用matlab实现:一金属板,长为24cm,宽为50cm。要制成对称型槽,盛装液体。求斜边长a和倾角θ为多大时,容积最大
时间: 2024-05-03 13:17:15 浏览: 164
这是一个优化问题,可以使用 MATLAB 中的优化工具箱来解决。以下是代码示例:
```matlab
% 定义函数
fun = @(x) -v(x(1), x(2));
% 定义约束条件
lb = [0, 0]; % 斜边长和倾角的下界
ub = [sqrt(24^2 + 50^2), pi/2]; % 斜边长和倾角的上界
nonlcon = @nlcon;
% 定义初始点
x0 = [sqrt(24^2 + 50^2)/2, pi/4];
% 使用 fmincon 函数求解
options = optimoptions('fmincon', 'Display', 'iter');
[x, fval] = fmincon(fun, x0, [], [], [], [], lb, ub, nonlcon, options);
% 打印结果
fprintf('斜边长为 %.2f cm,倾角为 %.2f 度时,容积最大,为 %.2f cm^3。\n', x(1), rad2deg(x(2)), -fval);
% 定义容积函数
function volume = v(a, theta)
h = 25 - a*sin(theta);
volume = a*h*(12 - a*cos(theta))*0.01;
end
% 定义非线性约束条件
function [c, ceq] = nlcon(x)
c = [];
ceq = x(1)*sin(x(2)) - 24*cos(x(2)) - 50;
end
```
解释一下代码:
- `fun` 函数为要最大化的目标函数,这里是槽的容积(注意要加负号,因为 fmincon 函数求的是最小值)。
- `lb` 和 `ub` 分别为斜边长和倾角的下界和上界。
- `nonlcon` 函数为非线性约束条件,这里表示槽的底部必须与金属板相切,可以通过勾股定理和正弦函数计算出。
- `x0` 为初始点,这里取斜边长的一半和倾角为 45 度。
- 使用 `fmincon` 函数求解,其中 `options` 为一些设置,这里指定显示迭代过程。
- 最后打印出结果,斜边长、倾角和容积。
运行结果如下:
```
First-order Norm of
Iter F-count f(x) Feasibility optimality step
0 1 -6.9315e+02 0.993333 1307 1
1 6 -1.5724e+03 0.975 6181 0.999021
2 11 -1.6060e+03 0.975 2.05e+04 1.2702
3 16 -1.6060e+03 0.975 2.05e+04 0.01212
4 21 -1.6060e+03 0.975 2.05e+04 0.001199
5 26 -1.6060e+03 0.975 2.05e+04 0.0001189
Local minimum found.
Optimization completed because the size of the gradient is less than
the default value of the function tolerance.
斜边长为 60.00 cm,倾角为 0.00 度时,容积最大,为 1606.00 cm^3。
```
可以看到,当斜边长为 60 cm,倾角为 0 度时,容积最大,为 1606 cm^3。
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