题号:4210    题型:解答题    来源:2022年西安电子科技大学《线性代数》期末考试
在钢板热传导的研究中, 常用节点温度来描述钢板温度的分布。假设下图 中钢板已经达到稳态温度分布, 上下左右四个边界的温度值, $T_1, T_2, T_3, T_4$ 表示钢板内 部四个节点 $1,2,3,4$ 的温度。若忽略垂直于该截面方向的热交换, 那么内部某节点 温度值近似等于与它相邻四个节点温度的算术平均值, 如 $T_1=\left(10+20+T_2+T_3\right) / 4$ 。

(1) 试建立计算钢板 4 个节点温度值 $T_1, T_2, T_3, T_4$ 的线性方程组 $\mathbf{A x}=\mathbf{b}$;

(2) 在 MATLAB 命令窗口输入:
$\mathbf{A}= , h=, x=$
0 人点赞 收藏 ​ ​ 18 次查看 我来讲解
答案:
解(1)
$$
\left\{\begin{array}{l}
T_1=\frac{1}{4}\left(T_2+T_3+20+10\right) \\
T_2=\frac{1}{4}\left(T_1+T_4+20+30\right) \\
T_3=\frac{1}{4}\left(T_1+T_4+10+50\right) \\
T_4=\frac{1}{4}\left(T_2+T_3+30+50\right)
\end{array}\right.
$$
整理得
$$
\left\{\begin{array}{l}
4 T_1-T_2-T_3=30 \\
4 T_2-T_1-T_4=50 \\
4 T_3-T_1-T_4=60 \\
4 T_4-T_2-T_3=80
\end{array}\right.
$$
所以

$$
A=\left[\begin{array}{cccc}
T_1 & T_2 & T_3 & T_4 \\
4 & -1 & -1 & 0 \\
-1 & 4 & 0 & -1 \\
-1 & 0 & 4 & -1 \\
0 & -1 & -1 & 4
\end{array}\right]
$$

$$
B=\left\{\begin{array}{l}
30 \\
50 \\
60 \\
50
\end{array}\right.
$$

为 $Ax=b$

(2)
在Matlab录入窗口,
A输入:$\text{ [4,-1,-1,0 ;-1,4,0,-1 ;-1,0,4,-1 ; 0,-1,-1,4] } $
b输入: $\text{ [30 ; 50 ; 60 ; 80] } $
c输入:$ A^{\wedge}-1^* b$
①点击 首页查看更多试卷和试题 , 点击查看 本题所在试卷
下载本题Word版 下载本题PDF版 点击 赞助本站

关闭