某军导弹基地发现正北方向120km处海面上有敌舰一艘以90km/h的速度向正东方向行驶。该导弹基地立即发射一枚导弹跟踪追击敌舰,导弹速度为450km/h,自动导航系统使导弹在任一时刻都能对准敌舰。试建立导弹击中敌舰所运行轨迹的数学模型并求解
时间: 2024-04-09 16:30:10 浏览: 148
数学建模导弹追踪借鉴.pdf
我们可以建立一个数学模型来描述导弹的运行轨迹。假设导弹基地的位置为原点O,敌舰的位置为P,导弹的位置为M。设敌舰的运行时间为t小时,则敌舰的位置可以表示为P(90t, 120)。
导弹的速度为450 km/h,因此导弹的位置可以表示为M(450t, 0)。
由于导弹要追击敌舰,导弹和敌舰的距离应该保持不变。根据两点之间的距离公式,可以得到以下方程:
√[(450t - 90t)^2 + (0 - 120)^2] = √[d^2]
其中,d为导弹与敌舰的距离。将上述方程简化可得:
√[360t^2 + 120^2] = √[d^2]
两边平方可得:
360t^2 + 120^2 = d^2
化简得:
12t^2 + 40^2 = d^2
现在我们有了导弹位置的坐标和敌舰位置的坐标,可以计算导弹和敌舰之间的距离。
接下来,我们需要确定导弹的击中时间。由于导弹和敌舰的速度是已知的,我们可以假设导弹需要的时间为t1小时。
根据导弹的速度和时间,可以得到导弹的位置坐标为M(450t1, 0)。
将导弹位置坐标代入之前的方程,可以解得:
12t1^2 + 40^2 = (90t1)^2
化简得:
12t1^2 + 1600 = 8100t1^2
化简再次得:
7988t1^2 = 1600
解得:
t1 ≈ 0.282 小时
所以,导弹击中敌舰所需要的时间约为0.282小时。
将该时间代入导弹的位置坐标,可以得到导弹的击中位置为M(450 * 0.282, 0) ≈ M(127.4, 0)。
因此,导弹的运行轨迹可以表示为一条直线,从原点O出发,经过点M(127.4, 0)。
请注意,这个模型做了一些简化假设,并且只考虑了平面运动的情况。在实际情况中,还需要考虑许多其他因素,如空气阻力、引力等等。
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