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如何用matlab写代码做数学建模这个飞越北极的题 扬子晚报发布消息:“中美航线下月可飞越北极,北京至底特律可节省4小时”,摘要如下: 加拿大和俄罗斯将允许民航班机飞越北极,此改变可大幅度缩短北美与亚洲间的飞行时间,旅客可直接从休斯敦,丹佛及明尼阿波利斯直飞北京等地。据加拿大空中交通管制局估计,如飞越北极,底特律至北京的飞行时间可节省4个小时。由于不需中途降落加油,实际节省的时间不止此数。 假设:飞机飞行高度约为10公里,飞行速度约为每小时980公里;从北京至底特律原来的航线飞经以下10处: A1 (北纬31度,东经122度); A2 (北纬36度,东经140度); A3 (北纬 53度,西经165度); A4 (北纬62度,西经150度); A5 (北纬 59度,西经140度); A6 (北纬 55度,西经135度); A7 (北纬 50度,西经130度); A8 (北纬 47度,西经125度); A8 (北纬 47度,西经122度); A10 (北纬 42度,西经87度)。 请对“北京至底特律的飞行时间可节省4小时“从数学上作出一个合理的解释,分两种情况讨论: (1) 设地球是半径为6371千米的球体; (2) 设地球是一旋转椭球体,赤道半径为6378千米,子午线短半轴为6357千米。
3个月前
回答简洁
更专业一些
要使用MATLAB来解决这个问题,我们首先需要理解问题的本质:这是一个关于地球表面两点之间最短路径的问题,涉及到球面几何和椭球面几何。我们可以通过以下步骤来解决这个问题:
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定义地球模型:根据题目要求,我们需要定义两种地球模型:球体和旋转椭球体。
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转换经纬度到地球坐标:将给定的经纬度坐标转换为地球表面的三维坐标。
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计算最短路径:对于球体模型,我们可以使用球面三角学来计算两点之间的大圆距离。对于旋转椭球体模型,我们需要使用更复杂的公式来计算两点之间的最短路径。
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计算飞行时间:根据飞行速度和最短路径来计算飞行时间。
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比较飞行时间:比较飞越北极和传统航线的飞行时间,以验证节省4小时的合理性。
下面是使用MATLAB进行计算的大致代码框架:
% 定义地球参数
R = 6371; % 球体半径
a = 6378; % 椭球体赤道半径
b = 6357; % 椭球体子午线短半轴
% 定义经纬度坐标
coords = [31, 122; 36, 140; 53, -165; 62, -150; 59, -140; 55, -135; ...
50, -130; 47, -125; 47, -122; 42, -87];
% 将经纬度转换为弧度
coords = deg2rad(coords);
% 定义飞行速度
v = 980; % 每小时980公里
% 计算球体模型下的飞行时间
function time = calculate_time_sphere(coords, R, v)
% 将经纬度转换为三维坐标
% ...
% 计算大圆距离
% ...
% 计算飞行时间
time = ...;
end
% 计算旋转椭球体模型下的飞行时间
function time = calculate_time_ellipsoid(coords, a, b, v)
% 将经纬度转换为三维坐标
% ...
% 计算椭球面上的最短路径
% ...
% 计算飞行时间
time = ...;
end
% 调用函数计算飞行时间
time_sphere = calculate_time_sphere(coords, R, v);
time_ellipsoid = calculate_time_ellipsoid(coords, a, b, v);
% 输出结果
fprintf('飞行时间(球体模型): %f 小时\n', time_sphere);
fprintf('飞行时间(旋转椭球体模型): %f 小时\n', time_ellipsoid);
请注意,上述代码只是一个框架,具体的实现需要根据球面和椭球面几何的公式来完成。例如,大圆距离的计算可以使用Haversine公式,而椭球面上的最短路径计算则需要使用更复杂的数学方法,如Vincenty公式等。
这个问题的数学建模涉及到复杂的几何和三角学计算,可能需要进一步的数学知识和编程技巧来实现。如果你需要更详细的代码实现或者具体的数学公式,可以进一步提问。