数学建模课后习题
数学建模课后习题答案
方程及方程组的求解路灯照明问题。
在一条20m 宽的道路两侧, 分别安装了一只2kw 和一只3kw 的路灯, 它们离地面的高度分别为5m 和6m 。
在漆黑的夜晚, 当两只路灯开启时 （1）两只路灯连线的路面上最暗的点和最亮的点在哪里？ （2）如果3kw 的路灯的高度可以在3m 到9m 之间变化, 如何路面上最暗点的亮度最大？ （3）如果两只路灯的高度均可以在3m 到9m 之间变化, 结果又如何？解:根据题意, 建立如图模型P1=2kw P2=3kw S=20m 照度计算公式:2sin r p k I α= （k 为照度系数, 可取为1；P 为路灯的功率）（1）设Q(x,0)点为两盏路灯连线上的任意一点, 则两盏路灯在Q 点的照度分别为21111sin R p k I α= 22222sin R p k I α=22121x h R += 111sin R h =α22222)(x s h R -+= 222sin R h =αQ 点的照度:3232322222322111))20(36(18)25(10))((()(()(x x x s h h P x h h P x I -+++=-+++=要求最暗点和最亮点, 即为求函数I(x)的最大值和最小值, 所以应先求出函数的极值点5252522222522111'))20(36()20(54)25(30))(()(3)(3)(x x x x x s h x s h P x h x h P x I -+-++-=-+-++-=利用MATLAB 求得0)('=x I 时x 的值代码:s=solve('(-30*x)/((25+x^2)^(5/2))+(54*(20-x))/((36+(20-x)^2)^(5/2))'); s1=vpa(s,8); s1运行结果: s1 =19.97669581 9.338299136 8.538304309-11.61579012*i .2848997038e-1综上, x=9.33m 时, 为最暗点；x=19.97m 时, 为最亮点。
数学建模课后习题
第一章 课后习题６、利用1、5节药物中毒施救模型确定对于孩子及成人服用氨茶碱能引起严重中毒与致命得最小剂量。
解：假设病人服用氨茶碱得总剂量为a ，由书中已建立得模型与假设得出肠胃中得药量为： 由于肠胃中药物向血液系统得转移率与药量成正比，比例系数,得到微分方程（1)原模型已假设时血液中药量无药物，则,得增长速度为。
由于治疗而减少得速度与本身成正比,比例系数,所以得到方程:(2)方程(1）可转换为:ﻩ 带入方程(2)可得：将与带入以上两方程，得:针对孩子求解,得:严重中毒时间及服用最小剂量:,; 致命中毒时间及服用最小剂量:, 针对成人求解:严重中毒时间及服用最小剂量:, 致命时间及服用最小剂量：,课后习题7、对于1、5节得模型,如果采用得就是体外血液透析得办法,求解药物中毒施救模型得血液用药量得变化并作图。
解:已知血液透析法就是自身排除率得6倍,所以 ,x 为胃肠道中得药量,1386.0,639.0,5.236)2(,1100,2,====≥-=-λλλu z e x t uz x dtdzt 解得:用matla ｂ画图:图中绿色线条代表采用体外血液透析血液中药物浓度得变化情况。
从图中可以瞧出,采取血液透析时血液中药物浓度就开始下降。
T=2时,血液中药物浓度最高,为236、5;当z＝２０0时,ｔ＝2、8７３１，血液透析0、8731小时后就开始解毒。
第二章1、用2、4节实物交换模型中介绍得无差别曲线得概念，讨论以下得雇员与雇主之间得关系:1）以雇员一天得工作时间与工资分别为横坐标与纵坐标,画出雇员无差别曲线族得示意图,解释曲线为什么就是那种形状;2)如果雇主付计时费,对不同得工资率画出计时工资线族,根据雇员得无差别曲线族与雇主得计时工资线族，讨论双方将在怎样得一条曲线上达成协议;3）雇员与雇主已经达成了协议，如果雇主想使用雇员得工作时间增加到t2，她有两种办法:一就是提高计时工资率,在协议线得另一点达成新得协议；二就是实行超时工资制,即对工时仍付原计时工资,对工时付给更高得超时工资，试用作图方法分析那种办法对雇主更有利,指出这个结果得条件。
数学建模课后习题作业
【陈文滨】1、在稳定的椅子问题中，如设椅子的四脚连线呈长方形，结论如何？【模型假设】（1）椅子四条腿一样长，椅脚与地面接触处视为一点，四脚的连线呈长方形．（2）地面高度是连续变化的，沿任何方向都不会出现间断 (没有像台阶那样的情况)，即从数学的角度看，地面是连续曲面．这个假设相当于给出了椅子能放稳的必要条件．（3）椅子在任何位置至少有三只脚同时着地．为保证这一点，要求对于椅脚的间距和椅腿的长度而言，地面是相对平坦的．因为在地面上与椅脚间距和椅腿长度的尺寸大小相当的范围内，如果出现深沟或凸峰(即使是连续变化的)，此时三只脚是无法同时着地的。
【模型建立】在上述假设下，解决问题的关键在于选择合适的变量，把椅子四只脚同时着地表示出来．首先，引入合适的变量来表示椅子位置的挪动．生活经验告诉我们，要把椅子通过挪动放稳，通常有拖动或转动椅子两种办法，也就是数学上所说的平移与旋转变换．然而，平移椅子后问题的条件没有发生本质变化，所以用平移的办法是不能解决问题的．于是可尝试将椅子就地旋转，并试图在旋转过程中找到一种椅子能放稳的情形．注意到椅脚连线呈长方形，长方形是中心对称图形，绕它的对称中心旋转180度后，椅子仍在原地．把长方形绕它的对称中心O旋转，这可以表示椅子位置的改变。
于是，旋转角度θ这一变量就表示了椅子的位置．为此，在平面上建立直角坐标系来解决问题．如下图所示，设椅脚连线为长方形ABCD，以对角线AC所在的直线为x轴，对称中心O为原点，建立平面直角坐标系．椅子绕O点沿逆时针方向旋转角度θ后，长方形ABCD转至A1B1C1D1 的位置，这样就可以用旋转角θ（0≤θ≤π）表示出椅子绕点O旋转θ后的位置．其次，把椅脚是否着地用数学形式表示出来．我们知道，当椅脚与地面的竖直距离为零时，椅脚就着地了，而当这个距离大于零时，椅脚不着地．由于椅子在不同的位置是θ的函数，因此，椅脚与地面的竖直距离也是θ的函数．由于椅子有四只脚，因而椅脚与地面的竖直距离有四个，它们都是θ的函数．而由假设(3)可知，椅子在任何位置至少有三只脚同时着地，即这四个函数对于任意的θ，其函数值至少有三个同时为0．因此，只需引入两个距离函数即可．考虑到长方形ABCD是中心对称图形，绕其对称中心 O沿逆时针方向旋转180°后，长方形位置不变，但A,C和B,D对换了．因此，记A、B两脚与地面竖直距离之和为f（θ），C、D两脚与地面竖直距离之和为g（θ），其中θ∈[0，π]，从而将原问题数学化。
数学建模陈东彦版课后答案
第一部分 练习与思考题2.9-3.7 3.6-5.144.1-7.1 4.4-7.35.9-11.1 5.1-9.16.5-4.7 6.10-4.14第1章 建立数学模型1.1 在稳定的椅子问题中，如设椅子的四脚连线呈长方形，结论如何？（稳定的椅子问题见姜启源《数学模型》第6页）1.2 在商人们安全过河问题中，若商人和随从各四人，怎样才能安全过河呢？一般地，有n 名商人带n 名随从过河，船每次能渡k 人过河，试讨论商人们能安全过河时，n 与k 应满足什么关系。
（商人们安全过河问题见姜启源《数学模型》第7页）1.3 人、狗、鸡、米均要过河，船需要人划，另外至多还能载一物，而当人不在时，狗要吃鸡，鸡要吃米。
问人、狗、鸡、米怎样过河？1.4 有3对夫妻过河，船至多载两人，条件是任一女子不能在其丈夫不在的情况下与其他的男子在一起。
问怎样过河？1.5 如果银行存款年利率为5.5%，问如果要求到2010年本利积累为100000元，那么在1990年应在银行存入多少元？而到2000年的本利积累为多少元？1.6 某城市的Logistic 模型为2610251251N N dt dN ⨯-=，如果不考虑该市的流动人口的影响以及非正常死亡。
设该市1990年人口总数为8000000人，试求该市在未来的人口总数。
当∞→t 时发生什么情况。
1.7 假设人口增长服从这样规律：时刻t 的人口为)(t x ，最大允许人口为m x ，t 到t t ∆+时间内人口数量与)(t x x m -成正比。
试建立模型并求解，作出解的图形并与指数增长模型和阻滞增长模型的结果进行比较。
1.8 一昼夜有多少时刻互换长短针后仍表示一个时间？如何求出这些时间？1.9 你在十层楼上欲乘电梯下楼，如果你想知道需要等待的时间，请问你需要有哪些信息？如果你不愿久等，则需要爬上或爬下几个楼层？1.10 居民的用水来自一个由远处水库供水的水塔，水库的水来自降雨和流入的河流。
数学建模课后习题
第一章 课后习题6.利用节药物中毒施救模型确定对于孩子及成人服用氨茶碱能引起严重中毒和致命的最小剂量。
解：假设病人服用氨茶碱的总剂量为a ，由书中已建立的模型和假设得出肠胃中的药量为：)()0(mg M x =由于肠胃中药物向血液系统的转移率与药量)(t x 成正比，比例系数0>λ，得到微分方程M x x dtdx=-=)0(,λ （1） 原模型已假设0=t 时血液中药量无药物，则0)0(=y ，)(t y 的增长速度为x λ。
由于治疗而减少的速度与)(t y 本身成正比，比例系数0>μ，所以得到方程：0)0(,=-=y y x dtdyμλ （2） 方程（1）可转换为：tMe t x λ-=)(带入方程（2）可得：)()(t t e e M t y λμμλλ----=将01386=λ和1155.0=μ带入以上两方程，得： 针对孩子求解，得：严重中毒时间及服用最小剂量：h t 876.7=，mg M 87.494=； 致命中毒时间及服用最小剂量：h t 876.7=，mg M 8.4694= 针对成人求解：严重中毒时间及服用最小剂量：h t 876.7=，mg M 83.945= 致命时间及服用最小剂量：h t 876.7=，mg M 74.1987=课后习题7.对于节的模型，如果采用的是体外血液透析的办法，求解药物中毒施救模型的血液用药量的变化并作图。
解：已知血液透析法是自身排除率的6倍，所以639.06==μut e t x λ-=1100)(，x 为胃肠道中的药量，1386.0=λ解得：()2,274.112275693.01386.0≥+=--t e et z t t用matlab 画图:图中绿色线条代表采用体外血液透析血液中药物浓度的变化情况。
从图中可以看出，采取血液透析时血液中药物浓度就开始下降。
T=2时，血液中药物浓度最高，为；当z=200时，t=，血液透析小时后就开始解毒。
数学建模课后习题
数学建模课后习题第⼀章课后习题６、利⽤1、5节药物中毒施救模型确定对于孩⼦及成⼈服⽤氨茶碱能引起严重中毒与致命得最⼩剂量。
解：假设病⼈服⽤氨茶碱得总剂量为a ，由书中已建⽴得模型与假设得出肠胃中得药量为：由于肠胃中药物向⾎液系统得转移率与药量成正⽐，⽐例系数,得到微分⽅程（1)原模型已假设时⾎液中药量⽆药物，则,得增长速度为。
由于治疗⽽减少得速度与本⾝成正⽐,⽐例系数,所以得到⽅程:(2)⽅程(1）可转换为:? 带⼊⽅程(2)可得：将与带⼊以上两⽅程，得:针对孩⼦求解,得:严重中毒时间及服⽤最⼩剂量:,; 致命中毒时间及服⽤最⼩剂量:, 针对成⼈求解:严重中毒时间及服⽤最⼩剂量:, 致命时间及服⽤最⼩剂量：,课后习题7、对于1、5节得模型,如果采⽤得就是体外⾎液透析得办法,求解药物中毒施救模型得⾎液⽤药量得变化并作图。
解:已知⾎液透析法就是⾃⾝排除率得6倍,所以 ,x 为胃肠道中得药量,1386.0,639.0,5.236)2(,1100,2,====≥-=-λλλu z e x t uz x dtdzt 解得:⽤matla ｂ画图:图中绿⾊线条代表采⽤体外⾎液透析⾎液中药物浓度得变化情况。
从图中可以瞧出,采取⾎液透析时⾎液中药物浓度就开始下降。
T=2时,⾎液中药物浓度最⾼,为236、5;当z＝２０0时,ｔ＝2、8７３１，⾎液透析0、8731⼩时后就开始解毒。
第⼆章1、⽤2、4节实物交换模型中介绍得⽆差别曲线得概念，讨论以下得雇员与雇主之间得关系:1）以雇员⼀天得⼯作时间与⼯资分别为横坐标与纵坐标,画出雇员⽆差别曲线族得⽰意图,解释曲线为什么就是那种形状;2)如果雇主付计时费,对不同得⼯资率画出计时⼯资线族,根据雇员得⽆差别曲线族与雇主得计时⼯资线族，讨论双⽅将在怎样得⼀条曲线上达成协议;3）雇员与雇主已经达成了协议，如果雇主想使⽤雇员得⼯作时间增加到t2，她有两种办法:⼀就是提⾼计时⼯资率,在协议线得另⼀点达成新得协议；⼆就是实⾏超时⼯资制,即对⼯时仍付原计时⼯资,对⼯时付给更⾼得超时⼯资，试⽤作图⽅法分析那种办法对雇主更有利,指出这个结果得条件。
数学建模作业答案
一、教材76页第1章习题1第7题（来自高中数学课本的数学探究问题，满分10分） 表1.17是某地一年中10天的白昼时间（单位：小时），请选择合适的函数模型，并进行数据拟合.一、解：根据地理常识，某地的白昼时间是以一年为周期而变化的，以日期在一年中的序号为自变量x ，以白昼时间为因变量y ,则根据表1.17的数据可知在一年（一个周期）内，随着x 的增加，y 先增后减，y 大约在6月21日（夏至）达到最大值，在12月21日（冬至）达到最小值，在3月21日（春分）或9月21日（秋分）达到中间值。
选择正弦函数sin(2/365)y A x b πϕ=++作为函数模型。
根据表1.17的数据，推测,A b ϕ和的值，作非线性拟合得26.9022sin( 1.3712)12.385365y x π=-+，预测该地12月21日的白昼时间为5.49小时。
二、教材100页第2章习题2第1题（满分10分）继续考虑第2.2节“汽车刹车距离”案例，请问“两秒准则”和“一车长度准则”一样吗？“两秒准则”是否足够安全？对于安全车距，你有没有更好的建议？二、解：“两秒准则”表明亲厚车距D 与车速v 成正比例关系2D K v =，其中22K s =。
对于小型汽车，“一车长度准则”与“两秒准则”不一致。
由221[()]d D v k v K k -=--可以计算得到当212()/54.428/v K k k km h <-=时有d D <，“两秒准则”足够安全，或者把刹车距离实测数据和“两秒准则”画在同一幅图中，根据图形指出“两秒准则”足够安全的车速范围。
用最大刹车距离除以车速，得到最大刹车距离所需要的尾随时间，并以尾随时间为依据，提出更安全的准则，如“3秒准则”，“4秒准则”或“t 秒准则”（见下图）三、教材100页第2章习题2第3题（满分10分）继续考虑第2.3节“生猪出售时机”案例，做灵敏度分析，分别考虑农场每天投入的资金对最佳出售时机和多赚的纯利润的影响.三、解：(,)2,(,)4dt c dQ x S t c S Q c dc tdcQ =∙=-=∙=-四、教材143页第3章习题3第2题（满分10分）某种山猫在较好、中等及较差的自然环境下，年平均增长率分别为 1.68%、0.55%和-4.5%. 假设开始时有100只山猫，按以下情况分别讨论山猫数量逐年变化的过程及趋势：(1) 三种自然环境下25年的变化过程，结果要列表并图示；(2) 如果每年捕获3只，山猫数量将如何变化？会灭绝吗？如果每年只捕获1只呢？ (3) 在较差的自然环境下，如果要使山猫数量稳定在60只左右，每年要人工繁殖多少只？解：（1）设第k 年山猫的数量为k x ，列式得1(1)(0,1,2,k k x r x k +=+=…），用循环语句计算，并列表和作图。
数学建模练习答案
1．第6题第1题解释：非线性模型待数据拟合的函数模型关于某些待定参数是非线性的，就称为非线性模型。
第2题解释：线性模型待数据拟合的函数模型关于全体待定参数都是线性的，就称为线性模型。
第10题解释：数学模型数学模型（Mathematical Model）是由数字、字母或者其他数学符号组成的，描述现实量规律的数学公式、图形或算法.第11题词解释：一阶差分方程第3题在驾驶过程中遇到突发事件会紧急刹车，从司机决定刹车到车完全停住汽车行驶的距车距离，车速越快，刹车距离越长. 请问刹车距离与车速之间具有怎样的数量关系？案：6．第5题7．第13题8．第14题9．第6题10．第9题根据按揭贷款的等额本息还款法的算法：每月利息=本月剩余本金×贷款月利率每月本金=本月剩余本金-下月剩余本金每月月供额=每月本金+每月利息建立数学模型，并推出已知本金总额和按揭年数时月供额的计算公式.11．第12题请详细阐述正比例函数模型进行最小二乘数据拟合的原理。
12．第15题13．第17题根据按揭贷款的等额本金还款法的算法：每月还本付息金额=每月本金+每月利息每月本金=本金总额/还款月数每月利息=（本金总额–累计已还本金）×月利率建立数学模型，并推出已知本金总额和按揭年数时月供额的计算公式.14．第4题写出以下公式：按照最小二乘法，由样本数据计算一元线性回归模型的回归系数的点估计.15．第7题MATLAB规定分号有哪些用途？命令之后加一个分号“;”，MATLAB只执行命令，不显示结果，这样可以屏蔽掉不需要的显示。
创建数值数组时，两行之间以分号或回车换行隔开。
16．第8题什么是灵敏性分析？为什么需要做灵敏性分析？哪些参数需要做灵敏性分析？哪些参数不需要做灵敏性分析？灵敏性（sensitivity）是指当数学模型的某个参数改变时模型解答的变化程度，变化越大，模型解答对该参数的就越灵敏.在建立数学模型解决实际问题的时候，人们自然期待模型解答对参数不算灵敏，因为在灵敏的情况下，一旦参数发生微小变化，模型的解答就会发生显著的变化，会给模型检验和模型应用带来困难. 但事实上，在科学技术各个领域广泛存在着灵敏性和临界值问题，在数学上很多数学模型也存在着灵敏性和临界值问题，当参数处于临界值附近时，模型解答会对参数高度灵敏. 人们对此非常关注又非常感兴趣. 所以不论建立什么样的数学模型，都需要仔细的做灵敏度分析.在数学建模的实践中，没必要对所有参数都进行灵敏度分析，需要对哪些参数进行灵敏度分析要从实际意义出发考虑参数的不确定程度. 有些参数实际上是稳定的，其观测值是准确可靠的；另一些参数实际上经常变动，观测、估计或预测所得的参数值往往会包含不小的误差. 显然，前一种参数没有做灵敏度分析的必要，而后一种参数的不确定性会影响模型解答的可信性，所以灵敏度分析非常有必要.17．第16题请说明MATLAB的变量名、M文件名和函数名的命名规则。
数学建模课后习题作业
数学建模课后习题作业选修课——数学建模部分习题详细解答【陈文滨】1、在稳定的椅子问题中，如设椅子的四脚连线呈长方形，结论如何？【模型假设】（1）椅子四条腿一样长，椅脚与地面接触处视为一点，四脚的连线呈长方形．（2）地面高度是连续变化的，沿任何方向都不会出现间断 (没有像台阶那样的情况)，即从数学的角度看，地面是连续曲面．这个假设相当于给出了椅子能放稳的必要条件．（3）椅子在任何位置至少有三只脚同时着地．为保证这一点，要求对于椅脚的间距和椅腿的长度而言，地面是相对平坦的．因为在地面上与椅脚间距和椅腿长度的尺寸大小相当的范围内，如果出现深沟或凸峰(即使是连续变化的)，此时三只脚是无法同时着地的。
【模型建立】在上述假设下，解决问题的关键在于选择合适的变量，把椅子四只脚同时着地表示出来．首先，引入合适的变量来表示椅子位置的挪动．生活经验告诉我们，要把椅子通过挪动放稳，通常有拖动或转动椅子两种办法，也就是数学上所说的平移与旋转变换．然而，平移椅子后问题的条件没有发生本质变化，所以用平移的办法是不能解决问题的．于是可尝试将椅子就地旋转，并试图在旋转过程中找到一种椅子能放稳的情形．注意到椅脚连线呈长方形，长方形是中心对称图形，绕它的对称中心旋转180度后，椅子仍在原地．把长方形绕它的对称中心O旋转，这可以表示椅子位置的改变。
于是，旋转角度θ这一变量就表示了椅子的位置．为此，在平面上建立直角坐标系来解决问题．如下图所示，设椅脚连线为长方形ABCD，以对角线AC所在的直线为x轴，对称中心O为数学模型：已知f（θ）和g（θ）是θ的非负连续函数，对任意θ，f（θ）•g(θ)＝0，证明：存在θ0∈[0，π]，使得f（θ0）＝g（θ0）＝0成立。
【模型求解】如果f（0）＝g（0）＝0，那么结论成立。
如果f（0）与g（0）不同时为零，不妨设f（0）＞0，g（0）＝0。
这时，将长方形ABCD绕点O 逆时针旋转角度π后，点A，B分别与C，D互换，但长方形ABCD在地面上所处的位置不变，由此可知，f（π）＝g（0），g（π）＝f（0）.而由f（0）＞0，g（0）＝0，得g（π）＞0， f （π）＝0。
数学建模课后习题第二章参考答案
数学建模第二章课后习题第5题参考答案5.(1)at m me w w w w w t w --+=)()(000，要使,只需。
联系：在目前的情况下，当时，两个模型中猪的体重的变化都一样，当时，新的假设中猪的体重增长的比较快，当时，新的假设猪的体重增长的比较慢。
因为，所以函数为增函数，即当t 增大时，猪的体重会随着增加，这与原来的假设是一致的。
两个假设都满足'(0)w r =，在最佳出售时机附近误差微小。
区别：150200250300当a=1/60时两个假设模型的比较由图可知，新假设是阻滞增长模型，体重w 是t 的增函数，体重增加的速率先快后慢，时间充分长后，体重趋于w m 。
而原假设w(t)=0w +rt 只假设体重匀速增加。
从长时间来看，新假设比原假设更符合实际。
(2) 则t 天之后比现在出售多赚的纯利润为：0000((0))()()()()(0)(0)(0)()matm p gt w w Q t p t w t C t p w ct p w w w w e--=--=--+- 其中p(0)=12,g=0.08, 900=w ，270=m w ,,c=3.2,代入数据并用matlab 中的fminbnd 函数运算得到： 在t=14.4336时，纯利润到达最大值：Qm =12.1513。
代码如下：Q=@(t)((12-0.08*t)*90.*270)./(90+(270-90).*exp(-(1/60)*t))-3.2*t-12*90;nQ=@(t)-Q(t);[t,Q1]=fminbnd(nQ,0,100), Qm=-Q1 t = 14.4336 Q1 = -12.1513 Qm =12.1513 （3）所以，如果生猪体重wm 增加1%，灵敏度S(tm,dwm)= 3.7669，最佳出售时间tm 就推迟0.038%。
灵敏度比较小，所以wm 对tm 不灵敏。
程序如下：Q=@(t,wm)((12-0.08*t)*90.*wm)./(90+(wm-90).*exp(-(1/60)*t))-3.2*t-12*90;数值计算W m 对t m 的灵敏度（W m =270，t m =14.4336）m m w w +∆ ()/%m m w w ∆ m m t t +∆ ()/%m m t t ∆ (,)m m S w t272.70001.000014.9773 0.0377 3.7669 283.5000 5.0000 17.0565 0.1817 3.6345 297.0000 10.0000 19.46010.34833.4825数值计算W m 对Q m 的灵敏度（W m =270，Q m =12.1513） m m w w +∆ ()/%m m w w ∆ m m Q Q +∆ ()/%m m Q Q ∆ (,)m m S w Q272.7000 1.0000 13.1078 0.0787 7.8720 283.5000 5.0000 17.1208 0.4090 8.1794 297.0000 10.0000 22.47540.84968.4963d=[.01;.05;.1];dwm=d*270;Q1=@(t)-Q(t,270+dwm(1));[t1,Q1]=fminbnd(Q1,0,30);Q2=@(t)-Q(t,270+dwm(2));[t2,Q2]=fminbnd(Q2,0,30);Q3=@(t)-Q(t,270+dwm(3));[t3,Q3]=fminbnd(Q3,0,30);Qm1=-Q1;Qm2=-Q2;Qm3=-Q3;tm=14.4336;Qm=12.1513;Sw_t=@(t,w)((t-tm)/tm)./(w/270);Sw_Q=@(Q,w)((Q-Qm)/Qm)./(w/270);t=[t1;t2;t3],Q=[Qm1;Qm2;Qm3],a=[270+d.*270,d.*100,t,(t-tm)./tm,Sw_t(t,d.*270)],b=[270+d.*270,d.*100,Q,(Q-Qm)./Qm,Sw_Q(Q,d.*270)], t =14.977317.056519.4601Q =13.107817.120822.4754a =272.7000 1.0000 14.9773 0.0377 3.7669 283.5000 5.0000 17.0565 0.1817 3.6345 297.0000 10.0000 19.4601 0.3483 3.4825b =272.7000 1.0000 13.1078 0.0787 7.8720 283.5000 5.0000 17.1208 0.4090 8.1794297.0000 10.0000 22.4754 0.8496 8.4963 (4)由图可知，新假设模型是一个阻滞增长模型，比原来的模型更符合实际，可以在较长时间内使用。
《数学建模》(章绍辉-著)参考解答
习题3参考解答4. 某成功人士向学院捐献20万元设立优秀本科生奖学金，学院领导打算将这笔捐款以整存整取一年定期的形式存入银行，第二年一到期就支取，取出一部分作为当年的奖学金，剩下的继续以整存整取一年定期的形式存入银行……请你研究这个问题，并向学院领导写一份报告.解答 假设整存整取一年定期的年利率保持不变，记为r ，假设一到期就支取，取出b 元作为当年的奖学金，剩下的继续以整存整取一年定期的形式存入银行……记捐款存入银行之后第k 年一年定期到期日奖学金捐款账户余额为k x 万元，0x =20万元，则列式得1(1), 0,1,2,k k x r x b k +=+-=⋅⋅⋅.其解为()0(1), 0,1,2,k k x r x b r b r k =+-+=⋅⋅⋅ 平衡点为x b r =.因为r >0，所以如果0x b r >，即00b rx <<，k x 就会单调增加趋于无穷大，并且增加得越来越快；如果0x b r <，即0b rx >，k x 就会单调衰减（到零为止），并且减少得越来越快；如果0x b r =，即0b rx =，k x 就会保持不变，即0k x x ≡.如果取r ＝0.025，则b 的临界值为00.025200.5rx =⨯=（万元）. 进一步，可编程分别计算当b =0.4、0.5、0.6、1以及2万元时账户总额k x 的具体变化过程，并绘图.程序：r=0.025; x=[20,20,20,20,20];b=[.4,.5,.6,1,2]; n=20;for k=1:nx(k+1,:)=x(k,:).*(1+r)-b;endplot(0:n,x(:,1),'k.',0:n,x(:,2),'kx',...0:n,x(:,3),'k^',0:n,x(:,4),'ks',0:n,x(:,5),'kp')axis([-1,n+1,0,25])legend('每年用0.4万元','每年用0.5万元',...'每年用0.6万元','每年用1万元','每年用2万元',3)title('奖学金捐款账户余额的演变，年利率2.5%')xlabel('第 k 年'), ylabel('账户余额（万元）')绘得的图形：第 k 年账户余额（万元）奖学金捐款账户余额的演变，年利率2.5%（略去给学院领导的报告，该报告要用非数学语言陈述上述分析）5. 有一位老人60岁时将养老金10万元以整存零取方式（指本金一次存入，分次支取本金的一种储蓄）存入，从第一个月开始每月支取1000元，银行每月初按月利率0.3%把上月结余额孳生的利息自动存入养老金. 请你计算老人多少岁时将把养老金用完？如果想用到80岁，问60岁时应存入多少钱？解答 假设月利率保持不变，记为r ，记养老金存入银行之后第k 月末账户总额为k x 元，从第一个月开始每月支取b 元. 则列式得1(1), 0,1,2,k k x r x b k +=+-=⋅⋅⋅.解得()0(1), 0,1,2,k k x r x b r b r k =+-+=⋅⋅⋅依题意有r =0.003，b =1000，0x =100000. 因为r >0，且0x b r <，所以k x 就会单调衰减（到零为止），并且减少得越来越快；若要0k x ≤，可以解得只需要()()()0log log log 1b r b r x k r --≥+ 所以令()(){}()0log log log 1K b r b r x r ⎡⎤=--+⎢⎥（上取整），则养老金在第K 个月恰好用完. 把具体数据代入，执行以下程序，算得K =120，即10万养老金恰好10年用：x=100000; r=0.003; b=1000;K=ceil((log(b/r)-log(b/r-x))/log(1+r))也可以用条件循环语句按差分方程迭代计算，直到0k x ≤停止. 程序如下：x=100000; r=0.003; b=1000; n=0;while x(n+1)>0n=n+1;x(n+1)=(1+r).*x(n)-b;endn如果养老金想用到80岁，即240x =0，那么()()()2400240111709081b r x r r +-==+.。
数学建模课程及答案
《数学建模课程》练习题一一、填空题一、填空题1.1. 设开始时的人口数为0x ，时刻t 的人口数为)(t x ，若人口增长率是常数r ，那麽人口增长问题的马尔萨斯模型应为长问题的马尔萨斯模型应为 。
2.2. 设某种商品的需求量函数是,1200)(25)(+-=t p t Q 而供给量函数是3600)1(35)(--=t p t G ，其中)(t p 为该商品的价格函数，那麽该商品的均衡价格是 。
3. 3. 某服装店经营的某种服装平均每天卖出某服装店经营的某种服装平均每天卖出110件，进货一次的手续费为200元，存储费用为每件0.01元/天，店主不希望出现缺货现象，则最优进货周期与最优进货量分别为 。
4. 4. 一个连通图能够一笔画出的充分必要条件是一个连通图能够一笔画出的充分必要条件是一个连通图能够一笔画出的充分必要条件是 .5.5.设开始时的人口数为设开始时的人口数为0x ，时刻t 的人口数为)(t x ，若允许的最大人口数为m x ，人口增长率由sx r x r -=)(表示，则人口增长问题的罗捷斯蒂克模型为表示，则人口增长问题的罗捷斯蒂克模型为 . 6. 在夏季博览会上，商人预测每天冰淇淋销量N 将和下列因素有关：将和下列因素有关：（1）参加展览会的人数n ； （2）气温T 超过C10； （3）冰淇淋的售价p .由此建立的冰淇淋销量的比例模型应为由此建立的冰淇淋销量的比例模型应为 . 7、若银行的年利率是x %，则需要则需要 时间，存入的钱才可翻番存入的钱才可翻番.. 若每个小长方形街路的路的8. . 如图是一个邮路，邮递员从邮局如图是一个邮路，邮递员从邮局A 出发走遍所有长方形街路后再返回邮局出发走遍所有长方形街路后再返回邮局.. 边长横向均为1km ，纵向均为2km ，则他至少要走，则他至少要走 km.. A9. 设某种新产品的社会需求量为无限，开始时的生产量为100件，且设产品生产的增长率控制在0.1，t 时刻产品量为)(t x ，则)(t x = . 10. 商店以10元/件的进价购进衬衫，若衬衫的需求量模型是802,Q p p =-是销售单价（元（元//件），为获得最大利润，商店的出售价是，为获得最大利润，商店的出售价是 . 二、分析判断题二、分析判断题1．从下面不太明确的叙述中确定要研究的问题，需要哪些数据资料．从下面不太明确的叙述中确定要研究的问题，需要哪些数据资料（至少列举（至少列举3个），要做些甚麽建模的具体的前期工作（至少列举3个）个） ，建立何种数学模型：一座高层办公楼有四部电梯，早晨上班时间非常拥挤，该如何解决。
高中数学北师大版 第四章 数学建模活动(三) 课后练习、课时练习
一、单选题
1. 对20不断进行“乘以2”或“减去3”的运算，每进行一次记作一次运算，若运算n
次得到的结果为23，则n的最小值为（）
A．7 B．8 C．9 D．10
二、解答题
2. 吴淞口灯塔采用世界先进的北斗卫星导航遥测遥控系统，某校数学建模小组
测量其高度（单位：，如示意图，垂直放置的标杆的高度，使，，在同一直线上，也在同一水平面上，仰角，.（本题的距离
精确到
(1)该小组测得､的一组值为，，请据此计算的值；
(2)该小组分析若干测得的数据后，认为适当调整标杆到灯塔的距离（单位：，使与之差较大，可以提高测量精确度.若灯塔的实际高度为，试问为多少时，最大？。
数学建模习题及答案课后习题
数学建模习题及答案课后习题第⼀部分课后习题1.学校共1000名学⽣，235⼈住在A宿舍，333⼈住在B宿舍，432⼈住在C宿舍。
学⽣们要组织⼀个10⼈的委员会，试⽤下列办法分配各宿舍的委员数：（1）按⽐例分配取整数的名额后，剩下的名额按惯例分给⼩数部分较⼤者。
（2）节中的Q值⽅法。
（3）d’Hondt⽅法：将A，B，C各宿舍的⼈数⽤正整数n=1，2，3，…相除，其商数如下表：将所得商数从⼤到⼩取前10个（10为席位数），在数字下标以横线，表中A，B，C⾏有横线的数分别为2，3，5，这就是3个宿舍分配的席位。
你能解释这种⽅法的道理吗。
如果委员会从10⼈增⾄15⼈，⽤以上3种⽅法再分配名额。
将3种⽅法两次分配的结果列表⽐较。
（4）你能提出其他的⽅法吗。
⽤你的⽅法分配上⾯的名额。
2.在超市购物时你注意到⼤包装商品⽐⼩包装商品便宜这种现象了吗。
⽐如洁银⽛膏50g装的每⽀元，120g装的元，⼆者单位重量的价格⽐是：1。
试⽤⽐例⽅法构造模型解释这个现象。
（1）分析商品价格C与商品重量w的关系。
价格由⽣产成本、包装成本和其他成本等决定，这些成本中有的与重量w成正⽐，有的与表⾯积成正⽐，还有与w⽆关的因素。
（2）给出单位重量价格c与w的关系，画出它的简图，说明w越⼤c越⼩，但是随着w的增加c减少的程度变⼩。
解释实际意义是什么。
3.⼀垂钓俱乐部⿎励垂钓者将调上的鱼放⽣，打算按照放⽣的鱼的重量给予奖励，俱乐部只准备了⼀把软尺⽤于测量，请你设计按照测量的长度估计鱼的重量的⽅法。
假定鱼池中只有⼀种鲈鱼，并且得到8条鱼的如下数据（胸围指鱼⾝的最⼤周长）：⾝长（cm）重量76548211627374821389652454（g）胸围（cm）先⽤机理分析建⽴模型，再⽤数据确定参数4.⽤宽w的布条缠绕直径d的圆形管道，要求布条不重叠，问布条与管道轴线的夹⾓应多⼤（如图）。
若知道管道长度，需⽤多长布条（可考虑两端的影响）。
如果管道是其他形状呢。
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第一章课后习题6.利用1.5节药物中毒施救模型确定对于孩子及成人服用氨茶碱能引起严重中毒和致命的最小剂量。
解：假设病人服用氨茶碱的总剂量为a,由书中已建立的模型和假设得出肠胃中的药量为：x(0) = M (mg)由于肠胃中药物向血液系统的转移率与药量x(t)成正比，比例系数•• 0,得到微分方程x,x(0) = M ( 1)dt原模型已假设t =0时血液中药量无药物，则y(0)=0，y(t)的增长速度为x。
由于治疗而减少的速度与y(t)本身成正比，比例系数. 0，所以得到方程：3 = x「今y(0) = 0 ( 2)dt方程(1)可转换为：x(t) =Me—'t带入方程(2)可得：y(t)=型(e* —e」)y 人—卩将• =01386和J= 0.1155带入以上两方程，得：x(t)二Me ”1386t0.1155t _0.13866、y(t) = 6M (e -e )针对孩子求解，得：严重中毒时间及服用最小剂量：t =7.876h，M = 494.87mg ；致命中毒时间及服用最小剂量：t=7.876h，M =948.46mg针对成人求解：严重中毒时间及服用最小剂量：t=7.876h，M =945.83mg致命时间及服用最小剂量：t = 7.876h，M =1987.74mg课后习题7.对于1.5节的模型，如果采用的是体外血液透析的办法，求解药物中毒施救模型的血液用药量的变化并作图。
解：已知血液透析法是自身排除率的6倍，所以u =6」-0.639x(t) =1100e 」,x 为胃肠道中的药量，，=0.1386 y(t) =6600(e * —e 」)空=x - uz,t _2,x =1100e 」，z ⑵-236.5,^0.639^ =0.1386 dt 解得：z G^275e J).1386t112.274e ^^,^2用matlab 画图：图中绿色线条代表采用体外血液透析血液中药物浓度的变化情况。
从图中可以看出，采取血液透析时血液中药物浓度就开始下降。
T=2时，血液中药物浓度最高，为236.5 ;当z=200时，t=2.8731，血液透析0.8731小时后就开始解毒。
第二章1.用2.4节实物交换模型中介绍的无差别曲线的概念， 讨论以下的雇员和雇主之间的关系：1 ）以雇员一天的工作时间 ［和帽工资分别为横坐标和纵坐标，画出雇员无差别曲线族的 示意图，解释曲线为什么是那种形状；2 ）如果雇主付计时费，对不同的工资率画出计时工资线族，根据雇员的无差别曲线 族和雇主的计时工资线族，讨论双方将在怎样的一条曲线上达成协议；3 ）雇员和雇主已经达成了协议，如果雇主想使用雇员的工作时间增加到t 2,他有两种办法：一是提高计时工资率，在协议线的另一点卩严即J达成新的协议；二是实行超时工资制，即对工时人仍付原计时工资，对工时& «付给更高的超时工资，试用作图方法分析那种办法对雇主更有利，指出这个结果的条件。
解：1）雇员的无差别曲线族0匚是下凸的，如图。
当工资较低时，他愿意以多的工作时间换取少的工资；当工资较高时，就要求以多的工资来增加工作时间。
2 ）雇主的计时工资族是幡加，口是工资率，这族直线与/（*' 0 -的切点耳， k等的连线P0为雇员与雇主的协议线，通常巴是上升的，见图:3）设双方在•惭J点达成协议，当雇主想使雇员的工作时间增至时，用提高计时工资率"的办法，应在协议线巴上找出横坐标为。
的卩1点，工资额为除1，见上图，用超时工资的办法，应从丹点作某一条无差别曲线的切线，使切点P2'的横坐标刚好是t2,若点P2 '在P2的下方，则工资额W2'W2，即第二种办法对雇主有利，得到这个结果的条件是，在雇员没有工作时和已经工作了匕时，其无差别曲线族没有变化。
课后第三章习题1.在3.1节的存贮模型总费用中增加购买货物本身的费用，重新确定最优订货周期和订货批量，证明在不允许缺货模型和允许缺货模型中结果都与原来的一样。
解：设购买单位重量货物的费用为k，对于不允许缺货模型，每天平均费用为唯)二鱼+空，T,Q的最优结果不变，对于允许缺货模型，每天平均费用为，注意到A F?,可知T，Q的最优结果也不变。
A匕厂2.建立不允许缺货的生产销售存贮模型，设生产速率为常数k,销售速率为常数r, k>r，在每个生产周期T内，开始的一段时间(叱⑷一边生产一边销售，后来的一段时间只销售不生产，画出存贮量q(t)的图形，设每次生产准备费为c i,单位时间每件产品存贮费为C2，以总费用最小为目标确定最优生产周期，讨论t和艮幻厂的情况。
解：贮存量q (t )的图形如图，单位时间总费用，，使c(T)达到.I 2^*2 = I -----------最小值的最优周期“只止一力。
淬t・当k>>r时，'，相当于不考虑生产的情况，当< --时，，产量被销售量抵消，无法形成贮存量。
qTO T T第四章1、某银行经理计划用一笔资金进行有价证券的投资，可供购进的证券以及其信用等级，到期年限，收益如表所示。
按照规定，市政证券的收益可以免税，其他证券的收益需按50%勺税率纳税。
此外还有以下限制：(1)政府及代办机构的证券总共至少要购进400万元；(2)所购证券的平均信用等级不超过1.4 (信用等级数字越小，信用程度越高)；(3)所购证券的平均到期年限不超过5年。
问：(1)若该经理有1000万元资金，应如何投资？(2)如果能够以2.75%的利率借到不超过100万元的资金，该经理应如何操作？(3)在1000万元资金情况下，若证券A的税前收益增加为4.5%,投资应否改变? 若证券C的税前收益减少为4.8%，投资应否改变？1.1问题分析问经理应该如何投资实际上是在问对已知的几种类型的证券要如何投资才能使得经理的最终收益最大。
应该先对表中所给的几种证券的各个数据进行分析，列出几种证券投资后经理的收益函数，同时使得该函数所得结果要满足题目中给定的几个限制。
对于（2）、（3）问的求解只用调整相应的限制条件和第一 问函数的几个三叔即可。
1.2模型建立（1）假设投资给证券A , B, C, D , E 的资金分别为a ，b , c ，d , e （百万元），经 理最终的收益为y （百万元），则可以建立如下数学模型：y = 0.043* a 0.027* b 0.025* c 0.022 *d 0.045 * eb +c +d 王46* a+6* b-4*c-4*d+36*e" 4* a 10* b-c-2*d-3*e^0 a,b,c,d, e _ 0用LING 欲件求解:Elzfcal ?p-： =3K1 :icl*nun fmadli iarnBcJbllEtlsr-V. lEWiCX SM J ncilTK luxaiucAa.1得到如下结果：证券A 投资2.182百万元，证券C 投资7.364百万元，证券E 投资0.454百万元;经理最大税后收益为0.298百万元。
⑵ 由⑴ 的结果可知，若资金增加100万元，收益可增加0.0298百万元。
大于以2.75%的利率借到100万元资金的利息，所以应借贷。
修改（1）中的条件建立如 下的心新模型：y = 0.043* a 0.027* b 0.025* c 0.022 *d 0.045 * eb +c +d 启46* a + 6* b-4*c-4*d+36*e" 4*a 10*b-c-2*d-3*e" a,b,c,d,e - 0.z 已J■p KT-avmaF-a^7-?■ 4 e9.a. 2 34 誣 341：心.Lp-i-awwi 7.3«M34523求解得到:证券A 投资2.40百万元，证券C 投资8.10百万元，证券E 投资0.50百万元，最 大税后收益为0.3007百万元。
⑶ 由⑴ 的结果中目标函数系数的允许范围可知，证券A 的税前收益可增加0.35%，故若证券A 的税前收益增加为4.5%，投资不应改变；证券C 的税前收益可 减少0.112%（注意按50%勺税率纳税），故若证券C 的税前收益减少为4.8%,投资应 该改变。
2、一家出版社准备在某市建立两个销售代理点， 向7个区的大学生售书，每个区的大学生数量（单位：千人）已经表示在图上。
每个销售代理点只能向本区和相 邻区的大学生售书，这两点销售代理点应建立在何处，才能使所能供应的大学生 的数量最大？建立该问题的整数线性规划模型并求解。
图12.2问题分析首先简化作图，使得图中的邻里关系更加清楚，其次，通过假设 0-1变量得到供 应量最大化的函数，由于一个地区不能被两个销售点供应，所以得到七个限制条 件，并由LING （求解，得到一个0-1整数规划问题的解.2.3建立模型将大学生数量为34, 29, 42, 21, 56, 18，71的区分别编号为1, 2, 3, 4, 5, 6,7区，如图所示：记r r i 为第i 区的大学生人数，用0-1变量X j =1表示(i,j)区的大学生由一个销164售代理点供应图书（i<j且i,j相邻），否则乂产。
建立该问题的整数线性规划模型：max ' （r i 仃风i, j相邻、X j 乞2i,j7 X j .、‘ X ji _ 1,_ij jx ij'0,1:63x12+76x13+71x23+50x24+85x25+63x34+77x45+39x46+92x47+74x56+89x67 x 12+x 13+x 23+x 24+X25+X34+X45+X46+X47+X56+X67 上2X12+X13 1X12+X23+X24+X25 1X13+X23+X24 二1X24+X34+X45+X46+X47 1X25+X45+X56 上1X46+X56+X67 1X47+X67 1X ij=0 或1用LING欲件求解：Q UNDC1 - l&isknai bpori - UHDO]|阳 Edt unnd- W U CM H«p□I *«I *I . i ・■ i岂 ・：i ・ MEI aaa ma得到最优解为X 25 = X 47 = 1,其余均为0,最优解为177人3、某储蓄所每天的营业时间是上午9:00到下午5:00。
根据经验，每天不同时间 段所需要的服务员数量如表所示：储蓄所可以雇佣全时和半时两类服务员。
全时服务员每天报酬 100元，从上午9:00到下午5:00工作，但中午12:00到下午2:00之间必须安排1h 的午餐时间。
储蓄所每天可以雇佣不超过3名的半时服务员，每个半时服务员必须连续工作4h, 报酬40元。