初等模型
数学建模培训讲义-建模概论与初等模型
模型建立 建立t与n的函数关系有多种方法:
1. 右轮盘转过第 i 圈的半径为r+wi, m圈的总长度 等于录象带在时间t内移动的长度vt, 所以
m kn
模型建立
2. 考察右轮盘面积的 变化,等于录象带厚度 3. 考察t到t+dt录象带在 乘以转过的长度,即 右轮盘缠绕的长度,有
[(r wkn)2 r 2 ] wvt (r wkn)2kdn vdt
• 亲自动手,认真作几个实际题目
数学建模的论文结构
1、摘要——问题、模型、方法、结果
2、问题重述
3、模型假设
4、分析与建立模型
5、模型求解
6、模型检验
7、模型推广
8、参考文献
9、附录
谢 谢!
二、初等模型
例1 哥尼斯堡七桥问题
符号表示“一笔画问题”(抽象分析法) 游戏问题图论(创始人欧拉) 完美的回答连通图中至多两结点的度数为奇
3. 对于椅脚的间距和椅腿的长度而言,地面是相对平坦的,
使椅子的任何位置至少有三只脚同时着地。
A
y A
椅脚连线为正方形ABCD(如右图).
模 型
t ——椅子绕中心点O旋转角度
构 f(t)——A,C两脚与地面距离之和 D
B
t
x
成 g(t)——B,D两脚与地面距离之和
O
B
f(t), g(t) 0
D
C
模型构成 由假设1,f和g都是连续函数 A
实际上, 由于测试有误差, 最好用足够多的数据作拟合。
若现有一批测试数据:
t 0 20 40 60 n 0000 1153 2045 2800 t 100 120 140 160 n 4068 4621 5135 5619
M02初等模型量纲分析和无量纲化
4
第二章
初等模型
5
第二章
初等模型
6
应用: 1:减少物理量; 2:舍弃次要因素,减少独立参数的个数; 3:物理模拟中的比例模型
例,用实验方法研究飞机的外部流动时,很难设想 为此而建立能容纳全尺寸飞机的大风洞,因为仅驱动风洞 气流所需的能量就大的惊人。所以合理的解决办法就是缩 小试件尺寸,做模型实验。因此引起的问题是应怎样设计 和安排实验才能保证模型实验能真实地反映全尺寸飞机的 飞行情况呢?
m=6, n=3
第二章 初等模型
f (q1 , q2 , L, qm ) = 0
rank A = r Ay=0 有m-r个基本解
ys = (ys1, ys2, …,ysm s = 1,2,…, m-r )T
ϕ ( g , l , ρ , v, s, f ) = 0
rank A = 3 Ay=0 有m-r=3个基本解
第二章 初等模型
7
2.5
量纲分析与无量纲化
量纲分析是20世纪初提出的在物理领域中建立数 学模型的一种方法,它在经验和实验的基础上利用物 理定律的量纲齐次原则,确定各物理量之间的关系。
量纲齐次原则
等式两端的量纲一致
例,用实验方法研究飞机的外部流动时,很难设想为此而建立 能容纳全尺寸飞机的大风洞,因为仅驱动风洞气流所需的能量就大的惊 人。所以合理的解决办法就是缩小试件尺寸,做模型实验。因此引起的 问题是应怎样设计和安排实验才能保证模型实验能真实地反映全尺寸飞 机的飞行情况呢?
动力学中 基本量纲 L, M, T 导出量纲
对无量纲量α,[α]=1(=L0M0T0)
第二章 初等模型
m1m2 f =k 2 r
9
量纲齐次原则
数学建模初等模型ppt课件
问题分析 通常 ~ 三只脚着地 放稳 ~ 四只脚着地
• 四条腿一样长,椅脚与地面点接触,四脚
模 连线呈正方形;
型 假
• 地面高度连续变化,可视为数学上的连续
设 曲面;
• 地面相对平坦,使椅子在任意位置至少三
只脚同时着地。
理学院 4
模型构成
xx
用数学语言把椅子位置和四只脚着地的关系表示出来
质, 必存在0 , 使h(0)=0, 即f(0) = g(0) . 因为f() • g()=0, 所以f(0) = g(0) = 0.
评注和思考 建模的关键 ~ 和 f(), g()的确定
假设条件的本质与非本质 考察四脚呈长方形的椅子
理学院 7
xx
2.1.2 分蛋糕问题
妹妹过生日,妈妈做了一块边界形状任意的 蛋糕,哥哥也想吃,妹妹指着蛋糕上的一点 对哥哥说,你能过这一点切一刀,使得切下 的两块蛋糕面积相等,就把其中的一块送给 你。哥哥利问题用归高结等为数如学下知一识道证解明决题了:这个问题,
11
理学院
xx
数学模型为
10
y y1 y2 10 x 41.6 10 x 5 2.4 15 41.6
0 x4
4 x 15 15 x
0.8
t 2.5
计算起来很简单。
理学院 12
xx
2.1.4 蚂蚁逃跑问题
数学建模
(Mathematical Modeling)
1
xx
第二章 初等模型
理学院 2
黑
第二章 初等模型
龙
江
生活中的问题
科
技
极限、最值、积分问题的初等模型
中考数学十大模型
中考数学十大模型中考数学是学生的必修课程之一,对于许多学生来说,数学是一个困难的学科。
然而,在中考数学考试中,有一些常见的数学模型可以帮助学生更好地理解和掌握数学知识。
下面将介绍中考数学中的十大模型。
1.几何模型:在中考数学中,几何是一个非常重要的部分。
通过几何模型,学生可以更好地理解和运用几何知识,如三角形、四边形、圆等。
几何模型可以帮助学生更好地理解空间关系和形状属性。
2.代数模型:代数是中考数学中的另一个重要部分。
通过代数模型,学生可以更好地理解和运用代数知识,如方程、不等式、函数等。
代数模型可以帮助学生更好地解决实际问题和提高数学计算能力。
3.统计模型:统计是数学中的一个重要分支,通过统计模型,学生可以更好地理解和运用统计知识,如概率、样本调查、数据分析等。
统计模型可以帮助学生更好地理解数据和做出正确的决策。
生可以更好地理解和运用函数知识,如线性函数、二次函数、指数函数等。
函数模型可以帮助学生更好地描述和分析实际问题。
5.图形模型:在中考数学中,图形是一个常见的题型,通过图形模型,学生可以更好地理解和分析各种图形,如折线图、饼状图、柱状图等。
图形模型可以帮助学生更准确地表示和比较数据。
6.初等模型:初等数学是中考数学的基础,通过初等模型,学生可以更好地掌握基本的数学运算和基本的数学概念,如加减乘除、分数、百分数等。
初等模型可以帮助学生建立数学基础,为进一步学习数学打下坚实的基础。
7.空间模型:空间是几何的重要组成部分,通过空间模型,学生可以更好地理解和运用空间知识,如平行线、垂直线、平行四边形等。
空间模型可以帮助学生更好地理解几何问题和解决实际问题。
8.时间模型:时间是统计中的重要概念,通过时间模型,学生可以更好地理解和运用时间知识,如时间单位、时间比较、时间序列等。
时间模型可以帮助学生更好地描述和分析时间数据。
生可以更好地理解和运用测量知识,如长度、面积、体积等。
测量模型可以帮助学生更准确地测量物体的大小和形状。
数学建模初等模型
数学建模初等模型
数学建模是将现实世界的问题抽象化为数学模型,并利用数学方法和技巧来分析和解决这些问题的过程。
在数学建模中,初等模型是指使用基本的数学概念和方法来描述和解决问题的模型。
常见的初等模型包括线性模型、指数模型、对数模型、多项式模型等。
线性模型是最简单的初等模型之一,它假设变量之间的关系是线性的,可以用直线来表示。
指数模型描述的是变量之间的指数关系,对数模型则描述的是变量之间的对数关系。
多项式模型可以用多项式函数来描述变量之间的关系。
使用初等模型进行数学建模时,我们需要确定问题中的关键变量和它们之间的关系,然后建立数学方程或函数来表示这些关系。
通过对这些方程或函数进行求解和分析,我们可以得到问题的解答或结论。
初等模型的优点是简单易懂,容易理解和应用。
它适用于一些简单的实际问题,例如人口增长、物体运动、投资收益等。
但初等模型也有一些限制,它对问题的描述和解决方法有一定的限制性,不能很好地处理复杂的问题。
总之,初等模型是数学建模中的一种简单模型,通过使用基本的数学
概念和方法来描述和解决问题。
它易于理解和应用,适用于一些简单的实际问题。
但在处理复杂问题时,可能需要借助更高级的数学模型和技巧来进行建模和分析。
高考数学初等函数知识点 函数模型及其应用
高考数学初等函数知识点函数模型及其应用导语:常见的函数模型有一次函数模型、二次函数模型、指数函数模型、对数函数模型、分段函数模型等,下面就由为大家带来高考数学初等函数知识点:函数模型及其应用,大家一起去看看怎么做吧!1.我们目前已学习了以下几种函数:一次函数y=kx+b(k≠0),二次函数y=ax2+bx+c(a≠0),指数函数y=ax(a>0且a≠1),对数函数y=logax(a>0且a≠1),幂函数y=xa(a为常数)2.用函数模型解决实际问题的根本步骤:第一步,审清题意,设立变量 ;第二步,根据所给模型,列出函数关系式;第三步,利用函数关系求解;第四步,再将所得结论转译成具体问题的解答.3.在处理曲线拟合与预测的问题时,通常需要以下几个步骤:(1)能够根据原始数据、表格、绘出散点图;(2)通过考查散点图,画出“最贴近”的曲线,即拟合曲线;(3)根据所学函数知识,求出拟合曲线的函数解析式;(4)利用函数关系,根据条件对所给问题进行预测和控制,以便为决策和管理提供依据.4.解疑释惑(1)怎样理解“数学建模”和实际问题的关系?一般来说,对问题进行修改和简化,形成一种比拟精确和简洁的表述,这时可称之为“实际模型”,它和“实际原形”不同,因为它被简化了,不是实际问题所有方面都得到了表达.而是在得到一个“实际模型”之后,再用数学符号和表达式来代替实际问题中的变量和关系,得到的结果是一个“数学模型”. (2)怎样才能搞好“数学建模”?在“数学建模”中要把握好以下几个问题:1理解问题:阅读理解,读懂文字表达,认真审题,理解实际背景.弄清楚问题的实际背景和意义,设法用数学语言来描述问题.2数学建模:把握新信息,勇于探索,善于联想,灵活化归,根据题意建立变量或参数间的数学关系,实现实际问题数学化,引进数学符号,构建数学模型,常用的数学模型有方程、不等式、函数.3求解模型:以所学的数学性质为工具对建立的数学模型进行求解. ○4检验模型:将所求的结果代回模型中检验,对模拟的结果与实际情形比拟,以确定模型的有效性,如果不满意,要考虑重新建模.5评价与应用:如果模型与实际情形比拟吻合,要对计算的结果作出解释并给出其实际意义,最后对所建立的模型给出运用范围.如果模型与实际问题有较大出入,那么要对模型改良,并重复上述步骤.(3)“数学建模”中要注意什么问题?1有的应用题文字表达冗长,或者选择的知识背景较为陌生,处理时,要注意认真、耐心地阅读和理解题意.2解决函数应用题时要注意用变化的观点分析和探求具体问题中的数量关系,寻找量与量之间的内在联系,然后将这些内在联系与数学知识联想,建立函数关系式或列出方程,利用函数性质或方程观点来求解,那么可使应用题化生为熟,尽快得到解决. 5.规律总结(1)如果实际问题中的规律很难用一个统一的关系式表示,可考虑用分段函数来表示它.另外,在实际问题的计算中应注意统一单位.(2)分类讨论建立函数模型在实际问题中较为常见,应引起充分注意. (3)建立“数学模型”常用的分析方法:(1)关系分析法:即通过寻找关键词和关键量之间的数量关系的方法来建立问题的数学模型的方法.(2)列表分析法:即通过列表的方式探索问题的数学模型的方法.(3)图象分析法:即通过对图象中的数量关系分析来建立问题的数学模型的方法.。
概率论与数理统计在数学建模中的应用
概率论与数理统计在数学建模中的应用概率论与数理统计在数学建模中的应用——国 冰。
第一节 概率模型一、初等概率模型初等概率模型主要介绍了可靠性模型、传染病流行估计、常染色体遗传模型等三类问题:1、复合系统工作的可靠性问题的数学模型设某种机器的工作系统由N 个部件组成,各部件之间是串联的,即只要有一个部件失灵,整个系统就不能正常工作.为了提高系统的可靠性,在每个部件上都装有主要元件的备用件及自动投入装置(即当所使用元件损坏时,备用元件可自动替代之而开始工作)明显地,备用件越多,整个系统正常工作的可靠性就越大. 但是,备用件过多势必导至整个系统的成本、重量和体积相应增大,工作精度也会降低. 因此,配置的最优化问题便被提出来了:在某些限制性条件之下,如何确定各部件的备用件数量,使整个系统的工作可靠性最大? 这是一个整体系统的可靠性问题.我们假设第i 个部件上装有i x 个备用件(1,2,,)i N =,此时该部件正常工作的概率为()i p x ,那么整个系统正常工作的可靠度便可用1()ni i p p x ==∏ (9.1)来表示.又设第i 个部件上的每个备用件的费用为i C ,重量为i W ,并要求总费用不超过C ,总重量不超过W ,则问题的数学模型便写成为1max ()ni i p p x ==∏合理的决策必须具备三个条件:(1)目标合理;(2)决策结果满足预定目标的要求;(3)决策本身符合效率、满意、有限合理、经济性的原则。
所谓风险型决策是指在作出决策时,往往有某些随机性的因素影响,而决策者对于这些因素的了解不足,但是对各种因素发生的概率已知或者可估算出来,因此这种决策存在一定的风险.①风险决策模型的基本要素决策者——进行决策的个人、委员会或某个组织.在问题比较重大和严肃时,通常应以后者形式出现.方案或策略——参谋人员为决策者提供的各种可行计划和谋略. 如渔民要决定出海打鱼与否便是两个方案或称两个策略.准则——衡量所选方案正确性的标准.作为风险型决策,采用的比较多的准则是期望效益值准则,也即根据每个方案的数学期望值作出判断.对收益讲,期望效益值越大的方案越好;反之对于损失来讲,期望效益值越小的方案越好.事件或状态——不为决策者可控制的客观存在的且将发生的自然状态称为状态(事件),如下小雨,下大雨和下暴雨即为三个事件或称三种状态,均为人所不可控因素.结果——某事件(状态)发生带来的收益或损失值.②风险决策方法•利用树形图法表示决策过程具有直观简便的特点,将其称为决策树的方法.•充分利用灵敏度分析(即优化后分析)方法对决策结果作进一步的推广和分析.决策树一般都是自上而下的来生成的。
数学建模-初等模型讲义
123
2083.3
1341.8
3425.2 256250.0 250365.4
237
2083.3
45.5
2128.8 493750.0 328794.3
238
2083.3
34.1
2117.4 495833.3 328828.5
239
2083.3
240
2083.3
22.7
2106.1 497916.7 328851.2
9
7
9
11.3
4
8.5
21
21 21
ai比惯例 分配的要小
第21席应该分配乙系, 标准1的分配方案:10, 7, 4.
可用列表方法解决标准1(类似可解决标准2与3) 计算 ni 成表, k 1,2, k
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 甲 103 51.5 34.3 25.8 20.6 17.2 14.7 12.9 11.4 10.3 9.4 乙 63 31.5 21.0 15.8 12.6 10.5 9.0 7.9 7.0 6.3 5.7 丙 34 17.0 11.3 8.5 6.8 5.7 4.9 4.3 3.8 3.4 3.1
2. 按揭还款
用房产在银行办理的贷款, 该贷款要按照银行规
定的利率支付利息。 贷款形式
商业贷款和公积金贷款. 还款形式
等额本息和等额本金.
如贷款50万, 分20年还清, 年利率r , 问月供是多少?
调整日期
2015.08.26 2015.06.28 2015.05.11 2015.03.01 2014.11.22 2012.07.07 2012.06.09 2011.07.07 2011.04.06 2011.02.09 2010.12.26 2010.10.20 2008.12.23
数学建模_初等模型
1805年,英国和法国进行了一场惨烈的海战。其中,尼尔 森担任英国统帅,他的对手则是大名鼎鼎的拿破仑。尼尔森的 舰队有27艘战舰,而拿破仑的舰队却有33艘战舰。根据以往的 战争经验,若两军相遇,一方损失兵力大约是对方兵力的10%。 如果按照这一公式计算,显然人多势众的法军将获胜,而且在 第11次遭遇战中全歼英军,如表所示。
(k3 ∈ R+ ) (k4 ∈ R+ )
⎧⎨⎩TOnn++11
= On + ΔOn = Tn + ΔTn =
= (1 (1 +
+ k1)On k2 )Tn −
− k3OnTn k4OnTn
现在,取k1=0.2、 k2=0.3、 k3=0.001、 k4=0.002,解得平衡 点(O,T)=(150,200)或(0,0)【舍去】
在什么情况下双方的核军备精神才不会无限扩张而存在暂 时的平衡状态,处于这种平衡状态下双方拥有最少的核武器数 量是多大,这个数量受哪些因素影响,当一方采取诸如加强防 御、提高武器精度、发展多弹头导弹等措施时,平衡状态会发 生什么变化?
最后英军战胜了法军,而且双方伤亡情况与历史事实也很 相近。当年,英军在战役A和战役B中战胜法军,但法军没有增 援C,而是选择了撤退,大约有13艘战舰退回法国海港。
点评:数学建模以解决某现实问题为目的,从问题中抽象 并归结出来的数学问题。从现象到模型,数学建模必须反映现 实,既然是一种模型,它就不是现实问题的全部复制,常常会 忽略一些次要因素,作一些必要的简化,但本质上必须反映现 实问题的数量规律。
斑点猫头鹰
老鹰 天数 老鹰 斑点猫头鹰 天数
情况4:老鹰仍然成为胜利者, 斑点猫头鹰最后还是灭绝了。与 数量 前面三种情况相比,两个种群的 初始数量相同,可以说是站在同 一条起跑线上。但是,老鹰种群 以绝对的优势赢得胜利,而斑点 10 猫头鹰种群惨遭灭绝。
第四讲(一)初等模型-公平的席位分配-实物交换PPT课件
若rB (n1 1, n2 ) rA (n1, n2 1),则这席位应给A,反之给B
10
当rB (n1 1, n2 ) rA (n1, n2 1),该席给A
根据rA,rB的定义
p22
p12
n2 (n2 1) n1(n1 1)
该席给A,否则该席给B
M1
p3(x3,y3)
将所有与p1, p2无差别的点连接 起来,得到一条无差别曲线MN,
y2
.p2
N1
N
0
x1
x2
xo x
线上各点的满意度相同, 线的形状反映对X,Y的偏爱程度,
比MN各点满意度更高的点如p3,在另一条无差别曲线M1N1
上。于是形成一族无差别曲线(无数条)。
16
y
甲的无差别曲线族记作
设A,B分别有n1, n2席,若增加1席, 问应分给A?还是B?
9
不妨设初始时 p1 / n1 p2 / n2, 即对A不公平,分下列几种情况
1)若 p1 /(n1 1) p2 / n2,则这席位应给A
2)若 p1 /(n1 1) p2 / n2,应计算rB (n1 1, n2 ) 3)若 p1 / n1 p2 /(n2 +1),应计算rA (n1, n2 1)
第四讲 初等模型
一、公平的席位问题 二、实物交换
1
一、公平的席位分配
席位分配是日常生活中经常遇到的问题,在企业、公 司、学校、政府部门都能应用该模型解决实际的问题。
席位可以是代表大会、股东会议、公司企业员工大会 等的具体座位。假设说,有一个公司要召集所有的部门开 一个员工会议,在公司的会议厅里只能坐40个人,而公 司总共有10个部门,10个部门总共有498个人,而每个部 门的人数都不尽相同。如果你是会议的策划人,你要合理 的分配会议厅的40个座位,既要保证每个部门都有人参 加,最关键的就是要对10个部门都公平,保证10个部门 对你所安排的位置没有异议。那么这个问题就要靠数学建 模的方法来解决。
初等模型-数学模型
几何模型
01
02
03
平面几何
平面几何是几何模型的基 础,通过点、线、面等基 本元素描述实际问题,如 三角形、四边形、圆等。
立体几何
立体几何是描述三维空间 中物体形状和位置关系的 数学模型,如长方体、球 体、圆柱体等。
解析几何
解析几何是将几何问题转 化为代数问题的数学模型, 通过代数方法解决几何问 题。
提高数学模学模型具有强大的预测和决策支持功能 ,可以提高决策的科学性和准确性。通过 数学模型的建立和应用,可以解决实际问 题,推动科学技术和社会经济的发展。
影响力
加强数学模型的宣传和推广,提高其在社 会、经济、科技等领域的认知度和影响力 。同时,加强国际交流与合作,推动数学 模型在全球范围内的应用和发展。
感谢观看
THANKS
通过数学模型可以模拟物种进化过程, 解释生物多样性的起源和演化。
在商业决策中的应用
市场预测
通过分析历史数据和市场趋势, 可以建立一个数学模型来预测未
来的市场需求和销售情况。
投资决策
利用数学模型评估投资组合的风 险和回报,帮助投资者做出明智
的投资决策。
供应链管理
通过数学模型优化库存管理、物 流和运输,降低成本并提高效率。
01
02
03
04
解析法
通过数学公式推导求解,适用 于有解析解的简单问题。
数值法
通过数值计算求解,适用于大 多数实际问题。
近似法
通过近似计算求解,适用于难 以精确求解的问题。
模拟法
通过模拟实验求解,适用于难 以建立数学模型的问题。
数学模型的验证与优化
模型验证
通过对比模型的预测结果与实际数据 进行验证,确保模型的准确性。
初等数学建模论文常见的题目和要求
将
,得
于是当 一定时,有不等式最值定理得
可使 最小
设
4, m
代入上式得 =5 ~6
一般情况下,人的步行速度不可能每秒五步,所以这个结果不合理。
3.3 模型修改
将( 3 )的假设修改为: 腿的质量集中在脚部,行走看作脚的直线运动时,动能将变为
= 当 v 一定, W 最小时有
4 , m 时,
此结果较合适,所以此模型成立。
设腿长 ,步长 s (s< ):
( 2 )人行走时人体重心升高 ,腿的质量 m ,行走速度 v; ( 3 )人体质量 M ,每秒行走步 n 。
3.模型的建立与求解
如图,通过近似图形分析和直角三角形性质易知人重心在行走时升高。 所以,动能增加的同时也重力势能会增加。以下对此求解:
3.1. 人行走时的动能
a) 、现因学生转系,三系人数为 103, 63, 34, 问 20 席如何分配? b) 、若增加为 21 席,又如何分配?
四、汽车刹车距离
•
美国的某些司机培训课程中的驾驶规则:正常驾驶条件下 , 车速每增 10 英里
/ 小时,
后面与前车的距离应增一个车身的长度。
•
实现这个规则的简便办法是 “2 秒准则 ” :
车距离。5. 人行走最省力模型。 论文的要求。论文的关键环节。 论文正题。 初等模型题目
一、贷款购房方案的选择 贷款买房这一消费方式已被越来越多的市民接受,但是在“花明天的钱,享受今天的幸福” 的同时,许多购房者希望能有一个较好的理财方案。中国人民银行 1998 年 5 月出台了《个 人住房贷款管理办法》中明确规定,住房贷款主要有两种不同的还款方式:等额本息和、等 额本金,并允许借款人和贷款人在双方协商基础上进行选择,但一笔借款合同只能选择一种 还款方式,而合同签订后,不得更改。对一位购房者来说,最终选择哪一种还款方式,而合 同签订后,不得更改。对一位购房者来说,最终选择哪一种还款方式呢?哪一种还款方式更 有利于自己呢?为了寻根究底,我们开始探索研究——贷款者在每期偿还相等的款额情况 下,如何选择还款方式?
实物交换、核军备竞赛—数学建模初等模型的应用
乙安全线
y0 0 x
y1 y0 0
y=f ( x)
y0 y f ( x) y0 x
x0
P(xm,ym)甲 安 x=g(y) 全 区 x1 x
P~平衡点(双方最少导弹数)
精细 模型
x<y x=y
乙方残存率 s ~甲方一枚导弹攻击乙方一个 基地,基地未被摧毁的概率。 甲方以 x攻击乙方 y个基地中的 x个, sx个基地未摧毁,y–x个基地未攻击。 y0=sx+y–x y0=sy y= y0+(1-s)x
xm , ym ym xm
0
x0
x
甲方的被动防御也会使双方军备竞赛升级。
模型解释
• 甲方将固定核导弹基地改进为可移动发射架 乙安全线y=f(x)不变
y
, ym ) P( xm
甲方残存率变大
威慑值x 0和交换比不变 x减小,甲安全线 x=g(y)向y轴靠近 PP´
y0 0
P(xm,ym)
.
D
B
p
0
A
.
C
xo x
设X单价a, Y单价b, 则等价交换下ax+by=s (s=ax0=by0)
2.7
背 景
核军备竞赛
• 冷战时期美苏声称为了保卫自己的安全,实行“核威 慑战略”,核军备竞赛不断升级。 • 随着前苏联的解体和冷战的结束,双方通过了一系列 的核裁军协议。 • 在什么情况下双方的核军备竞赛不会无限扩张,而存 在暂时的平衡状态。 • 估计平衡状态下双方拥有的最少的核武器数量,这个 数量受哪些因素影响。 • 当一方采取加强防御、提高武器精度、发展多弹头导 弹等措施时,平衡状态会发生什么变化。
模 型 假 设
数学模型-第02章(第五版)
对Q1比Q2的减少量 作最保守的估计,
取k1/k2 =16
Q1 1 , h l
Q2 8h 1
d
模型应用
Q
1
l
1
, h
Q 8h 1
d
2
取 h=l/d=4, 则 Q1/Q2=0.03
Q1/Q2
即双层玻璃窗与同样多材
料的单层玻璃窗相比,可
0.06
减少97%的热量损失.
结果分析
0.03 0.02
八人 5.87 5.92 5.82 5.73 5.84 18.28 0.610 30.0
空艇重w0(kg) 桨手数n 16.3 13.6 18.1 .7
准 调查赛艇的尺寸和质量 备
l /b, w0/n 基本不变
问题分析 分析赛艇速度与桨手数量之间的关系
赛艇速度由前进动力和前进阻力决定: • 前进动力 ~ 桨手的划桨功率 • 前进阻力 ~ 浸没部分与水的摩擦力
O 2 4 6h
Q1/Q2所以如此小,是由于层间空气的热传导系 数k2极低, 而这要求空气非常干燥、不流通.
房间通过天花板、墙壁、…损失的热量更多.
实际上双层窗的功效不会如此之大!
2.2 划艇比赛的成绩
对四种赛艇 (单人、双人、四人、八人) 4次国际
问 大赛冠军的成绩进行比较,发现与桨手数有某 题 种关系. 试建立数学模型揭示这种关系.
比MN各点满意度更高的点如p3,在另一条无差别曲 线M1N1上, 于是形成一族无差别曲线(无数条).
甲的无差别曲线 甲的无差别曲线族记作 f(x,y)=c1 c1~满意度
y
f(x,y)=c1
.y
p1
c1
(f ~等满意度曲线)
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出版社 B 给作者的报酬为:
0,0 n 4000 , y2 10 %(n 4000 ) p 3( n 4000 ), n 4000
即
0,0 n 4000 , y2 10 %np 3n 400 p 12000 , n 4000
如今,理财已走进千家万户,在花样繁多的理财 产品(如公司债券、银行理财产品、股票、基 金、银行利息、保险、房地产等)中,有的风险 大,投资时间长,收入高;有的风险小,投资时 间短,收入低……如果不考虑投资风险,投资时 间等因素,且预期收益明确,就可以利用初等数 学的方法,建立初等模型,通过计算和比较,在 这些理财产品中做出明智选择,以确保预期收 益。
多元函数模型
在实际建模中,有时由于情况复杂,影 响决策变量的因素有多个,这时可以根 据需要建立多元函数模型。
居民电费模型
在中国有些地区,由于电力紧张,政府鼓励“错峰”用电, 四川省电网居民生活电价表(单位:元/kwh)规定“一户 一表”居民生活用电收费标准如下: (1)月用电量在60kwh及以下部分,每日7:00~23:00期间 用电,每千瓦时0.4724元;23:00~次日7:00期间用电, 每千瓦时0.2295元。 (2)月用电量在61kwh至100kwh部分,每千瓦时提高标 准0.08元。 (3)月用电量在100kwh至150kwh部分,每千瓦时提高标 准0.11元。
即
0.4724 x 0.2295 y,0 x y 60, 0.4724 x 0.2295 y ( x y 60) 0.08,60 x y 100, Z 0.4724 x 0.2295 y 3.2 0.11( x y 100),100 x y 150, 0.4724 x 0.2295 y 8.7 0.16( x y 150),150 x y
拓展思考:
1、如果出版社C提供7%的版税,问作者又 该如何做出选择? 2、如果出版社D提供版权费10万元,问作 者又该如何选择? 3、请分析书的定价对作者选择出版社有何 影响?
案例多选:
【参观购票策略模型】某展览馆为鼓励 团体消费,门票收费标准为:每人5 元,40人以上(含40人)的团体票6折优 惠。试建立门票费用模型,简单分析购 票策略,并分别计算当有32名、40 名、50名学生入馆参观时需要支付的门 票费。
0.4724 x 0.2295 y,0 x y 60, 0.4724 x 0.2295 y ( x y 60) 0.08,60 x y 100, Z 0.4724 x 0.2295 y 0.08 40 0.11( x y 100),100 x y 150, 0.4724 x 0.2295 y 0.08 40 0.11 50 0.16( x y 150),150 x y
二、模型的分析与建立
事实上,按40人(团体票)购买享受6折优惠 的总门票费用为60%*5*40=120元,而这一 门票总费用相当于只购买了24人的门票。因 此当 24 x 40 时,按40人购买团体打折票 的费用低于按实际人数购买门票的费用;当 0 x 24 时,按实际人数购买门票的费用 低于120元,可以按实际人数购买门票。
一、模型假设与变量说明
1、电表能准确地显示每户居民各时段的月 用电量,且无公摊; 2、假设收费标准按月执行; 3、设Z为“一户一表”居民的月电量,居民 一个月内在时段7:00~23:00期间的用电 量为x,时段23:00~次日7:00的用电量 为y。
二、模型的分析建立与求解
居民的月用电量应为在时段 7:00~23:00 的用电量 x 与 在时段 23:00!次日 7:00 的用电量 y 的总和,当总用 电量超过 60kwh 而未超过 100kwh 时,超过 60kwh 部分的电量,居民需支付额外电费,以此类推。模型 如下:
一、模型假设与变量说明
1、假设一个参观团可以购买参观团人数的 门票数; 2、设参观团有x人,实际购买门票费为y 元,按x人购买x张门票费用为z元。
二、模型的分析与建立
若按参观团实际人数购门票,门票费用模型为:
5 x z 60%
x 40 x 40
在实际购买门票时,当x接近40人时,通过粗略 分析可知,按实际人数购买门票的费用可能高 于按40人购买团体票打折门票的费用。
这里 x=200.y=100, 因为 x+y=300>150, 所以将 x=200, y=100 代入电费模型中的第 4 个,得 Z=150.13 元。
建议: 由于夜间电价不到白天 电价的一半,所以居民应
尽可能地在 23:00~次日 7:00 时段用电, 如一些耗电较 高的电热水器等可设置在夜间工作。另外,由于用电 越高,电价越高,所以,倡议居民养成节约用电 的好 习惯。
初等模型
预备知识:
初等数学的代数、三角、几何、平面解 析几何和排列组合知识
学习目标:
掌握数学建模的基本方法与步骤; 掌握建立初等模型的方法
学习内容
一、一元函数模型 二、多元函数模型 三、排列组合及其它模型
一元函数模型
理财模型
刘艳红老人最近以1百万元的价格卖掉自己的 房屋搬进敬老院。有人向她建议将1百万用去 投资,并将投资回报支付各种保险。经过再三 考虑,她决定用其中的一部分去购买公司债 券,剩余部分存入银行。公司的债券的年回报 率是5.5%,银行的存款年利率是3%。 (1)假设老人购买了x万元的公司债券,试建立 她的年收入模型。 (2)如果她希望获得45000元的年收入,则她至 少要购买多少公司债券。
二、模型的分析、建立与求解
问题( 1) 刘艳红老人的年收入 I(单位:万元)为购买公司债 券的红利收入 xr1 与银 行存款的利息收入 (100 x) r2 之 和。因此建立模型如下:
I xr1 (100 x) r2 0 x 100
即
I ( r1 r2 ) x 100 r2
于是,得以下结果 (1) 当销量 n (2) 当销量 n
6000 340 p 2% p 1 时,选择 A 出版社;
6000 340 p 2% p 1 时,选择 A、B 出版社所
得的报酬相同,此时,作者可以在 A、B 两家 出版社之间任选一家; (3) 当销量 n
6000 340 p 2% p 1 时,选择 B 出版社。
社会 ” 的口号 。水 、 电 、气 、粮食 等 式 每个家庭 的 必需品 , 每个家庭 浪费一点 ,全国浪费的数字惊人 。因此 ,有必要了解 每个家庭 的基本
用量 ,制定合理 的 收费方案 ,保障居民 的 基本生活 需要 ,限制铺张浪 费。
排列组合及其他模型
旅游景点的选择模型
家住成都的小张准备暑假带孩子到北京及附近城市去 旅游,成都某旅行社开辟了以下两条旅游线路 线路一 线路二 北京、北戴河、天津 北京、沈阳、哈尔滨
三、模型求解
当x=32时,实际需要支付的门票费 用y=120元;当x=40时,实际需要支付 的门票费用y=120元;当x=50时,实际 需要支付的门票费用y=150元。
拓展思考:
如果门票收费标准为:每人5元,20人以上 (含20人)40人以下(不含40人)的团 体票每人少1元,40人以上(含40人)的 团体票以6折优惠,请建立门票费用的函 数模型,并给出相应的购票策略。
一、模型的假设与变量说明
1、假设该书的定价是固定的,与选择的 出版社无关。 2、假设该书的销售量是固定的,即选择 哪家出版社对销售量没有影响; 3、假设出版社的稿酬均按销售数量计; 4、设作者选择A,B两家出版社所得的报 酬分别为y1,y2(单位:元),销售量 为n册,书的定价为p元/本。
拓气费 等 的 函数模型 , 并给出 合 。
请根据 你的调查 确定 一个家庭 ( 按人口算 ) 水 、 电 、 天然气 的 最低月用量 , 你有更好的价格方案吗 ?
中国人口众多
,各种资源十分匮乏
,因此 ,政府提出了 “ 建立节约型
(4)月用电量在150kwh及以上部分,每千瓦时提高 标准0.16元。 根据以上规定,建立该地区“一户一表”居民用电量与 电费之间的函数关系模型,若某户居民6月份的用电 量为:7:00~23:00期间用了200kwh,23:00~次 日7:00期间用了100kwh,请计算这户居民6月份应 该缴纳的电费。根据所建立的模型为居民提供一个 合理化的用电建议。
二、模型的分析与建立
出版社给作者的报酬 y(单位:元)为版税与稿酬和。 出版社 A 给作者的报酬为
6% np,0 n 3000, y1 8%(n 3000) p 2( n 3000) 6% 3000 p, n 3000
即
6% np,0 n 3000, y1 8%np 2n 60 p 6000, n 3000
出版社的稿酬模型
有两家出版社正在竞争一部新作的版权。A出版 社给作者的稿酬为:前3000册提供6%的版 税;超过3000册部分支付8%的版税另加每 本2元的稿酬。B出版社给作者的稿酬为: 前4000册不支付版税,但超过4000部分将支 付10%的版税另加每本3元的稿酬。请问作者 应选择哪一家出版社?
二、模型的分析与建立
由以上分析可知,当 x 24 时按实际人数购买门
24 x 40 时选择按 40 人团体票 6 折优惠购 票;当
买门票;当 x 40 时选择团体票 6 折优惠购买门 票。参观团实际需要支付的门票费用模型如下:
5 x y 120 60% 5 x 0 x 24 24 x 40 x 40
将问题中的已知数据代入模型,得
I (5. 5% 3%) x 100 3% 2.5% x 3( 0 x 100 )