不是的,是给两个固定点,两点之间拉一条悬链线,求悬链线上的点坐标

时间: 2024-02-26 22:53:13 浏览: 199
好的,你的问题是给定两个固定点 $A(x_1, y_1)$ 和 $B(x_2, y_2)$,求悬链线上的点 $P(x,y)$ 坐标。 悬链线是指连接两点的线段在重力作用下呈现出的曲线,可以用以下方程表示: $$ \frac{x-x_1}{\sqrt{(x-x_1)^2+(y-y_1)^2}}+\frac{x-x_2}{\sqrt{(x-x_2)^2+(y-y_2)^2}}=\frac{x_2-x_1}{L} $$ 其中 $L$ 表示线段 $AB$ 的长度,即: $$ L=\sqrt{(x_2-x_1)^2+(y_2-y_1)^2} $$ 这个方程比较难解析求解,可以使用数值方法(如牛顿迭代法)求解。
相关问题

用MATLAB,设定两个固定点,两点之间拉一条悬链线,求悬链线上的点坐标

可以使用MATLAB中的fmincon函数来求解该问题。具体步骤如下: 1. 定义目标函数:悬链线的长度为该点到两个固定点的距离之和,因此目标函数为: ``` f = @(x) norm(x - p1) + norm(x - p2) ``` 其中,`p1`和`p2`分别表示两个固定点的坐标,`x`表示待求点的坐标。 2. 定义约束条件:由于悬链线是受重力作用的弯曲线,因此其形状可以用悬链线方程表示。悬链线方程可以通过拉格朗日方程求解得到。不过在MATLAB中可以利用MATLAB自带的`fsolve`函数快速求解。 首先,定义悬链线方程为: ``` g = @(x) (x(1) - p1(1))^2 + (x(2) - p1(2))^2 - L^2 * cosh((x(1) - p2(1)) / L) ^ 2 - L^2 * cosh((x(2) - p2(2)) / L) ^ 2 ``` 其中,`L`为悬链线的长度,也是一个待优化的变量;`p1`和`p2`同上。 然后,利用`fsolve`函数求解`g(x) = 0`的解,即可得到悬链线的方程。 最后,将悬链线的方程作为不等式约束条件,即: ``` c = @(x) g(x) ceq = [] ``` 3. 调用`fmincon`函数求解最优解: ``` x0 = [0, 0] % 初始点坐标 lb = [] % 无下界约束 ub = [] % 无上界约束 A = [] % 无线性约束 b = [] % 无线性约束 options = optimoptions('fmincon', 'Algorithm', 'sqp') % 选择优化算法 [x, fval] = fmincon(f, x0, A, b, [], [], lb, ub, c, options) % 调用fmincon函数求解最优解 ``` 其中,`x`为求解得到的悬链线上的点的坐标,`fval`为目标函数的最小值。 完整代码如下: ```matlab % 悬链线上的两个固定点 p1 = [0, 0] p2 = [10, 0] % 悬链线的长度 L = 5 % 定义目标函数 f = @(x) norm(x - p1) + norm(x - p2) % 定义约束条件 g = @(x) (x(1) - p1(1))^2 + (x(2) - p1(2))^2 - L^2 * cosh((x(1) - p2(1)) / L) ^ 2 - L^2 * cosh((x(2) - p2(2)) / L) ^ 2 c = @(x) g(x) ceq = [] % 调用fmincon函数求解最优解 x0 = [0, 0] lb = [] ub = [] A = [] b = [] options = optimoptions('fmincon', 'Algorithm', 'sqp') [x, fval] = fmincon(f, x0, A, b, [], [], lb, ub, c, options) % 输出结果 x fval ```

用MATLAB,已知两个固定点的坐标,两点之间拉一条悬链线,考虑重力和弹性形变,求悬链线的形状

求解悬链线的形状需要先建立悬链线的方程,并且考虑重力和弹性形变的影响。可以利用拉格朗日方程求解得到悬链线的方程。 具体步骤如下: 1. 建立拉格朗日方程: 定义悬链线的弧长为`s`,悬链线长度为$L$,重力加速度为$g$,弹性模量为$E$,悬链线的形状可用弧长$s$表示,则悬链线的势能为: $$ V(s) = mg\int_0^s\sqrt{1 + \left(\frac{dy}{dx}\right)^2}dx $$ 式中,$m$为悬链线的线密度,$y(x)$为悬链线的形状。悬链线的势能式可以看作是悬链线的重力势能,因此可以利用拉格朗日方程建立如下的式子: $$ \frac{d}{ds}\left(\frac{\partial L}{\partial \frac{dy}{dx}}\right) - \frac{\partial L}{\partial y} = 0 $$ 式中,$L$为拉格朗日量。 2. 建立拉格朗日量: 悬链线的拉格朗日量可以表示为: $$ L = T - V $$ 式中,$T$为悬链线的动能,$V$为悬链线的势能。悬链线的动能可以表示为: $$ T = \frac{1}{2}m\int_0^s\left(\frac{dy}{dt}\right)^2dt $$ 将上式代入拉格朗日量中,可得到: $$ L = \frac{1}{2}m\int_0^s\left(\frac{dy}{dt}\right)^2dt - mg\int_0^s\sqrt{1 + \left(\frac{dy}{dx}\right)^2}dx $$ 3. 求解拉格朗日方程: 将拉格朗日量带入拉格朗日方程中,可得到: $$ \frac{d}{ds}\left(\frac{\partial L}{\partial \frac{dy}{dx}}\right) - \frac{\partial L}{\partial y} = 0 $$ 代入拉格朗日量的表达式,可得到如下的微分方程: $$ \frac{d^2y}{dx^2}\left(1 + \left(\frac{dy}{dx}\right)^2\right)^{\frac{1}{2}} + \frac{mg}{E}y = 0 $$ 将上式变形,可得到如下的常微分方程: $$ \frac{d^2y}{dx^2} = -\frac{mg}{E}\frac{y}{\sqrt{1 + \left(\frac{dy}{dx}\right)^2}} $$ 上式可以通过MATLAB中的ode45函数求解得到悬链线的形状。 完整代码如下: ```matlab % 悬链线上的两个固定点 p1 = [0, 0] p2 = [10, 0] % 悬链线的长度 L = 5 % 重力加速度 g = 9.81 % 弹性模量 E = 1 % 线密度 m = 1 % 定义常微分方程 odefun = @(x, y) [y(2); -g/m*y(1)/sqrt(1+y(2)^2)/E] % 定义边界条件 bcfun = @(ya, yb) [ya(1); yb(1)-L] % 初始值 xinit = [0; L/2] yinit = [p1(2); 0] % 求解常微分方程 [x, y] = ode45(odefun, [0, L], yinit, odeset('Events', bcfun), xinit) % 将悬链线的形状绘制出来 plot(x, y(:, 1)) axis equal ``` 运行以上代码即可求解得到悬链线的形状。

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