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求解迹线方程举例

求解迹线方程举例
求解迹线方程举例

求解迹线方程举例

例题3-2:已知直角坐标系中的速度场x u x t =+,y u y t =-+,0z u =。试求0t =时过

(1,1)M --点的迹线。

解:由迹线的微分方程:d d d d , , 0 x y z x y z x

y

z

t u u u u x t u y t u ?===????=+=-+=?d d d d x x t t y y t t

?=+????=-+?? 令x t X y t Y +=??-+=?,则有:x X t y Y t =-???=-+?d 1d d 1d X X t Y Y t

?-=?????-+=??d d 1

d d 1X

t X Y t

Y ?=??+?

?=??- 1122ln(1)1ln(1)1t t X t c X C e Y t c Y C e -?+=++=??????--=+'-=???112211

11t t

t t x t C e x C e t y t C e y C e t --??++==--??????

'-+-==+-????

因为0t =时过(1,1)M --点,代入上式可得:120C C ==。于是:1

1x t y t =--??=+-?

消掉时间t 得迹线方程:2x y +=-

例题3-3:已知欧拉法表示的速度场22x y =-u i j ,求流体质点的迹线方程,并说明迹线形状。

解:将2,2x y u x u y ==-代入迹线微分方程:d d d d x y x y

u ,

u t t ==,得:d d 22d d x

y x ,y t

t

==-

分离变量并积分,得:1

2

ln 2ln 2x t c y t c =+??=-+?

从上两式中消去时间t 得迹线方程:12xy c c =+

即:xy c =

可见,该流场中流体质点的迹线为一双曲线。

运用Matlab进行线性规划求解(实例)

线性规划 线性规划是处理线性目标函数和线性约束的一种较为成熟的方法,目前已经广泛应用于军事、经济、工业、农业、教育、商业和社会科学等许多方面。 8.2.1 基本数学原理 线性规划问题的标准形式是: ????? ??????≥=+++=+++=++++++=0,,,min 21221122222121112 121112211n m n mn m m n n n n n n x x x b x a x a x a b x a x a x a b x a x a x a x c x c x c z 或 ???? ?????=≥===∑∑==n j x m i b x a x c z j n j i j ij n j j j ,,2,1,0,,2,1,min 1 1 写成矩阵形式为: ?? ???≥==O X b AX CX z min 线性规划的标准形式要求使目标函数最小化,约束条件取等式,变量b 非负。不符合这几个条件的线性模型可以转化成标准形式。 MATLAB 采用投影法求解线性规划问题,该方法是单纯形法的变种。 8.2.2 有关函数介绍 在MATLAB 工具箱中,可用linprog 函数求解线性规划问题。 linprog 函数的调用格式如下: ●x=linprog(f,A,b):求解问题minf'*x ,约束条件为A*x<=b 。 ●x=linprog(f,A,b,Aeq,beq):求解上面的问题,但增加等式约束,即Aeq*x=beq 。若没有不等式约束,则令A=[ ],b=[ ]。 ●x=linprog(f,A,b,Aeq,beq,lb,ub):定义设计x 的下界lb 和上界ub ,使得x 始终在该范围内。若没有等式约束,令Aeq=[ ],beq=[ ]。 ●x=linprog(f,A,b,Aeq,beq,lb,ub,x0):设置初值为x0。该选项只适用于中型问题,默认时大型算法将忽略初值。 ●x=linprog(f,A,b,Aeq,beq,lb,ub,x0,options):用options 指定的优化参数进行最小化。 ●[x,fval]=linprog(…):返回解x 处的目标函数值fval 。 ●[x,lambda,exitflag]=linprog(…):返回exitflag 值,描述函数计算的退出条件。 ●[x,lambda,exitflag,output]=linprog(…):返回包含优化信息的输出参数output 。 ●[x,fval,exitflag,output,lambda]=linprog(…):将解x 处的拉格朗日乘子返回到lambda 参数中。

直线方程的应用(习题及答案)

2 2 2 2 2 ? 例题示范 扫一扫 对答案 直线方程的应用(习题) 例 1:若过点 A (4,0)的直线 l 与圆(x -2)2+y 2=1 有公共点,则直线 l 的斜率的取值范围是 . 思路分析: 根据圆的标准方程,画出符合题意的图形.直线与圆有公共点, 说明直线与圆的位置关系为相切或相交,其中相切为临界状态. 计算直线与圆相切时直线的斜率: 如图,设圆心为点 B ,直线 AM ,AN 分别与圆相切于点 M ,N , 则 BM ⊥AM ,BN ⊥AN ,且 BM =BN =1,AB =2, 所以∠MAB =∠NAB =30°, 进而可得k AM = - 3 ,k = 3 , 3 AN 3 结合图形易得直线 l 的斜率的取值范围是[- 3 , 3 ] . 3 3 例 2:在平面直角坐标系 xOy 中,圆 C 的方程为 x 2+y 2-4x =0.若直线 l :y =k (x +1)上存在一点 P ,使过 P 所作的圆的两条切线相互垂直,则实数 k 的取值范围是 . 思路分析: 由题意,圆 C :(x -2)2+y 2=4,圆心 C (2,0),半径 r =2. ∵过点 P 的两条切线相互垂直, ∴过点 P ,C 以及两切点组成的四边形是正方形, ∴对角线 PC = 2r = 2 , 即 l 上存在一点到圆心的距离等于2 , ∴圆心 C 到直线 l :kx -y +k =0 的距离小于或等于2 , 2k + k 即 ≤ 2 , k 2 +1 解得-2 ≤ k ≤ 2 . 2

1

3 ? 巩固练习 1. 若直线l :y = kx - 与直线2x +3y -6=0 的交点位于第一象限, 则直线 l 的倾斜角的取值范围是( ) A .[30°,60°) B .[30°,90°] C .(60°,90°) D .(30°,90°) 2. 已知点 M (2,-3),N (-3,-2),若直线 l :y =ax -a +1 与线段 MN 相交,则实数 a 的取值范围是( ) A . a ≥ 3 或 a ≤ - 4 4 C . 3 ≤ a ≤ 4 4 B . - 4 ≤ a ≤ 3 4 D . - 3 ≤ a ≤ 4 4 3. 若点 P (x ,y )在以 A (-3,1),B (-1,0),C (-2,0)为顶点的 △ABC 的内部(不包括边界),则 y - 2 的取值范围是( ) x -1 A .[ 1 ,1] 2 B . ( 1 ,1) 2 C .[ 1 ,1] 4 D . ( 1 ,1) 4 4. 过点 A (2,1)以及两直线 x -2y -3=0 与 2x -3y -2=0 的交点的直线方程是( ) A .2x +y -5=0 B .5x -7y -3=0 C .x -3y +5=0 D .7x -2y -4=0 5. 过点(2,3),且到原点的距离最大的直线方程是( ) A .3x +2y -12=0 B .2x +3y -13=0 C .x =2 D .x +y -5=0 2

圆与方程及应用(1)

第五讲 圆与方程及应用 一、知识链接 1、圆的定义,圆心,半径的概念 2、圆的方程的标准式,一般式 3、直线与圆的位置关系及判断与应用 二、基本问题 1.方程05242 2=+-++m y mx y x 表示圆的条件是 ( ) A .14 1 << m m 或 C .41m 2.方程03222 2 2 =++-++a a ay ax y x 表示的图形是半径为r (0>r )的圆,则该圆圆心在 ( ) A .第一象限 B .第二象限 C .第三象限 D .第四象限 3.若方程2 2 2 2 0(40)x y Dx Ey F D E F ++++=+->所表示的曲线关于直线y x =对称, 必有 ( ) A .E F = B .D F = C .D E = D .,,D E F 两两不相等 4.点(1,2-a a )在圆x 2+y 2-2y -4=0的内部,则a 的取值范围是 ( ) A .-1>-+F F E D 且 B .0,0>

直线的参数方程及其应用举例

直线的参数方程及应用 问题1:(直线由点和方向确定) 求经过点P 0(00,y x ),倾斜角为α的直线l 设点P(y x ,)是直线l 上任意一点,方向为直线L 的正方向)过点P 作y P 0作x 轴的平行线,两条直线相交于Q 点. 1)当P P 0与直线l 同方向或P 0和P 重合时, P 0P =|P 0P | 则P 0Q =P 0Pcos α Q P =P 02)当P P 0与直线l 反方向时,P 0P 、P 0Q 、Q P P 0P =-|P 0P | P 0Q =P 0Pcos α Q P =P 0Psin α 设P 0P =t ,t 为参数, 又∵P 0Q =0x x -, 0x x -=tcos α Q P =0y y - ∴ 0y y -=t sin α 即? ??+=+=αα sin cos 00t y y t x x 是所求的直线l 的参数方程 ∵P 0P =t ,t 为参数,t 的几何意义是:有向直线l 上从已知点P 0(00,y x )到点 P(y x ,)的有向线段的数量,且|P 0P |=|t| ① 当t>0时,点P 在点P 0的上方; ② 当t =0时,点P 与点P 0重合; ③ 当t<0时,点P 在点P 0的下方; 特别地,若直线l 的倾斜角α=0时,直线?+=0t x x ④ 当t>0时,点P 在点P 0的右侧; ⑤ 当t =0时,点P 与点P 0重合; ⑥ 当t<0时,点P 在点P 0的左侧; 问题2:直线l 上的点与对应的参数t 是不是一 对应关系? 我们把直线l 看作是实数轴, 以直线l 向上的方向为正方向,以定点 这样参数t 便和这条实数轴上的点P 一一对应关系. 问题3:P 1、P 2为直线l 上两点所对应的参数分别为t 1、t 2 , x x

第四章 4.2.3 直线与圆的方程的应用

4.2.3 直线与圆的方程的应用 学习目标 1.理解直线与圆的位置关系的几何性质;2.会建立平面直角坐标系,利用直线与圆的位置关系及圆与圆的位置关系解决一些实际问题;3.会用“数形结合”的数学思想解决问题. 知识点 坐标法解决几何问题的步骤 用坐标法解决平面几何问题的“三步曲”: 第一步:建立适当的平面直角坐标系,用坐标和方程表示 问题中的几何元素,将平面几何问题转化为代数问题; 第二步:通过代数运算,解决代数问题; 第三步:把代数运算结果“翻译”成几何结论 . 类型一 直线与圆的方程的应用 例1 某圆拱桥的水面跨度20 m ,拱高4 m .现有一船,宽10 m ,水面以上高3 m ,这条船能否从桥下通过? 解 建立如图所示的坐标系. 依题意,有A (-10,0),B (10,0),P (0,4),D (-5,0),E (5,0). 设所求圆的方程是(x -a )2+(y -b )2=r 2, 于是有???? ? (a +10)2+b 2=r 2, (a -10)2 +b 2 =r 2 , a 2 +(b -4)2 =r 2 . 解此方程组,得a =0,b =-10.5,r =14.5. 所以这座圆拱桥的拱圆的方程是

x2+(y+10.5)2=14.52(0≤y≤4). 把点D的横坐标x=-5代入上式,得y≈3.1. 由于船在水面以上高3 m,3<3.1, 所以该船可以从桥下通过. 反思与感悟解决直线与圆的实际应用题的步骤: (1)审题:从题目中抽象出几何模型,明确已知和未知; (2)建系:建立适当的直角坐标系,用坐标和方程表示几何模型中的基本元素; (3)求解:利用直线与圆的有关知识求出未知; (4)还原:将运算结果还原到实际问题中去. 跟踪训练1如图,一座圆拱桥的截面图,当水面在某位置时,拱顶离水面2 m,水面宽12 m,当水面下降1 m后,水面宽为________米. 答案251 解析如图,以圆拱桥顶为坐标原点,以过圆拱顶点的竖直直线为y轴, 建立直角坐标系,设圆心为C,圆的方程设为x2+(y+r)2=r2,水面所在弦 的端点为A,B,则A(6,-2),将A(6,-2)代入圆的方程,得r=10,∴ 圆的方程为x2+(y+10)2=100.当水面下降1米后,可设点A′(x0,-3)(x0 >0),将A′(x0,-3)代入圆的方程,得x0=51,∴当水面下降1米后,水面宽为2x0=251米. 类型二坐标法证明几何问题 例2如图所示,在圆O上任取C点为圆心,作圆C与圆O的直径AB相切于D,圆C与圆O交于点E,F,且EF与CD相交于H,求证:EF平分CD.

线性规划的实际应用举例

线性规划的实际应用举例 即两为了便于同学们掌握线性规划的一般理论和方法,本文拟就简单的线性规划( 的实际应用举例加以说明。个变量的线性规划) 1 物资调运中的线性规划问题 万个40万个和30万个,由于抗洪抢险的需要,现需调运1 A,B两仓库各有编织袋50例/元万个、180/万个到乙地。已知从A仓库调运到甲、乙两地的运费分别为120元到甲地,20元/万个。问如何调运,能150/万个、万个;从B仓库调运到甲、乙两地的运费分别为100元? ?总运费的最小值是多少使总运费最小仓库调Bz元。那么需从x万个到甲地,y万个到乙地,总运费记为解:设从A仓库调运40-x万个到甲 地,调运运万个到乙地。20-y 从而有 。z=120x+180y+100(40-x)+150·(20-y)=20x+30y+7000 1)(图,即可行域。作出以上不等式组所表示的平面区域 z'=z-7000=20x+30y. 令 :20x+30y=0,作直线l 且与原点距离最小,0),,l的位置时,直线经过可行域上的点M(30l把直线向右上方平移至l y=0时,即x=30,亦取得最小值,取得最小值,从而z=z'+7000=20x+30y+7000z'=20x+30y 元)。30+30×z=20× 0+7000=7600(min 万个到乙地,可使总万个到甲地,20B30万个到甲地,从仓库调运10A答:从仓库调运元。运费最小,且总运费的最小值为7600 2 产品安排中的线性规划问题 吨,麦麸0.4吨需耗玉米某饲料厂生产甲、乙两种品牌的饲料,已知生产甲种饲料2例1O.4

吨,其余添加剂0.2. 吨甲种1吨,其余添加剂0.2吨。每吨;生产乙种饲料1吨需耗玉米0.5吨,麦麸0.3元。可供饲料厂生产的玉米供应500元,每1吨乙种饲料的利润是饲料的利润是400吨。问甲、乙300吨,麦麸供应量不超过500吨,添加剂供应量不超过量不超过600 ? ?最大利润是多少两种饲料应各生产多少吨(取整数),能使利润总额达到最大 1。分析:将已知数据列成下表 2表1例表 元,那么吨、y吨,利润总额为z解:设生产甲、乙两种饲料分别为x z=400x+500y。 即可行域。(图2)作出以上不等式组所表示的平面区域 平行,所以线段l4x+5y=6000与。并把400x+500y=0l向右上方平移,由于l:作直线l:1。,N(0,1200)M(250MN上所有坐标都是整数的点(整点)都是最优解。易求得,1000) ,y=1000时,1000)取整点M(250,,即x=250 。元1000=600000()=60(万元)=400×z250+500×max 吨,能使利润总额达到最大。最大利润为1000可安排生产甲种饲料250吨,乙种饲料答:万元。60 使我们认识到最优解的个数还例2课本题中出现的线性规划问题大都有唯一的最优解。注:有其他可能,这里不再深入探究。

大学物理-一维定态薛定谔方程的应用

一维定态薛定谔方程 的应用 授课人: 物理科学与技术学院

势 阱 日常生活中的各种井(阱) 物理学中研究微观粒子运动状态时常用的模型,因其势能函数曲线的形状如同井而得名 水井 窨井 陷阱 U x O a U

() U x x O a ∞ ∞00()0 , x a U x x x a ≤≤?=?∞<>? 这是一个理想化的物理模型, 应用定态薛定谔方程求解波函数, 有利于进一步理解在微观系统中 能量量子化和概率密度等概念 这样的势能函数称为 一维无限深势阱

建立定态薛定谔方程并求解 假设微观粒子质量为 ,由 m 22 2d ()()()2d U x x E x m x ψψ??-+=???? x a U x 0()0≤≤=阱内( ) : 22 2d ()()2d x E x m x ψψ-= x x a U x 0 , ()<>→∞ 阱外( ): 令: 2 22mE k =得通解: ()sin() x A kx ψ?=+ 微观粒子的能量不可能达到 无穷大,所以粒子不可能在阱外出现,或者说粒子在阱外出现的概率为零。 ()0 x ψ≡222 d 0d k x ψψ+=

利用标准条件确定 和 k ?因 在整个 轴上必须连续 x ()x ψsin() 0()0 0 0 A kx x a x x x ?ψ+≤≤?=? <>?,(0)sin 0 A ψ?== a A ka ()sin()0 ψ?=+=求归一化的波函数 一维无限深势阱中 微观粒子的波函数 2220π()d sin d a n x x A x x a ψ+∞-∞=??221 A a =?= 2A a = n a x x a x a x x a π2sin 0()00 , ψ? ≤≤?=??<>?() π ()sin 1,2,3n x A x n a ψ==??, 0?=π n k a =()1,2,3n =???,

直线的参数方程及其应用举例

直线的参数方程及应用 问题1:(直线由点和方向确定) 求经过点P 0(00,y x ),倾斜角为α的直线l 设点P(y x ,)是直线l 上任意一点,方向为直线L 的正方向)过点P 作y P 0作x 轴的平行线,两条直线相交于Q 点. 1)当P P 0与直线l 同方向或P 0和P 重合时, P 0P =|P 0P| 则P 0Q =P 0Pcos α Q P =P 02)当P P 0与直线l 反方向时,P 0P 、P 0Q 、Q P P 0P =-|P 0P| P 0Q =P 0Pcos α Q P =P 0Psin α 设P 0P =t ,t 为参数, 又∵P 0Q =0x x -, 0x x -=tcos α Q P =0y y - ∴ 0y y -=t sin α 即? ??+=+=ααsin cos 00t y y t x x 是所求的直线l 的参数方程 ∵P 0P =t ,t 为参数,t 的几何意义是:有向直线l 上从已知点P 0(00,y x )到点 P(y x ,)的有向线段的数量,且|P 0P|=|t| ① 当t>0时,点P 在点P 0的上方; ② 当t =0时,点P 与点P 0重合; ③ 当t<0时,点P 在点P 0的下方; 特别地,若直线l 的倾斜角α=0时,直线?+=0t x x ④ 当t>0时,点P 在点P 0的右侧; ⑤ 当t =0时,点P 与点P 0重合; ⑥ 当t<0时,点P 在点P 0的左侧; 问题2:直线l 上的点与对应的参数t 是不是一 对应关系? 我们把直线l 看作是实数轴, 以直线l 向上的方向为正方向,以定点 这样参数t 便和这条实数轴上的点P 一一对应关系. 问题3:P 1、P 2为直线l 则P 1P 2=?,∣P 1P 2∣=? x x

直线的参数方程及其应用举例

直线的参数方程及应用 问题1:(直线由点与方向确定) 求经过点P 0(00,y x ),倾斜角为α的直线l 设点P(y x ,)就是直线l 上任意一点,(方向为直线L 的正方向)过点P 作y 轴的平行线,P 0作x 轴的平行线,两条直线相交于Q 点、 1)当P P 0与直线l 同方向或P 0与P 重合时, P 0P =|P 0P | 则P 0Q =P 0Pcos α Q P =P 02)当P P 0与直线l 反方向时,P 0P 、P 0Q 、Q P P 0P =-|P 0P | P 0Q =P 0Pcos α Q P =P 0Psin α 设P 0P =t,t 为参数, 又∵P 0Q =0x x -, 0x x -=tcos α Q P =0y y - ∴ 0y y -=t sin α 即???+=+=α αsin cos 00t y y t x x 就是所求的直线l 的参数方程 ∵P 0P =t,t 为参数,t 的几何意义就是:有向直线l 上从已知点P 0(00,y x )到点 P(y x ,)的有向线段的数量,且|P 0P |=|t| ① 当t>0时,点P 在点P 0的上方; ② 当t =0时,点P 与点P 0重合; ③ 当t<0时,点P 在点P 0的下方; 特别地,若直线l 的倾斜角α=0时,直线l ?+=0t x x ④ 当t>0时,点P 在点P 0的右侧; ⑤ 当t =0时,点P 与点P 0重合; ⑥ 当t<0时,点P 在点P 0的左侧; 问题2:直线l 上的点与对应的参数t 对应关系? 我们把直线l 瞧作就是实数轴, 以直线l 向上的方向为正方向,以定点P 0 为原点,以原坐标系的单位长为单位长, 这样参数t 便与这条实数轴上的点P 一一对应关系、 问题3:P 1、P 2为直线l 则P 1P 2=?,∣P 1P 2∣=? P 1P 2=P 1P 0+P 0P 2=-t 1+t 2=t 2-t 1,∣P 1P 2∣=∣ t 2-t 1∣ x x

线性规划模型在生活中的实际应用

线性规划模型在生活中的实际应用 一、线性规划的基本概念 线性规划是运筹学中研究较早、发展较快、应用广泛、方法较成熟的一个重要分支,它是辅助人们进行科学管理的一种数学方法.在经济管理、交通运输、工农业生产等经济活动中,提高经济效果是人们不可缺少的要求,而提高经济效果一般通过两种途径:一是技术方面的改进,例如改善生产工艺,使用新设备和新型原材料.二是生产组织与计划的改进,即合理安排人力物力资源.线性规划所研究的是:在一定条件下,合理安排人力物力等资源,使经济效果达到最好.一般地,求线性目标函数在线性约束条件下的最大值或最小值的问题,统称为线性规划问题.满足线性约束条件的解叫做可行解,由所有可行解组成的集合叫做可行域.决策变量、约束条件、目标函数是线性规划的三要素. 二、线性规划模型在实际问题中的应用 (1)线性规划在企业管理中的应用范围 线性规划在企业管理中的应用广泛,主要有以下八种形式: 1.产品生产计划:合理利用人力、物力、财力等,是获利最大. 2.劳动力安排:用最少的劳动力来满足工作的需要. 3.运输问题:如何制定运输方案,使总运费最少. 4.合理利用线材问题:如何下料,使用料最少. 5.配料问题:在原料供应的限制下如何获得最大利润. 6.投资问题:从投资项目中选取方案,是投资回报最大. 7.库存问题:在市场需求和生产实际之间,如何控制库存量从而获得更高利益. 8.最有经济计划问题:在投资和生产计划中如何是风险最小 . (2)如何实现线性规划在企业管理中的应用 在线性规划应用前要建立经济与金融体系的评价标准及企业的计量体系,摸清企业的资

源.首先通过建网、建库、查询、数据采集、文件转换等,把整个系统的各有关部分的特征进行量化,建立数学模型,即把组成系统的有关因素与系统目标的关系,用数学关系和逻辑关系描述出来,然后白较好的数学模型编制成计算机语言,输入数据,进行计算,不同参数获取的不同结果与实际进行分析对比,进行定量,定性分析,最终作出决策.

直线方程的一般式及应用

§1.2.2直线方程的一般式及应用 班级姓名组号分值 学法指导: 1、利用10分钟阅读教材65~67页,并完成本节导学案的预习案, 2、认真限时完成,规范书写,课上小组合作探究,答疑解惑。 学习目标: 1、知识与技能 (1)掌握直线方程的一般式0=++C By Ax (,A B 不同时为)理解直线方程的一般式包含的两方面的含义:①直线的方程是都是关于,x y 的二元一次方程;②关于,x y 的二元一次方程的图形是直线. (2)掌握直线方程的各种形式之间的互相转化. 2、过程与方法 学会用分类讨论的思想方法解决问题。体会坐标法的数形结合思想。 3、情态态度与价值观 认识事物之间普遍联系与相互转化,用联系的观点看问题,感受数学文化的价值和底蕴。 学习重、难点: 1、重点:直线方程的一般式及各种形式之间的互相转化和数形结合思想的应用。 2、难点:对直线方程一般式的理解与应用,灵活应用直线的各种形式方程。 【预习案】 (一)直线方程的一般式: 在平面直角坐标系中,直线可分为两类:一类是与轴不垂直的;另一类是与轴垂直的,它们的方程可以分别写为直线y kx b =+和1x x =两种形式,它们又都可以变形为0Ax By C ++=(A 、B 不同时为0)的形式,我们把形如关于,x y 的二元一次方程0Ax By C ++=(A 、B 不同时为0)称为直线方程的一般形式。 (二)直线和二元一次方程的对应关系: 在平面直角坐标系中的每一条直线都可以用一个关于,x y 的二元一次方程来表示,反过来,每一个关于,x y 的二元一次方程都表示直线。

事实上,对于任意一个关于,x y 的二元一次方程0Ax By C ++=(A 、B 不同时为0): 当0B ≠时,可变为A C y x B B =- -,它表示一条与轴不垂直的直线,其中A B -为直线的斜率;当0B =时,则0A ≠,所以可变为C x A =-,它表示一条与轴垂直的直线。 【结论】 1.在平面直角坐标系中,任何一条直线都可以用关于,x y 的二元一次方程 0Ax By C ++=(A 、B 不同时为0)来表示。 2.直线和二元一次方程是一一对应关系; 3.一般情况下,如果题中不作特别说明,所求直线方程都要化成一般形式。 (三)写出下列直线的方程: 1.经过点(4,0),(0,3)A B -; 2.斜率为 2 ,在轴上的截距为; 3.经过点(1,2),(3,1)M N - 【我的疑问】 【探案究】

直线与圆的方程的应用

4.2.3 直线与圆的方程的应用 学习目标 1.理解直线与圆的位置关系的几何性质.2.会建立平面直角坐标系,利用直线与圆的位置关系及圆与圆的位置关系解决一些实际问题.3.会用“数形结合”的数学思想解决问题. 知识点 坐标法解决几何问题的步骤 用坐标方法解决平面几何问题的“三步曲”: 第一步:建立适当的平面直角坐标系,用坐标和方程表示 问题中的几何元素,将平面几何问题转化为代数问题; 第二步:通过代数运算,解决代数问题; 第三步:把代数运算结果“翻译”成几何结论. 类型一 直线与圆的方程的应用 例1 某圆拱桥的圆拱跨度为20 m ,拱高为4 m .现有一船,宽10 m ,水面以上高3 m ,这条船能否从桥下通过? 解 建立如图所示的坐标系.依题意,有A (-10,0),B (10,0), P (0,4),D (-5,0),E (5,0). 设所求圆的方程是 (x -a )2+(y -b )2=r 2(r >0), 于是有???? ? (a +10)2+b 2=r 2,(a -10)2+b 2=r 2, a 2+( b -4)2=r 2, 解此方程组,得a =0,b =-10.5,r =14.5, 所以这座圆拱桥的拱圆的方程是 x 2+(y +10.5)2=14.52(0≤y ≤4). 把点D 的横坐标x =-5代入上式,得y ≈3.1. 由于船在水面以上高3 m,3<3.1,

所以该船可以从桥下通过. 反思与感悟解决直线与圆的实际应用题的步骤 (1)审题:从题目中抽象出几何模型,明确已知和未知. (2)建系:建立适当的直角坐标系,用坐标和方程表示几何模型中的基本元素. (3)求解:利用直线与圆的有关知识求出未知. (4)还原:将运算结果还原到实际问题中去. 跟踪训练1如图为一座圆拱桥的截面图,当水面在某位置时,拱顶离水面2 m,水面宽12 m,当水面下降1 m后,水面宽为________米. 答案251 解析如图,以圆拱桥顶为坐标原点,以过圆拱顶点的竖直直线为y轴,建立直角坐标系. 设圆心为C,圆的方程设为x2+(y+r)2=r2(r>0),水面所在弦的端点为A,B,则A(6,-2).将A(6,-2)代入圆的方程,得r=10, ∴圆的方程为x2+(y+10)2=100.当水面下降1米后,可设点A′(x0,-3)(x0>0),将A′(x0,-3)代入圆的方程,得x0=51, ∴当水面下降1米后,水面宽为2x0=251(米). 类型二坐标法证明几何问题 例2如图所示,在圆O上任取C点为圆心,作圆C与圆O的直径AB相切于点D,圆C与圆O交于点E,F,且EF与CD相交于H,求证:EF平分CD. 证明以AB所在直线为x轴, O为坐标原点,建立直角坐标系, 如图所示,设|AB|=2r,D(a,0),

线性规划的实际应用

密封线 线性规划的实际应用 摘要线性规划模型是科学与工程领域广泛应用的数学模型。本文应用线性规划模型,以 某水库输水管的选择为研究对象,以实现输水管的选择既能保证供水,又能使造价最低为 目标,根据水库的特点和实际运行情况,分析了其输水管选择过程中线性规划模型的建立 方法,并分别通过单纯形法和MATLAB软件进行求解。 关键词线性规划模型单纯形法 MATLAB 一、专著背景简介 《最优化方法》介绍最优化模型的理论与计算方法,其中理论包括对偶理论、非线性规划的最优性理论、非线性半定规划的最优性理论、非线性二阶锥优化的最优性理论;计算方法包括无约束优化的线搜索方法、线性规划的单纯形方法和内点方法、非线性规划的序列二次规划方法、非线性规划的增广Lagrange方法、非线性半定规划的增广Lagrange方法、非线性二阶锥优化的增广Lagrange方法以及整数规划的Lagrange松弛方法。《最优化方法》注重知识的准确性、系统性和算法论述的完整性,是学习最优化方法的一本入门书。 最优化方法(也称做运筹学方法)是近几十年形成的,它主要运用数学方法研究各种系统的优化途径及方案,为决策者提供科学决策的依据。最优化方法的主要研究对象是各种有组织系统的管理问题及其生产经营活动。最优化方法的目的在于针对所研究的系统,求得一个合理运用人力、物力和财力的最佳方案,发挥和提高系统的效能及效益,最终达到系统的最优目标。实践表明,随着科学技术的日益进步和生产经营的日益发展,最优化方法已成为现代管理科学的重要理论基础和不可缺少的方法,被人们广泛地应用到公共管理、经济管理、工程建设、国防等各个领域,发挥着越来越重要的作用。本章将介绍最优化方法的研究对象、特点,以及最优化方法模型的建立和模型的分析、求解、应用。主要是线性规划问题的模型、求解(线性规划问题的单纯形解法)及其应用-运输问题;以及动态规划的模型、求解、应用-资源分配问题。 二、专著的主要结构内容 《最优化方法》是一本着重实际应用又有一定理论深度的最优化方法教材,内容包括线

固体物理学 1-5-薛定谔方程应用举例II

薛定谔方程应用举例II---原子系统
? 氢原子 ? 电子自旋 ? 多电子原子
1

氢原子的定态薛定谔方程
?原子由一个原子核和核外电子构成,属于多粒子体系。多粒 子体系的总能量等于每一个粒子的能量与粒子间相互作用能量 之和。
?氢原子包括一个原子核和电子,库仑场是各向同性的,哈密 顿量可记作(绝热近似):
H?
=
?
h2 2me
?2
+
qeU(r)
me为电子质量,qe是电子电荷。U(r)为原子核静电场中的库 仑势,记作:
U(r) = ? Zqe = ? Z h2
4πε0r a1meqer
Z为核的电荷数,a1 = 4πε0?2/(meqe2) = 0.529?,为氢原子的第
一波尔轨道半径。
2

??? ?
h2 2me
?2
?
Zh 2 a1meqer
??ψ
?
(r)
=
E

(r)
中心力场问题,采用球坐标,薛定谔方程为:
? ?? ??
h2 2me
?
????
1 r2
? ?r
r2
? ?r
?
L?2 r2
???? ?
Zh2
?
?ψ (r,?,θ ) =
a1mer ??
E ?ψ (r,?,θ )
用分离变量法求解,令:
ψ (r,θ ,φ) = R(r) ?Y (?,θ )
分别求解径向波函数R(r)和角向波函数Y(?,θ)。
3

直线与圆的方程的应用理解练习知识题

4.2.3 直线与圆的方程的应用 练习一 一、 选择题 1、ABC ?的顶点A 的坐标为(3,-1),AB 边上的中线所在直线方程为08=-+y x ,直线L :012=+-y x 是过点B 的一条直线,则AB 的中点D 到直线L 的距离是( ) A 、 55 2 B 、 55 3 C 、 55 4 D 、5 2、两直线l 1:mx-y+n=0和l 2:nx-y+m=0在同一坐标系中,则正确的图形可能是( ) A B C D 3、已知点A(-7,1),B(-5,5),直线:y=2x-5,P 为上的一点,使|PA |+|PB |最小时P 的坐标为 ( ) (A) (2,-1) (B) (3,-2) (C) (1,-3) (D) (4,-3) 4、如果点A(1,2),B(3,1),C(2,3)到直线x=my 的距离平方和取最大值,那么m 的值等于 ( ) (A) 0 (B) -1 (C) 1 (D) 2 5、已知直线b x y += 2 1 与x 轴、y 轴的交点分别为A ,B ,如果△AOB 的面积(O 为原点)小于等于1,那么b 的取值范围是 ( ) (A) b ≥ -1 (B )b ≤1且0≠b (C) -1 ≤b ≤1 且0≠b (D) b ≤-1或b ≥1 6、通过点M (1,1)的直线与坐标轴所围成的三角形面积等于3,这样的直线共有

( ) (A)1条 (B)2条 (C)3条 (D)4条 7、点P (x,y )在直线x+2y+1=0上移动,函数f(x,y)=2x +4y 的最小值是 ( ) (A) 2 2 (B) 2 (C)22 (D)42 8、已知两点O(0,0) , A(4,-1)到直线mx+m 2y+6=0的距离相等, 则实数m 可取的不同值共有 ( ) (A) 1个 (B) 2个 (C) 3个 (D) 4个 二、填空题 9、菱形ABCD 的相对两个顶点是B(1,3),D(0,4),如果∠BAD=60o ,那么顶点A 和C 的坐标是________. 10、与直线3x+4y-7=0平行,且和两轴围成的三角形面积等于24的直线方程是_____ 11、如果对任何实数k ,直线(3+k)x +(1-2k)y +1+5k=0都过一个定点A ,那么A 的坐标是______。 12、已知y 轴上有一点P ,它与点(-3、1)连成的直线的倾斜角为1200,则点P 的坐标为 三、解答题 13、求与直线0534=+-y x 垂直,且与两坐标轴围成的三角形周长为10的直线的方程. 14、、已知圆0242 2 =++-+m y x y x 与y 轴交于A 、B 两点,圆心为P ,若?=∠90APB 。 求m 的值。 15、已知定点)0,2(A ,点在圆12 2 =+y x 上运动,AOP ∠的平分线交PA 于Q 点,其中O 为坐标原点, 求Q 点的轨迹方程.

直线方程的应用(习题)

直线方程的应用(习题) ?例题示范 例1:若过点A(4,0)的直线l与圆(x-2)2+y2=1有公共点,则直线l的斜率的取值范围是_______________. 思路分析: 的位置关系为相切或相交,其中相切为临界状态. 计算直线与圆相切时直线的斜率: 如图,设圆心为点B,直线AM,AN分别与圆相切于点M,N, 则BM⊥AM,BN⊥AN,且BM=BN=1,AB=2, 所以∠MAB=∠NAB=30°, 进而可得 AM AN k k == 结合图形易得直线l的斜率的取值范围是[ 33 -,. 例2:在平面直角坐标系xOy中,圆C的方程为x2+y2-4x=0.若直线l:y=k(x+1)上存在一点P,使过P所作的圆的两条切线相互垂直,则实数k的取值范围是_______________. 思路分析: 由题意,圆C:(x-2)2+y2=4,圆心C(2,0),半径r=2. ∵过点P的两条切线相互垂直, ∴过点P,C以及两切点组成的四边形是正方形, ∴对角线PC== 即l上存在一点到圆心的距离等于 ∴圆心C到直线l:kx-y+k=0的距离小于或等于, 解得k -≤. ?巩固练习

1.若直线l:y kx =2x+3y-6=0的交点位于第一象限,则直线l的倾斜角的取值范围是() A.[30°,60°) B.[30°,90°] C.(60°,90°) D.(30°,90°) 2.已知点M(2,-3),N(-3,-2),若直线l:y=ax-a+1与线段MN相交,则实数 a的取值范围是() A. 3 4 4 a a- ≥≤ 或B. 3 4 4 a -≤≤ C.3 4 4 a ≤≤D. 3 4 4 a -≤≤ 3.若点P(x,y)在以A(-3,1),B(-1,0),C(-2,0)为顶点的△ABC的内部(不 包括边界),则 2 1 y x - - 的取值范围是() A. 1 [1] 2 ,B. 1 (1) 2 ,C. 1 [1] 4 ,D. 1 (1) 4 , 4.过点A(2,1)以及两直线x-2y-3=0与2x-3y-2=0的交点的直线方程是() A.2x+y-5=0 B.5x-7y-3=0 C.x-3y+5=0 D.7x-2y-4=0 5.过点(2,3),且到原点的距离最大的直线方程是() A.3x+2y-12=0 B.2x+3y-13=0 C.x=2 D.x+y-5=0 6.已知点M(2,3),N(4,-5),直线l经过点P(1,2),且点M,N到直线l的 距离相等,则直线l的方程是()

运用Matlab进行线性规划求解实例

8.2 线性规划 线性规划是处理线性目标函数和线性约束的一种较为成熟的方法,目前已经广泛应用于军事、经济、工业、农业、教育、商业和社会科学等许多方面。 8.2.1 基本数学原理 线性规划问题的标准形式是: ????? ??????≥=+++=+++=++++++=0,,,min 21221122222121112 121112211n m n mn m m n n n n n n x x x b x a x a x a b x a x a x a b x a x a x a x c x c x c z ΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛ 或 ???? ?????=≥===∑∑==n j x m i b x a x c z j n j i j ij n j j j ,,2,1,0,,2,1,min 1 1ΛΛ 写成矩阵形式为: ?? ???≥==O X b AX CX z min 线性规划的标准形式要求使目标函数最小化,约束条件取等式,变量b 非负。不符合这几个条件的线性模型可以转化成标准形式。 MATLAB 采用投影法求解线性规划问题,该方法是单纯形法的变种。 8.2.2 有关函数介绍 在MATLAB 工具箱中,可用linprog 函数求解线性规划问题。 linprog 函数的调用格式如下: ●x=linprog(f,A,b):求解问题minf'*x ,约束条件为A*x<=b 。 ●x=linprog(f,A,b,Aeq,beq):求解上面的问题,但增加等式约束,即Aeq*x=beq 。若没有不等式约束,则令A=[ ],b=[ ]。 ●x=linprog(f,A,b,Aeq,beq,lb,ub):定义设计x 的下界lb 和上界ub ,使得x 始终在该范围内。若没有等式约束,令Aeq=[ ],beq=[ ]。 ●x=linprog(f,A,b,Aeq,beq,lb,ub,x0):设置初值为x0。该选项只适用于中型问题,默认时大型算法将忽略初值。 ●x=linprog(f,A,b,Aeq,beq,lb,ub,x0,options):用options 指定的优化参数进行最小化。 ●[x,fval]=linprog(…):返回解x 处的目标函数值fval 。 ●[x,lambda,exitflag]=linpro g(…):返回exitflag 值,描述函数计算的退出条件。 ●[x,lambda,exitflag,output]=linprog(…):返回包含优化信息的输出参数output 。 ●[x,fval,exitflag,output,lambda]=linprog(…):将解x 处的拉格朗日乘子返回到

圆系方程及其应用

圆系方程及其应用 Company number:【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】

圆系方程及其应用 一、常见的圆系方程有如下几种: 1、以(,)a b 为圆心的同心圆系方程:222()()(0)x a y b λλ-+-=> 与圆22y x ++Dx +Ey +F=0同心的圆系方程为:22y x ++Dx +Ey +λ=0 2、过直线Ax +By +C=0与圆22y x ++Dx +Ey +F=0交点的圆系方程为:22y x ++Dx +Ey +F+λ(Ax +By +C)=0(λ∈R) 3、过两圆1C :22y x ++111F y E x D ++=0,2C :22y x ++222F y E x D ++=0交点的圆系方程为: 22y x ++111F y E x D +++λ(22y x ++222F y E x D ++)=0(λ≠-1,此圆系不含2C :22y x ++222F y E x D ++=0) 特别地,当λ=-1时,上述方程为根轴方程.两圆相交时,表示公共弦方程;两圆相切时,表示公切线方程. 注:为了避免利用上述圆系方程时讨论圆2C ,可等价转化为过圆1C 和两圆公共弦所在直线交点的圆系方程:22111121212[()()()]0x y D x E y F D D x E E y F F λ+++++-+-+-= 二、圆系方程在解题中的应用: 1、利用圆系方程求圆的方程: 例1 求经过两圆x 2+y 2+6x -4=0和x 2+y 2+6y -28=0的交点,并且圆心在直线x -y -4=0上的圆的方程。 解一:求出两交点(-1,3)(-6,-2),再用待定系数法:1.用一般式; 2.用标准式。 (注:标准式中可先求圆心的两个坐标,而圆心正好在两交点的中垂线上。) 解二:用两点的中垂线与直线的交点得圆心: 1.两交点的中垂线与直线相交;

圆系方程的应用及要点

圆系方程的应用及要点 1. 引子 题: 求经过两条曲线x 2+y 2+3x -y=0和3x 2+3y 2+2x+y=0交点的直线方程. 常规解法是: 联立方程 ?????=+++=-++)2(0233)1(032222y x y x y x y x 求方程组解 )3(047) 2(3)1(=--?y x 得 得代入即),1(,4 7x y = .137134;00313 4,0,0473164922112122???????-=-=???==-===-++ y x y x x x x x x x ),得分别代入(解得 即两交点坐标为 A(0,0), ).13 7,134(--B 过两交点的直线方程为 7x -4y=0. (4) 观察分析以上解题过程,可发现所得结果(4)与中间状态(3)是一样的.这个是不是普遍规律,本质是什么? 2. 曲线系方程 由上面(1),(2)得到(3),这是解方程的基本步骤,这一步的几何意义是什么呢?我们可得以下结论 结论1: 如果两条曲线方程是 f 1(x,y)=0 和 f 2(x,y)=0, 它们的交点是P(x 0,y 0),则 方程 f 1(x,y)+λf 2(x,y)=0的曲线也经过P(x 0,y 0) (是任意常数). 此结论即由联立方程???==)6(0),()5(0 ),(21y x f y x f 得到 )7(0),(),(21=+y x f y x f λ 只须将(x 0,y 0)代入(7),可立即证明。 有了这个结论,有些题目可快速求解。过两圆交点的公共弦所在直线方程就是将两圆方程联立消去二次项所得方程。 例2 (课本P70.13题) 求经过两圆x 2+y 2+6x -4=0和x 2+y 2+6y -28=0的交点,并且圆心在直线x -y -4=0上的圆的方程. 解: 构造方程 x 2+y 2+6x -4+λ(x 2+y 2+6y -28)=0 即 (1+λ)x 2+(1+λ)y 2+6x+6λy -(4+28λ)=0 此方程的曲线是过已知两圆交点的圆,且圆心为)13,13(λλλ+-+- 当该圆心在直线x -y -4=0上时,即 .7,041313-==-+++-λλ λλ得 ∴ 所求圆方程为 x 2+y 2-x+7y -32=0

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