报童 数学建模

报童诀窍

一、问题：

报童每天清晨从报社购进报纸零售，晚上将没有卖掉的报纸退回。设报纸每份的购进价为b ，零售价为a ，退回价为c ，假设a>b>c 。即报童售出一份报纸赚a-b ，退回一份赔b-c 。报童每天购进报纸太多，卖不完会赔钱；购进太少，不够卖会少挣钱。试为报童筹划一下每天购进报纸的数量，以获得最大收入。

二、模型分析：

购进量由需求量确定，需求量是随机的。假定报童已通过自己的经验或其他渠道掌握了需求量的随机规律，即在他的销受范围内每天报纸的需求量为 r 份的概率是f(r)(r=0,1,2…)有了f(r),a 和b,c 就可以建立关于购进量的优化模型。

三、模型建立：

假设每天购进量是n 份，需求量是随机的，r 可以小于，等于或大于n, ，所以报童每天的收入也是随机的。那么，作为优化模型的目标函数，不能取每天的收入，而取长期卖报（月，年）的日平均收入。从概率论大数定律的观点看，这相当于报童每天收入的期望值，简称平均收入。

记报童每天购进n 份报纸的平均收入为G(n),

如果这天的需求量r<=n,

则售出r 份，退回n-r 份；如果需求量人r>n,则r 份将全部售出。需求量为r 的概率是f(r),则

()()()()[]()()()∑∑=∞

+=-+----=

n r n r r nf b a r f r n c b r b a n G 0

1

问题归结为在()c b a r f ,,,已知时，求n 是G(n)最大。

四、模型求解：

购进量n 都相当大，将r 视为连续变量便于分析和计算，这时概率f(r)转化为概率密度函数p(r)

()()()()[]()()()⎰⎰∞

-+----=

n n

dr r np b a dr r p r n c b r b a n G 0

计算

()()()()⎰--

-=n

dr

r p c b n np b a dn

dG 0()()()()dr r p b a n np b a n ⎰∞

-+

--

令0=dn

dG 得

dn

dG ()()()()()()dr r p b a dr r p c b n np c a n n

⎰⎰∞-+---=0

2

得到

()()c

b b a dr

r p dr r p n

n --=

⎰

⎰∞

n 应满足上式。()10

=⎰∞

dr r p 使报童日平均收入达到最大的购进量为

()c

a b a dr r p n

--=

⎰

根据需求量的概率密度p(r)的图形可以确定购进量n 在图中用p1,p2分别表示曲线p(r)下的

两块面积，则c

b b a P P --=

2

1

O n r

因为当购进n 份报纸时，()dr r p P n

⎰=

1是需求量r 不超过n 的概率；

()dr r p P n

⎰

∞

=

2是需求量r 超过n 的概率，既卖完的概率，所以上式表明，购进的份数n 应

使卖不完与卖完的概率之比，恰好等于卖出一份赚的钱a-b 与退回一份赔的钱b-c 之比。

五、结论：

当报童与报社签订的合同使报童每份赚钱与赔钱之比约大时，报童购进的份数就应该越多。

六、练习：

利用上述模型计算，若每份报纸的购进价为0.75元，售出价为1元，退回价为0.6元，需求量服从均值500份，均方差50份的正态分布，报童每天应购进多少份报纸才能使平均收入最高，最高收入是多少？

当a=1, b=0.75, c==0.6时 需求量r 服从)50,500(~2N r 分布。

3

56

.075.075.012

1=

--=

--=c

b b a P P 对应的正态分布表得到对应概率为0.9515

所以购进量为5.3128

5500=⨯

当r<=n 时最高收入为()15.78951.05.31275.01=⨯⨯-

当r>n 时最高收入为()()()[]6.479515.05.3125006.075.05.31275.01=⨯-⨯--⨯-

()

r p