2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




На страницу 1, 2, 3  След.
 
 Длина дуги на эллипсоиде
Сообщение07.02.2009, 17:44 
Эта задача с другого форума, но там она мертва.
http://www.mathforum.ru/forum/read/1/14836/

 
 
 
 
Сообщение07.02.2009, 18:54 
Аватара пользователя
Мне кажется, это задача Якоби о геодезических линиях эллипсоида, и решается она методами вариационного исчисления.

 
 
 
 
Сообщение07.02.2009, 18:56 
Аватара пользователя
Для большего удобства обсуждения, повторите условие задачи здесь.

 
 
 
 
Сообщение07.02.2009, 18:59 
Аватара пользователя
Найти кратчайшее расстояние по поверхности эллипсоида между двумя её точками.

 
 
 
 
Сообщение07.02.2009, 19:11 
Аватара пользователя
Ок, сделаю это за вас...
Цитата:
Найти расстояние между точками $А(0,2,2)$, $В(1,1, \sqrt{3})$ на поверхности $x^2 + \frac{y^2}{4} + \frac{z^2}{4} = 2$

Так немножко конкретнее, не находите? С общим случаем возиться неохота, а с этим может что-то упростится... если, конечно, условия не "от балды" взяты.

 
 
 
 
Сообщение07.02.2009, 21:02 
Изображение

Громозкая задача и сложновато ее решать аналитически - можно взять сферу и на ней соединить две точки начальную и конечную (с соответствующими сферическими координатами) дугой большого круга - а затем сделать сжатие до нужного эллипсоида - деформированная дуга большого круга по идее и даст кратчайшую линию. Так это или нет? В принципе можно проверить.

Выше на картинке задача решена в Маткаде - взята начальная и конечная точки на эллипсоиде и по честному выписаны уравнения геодезической линии (ГЛ) и решается краевая задача для системы ОДУ второго порядка - так чтобы ГЛ выпущенная из начальной точки пришла в конечную - варьируется угол выхода ГЛ из начальной точки. На правом рисунке ГЛ заканчивается в конечной точке, на левом она продолжена дальше - эллипсоид сделан прозрачным для наглядности. В принципе стандартная вариационная задача (To vvvv -тоже самое что и делали на торе - когда искали там замкнутые ГЛ) - где-то видел на сайте американского университета - дается как одна из семестровых лабораторных по численным методам.

 
 
 
 
Сообщение07.02.2009, 23:48 
Так чему же равно расстояние?
У меня получилось так.
Изображение

 
 
 
 
Сообщение07.02.2009, 23:55 
Аватара пользователя
Еще не считал) Может завтра, если будет свободная минута, гляну.

 
 
 
 
Сообщение08.02.2009, 00:00 
Sorry за оффтоп. Юрий Владимирович, как это мы с Вами нарисовали эллипсоиды одинакового цвета и прозрачные?
Не зная и не видя картинок друг друга?

 
 
 
 
Сообщение08.02.2009, 00:01 
Аватара пользователя
Одинаковые инструменты способствуют появлению одинаковых результатов, не иначе)

 
 
 
 
Сообщение08.02.2009, 01:06 
Геодезическая. проходящая через 2 точки, заданные в задаче оказалась замкнутой.
Изображение

 
 
 
 
Сообщение08.02.2009, 08:15 
У меня длина дуги получилась 1.49878, ГЛ для этой пары точек у меня не замкнутая, а тест для сферы проходит нормально - для любых двух точек на сфере ГЛ получается как часть дуги большого круга, соединяющая эти две точки.
То vvvv
Но раз у Вас короче длина кривой - то наверное Ваш ответ правильный. :( Кстати здесь и теорема Клеро работает - я что-то не проверил у себя этот закон сохранения.
Предельный случай - когда одна ось эллипсоида очень мала - тогда задача о ГЛ на таком эллипсоиде вырождается в задачу о круговом биллиарде - ГЛ здесь состоит из отрезков прямых. И получается что нельзя трансформировать сферу в эллипсоид - чтобы сохранить минимальное расстояние между точками на пов-ти.

Добавлено спустя 1 час 15 минут 15 секунд:

Грубоватое условие попадания в конечную точку заменил более точным - получилась длина кривой 1.51043. И она действительно замкнутая - но витков до замыкания достаточно много получается.


Изображение

 
 
 
 
Сообщение08.02.2009, 13:05 
То Yu K, мое расстояние не точнее Вашего, тем более, что я не учел, пропустил "одно деление".После исправления получилось больше чем у вас, а именно 1,5150 (удержал 4 знака).
И еще.Вы, нужно полагать, строите геодезические классическим методом, вычисляя символы Кристоффеля и решая систему ДУ.
Я же пользуюсь программой, где геодезическая строится
исходя из ее свойства (в каждой точке геодезической нормаль к кривой и к поверхности совпадают), можно сказать прямым методом.Этот метод может быть и не точным.Я его как нужно и не протестировал.Но главное,
при его применении выполняется свойство геодезической, указанное выше.
На Ваши картинках не вида вторая точка.
Покажите ,пожалуйста, картинку, когда геодезическая
делает 2-3 петли (хочу сравнить со своей).

 
 
 
 
Сообщение08.02.2009, 14:21 
То vvvv
На самой первой картинке Сб Фев 07, 2009 22:02:51 видны обе точки - начальная - синяя, конечная - красная. Там же на первой картинке приведено несколько петель.

Для проверки пересчитал еще в декартовых координатах по своей древней программке - тупо используя Лагранжиан и принцип Гамильтона (свободное движение точки по неявно заданной пов-ти в декартовых координатах, входные параметры для расчетов только уравнение пов-ти и две точки на ней) - Маткад сам выводит все уравнения и делает аналитические выкладки, затем полученная система трех ОДУ второго порядка интегрируется адаптивным Рунге-Куттом - получил еще раз именно 1.51043. Видимо это близкое к истине значение.

 
 
 
 
Сообщение08.02.2009, 19:13 
Аватара пользователя
Домучил до следующего состояния, после чего "завод кончился":

\[L = \sqrt 2 \int\limits_0^{{\raise0.7ex\hbox{$1$} \!\mathord{\left/
 {\vphantom {1 {\sqrt 2 }}}\right.\kern-\nulldelimiterspace}
\!\lower0.7ex\hbox{${\sqrt 2 }$}}} {\sqrt {\frac{{1 + 3t^2 }}
{{1 - K^2  - t^2 }}} dt} \]
где
\[0 < K \leqslant \frac{1}
{{\sqrt 2 }}\]
и находится из уравнения
\[\frac{\pi }
{6} = \int\limits_0^{{\raise0.7ex\hbox{$1$} \!\mathord{\left/
 {\vphantom {1 {\sqrt 2 }}}\right.\kern-\nulldelimiterspace}
\!\lower0.7ex\hbox{${\sqrt 2 }$}}} {\frac{K}
{{1 - t^2 }}\sqrt {\frac{{1 + 3t^2 }}
{{1 - K^2  - t^2 }}} dt} \]

Добавлено спустя 40 минут 12 секунд:

Грубая оценка $L = 1,485$. Посчитайте точнее, а то у меня на этой машине кроме екселя и калькулятора ничего нет)

 
 
 [ Сообщений: 32 ]  На страницу 1, 2, 3  След.


Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group