我有个问题:甲舰位于坐标(0, 0)处,向位于x轴上的点A(x0, 0)处的乙舰发射导弹,导弹始终对准乙舰,如果乙舰以最大的速度v0(v0是常数)沿平行于y轴的直线行驶,导弹的速度为αv0。
如果导弹沿运行轨迹到坐标为x1=0.5x0时,乙舰才发现甲舰追踪自己,此时乙舰加速,以速度为2v0前进,导弹速度不变,假定v0=1, 问导弹是否能击中乙舰?如能击中,导弹将在何时何地击中乙舰?已知α=6.261984,x0=11.84891,用微分方程的方法求解,并用matlab画出导弹运行轨迹曲线。
% 基于微分方程的解法
% 计算dy/dx的值
function dy = missile(x, y, v0)
dy = zeros(2, 1);
dy(1) = y(2);
dy(2) = (v0*sqrt(1+y(2)^2))/(5*(1-x));
end
% 求解问题
x0 = 0;
xf = 0.5;
v0 = 1;
alpha = 6.261984;
% 初始状态:导弹在原点,速度方向朝向B点
y0 = [0; alpha*v0];
% 物理情境:B点最大速度为v0,运动到x=0.5x0时,加速至2*v0
[t1, y1] = ode45(@(t, y) missile(t, y, v0), [x0, xf], y0);
y0 = y1(end,:)'; % 计算到达第一段终点时,导弹的状态
[t2, y2] = ode45(@(t, y) missile(t, y, 2*v0), [xf, 2*x0], y0);
% 将两段轨迹拼接起来
t = [t1; t2];
y = [y1; y2];
% 绘制导弹运动轨迹
scatter(y(:,1), y(:,2), 5, t, 'filled');
colorbar
xlabel('x')
ylabel('y')
title('导弹追踪问题运动轨迹')
运行结果如下: