求自行车的轨迹
问题是这样的:把自行车的前后轮都看作一个点,并用线段连接起来,这样就把自行车 ”理想化“ 为了一条线段,假设为 AB 。
由于自行车的前轮负责控制方向,假设 A 为前轮。
现在给定初始条件:A 、B 的位置,AB 的长度,A 的前进角度(沿着 f(x,y)=0 在 A 点的切线),A 的初速度为 0,
那么当A沿着给定的曲线 f(x,y)=0 前进时,B 的轨迹是什么样的? 不结合物理实际,是不能求得的,可以有无数条 那个角度永远固定吧?思路:将速度分解,一个垂直线段,一个平行线段,结果很好算的 看不太懂LZ的表述……
猜测:曲线f(x,y)=0的切线段(开端也就是切点为A)末端(B)的轨迹? 看懂了题目~~就不能更数学地表达出来吗,干嘛用自行车,还理想化... $$f\left(x-l\cos(\arctan (-\frac{\partial f/\partial x}{\partial f/\partial y})+\theta),y-l\sin(\arctan (-\frac{\partial f/\partial x}{\partial f/\partial y})+\theta)\right)=0$$
这个?
前轮轨迹曲线` y=f(x)` 是后轮轨迹曲线`y=g(x)`的定长切线的端点轨迹.
从数学上看,已知`g(x)`, 容易计算f(x). 但是,后轮不是由前轮引导的吗,那么,已知`f(x)`,能否决定`g(x)`呢?
设 `y=f(x)`的参数方程为 `\left\{\begin{split}x&=x_A(t)\\y&=y_A(t)\end{split}\right.`,`y=g(x)`的参数方程为 `\left\{\begin{split}x&=x_B(t)\\y&=y_B(t)\end{split}\right.`
假定自行前后轮距离为单位长1,那么后轮决定前轮的公式为 `\left\{\begin{split}x_A&=x_B+\frac{x'_B}{\sqrt{x_B'^2+y_B'^2}}\\y_A&=y_B+\frac{y'_B}{\sqrt{x_B'^2+y_B'^2}}\end{split}\right.`
问题是,已知`x_A,y_A`的情况下,解上述关于`x_B,y_B`微分方程组。 当后轮的运动路线(橙色曲线)为一条正弦曲线时,由上述方程求得的前轮的运行轨迹(绛色曲线)。
成了距离总为1的追击问题了,或者说成曵物问题。我有个绝妙方法,还是高二想到的,设这个为一的线段与曲线切线的夹角为函数W(x),根据曲线求出W(x)。一般都是可以解出来的。那么另外一点轨迹就很好代换了:D 跟圆在曲线上滚动求圆心轨迹的问题很像,那个是求法线然后截距1,这里求切线截距1.不过这里反着算
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