Как ученные определяют, откуда прилетел метеорит?

По траектории и скорости. Если не из астероидов, то скорость у него будет шибко большая.

С трудом и не всегда.
Можно судить по составу (изотопный состав имеется ввиду, а не только минеральный ) и сделать предположение, которое досужие газетчики выдадут за истину в последней инстанции.

Математика - великая наука.

По-видимому, такой вывод можно сделать сопоставив спектральный анализ объектов пояса астероидов с материалом найденного объекта

Да хренотень все это. Изотопный состав.. . форма кратера.. .
Единственный случай, когда с определенной степенью точности (не слишком большой) можно определить орбиту камешка, это если повезет и достаточно яркий болид будет сфотографирован одновременно с двух (лучше трех) точек. Тогда да, можно рассчитать его траекторию в атмосфере, потом вычислить его орбиту. Но так везет может одному из сотни тысяч метеоритов.
Большинство (я думаю, где-то процентов 95) метеоритов прилетают к нам действительно из пояса астероидов. Но утверждать это об одном конкретно взятом метеорите можно, как уже говорилось, только с определенной степенью вероятности.
А сообщения - ну на то они и журналюги...

Более вероятно, что перпендикулярно поверхности Земли, но смотрят на след оставленный при падении.

Они смотрят друг на друга и врут или слушают мошенника корифея. Это современные алхимики.

По форме кратера. Ежели она полусферична, то кратер падал перпендикулярно к касательной к поверхности Земли. Ассиметрия кратера означает, что тело падало не под прямым углом.