
Stap 5 — hellingshoek van r₃
de spiegelregel
τ = −2β − γ = −2 · 50° − 6° = −106°
zelfde rechte, +180° → τ = 74°   (rico r₃ = tan 74° = 3,487)

Afwerking tot de sensor (stap 6–7)

Stap 6 — vergelijking van r₃
y − 1,386 = 3,487 · (x − 1,676)  →  r₃: y = 3,487 x − 4,458
Stap 7 — snijpunt E met de muur y = −1
−1 = 3,487 x − 4,458  →  x = 0,9915
co(E) = (0,9915 m ; −1,000 m)  (4 beduidende cijfers)
💡
Merk op: stap 6 is hetzelfde soort werk als stap 2, en stap 7 is hetzelfde als stap 4. Wie stap 2–5 beheerst, doet de afwerking er zo bij.
★

Oefeningen

Reken uit, typ je antwoord en klik op controleren. Gebruik een komma of punt voor decimalen; kleine afrondingsverschillen worden goedgerekend. Zet je rekenmachine op DEG.

Stap 2 · rico

1. De gegeven hellingshoek van r₂ is γ = 8°. Bereken de rico van r₂ (3 cijfers na de komma).

rico = tan(hellingshoek) = tan(8°).
Stap 3 · instinker

2. Spiegel s₂ is een dalende rechte met draaihoek β = 48°. Bereken de rico van s₂.

Dalend → hellingshoek = −β, dus rico = tan(−48°). De uitkomst is negatief — vergeet het minteken niet!
Stap 5 · spiegelregel

3. De hellingshoek van r₂ is γ = 5° en de draaihoek van spiegel 2 is β = 52°. Bereken de hellingshoek τ van r₃ (genoteerd tussen −90° en 90°).

°
τ = −2β − γ = −2·52° − 5° = −109°. Buiten [−90°, 90°] → tel er 180° bij op.
Stap 4 · stelsel

4. Bepaal het snijpunt D van r₂: y = 0,2x + 1 en s₂: y = −1,3x + 4.

Gelijkstelling: 0,2x + 1 = −1,3x + 4 → 1,5x = 3. Los op naar x, vul daarna in om y te vinden.
Examenvraag · stap 2 t.e.m. 5

5. Gegeven: γ = 6°, β = 50°, draaipunt spiegel 1 B(−2 ; 1) en draaipunt spiegel 2 C(2 ; 1). Voer stap 2 t.e.m. 5 uit.

Vul telkens de gevraagde tussenresultaten in (2–3 cijfers na de komma).

°
r₂ door B: b = y_B − rico·x_B = 1 − tan6°·(−2). s₂ door C met rico tan(−50°). D = gelijkstelling. τ = −2·50° − 6° = −106° → +180° = 74°.
Afwerking · stap 7

6. De teruggekaatste straal is r₃: y = 3,49x − 4,46. Waar raakt ze de muur y = −1? Geef de x-coördinaat van E.

Vul y = −1 in: −1 = 3,49x − 4,46. Los op naar x.
Instinker · hoek noteren

7. De spiegelregel geeft τ = −118°. Wat is de nette hellingshoek (tussen −90° en 90°)?

°
−118° valt buiten [−90°, 90°]. Tel er 180° bij op: −118° + 180°. tan(−118°) = tan(62°), dus de rico klopt al, maar de hoek noteer je netjes.

⬇️

Oefenmateriaal om af te drukken

Een gescaffold oefenboekje in 6 niveaus (van bouwstenen tot instinkers) + een oplossingenblad met socratische ouderhulp

Onthoud de drie valkuilen

  • Spiegel 2 daalt → rico = tan(−β) is negatief.
  • Komt τ buiten [−90°, 90°]? Tel er +180° bij op.
  • Rond pas op het einde af (4 beduidende cijfers), nooit tussendoor.