2023-12-3数模讲座记录(海底测线)
一、题目描述
1 | title: 国赛2023-B题 |
二、问题解决
1.前面两道问题
其实就是纯数学问题
总的来说不是特别难,只需要使用三角函数即可。 #### 定义: - 坡度 :\(\alpha\) - 波束的覆盖宽度:W - 相邻两条带间重叠率:η - 换能器开角:θ - 水深:D - 相邻测线间距:d - 海底坡度:αη=1-dW - (测线方向与海底坡面法向在水平面上投影的夹角β)
解答:
第一题:根据正弦定理,当水深为D时,测线的宽度:
\[W=\frac{D\sin{\frac{\theta}{2}}}{\sin{(\frac{\pi-\theta}{2}-\alpha)}}+\frac{D\sin{\frac{\theta}{2}}}{\sin{(\frac{\pi-\theta}{2}+\alpha)}}\]
第二题:如图,设图中标注线段长为X
\[ \tan \gamma = \frac{X\tan \alpha }{\frac{X}{\sin (\pi -\beta )} } =\tan \alpha \sin (\pi -\alpha ) \]
化简得到:
可视化之后如下:
2.第三道题
这道题属于单一变量优化问题,其他条件都不会变,我们只需要讨论测线的角度这一个变量即可。
3.第四道题-初步思路
这道题中,地面不再是平坦的了。
我们知道,我们需要将其转化为之前的条带的形状会比较好计算。
即我们可以求测线左侧和右侧宽度的平均值,然后再对他们进行计算。
需要注意的是,题目给出的数据是离散的,位于格点上的,所以说实际上,我们需要对每一个点取一个近似的位置作为取样点,并且加以运算。
之后我们再在β里面求取使得测线长度最小的值
最后我们需要检验漏测率,这里需要注意的点其实还是数据是离散的
最后可以得到结果大概是117度
4.第四题还可以优化
我们发现,地图中有明显的较为陡峭的部分,也有明显比较平缓的部分,将两者看作是一种显然会造成十分大的误差,那么在这种限制之下,我们可以考虑将整块地分割为四个部分,并且对其进行分别处理。