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  【把地球当作半径为R的球,地球上有A'.B两地,A'在西径10度,北纬45度,B在东经125度的赤道上,求A',B的球面距离】

  把地球当作半径为R的球,地球上有A'.B两地,A'在西径10度,北纬45度,B在东经125度的赤道上,求A',B的球面距离

1回答
2020-10-14 10:02
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蔡季冰

  楼上的说错了,B在赤道上呢.

  今天看了几道高考题,突然想起你这道题,发觉有种很方便的解答办法:

  【空间向量法】【2πR/3】【1.34×10^7m】

  首先我们考虑在球坐标下的点怎么转换为直角坐标,也就是建立一个合适的坐标系,在给出经纬度的情况下,如何得到点的坐标

  方便起见,我们在赤道平面上建立xOy平面,z轴为北极点.并且0度经线所在平面与xOz重合【最好自己画画图看看,这个坐标系对于求解球面的问题是很有用的】

  设点P的纬度为θ,经度为φ,北纬为正,南纬为负,东经为正,西经为负.

  θ∈[-π/2,π/2]

  φ∈[-π,π]

  作出P点所在的纬线圈,易得到纬线圈平面与xOy平面的距离为Rsinθ

  即P点的第三个分量为Rsinθ

  P点所在的纬线圈的半径为Rcosθ

  所以在纬线圈上P的平面坐标为Rcosθ(cosφ,sinφ)

  即,P点的前两个分量为(Rcosθcosφ,Rcosθsinφ)

  因此,P=(Rcosθcosφ,Rcosθsinφ,Rsinθ)

  【推论,令R=1就是单位球的情形.这是可以记下来的好的结论.】

  好了,接下来我们利用这坐标计算就可以了,一种好的思路可以批量解决问题.

  假设两点分别在

  P1经度θ1,纬度φ1

  P2经度θ2,纬度φ2

  那么他们的坐标分别为

  P1=R×(cosθ1×cosφ1,cosθ1×sinφ1,sinθ1)

  P2=R×(cosθ2×cosφ2,cosθ2×sinφ2,sinθ2)

  所以内积为

  P1·P2=R×R×(cosθ1×cosφ1×cosθ2×cosφ2+cosθ1×sinφ1×cosθ2×sinφ2+sinθ1×sinθ2)

  又

  |P1|×|P2|=R×R

  所以

  cos

  =cosθ1×cosφ1×cosθ2×cosφ2+cosθ1×sinφ1×cosθ2×sinφ2+sinθ1×sinθ2

  =cosθ1×cosθ2×cos(φ2-φ1)+sinθ1×sinθ2

  好了,针对这道题目,可以把数据直接代入上面的公式就可以了.

  θ1=45°,φ1=-10°,θ2=0°,φ2=125°

  所以

  cosθ1=sinθ1=√2/2

  cosθ2=1,sinθ2=0

  cos(φ2-φ1)=cos(3π/4)=-√2/2

  所以

  cos=√2/2×1×(-√2/2)+0=-1/2

  =arccos(-1/2)=2π/3

  这就是P1,P2两点之间的大圆的圆弧的圆心角α

  所以球面距离就是

  R×α=2πR/3

  地球半径R≈6.4×10^6m

  所以是1.34×10^7m

  【解答完毕】

2020-10-14 10:03:17

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