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1 问题要求
现在已知一个教室长为15米，宽为12米，在距离地面高2.5米的位置均
匀的安放4个光源（分别为1、2、3、4），各个光源的光照强度均为一个单位，如下图
要求：
- （1）如何计算教室内任意一点的光照强度？（光源对目标点的光照强度与该光源到目标点距离的平方成反比，与该光源的强度成正比）.
- （2）画出距离地面1米处各个点的光照强度与位置（横纵坐标）之间的函数关系曲面图，试同时给出一个近似的函数关系式.
- （3）假设离地面1米高正是学生桌面的高度，如何设计这四个点光源的位置，才能使学生对光照的平均满意度达到最高？
- （4）若将题目中的点光源换成线光源，以上(2)、(3)问的结果又如何？
（对于（1）、（2）问，假设横向（纵向）墙壁与光源、光源与光源、光源与墙壁之间的距离是相等的.）
2 假设约定
- 1 光不会通过窗、门等外涉，也不考虑光在空气中的消耗，即光照强度和不变；
- 2 室内不受外界光源影响；
- 3 教室高度为2.5米；
- 4 不考虑光的反射；
- 5 线光源发光是均匀的.
3 符号约定
4 建立模型
5 模型求解
6 实现代码
matlab 实现代码
建议最好用python去实现，图会好看一些，而且国内当前趋势会逐渐淘汰matlab，目前有些学校已经无法使用matlab了
clearclcmax=0;min=4;for i=0:0.1:3 for j=0.1:0.1:4 s=0; x1=8+i,y1=5-j x2=8+i,y2=10+j x3=4-i,y3=10+j x4=4-i,y4=5-j for x=0:0.1:12 for y=0:0.1:15 for z=0:0.1:2.5 if x1~=x & y1~=y & x2~=x & y2~=y & x3~=x & y3~=y & x4~=x & y4~=y s=s+1./((x1-x).^2+(y1-y).^2+(2.5-z).^2)+1./((x2-x).^2+(y2-y).^2+(2.5-z).^2)+1./((x3-x).^2+(y3-y).^2+(2.5-z).^2)+1./((x4-x).^2+(y4-y).^2+(2.5-z).^2); end end end end k=4./s;l=0;z=1; for x=0:0.1:12 for y=0:0.1:15 l=l+k.*(1./((x1-x).^2+(y1-y).^2+(2.5-z).^2)+1/((x2-x).^2+(y2-y).^2+(2.5-z).^2)+1./((x3-x).^2+(y3-y).^2+(2.5-z).^2)+1./((x4-x).^2+(y4-y).^2+(2.5-z).^2)); end end if l>max max=l; x11=x1;y11=y1;x12=x2;y12=y2;x13=x3;y13=y3;x14=x4;y14=y4; end p=l./(120.*150);Q=0; for x=0:0.1:12 for y=0:0.1:15 Q=Q+(k.*(1./((x1-x).^2+(y1-y).^2+(2.5-z).^2)+1./((x2-x).^2+(y2-y).^2+(2.5-z).^2)+1./((x3-x).^2+(y3-y).^2+(2.5-z).^2)+1./((x4-x).^2+(y4-y).^2+(2.5-z).^2))-p).^2.^(1./2); end end if min>Q min=Q; x21=x1;y21=y1;x22=x2;y22=y2;x23=x3;y23=y3;x24=x4;y24=y4; end endenddisp(['最大值','x11=',num2str(x11),' ','y11=',num2str(y11),' ','x12=',num2str(x12),' ','y12=',num2str(y12),' ','x13=',num2str(x13),' ','y13=',num2str(y13),' ','x14=',num2str(x14),' ','y14=',num2str(y14)])disp(['最平均','x21=',num2str(x21),' ','y21=',num2str(y21),' ','x22=',num2str(x22),' ','y22=',num2str(y22),' ','x23=',num2str(x23),' ','y23=',num2str(y23),' ','x24=',num2str(x24),' ','y24=',num2str(y24)])附录二：clearclcmax=0;min=4;li=4;for i=0:0.1:3 for j=0.1:0.1:4 s=0; x1=8+i,y1=5-j x2=8+i,y2=10+j x3=4-i,y3=10+j x4=4-i,y4=5-j for x=0:0.1:12 for y=0:0.1:15 for z=0:0.1:2.5 if x1~=x & y1~=y & x2~=x & y2~=y & x3~=x & y3~=y & x4~=x & y4~=y s=s+1./((x1-x).^2+(y1-y).^2+(2.5-z).^2)+1./((x2-x).^2+(y2-y).^2+(2.5-z).^2)+1./((x3-x).^2+(y3-y).^2+(2.5-z).^2)+1./((x4-x).^2+(y4-y).^2+(2.5-z).^2); end end end end k=4./s;l=0;z=1;e=0 for x=0:0.1:12 for y=0:0.1:15 l=l+k.*(1./((x1-x).^2+(y1-y).^2+(2.5-z).^2)+1/((x2-x).^2+(y2-y).^2+(2.5-z).^2)+1./((x3-x).^2+(y3-y).^2+(2.5-z).^2)+1./((x4-x).^2+(y4-y).^2+(2.5-z).^2)); r=k.*(1./((x1-x).^2+(y1-y).^2+(2.5-z).^2)+1/((x2-x).^2+(y2-y).^2+(2.5-z).^2)+1./((x3-x).^2+(y3-y).^2+(2.5-z).^2)+1./((x4-x).^2+(y4-y).^2+(2.5-z).^2)); e=e+(r-6*10^(-32))^2; end end S=(l-0.1278)^2+e if S<li li=S x11=x1,y11=y1, x12=x2,y12=y2, x13=x3,y13=y3, x14=x4,y14=y4, en4 en4en4disp(['x11=',num2str(x11),' ','y11=',num2str(y11),' ','x12=',num2str(x12),' ','y12=',num2str(y12),' ','x13=',num2str(x13),' ','y13=',num2str(y13),' ','x14=',num2str(x14),' ','y14=',num2str(y14)])li资料分享: 最强建模资料
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