2011全国数模A题答案
2011年全国高中数学联赛一试试题参考答案与评分标准
即 t 4 − ( x1 + x 2 )t 2 + x1 ⋅ x 2 + 4t 2 − 2( y 1 + y 2 )t + y 1 ⋅ y 2 = 0 ， 即 t 4 − 14t 2 − 16t − 3 = 0 ， 即 (t 2 + 4t + 3)(t 2 − 4t − 1) = 0 ． 从而点 C 与点 A 显然 t 2 − 4t − 1 ≠ 0 ， 否则 t 2 − 2 ⋅ 2t − 1 = 0 ， 则点 C 在直线 x − 2 y − 1 = 0 上， 或点 B 重合． 所以 t 2 + 4t + 3 = 0 ，解得 t 1 = −1, t 2 = −3 ． 故所求点 C 的坐标为 (1,−2) 或 (9,−6) ．
一、填空题：本大题共 8 小题，每小题 8 分，共 64 分．把答案填在横线上．
1 ．设集合 A = {a1 , a 2 , a 3 , a 4 } ，若 A 中所有三元子集的三个元素之和组成的集合为 B = {−1, 3, 5, 8} ，则集合 A = ． 解 显然，在 A 的所有三元子集中，每个元素均出现了 3 次，所以 3(a1 + a 2 + a 3 + a 4 ) = (−1) + 3 + 5 + 8 = 15 ， 故 a1 + a 2 + a 3 + a 4 = 5 ，于是集合 A 的四个元素分别为 5－（－1）＝6，5－3＝2，5－5 ＝0，5－8＝－3，因此，集合 A = {−3, 0, 2, 6} ．
2011 年全国高中数学联合竞赛一试 试题参考答案及评分标准（A 卷）
2011高教社杯全国大学生数学建模竞赛A题
2011高教社杯全国大学生数学建模竞赛
承诺书
我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则.
我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮件、网上咨询等）与队外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问题。
我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。
我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。
如有违反竞赛规则的行为，我们将受到严肃处理。
我们参赛选择的题号是（从A/B/C/D中选择一项填写）：A
我们的参赛报名号为（如果赛区设置报名号的话）：
所属学校（请填写完整的全名）：_______________
参赛队员(打印并签名) ：1.
2.
3.
指导教师或指导教师组负责人(打印并签名)：
日期：2011年9月12日赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：
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编号专用页
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2011数学建模国赛A
城市表层土壤重金属污染分析摘要城市表层土壤重金属污染严重影响人的生活和生产，在已知319个样本的坐标以及各重金属污染物浓度情况下，按照各问题的要求，我们建立相应的模型来对具体问题进行求解。
首先为了了解该城市的地形，我们使用了MATLAB软件绘制各分区分布地形图,根据区域化变量理论，运用克里金插值法对未采样点的区域化变量的值进行线性无偏最优估计，绘制出各污染元素的拟合分布图。
在分析不同区域受污染程度时，以题中所给的元素背景值以及国家土壤环境质量准则为基础制定污染等级评判标准，据此进行单因子指数评价以及模糊数学评价分析，得出每个区域内主要污染元素以及污染程度。
接下来，为了分析污染的原因，我们将单因子指数的结果与聚类分析算法的结果进行比较，得出生活区内铬、铜、镉、锌含量较高；工业区内的主要污染元素为镉、铬、汞、镍、铅、锌；山区各重金属含量均较低；交通区内镉、铜、汞污染较重；在公园绿地区内，镉、汞、铅、锌的污染较为严重。
更进一步，为了确定每一种重金属元素的来源区域，我们结合重金属污染物在土壤内易沉积，不易传播的特性以及当地海拔高度，通过主成分分析法和相关分析法计算出污染物的所在区域，并与surfer的绘图点进行比较，发现两者有很好的吻合度，找到了Cd的污染主要来自工业区和交通区；Cr污染主要来自交通区和生活区；Cu污染主要来自交通区和工业区；Hg污染主要来自交通区；Ni污染主要来自交通区；Pb污染主要来自生活区和工业区；Zn污染主要来自交通区，生活区，工业区。
对于污染物传播特性的分析，我们首先用SPSS对各区域内各污染因子进行正态检验，然后对于正态分布和非正态分布的因子我们各给出一种函数描述其传播特性。
对于问题四，我们提出建立城市污染物数据库，记录城市污染物随时间和空间的变化情况，有利于对未知点进行时间和空间的预测。
关键字：重金属污染、克里金插值法、多因素分析法、聚类分析、主成分分析法一、问题重述城市是人类社会不断发展的产物,是人类重要的生活环境,也是人类生产生活的主要场所. 随着经济和社会发展速度的不断加快,城市环境问题,尤其是重金属作为一个威胁人类生存和城市发展的重要的城市环境污染物,引起了学者、专家们的关注.随着工农业发展和城市化进程的加剧, 通过农业灌溉、工业排放、交通运输、市政建设和大气沉降等造成城市土壤重金属的污染日趋严重。
2011数学建模A题程序及答案参考
程序：clcclearclose all% ZuoBiao.dat和JinShu.dat为导入的两个题目所给数据文件x=D(:,2);y=D(:,3);z=D(:,4);c=D(:,5);xi=linspace(min(x),max(x),100);yi=linspace(min(y),max(y),100);[xi,yi]=meshgrid(xi,yi);zi=griddata(x,y,z,xi,yi);ci=griddata(x,y,c,xi,yi);marker={'*','o','s','^','p'};color={'k','r','m','c','b'};mat={'As','Cd','Cr','Cu','Hg','Ni','Pb','Zn'};str={'等高线','1生活区','2工业区','3山区','4交通区','5公园绿地区'};for j=1:8% 等高线图形figurecontourf(xi,yi,zi,0:10:500);% set(h,'ShowText','on','TextStep',get(h,'LevelStep')*2)% clabel(C,h,[0:10:50,50:50:300,300:100:500]);title(['重金属',mat{j}, ' 在该区域的空间分布图'])xlabel('X')ylabel('Y')colormap hsvcolorbargrid onhold onfor i=1:5loc=c==i;plot(x(loc),y(loc),marker{i},'markerfacecolor',color{i},'MarkerEdgeColor',color{i});endlegend(str,'location','best') for k=1:length(x)text(x(k)-200,y(k)+200,num2str(M(k,j+1)),'fontsize',8); end end % 三维体图figureh=surf(xi,yi,zi); set(h,'cdata',ci); colormap hsvtitle('三维图立体（颜色条表示分类）') xlabel('X') ylabel('Y') colorbar hidden off hold onfor i=1:5 loc=c==i;plot3(x(loc),y(loc),z(loc),marker{i},'markerfacecolor',color{i}); endstr{1}='三维图';legend(str,'location','best')第1章 污染物在水体中迁移模型1.1 流体运动的某些概念 1.1.1 浓度设V ∆是以点(,,)x y z 为中心的微小体积，M ∆是该微小体积内包含的污染物的质量，某时刻t ，点(,,)x y z 的浓度定义为0(,,,)limV MC x y z t V∆→∆=∆(1-1-1)某一时刻污染物质在水域中的分布，一般来说是随着空间位置的变化而变化的。
2011数学建模A题
承诺书我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则.我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮件、网上咨询等）与队外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问题。
我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。
我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。
如有违反竞赛规则的行为，我们将受到严肃处理。
我们参赛选择的题号是（从A/B/C/D中选择一项填写）： A我们的参赛报名号为（如果赛区设置报名号的话）：所属学校（请填写完整的全名）：山西大同大学参赛队员(打印并签名) ：1. 郭婷婷2. 王小风3. 张锦媛指导教师或指导教师组负责人(打印并签名)：冯井艳日期： 2010 年 09 月 12 日赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：编号专用页赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）：全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）：城市表层土壤重金属污染分析摘要随着城市经济的快速发展和城市人口的不断增加，人类活动对城市环境质量的影响日显突出，因此对城市表层土壤重金属的污染分析显得很有必要。
本文通过对8种重金属元素的采样点位置以及浓度的分析，运用Matlab软件做出图形，可以看出这8种重金属元素的空间分布为：主干道路区和工业区污染较重，生活区和公园绿地区次之，山区污染较轻。
接着，运用Muller地积指数法计算出8种重金属元素的Muller地积指数等级，得出该城区不同区域重金属元素的污染程度：主干道路和工业区的Hg污染指标都达到了4级，属于强污染区，Cu，Zn污染达到2级中等污染以上，生活区属于中度污染，而山区污染较小。
进一步讨论重金属污染的主要原因，我们用Spss软件首先对样本数据进行描述性统计，然后运用因子分析法，得到6个公因子，从中可以看出，Cd和Pb 来源上关系比较密切，城市中的Pb主要来源于工厂的废水，市内交通尾气的排放和轮胎的磨损，大气中污染物Cd的干湿沉降是Cd 污染的一个重要原因；而As和Ni 表层土壤基本未污染，只有个别点富积程度较高，污染达到中度污染，该富积中心的位置也在工业区，主要来源于工厂的废水排放；Cr的污染属于面积型的，工厂废水，汽车废气，生活用水均会造成污染；Hg是该城区污染最严重的重金属之一，尤其在工业区和主要干道区，主要来源是能源的消耗，废气排放，使得大气中含有Hg污染物的干湿沉降使土壤污染；而Zn，Cu主要来源于主干道区橡胶以及汽车轮胎的磨损。
2011数学建模国赛A题
城市表层土壤重金属污染分析与预测摘要近几十年，由于工业化和城市化的进程加快，土壤重金属污染日益严重。
本文针对重金属污染问题，主要包括四个相关问题，分别为确定重金属元素的空间分布，并分析该城区内不同区域重金属的污染程度，说明重金属污染的主要原因，确定污染源的位置，对模型进行评价与扩展并分析该城市地质环境演变模式。
我们在合理的假设下，先绘制出重金属元素空间分布图，再根据单因子指数与内梅罗综合污染指数分析方法对各功能区污染程度分析，说明重金属污染的主要原因。
接着，在此基础上建立二维污染物空间扩散模型，采用搜索算法在污染较为严重的区域搜索出适量的样本点，再采用多元非线性回归方法对二维扩散模型进行拟合，求解相应的参数。
最后通过对第三问模型优缺点的分析，建立时空扩散模型，更加精确反映城市地质环境的演变情况。
针对问题一，首先用软件Surfer绘制出该城区的空间分布图，得出该城区大致的地形地貌，再将纵坐标改为八种重金属元素的含量，采用克里格插值，得到各种重金属在城区的分布图，得出各重金属在不同功能区的污染物空间分布特点。
再选用单因子指数和内梅罗综合指数评价污染状况，由数据可以反映出工业区和交通区Hg和Cu严重超标，各功能区污染程度分别为：生活区、山区、交通区及公园绿地区受到了轻度污染，工业区受到了重度污染。
针对问题二，对各功能区的污染物含量进行分析，分析推测该城市可能存在规模较大或者数量较多的Hg,Cu,Zn，Pb严重超标的工厂。
为进一步揭示表层土壤重金属污染来源，我们对三个污染相对严重的功能区的超标较严重的重金属元素Hg,Cu,Zn,Pb进行相关性分析，运用SPSS软件计算出各相关系数，揭示出不同功能区内土壤表层重金属污染的不同来源，分析可得，交通区污染主要来源于汽车尾气排排放，工业区污染主要来源于工厂的超标排放。
针对问题三，根据污染物扩散的特征，建立一维污染物扩散模型：Q(x)=Q0eαx−12x2x m，以此推广成污染物的高斯二维空间扩散模型：Q(x,y)=Q0exp[−(x−x o)2−(y−y0)22σ2] 。
2011高教社杯全国大学生数学建模竞赛A题
2011高教社杯全国大学生数学建模竞赛承诺书我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则.我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮件、网上咨询等）与队外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问题。
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我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。
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我们参赛选择的题号是（从A/B/C/D中选择一项填写）：A我们的参赛报名号为（如果赛区设置报名号的话）：所属学校（请填写完整的全名）：_______________参赛队员(打印并签名) ：1.2.3.指导教师或指导教师组负责人(打印并签名)：日期：2011年9月12日赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：2011高教社杯全国大学生数学建模竞赛编号专用页赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）：全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）：基于GS技术的城市土壤重金属污染分析摘要本文我们主要解决的问题是如何通过污染物在土壤中的传播特征建立模型求解污染源。
在模型建立的过程当中，我们主要应用了因子分析法，变异函数模型，kringing 插值方法，运用GS软件绘图，SPSS软件处理数据。
问题一，运用GS软件对319个离散数据做出该城市重金属浓度分布图，利用内梅罗综合污染指数法求出各区域的样本重金属污染率，得到综合污染程度。
问题二，采用因子分析法，分别对8种重金属污染物的浓度指标进行了因子分析，运用spss统计软件处理数据，将这8项指标归结为5个公共因子，在此基础上根据不同区域的因子得分对各区域环境污染状况进行了总体比较和评价。
问题三，使用变异函数模型，找到理论变异函数，通过kringing插值，进行交叉检验得到浓度的估计值，此时产生一个标准误差。
2011高教社杯全国大学生数学建模竞赛A题
城市表层土壤重金属污染分析摘要随着城市经济的快速发展和城市人口的不断增加，人类活动对城市环境质量的影响日益突出，研究人类活动影响下城市地质环境的演变模式日益成为人们关注的焦点。
按照功能划分，可将城市划分为生活区、工业区、山区、主干道路区和公园绿地区等，不同区域环境受人类活动影响的程度不同。
对于问题一，利用附件中所给数据，通过MATLAB插值法建立城市地形的三维模型，以及八种重金属元素空间浓度分布图（共8幅），通过模型我们可以清楚地看到不同元素在不同区域的分布情况。
分析不同地区污染程度时我们采用了Muller指数将污染情况分成0—6共7个等级，并列表统计不同功能区不同金属元素的污染等级。
通过比较可以清楚地看到该城区不同区域重金属的污染程度，按严重程度依次为工业区主干道路区生活区公园绿地区山区。
对于问题二，通过问题一我们发现工业区、主干道路区和生活区是重金属污染较为严重的区域。
由于目前我国在重金属冶炼、开采、加工等领域生产方式粗放，造成了大量的重金属元素如Pb、Hg、Cu等进入空气、水体以及土壤，造成了严重的重金属污染。
人类生活中日常使用的一些物品含有大量重金属元素，如电池中含有大量Hg、Zn、Ni等重金属元素，他们通过自然和生物降解，随雨水进入水体和土壤中。
对于问题三，我们通过分析前两问得出的结论，即重金属元素从高海拔向低海拔，从高浓度向低浓度扩散，我们建立数学模型，通过求解函数极值，可确定污染源位置。
对于问题四，我们仔细分析了上述数学模型的优缺点，为了更好地研究城市地质环境的演变模式，还应收集该城市盛行风风向、水流流向、人类活动、土壤中生物活动情况、土壤本身的性质情况以及各污染源污染强度、持续时间、当地的空气污染情况等信息。
综合各因子的作用效果，通过回归分析解决新模型。
关键词：插值法；Muller；扩散模型；回归分析1一、问题重述随着城市经济的快速发展和城市人口的不断增加，人类活动对城市环境质量的影响日显突出。
2011全国大学生数学建模竞赛A题题目及参考答案
2011高教社杯全国大学生数学建模竞赛题目（请先阅读“全国大学生数学建模竞赛论文格式规范”）A题城市表层土壤重金属污染分析随着城市经济的快速发展和城市人口的不断增加，人类活动对城市环境质量的影响日显突出。
对城市土壤地质环境异常的查证，以及如何应用查证获得的海量数据资料开展城市环境质量评价，研究人类活动影响下城市地质环境的演变模式，日益成为人们关注的焦点。
按照功能划分，城区一般可分为生活区、工业区、山区、主干道路区及公园绿地区等，分别记为1类区、2类区、……、5类区，不同的区域环境受人类活动影响的程度不同。
现对某城市城区土壤地质环境进行调查。
为此，将所考察的城区划分为间距1公里左右的网格子区域，按照每平方公里1个采样点对表层土（0~10 厘米深度）进行取样、编号，并用GPS记录采样点的位置。
应用专门仪器测试分析，获得了每个样本所含的多种化学元素的浓度数据。
另一方面，按照2公里的间距在那些远离人群及工业活动的自然区取样，将其作为该城区表层土壤中元素的背景值。
附件1列出了采样点的位置、海拔高度及其所属功能区等信息，附件2列出了8种主要重金属元素在采样点处的浓度，附件3列出了8种主要重金属元素的背景值。
现要求你们通过数学建模来完成以下任务：(1) 给出8种主要重金属元素在该城区的空间分布，并分析该城区内不同区域重金属的污染程度。
(2) 通过数据分析，说明重金属污染的主要原因。
(3) 分析重金属污染物的传播特征，由此建立模型，确定污染源的位置。
(4) 分析你所建立模型的优缺点，为更好地研究城市地质环境的演变模式，还应收集什么信息？有了这些信息，如何建立模型解决问题？题目A题城市表层土壤重金属污染分析摘要：本文研究的是某城区警车配置及巡逻方案的制定问题，建立了求解警车巡逻方案的模型，并在满足D1的条件下给出了巡逻效果最好的方案。
在设计整个区域配置最少巡逻车辆时，本文设计了算法1：先将道路离散化成近似均匀分布的节点，相邻两个节点之间的距离约等于一分钟巡逻路程。
2011年高教社杯全国大学生数建模竞赛_A题参考答案
1
1. 问题的重述
随着城市经济的快速发展和城市人口的不断增加，人类活动对城市环境质量的影响 日显突出。按照功能城区划分为生活区、工业区、山区、主干道、及公园绿地区。不同 的区域受人类活动影响的程度不同。现对城区的土壤环境进行抽样调查，并通过相应的 仪器进行分析，得出了其相应的数据。现通过数学建模来分析解决以下问题。 (1) 给出 8 种主要重金属元素在该城区的空间分布， 并分析该城区内不同区域重金属 的污染程度。 (2) 通过数据分析，说明重金属污染的主要原因。 (3) 分析重金属污染物的传播特征，由此建立模型，确定污染源的位置。 (4) 分析你所建立模型的优缺点，为更好地研究城市地质环境的演变模式，还应收集 什么信息？有了这些信息，如何建立模型解决问题？
2. 模型的假设与符号说明
2.1 模型的假设与说明 1. 2. 3. 4. 每次取样互不干扰，每次采样的方法都一样。 重金属是以有害物质或其有害化合物形式存在的，且土壤中的重金属含量在一段时 间内不变。 在用网格方法采样时采样点的选取是随机的，在样品分析阶段对重金属的含量影响 不大。 远离人群和工业的自然区的污染忽略不计，且别的城区对此城区的环境影响不大。
i 1
319
Pi
5.2 模型二： 空间变异指标
I
2
ij eve
I ij
2 max
2 j 1,2,,8; i 1,2,,319
Dj
C0 j Cj
j 1,2,,8
表 1 重金属空间变异指标
重金属元素 Cd As Ni Zn Hg Pb Cr Cu 块金值 0.31316 0.14474 0.098028 0.33991 0.84608 0.13906 0.10435 0.23178 偏基台值 0.12613 0.061824 0.044344 0.32966 0.86731 0.19258 0.17137 0.44441 基台值 0.43929 0.206564 0.142372 0.66957 1.71339 0.33164 0.27572 0.67619 空间变异指标 0.712877598 0.70070293 0.688534262 0.507654166 0.49380468 0.419310095 0.378463659 0.342773481
全国大学生数学建模大赛2011 A题
城市表层土壤重金属污染分析摘要通过分析城市城区土壤地质环境数据，选取采集样本为研究对象，建立模型综合评价城区污染状况，分析确立重金属污染源及其污染的传播方式。
模型一：采用模糊综合评价模型通过建立各重金属浓度的隶属度函数进而求出模糊关系矩阵和模糊权重矩阵，最后求出模糊评价向量，按照最大隶属度原则计算得出各区污染程度的等级，其中生活区、山区、公园绿地属于一级污染，工业区和主干道路区属于二级污染。
模型二：采用改进单因子污染指数模型计算各种重金属污染指数，再根据标准确定各区主要污染因子及其污染程度。
本文得到山区和公园绿地区各种金属污染程度都较低。
生活区主要污染因子Cd和Zn，工业区主要污染因子Cd、Cu、Hg、、Zn，主干道路区主要污染因子Cd和Zn，最后由这些不同区域的不同属性判断重金属污染的原因主要包括生活垃圾，工业排放，汽车尾气等。
模型三：利用地统计学中的半方差函数公式描述八种重金属元素分布在整个城市区域上的浓度变化，分析出这八个变量的空间变异方式，即确定变量的传播方式。
利用克里克法对重金属含量进行插值，模拟出各种重金属的分布扩散区域图，其中As,Cd,Hg 在东北部的污染源全都为点状以小范围的方式向周围辐射，Cd,Cr,Cu,Hg,Ni,Pb,Zn等元素都城市东南部以大范围的方式向四周面状和带状扩散。
污染源中心为22号、8号、20号等许多采样点所处区域。
最后再收集数据，对模型三进行改进，重金属元素通过大气、河流和沉降进入土壤，但都需要经过植物根系主导的土壤水循环，以此建立微分方程模型研究重金属元素的迁移规律，分析地质环境演变。
关键字模糊综合评价单因子污染指数半方差函数微分方程1 问题重述土壤是人类赖以生存的最基本的自然资源之一，也是人类环境的重要组成成分。
随着工业化、城市化进程的不断加快，废弃物排放、农业化肥使用量增加，土壤重金属污染越来越严重。
土壤重金属污染是由于人类活动使重金属在土壤中的累计量明显高于土壤环境质量标准或土壤环境背景值，致使土壤环境质量下降和生态环境恶化的现象。
2011数学建模国赛a题
2011数学建模国赛a题
2011年全国数学建模竞赛A题是关于制动器试验台的控制方法分析的问题。
制动器是汽车中非常重要的安全部件，它的设计直接关系到汽车和人身的安全。
为了测试制动器的性能，需要进行制动器试验。
题目要求对制动器试验台的控制方法进行分析。
在这个问题中，需要考虑的关键点包括：如何控制制动器试验台进行准确的制动测试；如何模拟实际道路的制动情况；如何评估制动器的性能等。
解题思路可以包括以下几个步骤：
1. 确定制动器试验台的控制目标：例如，控制制动器的制动力、制动速度、制动距离等。
2. 分析制动器试验台的控制系统：了解试验台的硬件组成和软件控制逻辑，分析如何通过控制输入信号来控制试验台的输出。
3. 设计合理的控制策略：根据制动器试验的要求，设计适当的控制算法或策略，如PID控制、模糊控制等，以满足制动测试的准确性、稳定性和安全性。
4. 进行仿真或实验验证：使用数学模型或实际数据进行仿真分析，或搭建试验台进行实际测试，以验证所设计的控制策略的有效性和可行性。
5. 评估制动器性能：根据测试结果，对制动器的性能进行评估，包括制动力、制动距离、制动稳定性等方面的评估。
6. 优化制动器设计：根据测试结果和评估结论，对制动器设计进行优化，提高其性能和可靠性。
具体解答还需要查阅相关的资料和专业文献，并结合实际问题进行深入分析和探讨。
同时，建议在进行建模和仿真时采用适当的数学方法和计算机编程技巧，以提高模型的精度和求解效率。
2011年全国高中数学联赛试题及答案详解(A卷)
一、填空题（每小题8分，共64分）1．设集合},,,{4321a a a a A =，若A 中所有三元子集的三个元素之和组成的集合为}8,5,3,1{-=B ，则集合=A ．2．函数11)(2-+=x x x f 的值域为 ． 3．设b a ,为正实数，2211≤+ba ，32)(4)(ab b a =-，则=b a log ． 4．如果)cos (sin 7sin cos 3355θθθθ-<-，)2,0[πθ∈，那么θ的取值范围是 ．二、解答题（本大题共3小题，共56分）9．（16分）设函数|)1lg(|)(+=x x f ，实数)(,b a b a <满足21()(++-=b b f a f ，2lg 4)21610(=++b a f ，求b a ,的值．10．（20分）已知数列}{n a 满足：∈-=t t a (321R 且)1±≠t ，121)1(2)32(11-+--+-=++nn n n n n t a t t a t a ∈n (N )*． （1）求数列}{n a 的通项公式；（2）若0>t ，试比较1+n a 与n a 的大小．11．（本小题满分20分）作斜率为31的直线l 与椭圆C ：143622=+y x 交于B A ,两点（如图所示），且)2,23(P 在直线l 的左上方．（1）证明：△PAB 的内切圆的圆心在一条定直线上；（2）若︒=∠60APB ，求△PAB 的面积．加 试1. （40分）如图，Q P ,分别是圆内接四边形ABCD 的对角线BD AC ,的中点．若DPA BPA ∠=∠，证明：CQB AQB ∠=∠．2. （40分）证明：对任意整数4≥n ，存在一个n 次多项式0111)(a x a x a x x f n n n ++++=--具有如下性质：4.（50分）设A 是一个93⨯的方格表，在每一个小方格内各填一个正整数．称A 中的一个)91,31(≤≤≤≤⨯n m n m 方格表为“好矩形”，若它的所有数的和为10的倍数．称A 中的一个11⨯的小方格为“坏格”，若它不包含于任何一个“好矩形”．求A 中“坏格”个数的最大值。
全国数学建模2011赛题
A题：垃圾分类处理与清运方案设计垃圾分类化收集与处理是有利于减少垃圾的产生，有益于环境保护，同时也有利于资源回收与再利用的城市绿色工程。
在发达国家普遍实现了垃圾分类化，随着国民经济发展与城市化进程加快，我国大城市的垃圾分类化已经提到日程上来。
2010年5月国家发改委、住房和城乡建设部、环境保护部、农业部联合印发了《关于组织开展城市餐厨废弃物资源化利用和无害化处理试点工作的通知》，并且在北京、上海、重庆和深圳都取得一定成果，但是许多问题仍然是垃圾分类化进程中需要深入研究的。
在深圳，垃圾分为四类：橱余垃圾、可回收垃圾、有害垃圾和其他不可回收垃圾，这种分类顾名思义不难理解。
其中对于居民垃圾，基本的分类处理流程如下：在垃圾分类收集与处理中，不同类的垃圾有不同的处理方式，简述如下：1）橱余垃圾可以使用脱水干燥处理装置，处理后的干物质运送饲料加工厂做原料。
不同处理规模的设备成本和运行成本（分大型和小型）见附录1说明。
2）可回收垃圾将收集后分类再利用。
3）有害垃圾，运送到固废处理中心集中处理。
4）其他不可回收垃圾将运送到填埋场或焚烧场处理。
所有垃圾将从小区运送到附近的转运站，再运送到少数几个垃圾处理中心。
显然，1）和2）两项中，经过处理，回收和利用，产生经济效益，而3）和4）只有消耗处理费用，不产生经济效益。
本项研究课题旨在为深圳市的垃圾分类化进程作出贡献。
为此请你们运用数学建模方法对深圳市南山区的分类化垃圾的实现做一些研究，具体的研究目标是：1）假定现有垃圾转运站规模与位置不变条件下，给出大、小型设备（橱余垃圾）的分布设计，同时在目前的运输装备条件下给出清运路线的具体方案。
以期达到最佳经济效益和环保效果。
2）假设转运站允许重新设计，请为问题1）的目标重新设计。
仅仅为了查询方便，在题目附录2所指出的网页中，给出了深圳市南山区所有小区的相关资料，同时给出了现有垃圾处理的数据和转运站的位置。
其他所需数据资料自行解决。
2011高教社杯全国大学生数学建模竞赛题目解析
A题城市表层土壤重金属污染分析随着城市经济的快速发展和城市人口的不断增加，人类活动对城市环境质量的影响日显突出。
对城市土壤地质环境异常的查证，以及如何应用查证获得的海量数据资料开展城市环境质量评价，研究人类活动影响下城市地质环境的演变模式，日益成为人们关注的焦点。
按照功能划分，城区一般可分为生活区、工业区、山区、主干道路区及公园绿地区等，分别记为1类区、2类区、……、5类区，不同的区域环境受人类活动影响的程度不同。
现对某城市城区土壤地质环境进行调查。
为此，将所考察的城区划分为间距1公里左右的网格子区域，按照每平方公里1个采样点对表层土（0~10 厘米深度）进行取样、编号，并用GPS记录采样点的位置。
应用专门仪器测试分析，获得了每个样本所含的多种化学元素的浓度数据。
另一方面，按照2公里的间距在那些远离人群及工业活动的自然区取样，将其作为该城区表层土壤中元素的背景值。
附件1列出了采样点的位置、海拔高度及其所属功能区等信息，附件2列出了8种主要重金属元素在采样点处的浓度，附件3列出了8种主要重金属元素的背景值。
现要求你们通过数学建模来完成以下任务：(1) 给出8种主要重金属元素在该城区的空间分布，并分析该城区内不同区域重金属的污染程度。
(2) 通过数据分析，说明重金属污染的主要原因。
(3) 分析重金属污染物的传播特征，由此建立模型，确定污染源的位置。
(4) 分析你所建立模型的优缺点，为更好地研究城市地质环境的演变模式，还应收集什么信息？有了这些信息，如何建立模型解决问题？A题问题分析：1、第一问利用matlab或者地理学的绘图软件实现应该不难；从而根据图来分析污染程度，做出适当解释；（比赛前数学中国预测过一个赛题，题目初衷跟这个题目差不多，有的学校把它作为模拟题，那么恭喜你们中奖了）2、第二问让大家通过数据分析说明污染的原因，这个时候需要利用功能区的因素，一般情况下，大家应该也就是些工业区的原因，只不过你需要用数据来验证下；至于分析方法，大家可以根据平时的积累来选择方法；（当然也不排除其他原因）3、这一问是要你确定污染源的问题，其实就是找到污染最严重的位置，大家应该也不难找到，通过利用算法来找吧，至于什么算法自行选择；（注意，要分析污染源的传播特征来建立模型，至于“什么是重金属传播特征”自己去百度下吧）4、模型评价，并对你的模型扩展，这一问大家应该不难解决吧，其实就是开放性的做个报告；B题：110警车在街道上巡逻，既能够对违法犯罪分子起到震慑作用，降低犯罪率，又能够增加市民的安全感，同时也加快了接处警时间，提高了反应时效，为社会和谐提供了有力的保障。
2011年数学建模A题
Hg
42%
Ni
Pb
Zn
3、山区
As
11%
12%
Cd
12%
12%
Cr
Cu
13% 12%
13%
Hg
15%
Ni
Pb
Zn
4、交通区
As
7% 11%
5% 9% 6%
Cd Cr
5%
Cu
15%
Hg
42%
Ni
Pb
Zn
5、公园绿地区
14%
11%
As
12%
13%
Cd
Cr
Cu
Hg
8% 19%
9%
Ni
Pb
14%
Zn
问题二：
增高。污泥施肥可导致土壤中 Cd、Hg、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb 含量的增加，且 污泥施用越多,污染就越严重，Cd、、Cu、Zn 引起水稻、蔬菜的污染；Cd、Hg 可引起小麦、玉米的污染；污泥增加，青菜中的 Cd、Cu、Zn、Ni、Pb 也增加]。 Anthony 研究表明，用城市污水、污泥改良土壤，重金属 Hg、Cd、Pb 等的含 量也明显增加。
附件 1 列出了采样点的位置、海拔高度及其所属功能区等信息，附件 2 列出 了 8 种主要重金属元素在采样点处的浓度，附件 3 列出了 8 种主要重金属元素的 背景值。
现在通过数学建模来完成以下任务： (1) 给出 8 种主要重金属元素在该城区的空间分布，并分析该城区内不同区 域重金属的污染程度。 (2) 通过数据分析，说明重金属污染的主要原因。 (3) 分析重金属污染物的传播特征，由此建立模型，确定污染源的位置。 (4) 分析你所建立模型的优缺点，为更好地研究城市地质环境的演变模式， 还应收集什么信息？有了这些信息，如何建立模型解决问题？
2011全国数模竞赛A题
承诺书我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则.我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮件、网上咨询等）与队外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问题。
我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。
我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。
如有违反竞赛规则的行为，我们将受到严肃处理。
我们参赛选择的题号是（从A/B/C/D中选择一项填写）： A我们的参赛报名号为（如果赛区设置报名号的话）： 20111663 所属学校（请填写完整的全名）：南京邮电大学参赛队员 (打印并签名) ：1. 刘超舟2. 刘立亿3. 董睿指导教师或指导教师组负责人 (打印并签名)：日期： 2011 年 9 月12 日赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：编号专用页赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）：全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）：A题城市表层土壤重金属污染分析一．摘要二．问题重述三．符号约定四．基本假设五．建模与求解5.1问题（1）的建模与求解5.1.1问题分析根据采样的坐标，我们可以得到一个大概的区域分布散点图，如下图：图5.1.1 功能区采样点分布散点图图中各功能区得分布无规律，采样间隔比较大，很难建立各重金属测量值与样本采集点坐标的平滑函数，故采用等高线图来描述各种重金属在该城区的空间分布。
附件中给了采样点的三维坐标和各重金属元素的含量值，由于我们只需要考虑该区域的污染程度，因此不需要考虑坐标，只用知道采样地点位于某一区即可。
我们从采集样本的样本值中可以分析出每一区域的污染程度。
由于重金属分子的相对分子质量较大，取样时只对表层土壤0~10厘米深度进行取样，从收集的资料来看，可对取样值污染程度采用地积累指数分析法进行评级分析。
2011年全国大学生数学数学建模竞赛参考答案
2003-2009全国大学生数学建模竞赛试题及参考答案2010-7-192005A题: 长江水质的评价和预测 (2)2005 A题评阅要点 (4)2005B题： DVD在线租赁 (6)2005 B题评阅要点 (8)2006A题:出版社的资源配置 (10)2006A题评阅要点 (11)2006B题: 艾滋病疗法的评价及疗效的预测 (14)2006 B题评阅要点 (15)2007A题：中国人口增长预测 (18)2007 A题评阅要点 (19)2007 B题：乘公交，看奥运 (22)2007 B题评阅要点 (23)2008A题数码相机定位 (26)2008 A题评阅要点 (28)2008B题高等教育学费标准探讨 (29)2008B题评阅要点 (30)2009 A题制动器试验台的控制方法分析 (31)2009 A题评阅要点 (34)2009B题眼科病床的合理安排 (38)2009 B题评阅要点 (40)2005A题: 长江水质的评价和预测水是人类赖以生存的资源，保护水资源就是保护我们自己，对于我国大江大河水资源的保护和治理应是重中之重。
专家们呼吁：“以人为本，建设文明和谐社会，改善人与自然的环境，减少污染。
”长江是我国第一、世界第三大河流，长江水质的污染程度日趋严重，已引起了相关政府部门和专家们的高度重视。
2004年10月，由全国政协与中国发展研究院联合组成“保护长江万里行”考察团，从长江上游宜宾到下游上海，对沿线21个重点城市做了实地考察，揭示了一幅长江污染的真实画面，其污染程度让人触目惊心。
为此，专家们提出“若不及时拯救，长江生态10年内将濒临崩溃”（附件１），并发出了“拿什么拯救癌变长江”的呼唤（附件2）。
附件3给出了长江沿线17个观测站（地区）近两年多主要水质指标的检测数据，以及干流上７个观测站近一年多的基本数据（站点距离、水流量和水流速）。
通常认为一个观测站（地区）的水质污染主要来自于本地区的排污和上游的污水。