数学建模1
数学建模活动(1)-练习题
课后练习
请同学们仿照上述过程开展一次建立模型解决实际问题的活动，可以继续研究不同室温下泡制一杯最佳口感茶水所需的时间，也可以从下列选题中选择一个：
1、应在炒菜之前多长时间将冰箱里的肉拿出来解冻？
2、根据某一同学的身高和体重，判断该同学是否超重.
3、用微波炉或电磁炉烧一壶开水，找到最省电的功率设定方法.
4估计阅读一本书所需要的时间.
也可以根据自己的兴趣成3—5人的研究小组，每位同学参加其中一个小组。在小组内，要确定一个课题负责人，使每位成员都有明确的分工.拟定研究课题、确定研究方案、规划研究步骤、编制研究手册，然后在班里进行一次开题报告。
高一【数学(人教B版)】数学建模活动(1)-课后练习
（2）对同一现象甚至同一组数据进行数学建模时，能否使用不同的数学对象进行描述？
2.按照优势互补的原则，跟其他同学组成一个数学建模小组，在以下两个题目中，任选一个进行数学建模实践。
（1）经济生活中，商品的需求量与供给量都与商品的价格有关。一般来说，商品的价格越低，想购买这种商品的人就越多，因此需求量越大，但此时因为销售的利润率低，因此卖的人就会越少，从而供给量越小。与其他同学一起分工合作，查阅有关资料，按照数学建模的步骤与方法，给出商品的需求量与供给量模型，并探讨他们之间的关系。
课程基本信息
课例编号
学科
数学
年级
高一
学期
上学期
课题
数学建模活动（1）
教科书
书名：普通高中教科书 数学（B版）必修 第一册 月
学生信息
姓名
学校
班级
学号
课后练习
1.与其他同学一起讨论如下问题：
（1）从现实世界中发现问题并进行建模时，所发现的问题要有什么特征时才方便使用数学知识加以解决？
数学建模基础练习一及参考答案
数学建模基础练习一及参考答案数学建模基础练习一及参考答案练习1matlab练习一、矩阵及数组操作：1．利用基本矩阵产生3×3和15×8的单位矩阵、全1矩阵、全0矩阵、均匀分布随机矩阵（[-1，1]之间）、正态分布矩阵（均值为1，方差为4）,然后将正态分布矩阵中大于1的元素变为1，将小于1的元素变为0。
2．利用fix及rand函数生成[0，10]上的均匀分布的10×10的整数随机矩阵a，然后统计a中大于等于5的元素个数。
3．在给定的矩阵中删除含有整行内容全为0的行，删除整列内容全为0的列。
4．随机生成10阶的矩阵，要求元素值介于0~1000之间，并统计元素中奇数的个数、素数的个数。
二、绘图：5．在同一图形窗口画出下列两条曲线图像，要求改变线型和标记：y1=2x+5；y2=x^2-3x+1，并且用legend标注。
6．画出下列函数的曲面及等高线：z=sinxcosyexp(-sqrt(x^2+y^2))．7．在同一个图形中绘制一行三列的子图，分别画出向量x=[158101253]的三维饼图、柱状图、条形图。
三、程序设计：8．编写程序计算（x在[-8，8]，间隔0.5）先新建的，在那上输好，保存，在命令窗口代数；9．用两种方法求数列：前15项的和。
10．编写程序产生20个两位随机整数，输出其中小于平均数的偶数。
11．试找出100以内的所有素数。
12．当时，四、数据处理与拟合初步：13.随机产生由10个两位随机数的行向量A,将A中元素按降序排列为B,再将B重排为A。
14．通过测量得到一组数据：t12345678910y4.8424.3623.7543.3683.1693.0383.0343.0163.0123.005分别采用y=c1+c2e^(-t)和y=d1+d2te^(-t)进行拟合，并画出散点及两条拟合曲线对比拟合效果。
15．计算下列定积分：16．（1）微分方程组当t=0时，x1(0)=1，x2(0)=-0.5，求微分方程t在[0，25]上的解，并画出相空间轨道图像。
数学建模简介1
数学建模的方法和步骤
模型假设
在明确建模目的，掌握必要资料的基础上， 通过对资料的分析，根据对象的特征和建 模目的，找出起主要作用的因素，对问题 进行必要的、合理的简化，用精确的语言 提出若干符合客观实际的合理假设。
数学建模的方法和步骤
模型假设
作出合理假设，是建模至关重要的一步。 如果对问题的所有因素一概考虑，无疑是 一种有勇气但方法欠佳的行为，所以高超 的建模者能充分发挥想象力、洞察力和判 断力 ，善于辨别主次，而且为了使处理方 法简单，应尽量使问题线性化、均匀化。
看谁答得快
1、某甲早8时从山下旅店出发沿一路径上山，下 午5时到达山顶并留宿。次日早8时沿同一路径下 山，下午5时回到旅店。某乙说，甲必在两天中 的同一时刻经过路径中的同一地点，为什么？
2、两兄妹分别在离家2千米和1千米且方向相反 的两所学校上学，每天同时放学后分别以4千米/ 小时和2千米/小时的速度步行回家，一小狗以6千 米/小时的速度从哥哥处奔向妹妹，又从妹妹处奔 向哥哥，如此往返直至回家中，问小狗奔波了多 少路程？
四、模型的特点：
逼真性和可行性 渐进性 强健性 可移植性 非预测性 条理性 技艺性 局限性
五、建模能力的培养：
具有广博的知识（包括数学和各种实际知 识）、丰富的经验、各方面的能力、注意 掌握分寸。
具有丰富的想象力和敏锐的洞察力
类比法和理想化方法
直觉和灵感
实例研究法
学 习 、 分 析 别 人 的 模 型 亲 手 去 做
模型集中反映了原型中人们需要的那一部分特征
什么是数学建模
什么是数学模型？
简单地说：数学模型就是对实际问题的一种 数学表述。
具体一点说：数学模型是以部分现实世界为某 种研究目的的一个抽象的、简化的数学结构。 这种数学结构可以是数学公式、算法、表格、 图示等。
数学建模作业(1)
数学建模作业(1)
数模
数模
1.学校共学校共1000名学生，235人住在宿名学生，人住在A宿名学生人住在人住B宿舍人住在C宿舍舍，333人住宿舍，432人住在宿舍人住宿舍，人住在宿舍.学生们要组织一个10人的委员会人的委员会，学生们要组织一个人的委员会，试用下列办法分配各宿舍的委员数：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，剩下的名按比例分配取整数的名额后，按比例分配取整数的名额后额按惯例分给小数部分较大者。
额按惯例分给小数部分较大者。
(2)用Q值方法。
值方法。
用值方法
数模
如果委员会从10人增至人如果委员会从人增至15人，用以上人增至2种方法再分配名额。
将2种方法两次分配种方法再分配名额。
种方法再分配名额种方法两次分配的结果列表比较。
的结果列表比较。
(3)你能提出其它的方法吗？用你的方你能提出其它的方法吗？你能提出其它的方法吗法分配上面的名额。
法分配上面的名额。
数模
2.考察模拟水下爆炸的比例模型.爆炸物质量m,在距爆炸点距离r处设置仪器，接收到的冲击波压强为p,记大气初始压强p0,水的密度ρ,水的体积弹性模量k,用量纲分析法已经得到
p0ρrp=p0(,)km3
数模
设模拟实验与现场的p0,ρ,k相同，而爆炸物模型的质量为原模型的1/1000.为了使实验中接收到与现场相同的压强p,问实验时应如何设置接收冲击波的仪器，即求实验仪器与爆炸点之间的距离是现场的多少倍？
p0,ρ,k。
数学建模1
利用线性规划求解草坪安装问题模型摘要：本文主要利用线性规划的方式，在不同的喷头中选出最优的组合并将其安装到矩形草坪中。
前提是要做到无缝喷灌，使得草坪各处都可以浇灌到水。
在本文的几个模型中，我们都做了喷头喷管的范围是一个稳定的圆面这一假设，并且是在草坪足够大的前提下，以至于边界上的误差可以忽略不计。
主要利用几何学的知识，并根据需求做了相关的定义。
利用LINGO求出最优解。
在问题一中，首先考虑了一种半径的喷头最优的结果，利用效率最大（82.7％）的时候，基本单元为正三角形；然后考虑两种喷头，其组合的最优利用率接近1，此时为等腰三角型，比给出了安装两种喷头的半径和安装图，最后考虑用尽可能多的喷头时，喷灌效率也接近1.在问题二中，类比于问题一中的相关思想，由于一般三角形也具有良好的延展性，因而可以将单元格细化到一般三角形当中，定义出成本密度的概念。
利用物理学中微扰理论的相关思想，先求出成本的主要来源，即喷头的安装，成本密度可以近似为喷头的成本密度。
再考虑水管的安装，类比于电路的相关知识，水管网类比于电网，水流类比于电流，则考虑到实际情况要将水管分级安装，利用几何学的知识，找出各级水管的最优解。
在问题三中，关键字：模型背景：我国是个农业大国，然而农业生产所需的水资源却呈现出，分布不均匀，人均量较少，总体短缺较为严重的特点。
因而改良灌溉技术迫在眉睫。
近几年，随着农业科技的发展，各种灌溉的方案措施相继出现。
喷灌的方法相对于其他浇灌方案有着水的利用率较高，成本较低，且操作简单，适宜大规模的浇灌的优势。
本文将在之前的灌溉方案的基础上，建立数学模型，通过合理安排喷头和管道的位置，从而增大喷灌效率，较少喷灌成本，以改量现有的喷灌方案。
问题重复：在目前干旱问题日趋严重的情况下，喷灌法已然成为一种上佳的灌溉方式，但是，为此要涉及到一个安装喷头的问题，根据喷头的流量、射程、价格等参数选择几种组合使用，安装时主要考虑位置和成本。
北师大版高中数学课件必修第1册第八章 数学建模活动(一)
(2)小组成员查阅有关资料,进行讨论交流,寻求测量效率高的方法,设计测
量方案(最好设计两套测量方案);
(3)分工合作,明确责任.例如,测量、记录数据、计算求解、撰写报告的分
工等;
(4)撰写报告,讨论交流.可以用照片、模型、PPT等形式展现获得的成果.
想的结果.
对上面的测量报告,教师和同学给出评价.例如,对测量方法,教师和种可行的测量方法;对测量
结果,教师评价为“良”,同学评价为“中”,因为两种方法得到的结果相差较大.
对测量结果的评价,教师和同学产生差异的原因是教师对测量过程的部分
项目实施加分,包括对自制测量仰角的工具等因素作了误差分析;同学则进
其中α,β,a,h如图所示.
两次测角法示意图
2.镜面反射法
(1)将镜子(平面镜)置于平地上,人后退至从镜中能够看到房顶的位置,测量
人与镜子的距离;
(2)将镜子后移a m,重复(1)中的操作;
(3)楼高
ℎ
x 的计算公式为 x=
.
2 -1
其中a1,a2是人与镜子的距离,a是两次观测时镜面之间的距离,h是人的“眼
根据上述要求,每个小组要完成以下工作:
(1)选题
(2)开题
可以在课堂上组织开题交流,让每一个项目小组陈述初步测量方案,教师和
其他同学可以提出质疑.例如:
如果有学生提出要通过测量仰角计算高度,教师可以追问:怎么测量?用什
么工具测量?目的是提醒学生,事先设计出有效的测量方法和选用实用的
测量仪器.
如果有学生提出要通过测量太阳的影长计算高度,教师可以追问:几时测量
与未来计算的关联.
在讨论的基础上,项目小组最终形成各自的测量方案.讨论的目的是让学生
新加坡数学建模 1
19 100以内的 减法
20货币
参考答案
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1 10以内的数
2
2数的拆分
3
3 10以内的加 法
4
4 10以内的减 法
5
5图形与规律
6序数词和位置关系 7 20以内的数
8 20以内的加法和 减法
9长度
1
10 40以内的 数
2
11 40以内的 加法
3
12 40以内的 减法
4
13图表
5
14乘法
1
15除法
2
16时间
3
17 100以内的 数
4
18 100以内的 加法
新加坡数学建模.1
读书笔记模板
01 思维导图
03 目录分析 05 读书笔记
目录
02 内容摘要 04 作者介绍 06 精彩摘录
思维导图
本书关键字分析思维导图
小学
题目
规律
知识点
参考答案
加法
拆分
数学
数学
应用题 减法
加减法
新加坡
图形 问题 数
猜测 验证 图
内容摘要
《新加坡数学建模1》，适合小学一年级学生，包括一本《知识点突破》和一本《应用题专项》。 《知识点 突破》有讲有练，对接小学新课标，从具象-形象-抽象，一步步帮孩子理解数学概念，完成从具象思维向抽象思 维的过渡，掌握10以内的加减法、10以内数比较大小等知识。 《应用题专项》分册，专门针对小学数学应用题， 用画图解题的方法理顺思路、详细讲解解题步骤，不管多复杂的题目都能迎刃而解。不仅有多种常见题型，还设 置了“有一定难度”的题目，举一反三。两本书可同步配套使用，不知不觉学会各种模型图，逐渐形成和完善抽 象的数学思维能力。
线性代数数学建模案例1
案例1 交通网络流量分析问题
城市道路网中每条道路、每个交叉 路口的车流量调查，是分析、评价及改 善城市交通状况的基础。根据实际车流 量信息可以设计流量控制方案，必要时 设置单行线，以免大量车辆长时间拥堵。
下图为某城市的局部单行示意图
【模型假设】假设不考虑价格变动等其他因素.
【模型建立】设煤矿, 电厂, 铁路分别产出x元, y元, z元刚好满足需求. 则有下表
产出(1元)
产出
煤
电
运
煤0
0.6 0.5
x
分配 0.6y + 0.5z
订单 60000
消 电 0.3 0.1 0.1
y
耗
0.3x + 0.1y + 0.1z 100000
几条道路的流量统计? （3） 当x4 = 350时, 确定x1, x2, x3的值. （4） 若x4 = 200, 则单行线应该如何改动才合
理? 。
【模型假设】： （1） 每条道路都是单行线 （2） 每个交叉路口进入和离开的车辆数目相等.
【模型建立】 根据图3和上述假设, 在①, ②, ③, ④ 四个路口进出车辆数目分别满足：
【模型分析】
（1） 由(A, b)的行最简形可见, 上述方程组中的最
后一个方程是多余的. 这意味着最后一个方程中的
数据“300”x可1 以x4不1用00统计.
（2）由
x2
x4
600
可得
x3 x4 300
x2 x1 500
x3
x1
200
数学建模之概率统计-1
概率与统计
概率论中所研究的随机变量的分布都是 已知的。 统计学中所研究的随机变量的分布是未 知的或部分未知的，必须通过对所研究 的随机变量进行重复独立的观察和试验， 得到所需的观察值（数据），对这些数 据分析后才能对其分布做出种种判断， 即“从局部推断总体”。
统计学
给定一组数据，统计学可以摘要并且描述这
……
……
Matlab相关命令介绍
normfit 正态分布中的参数估计
[muhat,sigmahat,muci,sigmaci]=normfit(x,alpha) 对样本数据 x 进行参数估计，并计算置信度为 1-alpha 的置信区间 alpha 可以省略，缺省值为 0.05，即置信度为 95%
频率
随机试验进行次数
概率
基本知识
随机变量 数字特征（均值、方差、相关系数、特征函数…）
统计分析（假设检验、相关分析、回归分析…)
Matlab 中的随机函数
rand(m,n)
生成一个满足均匀分布的 m n 随机矩阵，矩阵的每
个元素都在 (0,1) 之间。
注：rand(n)=rand(n,n)
Matlab中的取整函数
fix(x) floor(x) ceil(x) round(x)
: 截尾取整，直接将小数部分舍去 : 不超过 x 的最大整数 : 不小于 x 的最小整数
: 四舍五入取整
取整函数举例
x1=fix(3.9);
x2=fix(-3.9); x3=floor(3.9); x4=floor(-3.2); x5=ceil(3.1); x6=ceil(-3.9); x7=round(3.9); x1=3 x2=-3 x3=3 x4=-4 x5=4 x6=-3 x7=4 x8=-3 x9=-4
大学生数学建模竞赛题目1
A题系泊系统的设计
近浅海观测网的传输节点由浮标系统、系泊系统和水声通讯系统组成（如图1所示）。
某型传输节点的浮标系统可简化为底面直径2m、高2m的圆柱体，浮标的质量为1000kg。
系泊系统由钢管、钢桶、重物球、电焊锚链和特制的抗拖移锚组成。
锚的质量为600kg，锚链选用无档普通链环，近浅海观测网的常用型号及其参数在附表中列出。
钢管共4节，每节长度1m，直径为50mm，每节钢管的质量为10kg。
要求锚链末端与锚的链接处的切线方向与海床的夹角不超过16度错误！未找到引用源。
，否则锚会被拖行，致使节点移位丢失。
水声通讯系统安装在一个长1m、外径30cm的密封圆柱形钢桶内，设备和钢桶总质量为100kg。
钢桶上接第4节钢管，下接电焊锚链。
钢桶竖直时，水声通讯设备的工作效果最佳。
若钢桶倾斜，则影响设备的工作效果。
钢桶的倾斜角度（钢桶与竖直线的夹角）超过5度时，设备的工作效果较差。
为了控制钢桶的倾斜角度，钢桶与电焊锚链链接处可悬挂重物球。
图1 传输节点示意图（仅为结构模块示意图，未考虑尺寸比例）系泊系统的设计问题就是确定锚链的型号、长度和重物球的质量，使得浮标的吃水深度和游动区域及钢桶的倾斜角度尽可能小。
1。
§1数学建模
第一章矩阵1.2 矩阵和运算 1.2.1 连加号1.n i i a =∑其中 称为连加号. Σ为了简便起见，我们经常将若干个数连加的式子 记为 12n a a a +++ i a 1i = 指出了i 所取的最小值， 表示一般项.i 称为求和指标.n指i 所取的最大值.注 只要不与连加号中出现的其它指标混淆，用什么字母作为求和指标是任意的, 例如11.n i j ni j a a ===∑∑在数域F 中，连加号具有以下性质：111().n n ni i i ii i i ab a b ===+=+∑∑∑11().n n i i i i c c a a ===∑∑考虑下列阵列所有项的和.11121 2122212,,,,,,,,,,,nnm m mn a a aa a aa a a12111+n n nj j mj j j j a a a ====++∑∑∑ 111212122212()()()n n m m mn a a a a a a a a a ++++++++++++ 若先按行相加，再将每行的元素加起来，则这mn 个数的和等于 11()m n ij i j a ===∑∑12111m m mi i in i i i a a a ====++∑∑∑ 若先按列相加，再将每列的元素加起来，则这mn 个数的和等于 11()n m ij j i a ===∑∑111212122212nnm m mna a a a a a a a a ++++++++++++11.m n ij i j a ==∑∑11()mn ij i j a ==∑∑11().n mij j i a ===∑∑可见 则以下性质成立：,,1111.m n n mi j i j i j j i a a =====∑∑∑∑若采用双重连加号，记 为 11()m nij i j a ==∑∑•例1 用连加号表示下列式子1211n n n a b a b a b −+++ 121321233132a b a b a b a b a b a b +++++•例2用双重连加号表示下列式子,1i j j i n a ≤≤≤∑•问题如何用双重连加号表示 ？,1i j i j n a ≤<≤∑。
数学建模综合评价模型1
如何对有关问题给出定量分析呢？
按国家的评价标准,评价因素一般分为五 个等级，如A，B，C，D，E。
如何将其量化？若A-，B+，C-，D+等又如 何合理量化？
根据实际问题，构造模糊隶属函数的量化 方法是一种可行有效的方法。
（1）使所有的指标都从同一角度说明总体，这就提 出了如何使指标一致化的问题；
• （2）所有的指标可以相加，这就提出了如何消除 指标之间不同计量单位（不同度量）对指标数值 大小的影响和不能加总（综合）的问题，即对指 标进行无量纲化处理——计算单项评价值。
4．确定各个评价指标的权重 5．求综合评价值——将单项评价值综合而成。
（1）标准差方法:
令xij
xij x j sj
(i 1, 2,
, n; j 1, 2,
, m) ，
其中 xj
1 n
n i 1
xij , s j
[1 n
n i 1
( xij
x
j
)
2
]
1 2
(
j
1, 2,
, m) 。
显然指标 xij (i 1, 2, , n; j 1, 2, , m) 的均值和均方差分别为 0
- 定性指标
1、评价指标类型的一致化
1.1 将极小型化为极大型
倒数法：
xj'
1 xj
平移变换法 xj' M j xj
其中
M j
max
1in
线性代数数学建模案例(1)
其增广矩阵
(A, b) =
1 1 0 0 500
1 0 0 1 100
1
0 0
0 1 0
0 1 1
1 0 1
100
300 300
初等行变换
0
0 0
1 0 0
0 1 0
1 1 0
600
300 0
由此可得
x1 x4 100
百甚至上千未知量和线性方程。
一个网络由一个点集以及连接部分或全部 点的直线或弧线构成。 网络中的点称作联结点
(或节点)，网络中的连接线称作分支. 每一分支 中的流量方向已经指定，并且流量(或流速)已 知或者已标为变量。
x3
x1
60
x4
80
x2
(a)
x5 (b)
网络流的基本假设是（1）网络中流入与流 出的总量相等；（2）每个节点上流入和流出 的总量也相等。例如，上面两图（a）、（b）。 流量在每个节点守恒。 在类似的网络模式中， 每个结点的流量都可以用一个线性方程来表示。
线性代数数学建模案例 （1）
一、网络流模型
网络流模型广泛应用于交通、运输、通讯、电力 分配、城市规划、任务分派以及计算机辅助设计等众 多领域。当科学家、工程师和经济学家研究某种网络 中的流量问题时,线性方程组就自然产生了,例如,城市 规划设计人员和交通工程师监控城市道路网格内的交 通流量,电气工程师计算电路中流经的电流,经济学家 分析产品通过批发商和零售商网络从生产者到消费者 的分配等. 大多数网络流模型中的方程组都包含了数
Matlab练习题
某城市有下图所示的交通图, 每条道路都是 单行线, 需要调查每条道路每小时的车流量. 图 中的数字表示该条路段的车流数. 如果每个交叉 路口进入和离开的车数相等, 整个图中进入和离 开的车数相等。
数学建模1
0
xm/2
xm x
0
t
x (t )
xm xm rt 1 ( 1)e x0
x(t)~S形曲线, x增加先快后慢
阻滞增长模型(Logistic模型)
参数估计 用指数增长模型或阻滞增长模型作人口 预报，必须先估计模型参数 r 或 r, xm
• 利用统计数据用最小二乘法作拟合
y rt a,
其中：y ln x.a ln x0 。
⑷
以1790年到1900年的数据拟合⑷式，可得
r 0.2743/10年, x0 4.1884.
以1790年到2000年的全部数据拟合⑷式，可得
r 0.2022/10年, x0 6.0450.
模型检验
用上面得到的参数
r ( x) r sx (r, s 0)
r~固有增长率(x很小时)
xm~人口容量（资源、环境能容纳的最大数量）
r ( xm ) 0
r s xm
x r ( x) r (1 ) xm
阻滞增长模型(Logistic模型)
dx rx dt
dx/dt
dx x r ( x) x rx(1 ) dt xm
C
O D´
A
x
D
正方形 对称性
C´
A,C 两脚与地面距离之和 ~ f()
B,D 两脚与地面距离之和 ~ g()
正方形ABCD 绕O点旋转
模型构成
用数学语言把椅子位置和四只脚着地的关系表示出来 地面为连续曲面 椅子在任意位置 至少三只脚着地 f() , g()是连续函数
对任意, f(), g() 至少一个为0
能无限增长，这是因为人口的增长率实际上是在不断
数学建模第1章线性规划
数学
建模
例 1.6
min{max
xi
yi
|
ei
|}，其中e i
=
xi -
yi 。
取v
=
max yi
|
e
i
|，这样，上面的问题就变换成
min v，
s.t.
ìïïíïïî
x1 y1
-
y1 ? x1 ?
v,L , xn v,L , yn
yn ? v, n ? v.
25/39
基础部数学教研室
数学 建模
2x1 - 5x2 + x3 ? 10， x1 + 3x2 + x3 ? 12， x1, x2 , x3 ³ 0.
11/39
基础部数学教研室
数学 建模
解 （1）化成 Matlab 标准型
min w = - 2x1 - 3x2 + 5x3，
s.t.
轾 犏- 2 犏 臌1
5 3
-1 1
轾 犏x1 犏 犏x2 犏 臌x3
a=1 -1 -1 1 1 -1 1 -3 1 -1 -2 3;
enddata
min=@sum(col:c*@abs(x));
@for(row(i):@sum(col(j):a(i,j)*x(j))<b(i));
@for(col:@free(x)); !x的分量可正可负;
end
24/39
基础部数学教研室
@for(row(i):@sum(col(j):a(i,j)*x(j))<b(i));
@sum(col:x)=7;
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end
基础部数学教研室
数学 建模
例 1.2 求解下列线性规划问题 max z = 2x1 + 3x2 - 5x3， s.t. x1 + x2 + x3 = 7， 2x1 - 5x2 + x3 ? 10， x1 + 3x2 + x3 ? 12， x1, x2 , x3 ³ 0.
数学建模作业(一)1
第一题: 某班共45人，要去离校7.7千米的风景区旅游。
学校派了一辆可坐12人的校车接送。
为了尽快又同时到达目的地，校车分段分批接送学生。
已知校车速度为每小时70千米，学生步行的速度为每小时5千米。
如果上午七点出发，问最快什么时候全班同时到达目的地？（班长作为联系人要始终跟车）
第二题：某人为了锻炼身体,每天早晨坚持晨跑30分钟, 其中从A到B为800米上坡路，从B到C为1000米平路。
问在30分钟内跑完1800米，怎样安排跑步计划，才能使锻炼效果最佳？（即总疲劳程度伟为最低）
第三题：一辆小汽车与一辆大卡车在一段狭路上相遇，只有倒车才能继续通行。
如果小汽车的速度为大卡车的3倍，两车倒车的速度是各自正常速度的1/5，在这段狭路上，小汽车需倒车的路程是大卡车需倒车路程的4倍。
那么，为了使后通过狭路的那辆车尽早地通过这段狭路，问怎样倒车较为合理？
第四题：某人在一家公司工作，目前年薪为1万元。
老板说，现在有两种方案可供选择：第一种，每一年加1000元；第二种，每半年加300元。
试问：
（1）如果你在该公司工作5年，用哪一种方案收入高？
（2）如果你在该公司工作5年，将第二种方案中的每半年加300元改为a元时，那一种方案收入高？
（3）如果你在该公司工作n年，用哪一种方案收入高？
第五题：一个直角走廊宽为1.5米，有一辆转动灵活的平板水平推车，宽为1米，长为2.2米，问能否将其推过直角走廊？说明理由。
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课本p56（8）8.一垂钓俱乐部鼓励垂钓者将钓上的鱼放生，打算按照放生的鱼的重量给以奖励，俱乐部只准备了以把软尺用于测量，请你设计按照测量长度估计鱼的重量的方法。
假定鱼池中有一先用机理分析建立模型，再用数据确定参数。
模型1：m=k*h.^3其中，h为鱼的身长，m为鱼的重量。
MATLAB程序编写为：d=[24.8,21.3,27.9,24.8,21.6,31.8,22.9,21.6]d =24.8000 21.3000 27.9000 24.8000 21.6000 31.8000 22.9000 21.6000 >> h=[36.8,31.8,43.8,36.8,32.1,45.1,35.9,32.1]h =36.8000 31.8000 43.8000 36.8000 32.1000 45.1000 35.9000 32.1000 >>v=d.^2.*hv =1.0e+004 *2.2633 1.44273.4094 2.2633 1.49774.5607 1.8826 1.497.. >> f=inline('k*v','k','v')f =Inline function:f(k,v) = k*v>> m=[765,482,1162,737,482,1389,652,454]m =765 482 1162 737 482 1389 652 454>> [a,jm]=lsqcurvefit(f,1,v,m)Optimization terminated successfully:First-order optimality less than OPTIONS.TolFun, and no negative/zero curvature detecteda =0.0322jm =1.5009e+004>> plot(v,m,'')如图:4.1 牛奶品的生产与销售（p83）一奶制品加工厂用牛奶生产A1,A2两种奶制品，一桶牛奶可以在甲类设备上用12小时加工成3公斤A1，或者在乙类设备上用8小时加工成4公斤A2。
根据市场需求，生产的A1,A2全部能售出，且每公斤A1获利24元，每公斤A2获利16元，现在加工厂每天能得到50桶牛奶的供应，每天正式工人总的劳动时间为480小时，并且甲类设备每天至多能加工100公斤A1，乙类设备的加工能力没有限制。
试为该厂制订一个计划，使每天获利最大，并进一步讨论以下3个附加问题：（1）若用35元可以买到一桶牛奶，应否作这项投资？若投资，每天最多购买多少桶牛奶？（2）若可以聘用临时工人以增加劳动时间，付给临时工人的工资最多是每小时几元？由于市场需求变化，每公斤A1的获利增加到30元，应否改变生产计划？基本模型决策变量：设每天用x1桶牛奶生产奶A1，x2用桶牛奶生产A2.目标函数：设每天获利为z元。
x1同牛奶可生产3x1公斤A1，获利24×3x1，x2桶牛奶可生产4x2公斤A2，获利16×4x2，故z＝72x1+64x2.约束条件：原料供应生产A1,A2的原料（牛奶）总量不得超过每天的供应，即x1+x2<=50桶；劳动时间生产A1,A2的总加工时间不得超过每天正式工人总的劳动时间，即12x1+8x2<=480;设备能力A1的产量不得超过甲类设备每天的加工能力，即3x1<=100；非负约束x1,x2均不能为负值，即x1>=0,x2>=0.综上可得Max z=72x1+64x2 (1)s.t. x1+x2<=50 （2）12x1+8x2<=480 （3）3x1<=100 (4 )x1>=0,x2>=0 (5 )模型求解软件实现MATLAB软件实现>> f=-[72 64]f =-72 -64>> A=[1 1;12 8;3 0]A =1 112 83 0>> B=[50;480;100]B =50480100>> xm=[0,0]xm =0 0>> Ae=[]Ae =[]>> Be=[]Be =[]>> [x,fopt,key,c]=linprog(f,A,B,Ae,Be,xm,[],[]) Optimization terminated successfully.x =20.000030.0000fopt =-3.3600e+003key =1c =iterations: 5cgiterations: 0algorithm: 'large-scale: interior point' 图表绘制：>>plot(x)在LINDO中输入：max 72x1+64x2st2) x1+x2<503) 12x1+8x2<4804) 3x1<100End将文件重命名保存，选择“SLOVE”并对提示回答“是“，即可输出以下结果：LP OPTIMUM FOUND AT STEP 2OBJECTIVE FUNCTION V ALUE1) 3360.000VARIABLE V ALUE REDUCED COSTX1 20.000000 0.000000X2 30.000000 0.000000ROW SLACK OR SURPLUS DUAL PRICES2) 0.000000 48.0000003) 0.000000 2.0000004) 40.000000 0.000000NO. ITERATIONS= 2RANGES IN WHICH THE BASIS IS UNCHANGED:OBJ COEFFICIENT RANGESV ARIABLE CURRENT ALLOWABLE ALLOWABLECOEF INCREASE DECREASEX1 72.000000 24.000000 8.000000X2 64.000000 8.000000 16.000000RIGHTHAND SIDE RANGESROW CURRENT ALLOWABLE ALLOWABLERHS INCREASE DECREASE2 50.000000 10.000000 6.6666673 480.000000 53.333332 80.0000004 100.000000 INFINITY 40.000000上面结果得第3,5,6行明确地告诉我们，这个线性规划的最优解为x1=20,x2=30,最优值为z=3360，即用20桶牛奶生产A1,30桶牛奶生产A2，可获最大利润3360.结果分析:上面的输出中除了告诉我们问题的最优解和最优值以外，还有许多对分析结果有用的信息。
（1）原料、劳动时间、甲类设备的加工能力3个约束条件的右端，输出第7~10行“ＳＬＡＣＫＯＲＳＵＲＰＬＵＳ”给出这３种资源在最优解是否有剩余，这与图解法的如下结果一致：最优解在Ｂ点取得，表明原料、劳动时间已用完，而甲类设备的能力有余。
一般称“资源”剩余为零的约束条件为紧约束（有效约束）；（2）目标函数可以看作“效益”，成为紧约束条件的“资源”一旦增加，“效益”必然跟着增长。
输出第7~10行“DUAL PRICES”给出这3种资源在最优解下“资源”增加1个单元时“效益”的增量；“效益”的增量可以看作“资源”的潜在价值，经济学上称为影子价格；目标函数的系数发生变化是（假定约束条件不变）最优解和最优值会改变吗？只要目标函数系数的变化使得等值线族的斜率仍然在（1,3/2）范围内，这个最优解就不会改变课堂练习求解规划问题max 3x1+2x2x1+x2<=510x1+3x2<=20x1>=0,x2>=0在LINDO中输入：max 3x1+2x2st1) x1+x2<=52) 10x1+3x2<=203) x1>=04) x2>=0end将文件重命名保存，选择“SLOVE”并对提示回答“是“，即可输出以下结果：LP OPTIMUM FOUND AT STEP 2OBJECTIVE FUNCTION V ALUE1) 10.71429VARIABLE V ALUE REDUCED COSTX1 0.714286 0.000000X2 4.285714 0.000000ROW SLACK OR SURPLUS DUAL PRICES1) 0.000000 1.5714292) 0.000000 0.1428573) 0.714286 0.0000004) 4.285714 0.000000NO. ITERATIONS= 2RANGES IN WHICH THE BASIS IS UNCHANGED:OBJ COEFFICIENT RANGESV ARIABLE CURRENT ALLOWABLE ALLOWABLECOEF INCREASE DECREASEX1 3.000000 3.666667 1.000000X2 2.000000 1.000000 1.100000RIGHTHAND SIDE RANGESROW CURRENT ALLOWABLE ALLOWABLERHS INCREASE DECREASE1 5.000000 1.666667 3.0000002 20.000000 29.999998 5.0000003 0.000000 0.714286 INFINITY4 0.000000 4.285714 INFINITYP56（13）生物学家认为，对于休息状态的热血动物消耗的能量主要用于维持体温，能量与从心脏到全身的血流量成正比，而体温主要通过身体表面散失，建立一个动物体重与心率之间关系模型为：w=k*b.^(-1/3)其中：w为动物的心率，b为动物的体重。
MATLAB程序编写为：f=inline('k*w.^(-1/3)','k','w')f =Inline function:f(k,w) = k*w.^(-1/3)>> w=[25 200 2000 5000 30000 50000 70000 450000]w =Columns 1 through 725 200 2000 5000 30000 50000 70000Column 8450000>> r=[670 420 205 120 85 70 72 38]r =670 420 205 120 85 70 72 38>> [k,jm]=lsqcurvefit(f,1,w,r)Optimization terminated successfully:First-order optimality less than OPTIONS.TolFun, and no negative/zero curvature detectedk =2.0897e+003jm =8.5189e+003拟合k为：2.0897e+003 误差jm为：8.5189e+003 绘制图像为：>> plot(w,r,'')。