数学建模 初等数学方法建模
数学建模第二章初等方法建模
第二章 初等方法建模
2.1 比例分析模型
2.2
2.3
代数模型
简单优化模型
节水洗衣机
2.4
Department of Mathematics
HUST
Mathematical Modeling
2.1
比例分析模型
2.1.1
包装成本问题
2.1.2
划艇比赛成绩
Department of Mathematics
d hW kS m
其中 S 是表面积, h 0, k 0, m 0 均为常数,
Department of Mathematics
HUST
2.1.1 包装成本问题
Mathematical Modeling
模型分析与建立
6)假设各种包装品在几何形状上是大致相似的,体积几乎
与线性尺度的立方成正比,表面积几乎与线性尺度的平 方成正比,
即v l , s l
3
2
所以S l 2/3. 由于v W , 有S W 2/3
Department of Mathematics
HUST
2.1.1 包装成本问题
Mathematical Modeling
模型分析与建立
现在将比例法中涉及的自变量化为一个自变量——重量。
a W , b fW g ( f 0, g 0) c W , d hW kS m 于是每克的批发成本是
(5)
本问题即是求满足(1)式条件下的(5)式的解。
Department of Mathematics
HUST
森林管理问题
Mathematical Modeling
3初等数学方法建模
3.3
实物交换
甲有物品X, 乙有物品Y, 双方为满足更高的需要, 问 甲有物品 乙有物品 双方为满足更高的需要, 商定相互交换一部分。研究实物交换方案。 题 商定相互交换一部分。研究实物交换方案。 分别表示甲(乙 占有 用x,y分别表示甲 乙)占有 分别表示甲 X,Y的数量。设交换前甲占 的数量。 的数量 有X的数量为 0, 乙占有Y的 的数量为x 乙占有 的 的数量为 数量为y 作图: 数量为 0, 作图: y yo
2
d = d1 + d 2
d 1 = t1 v
d 2 = kv
d = t1 v + kv 2
d = t1v + kv 2 模型
参数估计
居然同录音机问题的数学模型一样! 居然同录音机问题的数学模型一样
反应时间 t1的经验估计值为 的经验估计值为0.75秒 秒 利用交通部门提供的一组实际数据拟合 k
为了在表决提案时避免可能出现10:10的平局,再设一个席 位。 21个席位的分配结果 21个席位的分配结果 系别 人数 甲 乙 丙 103 63 34 所占比例 分配方案 席位数 11 7 3
103/200=51.5% 51.5 %21 =10.815 63/200=31.5% 31.5%21=6.615 34/200=17.0% 17.0%21=3.570
车速 (英里 小时 英里/小时 英尺/秒 英里 小时) (英尺 秒) 英尺 20 30 40 50 60 70 80 29.3 44.0 58.7 73.3 88.0 102.7 117.3
最小二乘法 k=0.0255
计算刹车距离、 计算刹车距离、刹车时间
模 型 d = t1v + kv = 0.75v + 0.0255v
“数学建模”课程简介及教学大纲
“数学建模”课程简介及教学大纲课程代码:112010131课程名称:数学建模课程类别:专业基础课总学时/学分:72/4开课学期:第五学期适用对象:数学与应用数学专业、信息与计算科学专业先修课程:数学分析、高等代数、概率统计内容简介:本课程主要通过各个领域中的实例介绍各种数学方法建模,主要包括:初等数学方法与实验;Matlab、Lingo的使用;微分法建模与实验;微分方程建模与实验;差分法建模与实验;优化方法建模与实验;离散方法建模与实验;随机方法建模与实验。
一、课程性质、目的和任务1.性质:数学与应用数学、信息与计算科学专业必修课。
数学建模是将实际问题依其自身的特点和规律,经过去粗取精、去伪存真、抓住主要矛盾,进行抽象简化和合理假设,用数学的语言和方法转化为数学问题,然后选择适当的数学方法和工具,给予数学的分析与解答,再将所给出的结果返回到所论的实际问题中去进行检验,符合实际则数学建模成功,否则再从头开始,如此反复多次,直至通过实践检验为止。
数学模型是架于数学理论和实际问题之间的桥梁,•数学建模是应用数学解决实际问题的重要手段和途径。
本课程通过大量实例介绍数学建模的全过程。
2.目的:通过向学生展示各种不同实际领域中的数学问题和数学建模方法,通过对一系列来自不同领域的实际问题的提出、分析、建模和求解的学习与训练,激励学生学习数学的积极性,提高学生建立数学模型和运用计算机技术解决实际问题的综合能力,开拓知识面,培养创新精神,提高学生分析问题、解决问题和计算机应用的能力。
3. 任务:本课程旨在通过建模训练培养:(1)学生用数学工具分析解决实际问题的意识并逐步提高其洞察能力。
(2)学生用数学思想和方法综合分析实际问题的能力。
(3)学生的联想能力。
(4)学生熟练地使用计算机和数学软件包的能力。
即培养学生的建模能力和解决实际问题的能力。
二、课程教学内容及要求第一章绪论:1、数学建模的意义;2、数学建模的方法和步骤;数学模型的分类。
几种初等数学模型方法
简单的几何模型
数学模型中有一种几何模型,这类模型 的建立往往通过初等方法来实现。
数学建模中几种简单的数学方法 实验观测、抽象分析、鸽笼原理、 估算方法、奇偶校验法、转化处理
黄冈职业技术学院
1 观测实验和抽象分析
欧拉多面体问题: 一般凸多面体的面数 F、顶点数V和边数E之间有何关系?
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五面体图形
F=5,V=5,E=8
F= 5,V= 6,E=9
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六面体图形
F=6,V=8,E=12
F=6,V=6,E=10
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七面体图形
F=7,V=7,E=12
F=7,V=10,E=15
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观察法、抽象分析的说明
(1)用观察、归纳法发现数学定理(建立模 型)是一种重要而常用方法。数学需要观察, 还需要实验(欧拉)。 (2)观察法得到的结果需要严格证明,否 则猜想会铸成错误。例如17世纪费马(16012n 1655)对公式 f 2 1
分别简化为
( x1 x3 ) , ( x2 x4 ) , ( x3 x1 ) , ( x4 x2 ) .
第三次操作后得到的 4 枚棋子可表示为
( x1 x3 ) ( x2 x4 ) , ( x2 x4 ) ( x3 x1 ) , ( x3 x1 ) ( x4 x2 ) , ( x4 x2 ) ( x1 x3 )
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奇偶检验法的思考题
思考题1 设一所监狱有64间囚室,其排列 类似8×8棋盘,看守长告诉关押在一个 角落里的囚犯,只要他能够不重复地通 过每间囚室到达对角的囚室(所有相邻 囚室间都有门相通),他将被释放 。问 囚犯能获得自由吗?如果囚室为8×9的 排列共72间,将会出现什么情况?
数学建模:初等分析建模法
3.写出量纲矩阵
(f) (l) (h) (v) (ρ) (μ) (g)
1 1 1 1 3 1 1 (L)
A37
1
00
0
1
1
0
(
M
)
2 0 0 1 0 1 2 (T )
4.求解齐次线性方程组 AY=0,因Rank (A)=r=3
方程有m-r=7-3=4个基本解, 可取为
Y1 (0 Y2 (0 Y3 (0
下面用量纲分析法确定阻力与这些物理量 之间的关系.
1.航船问题中涉及物理量满足的物理关系记为
Ф(f, l, h, v,ρ,μ, g)=0
(8)
2.这是力学问题,基本量纲选为L、M、T, 各物理量的量纲表示为
[ f ] LMT 2 , [t] L, h L v LT 1, L3M , L1MT 1, g LT 2 ,
2. 合理选择基本量纲 一般,在力学中选取L、M、T即可, 热学问题 加上温度量纲Θ,电学问题加上电量量纲Q).
3. 应根据特定的建模目的恰当地构造基本解.
量纲分析建模方法有如下优缺点:
1.不需要专门的物理知识和高深的数学方法, 可以得到用其他复杂方法难以得到的结果.
2. 可将无关的物理量去掉. 3.可由原始物理量组合成一些有用的无量纲量. 4. 方法有局限性,PI定理中的等价方程F(·)=0, 仍然包含着一些未定函数、参数或无量纲量.
L3M 1T 2
部分物理量是无量纲的,称之为纯数字,如
[角度]=LL—1=L0
尽管角度是无量纲量,但它有单位(弧度).
量纲独立于单位
三. 量纲齐次性(Dimensional Homogeneity)
量纲齐次原则: 任一有意义的物理方程必定是量 纲一致的,即有
数学建模之初等模型
且
tn (n 1)T
S
0 n
(n
1)( L
D)
另外,汽车不会永远加速前进。我们设汽车在加速到某个给定速度 v*
后匀速前进,则加速的时间是
t* v * / a tn
综合上面的分析得到
Sn (0)
Sn
(t
)
Sn
(0)
Sn
(0)
a 2
(t
a 2
(tn
L1 v
L2 v
t2
(ni
1)d v
~ti
Li v
Li1 v
ti1
(ni 1)d v
~ti
Li v
Li1 v
ti1
向左疏散的总时间 Tl (x) 就是最后一个人离开的时间。 如果共l个房间,则
Tl (x) ~tl (xd l1 Li ) / v i 1
其中x是第i个 房间向左疏散的人数。 类似可以求出向右疏散的总时间Tr (nl 1 x) 。 求x使得
Tl (x) Tr (nl 1 x)
即得到疏散方案。
思考题: (1)对多层的楼房的疏散问题应如何分析? (2)疏散时人与人之间的间距多大较好?
先考虑向左疏散的人用了多少时间。
设疏散队列中人与人间隔是d,行进速度v,房宽为 L1, L2,, Lm 。第i个 房间第一个人到门口的时间tis为 ,则第k个房间的人向左疏散的时间为
1
v
k i1
Li
nkd
tk
s
k l
问题:多个教室的学生可能出现重叠!
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。
2.1 初等数学方法建模实例(一)
模型构成:
CLV(恒定线速度)光盘
数据容量 C CLV LCLV ρ:线密度, LCLV :信道总长度 R1:光盘环形区域内圆半径, R2 :外圆半径, d :信道 间距
LCLV
(xt, yt) Rt (xl, yl) Rl Rr (x , y ) r r
• 连接三根圆杆的中心获 得一个三角形,用a,b,c 表示对应的三条边 • a = Rl + Rt • b = Rr + Rt
xt = xl + acos(+) = xl + a(coscos - sinsin) yt = yl + asin(+) = yl + a(sincos + cossin) • cos = d/c • sin=e/c • c = (d 2 + e 2)1/2 • d = xr – xl
• 则可以调用如上三杆问题的算法先由1,2号杆 算出4号杆坐标,接着再用2,3号杆算出5号杆 坐标,最后用4,5号杆算出6号杆坐标
2.1.2. 光盘的数据容量
• 问题: CD的数据容量: 单层 650MB (兆字节)
DVD的数据容量: 单层 4.7GB (千兆字节) 从数学建模的角度研究 : 光盘的数据容量是怎样确 定的?在一定条件下怎样使其最大化?
k1 k2
16,
Q Q
1 8h 1
,h
L d
若取最保守的估计,有
k1 k2
16,
Q Q
1 8h 1
,h
L d
• Q/Q’ 是仅与h有关的函数. 可以从图形来考察它的取值情况!
初等方法建模1双层玻璃窗的功效--数学建模案例分析
第一章 初等方法建模如果研究对象的机理比较简单,一般用静态、线性、确定性模型描述就能达到建模目的时,我们基本上可以用初等数学的方法来构造和求解模型。
通过下面介绍的若干例子能够看到,用很简单的数学方法已经可以解决一些饶有兴味的实际问题。
需要强调的是,如果对于某个实际问题可以用初等的方法解决,就不要用更高等的方法。
§1 双层玻璃窗的功效背景 将双层玻璃窗与用同样多材料做成的单层窗的热传导进行对比,对双层窗能减少多少热量损失给出定量分析结果。
模型假设1、热量的传播只有传导,没有对流,即假定窗户的密封性能很好,两层玻璃间的空气是不流动的。
2、室内温度1T 和室外温度2T 保持不变,热传导过程已处于稳定状态,即沿热传导方向,单位时间通过单位面积的热量是常数。
3、玻璃材料均匀,热传导系数是常数。
模型构成与求解记 a T —内层玻璃的外侧温度b T —外层玻璃的内侧温度1K —玻璃的热传导系数2K —空气的热传导系数空气Q —单位时间通过双层窗单位面积的热量'Q —单位时间通过单层窗单位面积的热量 由热传导过程的物理定律:dT K Q ∆=,得到 dT T K l T T K d T T K Q b b a a 21211-=-=-= (1) d T T K Q 2211'-= (2) 从(1)中消去b a T T ,,可得dl h K K h S S d T T K Q ==+-=,,)2()(21211 (3) 22+='S Q Q (4) 显然Q Q '<,且S 越大,比例越悬殊,331108~104--⨯⨯=K (焦耳/CM ·秒·度),42105.2-⨯=K (焦耳/CM ·秒·度),于是31~1621=K K ,做最保守的估计,即取1621=K K ,由(3)、(4)即有 dl h h Q Q =+=',181 (5)下面是经典古文名句赏析!!不需要的朋友,可以下载后编辑删除!!谢谢经典古文名篇(一);1.陋室铭刘禹锡(唐)字梦得《刘梦得文集》;山不在高,有仙则名;2.马说韩愈(唐)字退之《昌黎先生集》;世有伯乐,然后有千里马;马之千里者,一食(shí)或尽粟一石(dàn);策之不以其道,食(sì)之不能尽其材(才),鸣之;3.师说韩愈(唐);古之学者必有师;嗟乎!师道之不传也久矣!欲人之无惑也难矣!古之圣;圣人无常师;李氏子蟠,年十七经典古文名篇(一)1. 陋室铭刘禹锡(唐)字梦得《刘梦得文集》山不在高,有仙则名。
第五讲 初等方法建模
数必须是整数,一个自然的想法就是“四舍五入”,即“去掉
尾数取整”.而这样的话,常常导致名额多余或不够分配,更 严重的是,这种似乎公平的分配方法有时会出现不公平的结果
.表2-1和表2-2分别是学生会成员为20个名额和21个名额时的分
2
2.1 比例与函数
本节给出利用比例和函数建立数学模型的例子.我们将会 看到,在日常生活中,到处都会遇到应用数学方法来解决的问 题.
3
2.1.1 四足动物的身长和体重关系问题 四足动物躯干(不包括头尾)的长度和它的体重有什么关系 ?这个问题有一定的实际意义.比如,生猪收购站的人员或养 猪专业户如果能从生猪的身长估计它的重量,则可以给他们带 来很大的方便. 四足动物的生理构造因种类不同而异,如果陷入生物学对 复杂的生理结构的研究,将很难得到什么有价值的模型.为此 ,我们可以在较粗浅的假设的基础上,建立动物的身长和体重
分析
•
此类智力问题当然可以通过一番思考,拼凑出一 个可行方案来。 但是,我们现在希望能找到求解这类问题的规律性、建
立数学模型,用以解决更为广泛的问题。
模型建立
•
此问题可视为一个多步决策问题,每一步就是一次 渡河,每次渡河就是一次状态转移。 用三维变量(x,y,z)表示状态: x ------商人数, y ------随从数 x,y的取值范围:{0,1,2,3} z ------船 z的取值范围:{0,1} 那么安全状态可表示为 x=0,3, y=0,1,2,3 或 x=1,2, y=x
存在,只有可能性存在才谈得上用什么方法铺设的问题.为此
,在图2-4上黑、白相间染色,我们发现共有19个白格和21个 黑格,一块长方形瓷砖可盖住一白一黑两格,所以铺上19块长
数学建模的主要方法
数学建模的主要方法2数学建模主要分析方法初等数学法。
主要用于一些静态、线性、确定性的模型。
例如,席位分配问题,同学成绩的比较,一些简单的传染病静态模型。
层次分析法。
主要用于有关经济计划和〔管理〕、能源决策和分配、行为科学、军事科学、军事指挥、运输、农业、教育、人才、医疗、环境等领域,以便进行决策、评价、分析、猜测等。
该方法关键的一步是建立层次结构模型。
数据分析法。
从大量的观测数据中,利用统计方法建立数学模型,常见的有:回归分析法,时序分析法。
仿真和其他方法。
主要有计算机模拟(是一种统计估计方法,等效于抽样试验,可以离散系统模拟和连续系统模拟),因子试验法(主要是在系统上做局部试验,依据试验结果进行不断分析修改,求得所必须模型结构),人工现实法(基于对系统的了解和所要达到的目标,人为地组成一个系统)。
3数学建模常用方法差分法的数学思想是通过taylor级数展开等方法把控制方程中的导数用网格节点上的函数值的差商代替进行离散,从而建立以网格节点上的值为未知数的方程组,将微分问题转化为代数问题,是建立离散动态系统数学模型的有效方法。
类比法:数学建模的过程就是把实际问题经过分析、抽象、概括后,用数学语言、数学概念和数学符号表述成数学问题,而表述成什么样的问题取决于思索者解决问题的意图。
类比法建模一般在具体分析该实际问题的各个因素的基础上,通过联想、归纳对各因素进行分析,并且与已知模型比较,把未知关系化为已知关系,在不同的对象或完全不相关的对象中找出同样的或相似的关系,用已知模型的某些结论类比得到解决该"类似'问题的数学方法,最终建立起解决问题的模型。
差分法的数学思想是通过taylor级数展开等方法把控制方程中的导数用网格节点上的函数值的差商代替进行离散,从而建立以网格节点上的值为未知数的方程组,将微分问题转化为代数问题,是建立离散动态系统数学模型的有效方法。
量纲分析法: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,它是在经验和实验的基础上,利用物理定律的量纲齐次性,确定各物理量之间的关系。
数学建模—初等数学建模篇
1. 公平的席位分配
• 某学校有3个系共200名学生,其中甲系100名,乙系60 名,丙系40名。若学生代表会议设20个席位,公平而 又简单的席位分配办法是按学生人数的比例分配,显 然甲乙丙三系分别应占有10、6、4个席位。
• 现在丙系有6名学生转入甲乙两系,各系人数如下表所 示。仍按比例分配席位时出现了小数,在将取得整数
上述双方人数增加为p1 1020, p2 1000,而席位不变时, p1 / n1 p2 / n2 102 100 2,即绝对不公平程度不变。 但是常识告诉我们,后面这种情况的不公平程度比起前
面来已经大为改善了。
为了改进上述绝对标准,自然想到用相对标准。仍记p1、 p2为A、B两方的固定人数,n1、n2为两方分配的席位(可 变),若p1 / n1 p2 / n2,则定义
rA(n1, n2 )
p1 / n1 p2 / n2 .............(1) p2 / n2
为对A的相对不公平值。若p2 / n2 p1 / n1,则定义
rB (n1, n2 )
p2 / n2 p1 / n1 .............(2) p1 / n1
为对B的相对不公平值。制定席位分配方案的原则是使
还可证明,上述第1种情况的p1 /(n1 1) p2 / n2也与
(6)式等价。于是我们的结论是,当(6)式成立时
增加的1席应分给A方,反之则分给B方。
若记Q i
pi 2
/ n(i ni +1)(i
1, 2),则增加的1席应分给
Q值较大的一方。
上述方法可以推广到有m方分配席位的情况。
第i方人数为pi,已占ni个席位,i 1, 2,..., m.当总席 位增加1席时,计算
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。
初等数学建模方法
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2.1有关自然数的几个模型
• 思想和启发我们注意到菱形十二面体每个顶点的度或者为3或者为生. 所谓顶点的度是指通过这一顶点的棱数(图2. 3 ).且每3度顶点刚好与3 个生度顶点相连.而每个2度顶点刚好与2个3度顶点相连.因此一个 Hamilton路径必是3度与2度顶点交错.若存在Hamilton路径.则3度顶 点个数与2度顶点个数要么相等.要么相差1.用奇偶校验法3度顶点为 奇数顶点.生度顶点为偶数顶点.奇偶配对.最多只能余1个;而事实上菱 形十二面体中.有3度顶点8个.2度顶点6个;得结论:菱形十二面体中不 存在Hamilton路径.
• 间题3能否在8X8的方格表ABCD的各个空格中.分别填写1 .2 .3这3个 数中的任一个.使得每行、每列及对角线AC. BD的各个数的和都不相 同?为什么?
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2.1有关自然数的几个模型
• 思想和启发若从考虑填法的种类人手.情况太复杂;这里我们注意到. 方格表中行、列及对角线的总数为18个;而用1.2.3填人表格.每行、列 及对角线都是8个数.8个数的和最小为8.最大为22.共有22-8十1=17种; 利用鸽笼原理.18个“鸽”放入17个“鸽笼”.必有两个在一个“鸽 笼”.也即必有两个和相同.所以题目中的要求无法实现.
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2. 2状态转移问题
• 如鸡和米在一起就不可以.如果假设人、狗、鸡、米要从河的南岸到 河的北岸.由题意.在过河的过程中.两岸的状态要满足一定条件.所以该 问题为有条件的状态转移问题.
• 解题过程 • (1)允许状态集合. • 用(W.X.y.z).其中W.X.y.Z=0或1.表T南岸的状态.例如.(1 1,1 ,1)表
数学建模之初等模型
设该物品的某特征尺度为 L ,则
2 3 ⇒ s ∝ w 3 3 w ∝ v, v ∝ l ⇒ w ∝ l
s∝l
2
1 生产成本 ∝ w 包装成本 ∝ w 则由() 1 C =αw+ βw
2 3
2
3
+γ
(α , β , γ > 0)
C −1 2 单位重量价格:c = = α + β w 3 + γ w −1 w
1 0
f(h)
1 1 + 8l / d
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 h 考虑到美观和使用上 的方便,h不必取得过大,例如,可 取h=3,即l=3d,此时房屋热量的损失不超过单层玻璃窗 时的 3% 。
§2.3 崖高的估算
假如你站在崖顶且身上带着一只具有跑表功 能的计算器,你也许会出于好奇心想用扔下 一块石头听回声的方法来估计山崖的高度, 假定你能准确地测定时间,你又怎样来推算 山崖的高度呢,请你分析一下这一问题。
系别 学 生 比例 比 例 加 惯 例 甲 乙 丙 103 51.5 63 34 31.5 17.0 100.0
20席的分配 结果 10 6 4 20 10.3 6.3 3.4 20.0
21席的分配
人 数 ( %) 比例
总和 200
对 比例 结果 丙 10.815 11 系 6.615 7 公 平 3.570 3 吗 21.000 21
机理简单,一般采用静态、线性、确定性模型描述
§2.1 舰艇的会合
某航空母舰派其护卫舰去搜寻其跳伞的飞 行 员,护卫舰找到飞行员后,航母通知它尽快 返回与其汇合并通报了航母当前的航速与方 向,问护卫舰应怎样航行,才能与航母汇合。
数学建模 第一章 初等模型
型. 由此模型可解决这两个问题.
2V0
⑴炮弹发射后落地时纵坐标 y
2
0,
2
即
kx l (k 1) x , ( x 0), k x . 2 l (k 1)
dx 1 1 k 0 k 1. 2 2 dk l (k 1) k 1为函数的极大值点, 即最佳角度满足
第一章 初等模型
在这一章中, 我们介绍几个初等模型及相应的求解方法. 所谓初等模型, 指的是该模型并不涉及高深的数学问题,
用常用的数学工具即可求解此类问题.
一、微积分方法寻找最优点
问题一
铁路线上 AB 段的距离为100km, 工厂C 距 A 处
20km, 并且 AC AB.(见下图) 为了运输需要, 要在 AB上选定一点 D, 向工厂修筑一条公路. 已知铁路每公里 货运的运费与公路每公里货运的运费之比为3: 5, 问D 点
⑼
该方法就称为最小二乘法.
最小二乘法的几何意义
y
y ax b
O
x
进一步地, 若所求曲线为以多项式时, 则也有相应的方 程.
曲线拟合关系中的方程⑼常称为法式方程.
利用软件MatLab,可以简单地得到拟合多项式中的各 项系数. MatLab中曲线拟合命令是 polyfit.
基本格式 polyfit
应选在何处? 建模 设 AD xkm, 则
A x D B
DB 100 x,
20km
C
CD 400 x 2 .
再设铁路上货运的运费为 3k / km, 公路上货运的运费为
5k / km, 从 B 到 C 的总运费为 y, 则
y 5k CD 3k DB
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1.1 鸽笼原理
鸽笼原理又称为抽屉原理,把 N 个苹果放入 n(n N) 个抽屉里,则必有一个抽屉中至少有 2 个苹果。 问题 1:如果有 N 个人,其中每个人至多认识这群人中的 n(n N) 个人(不包括自己),则至少有两
个人所认识的人数相等。
分析:我们按认识人的个数,将 N 个人分为 0,1,2, n 类,其中 k(0 k n) 类,表示认识 k 个人,这 样形成 n 1 个“鸽笼”。若 n N 1 ,则 N 个人分成不超过 N 1 类,必有两人属于一类,也即有 两个人所认识的人数相等;若 n N 1 ,此时注意到 0 类和 N 类必有一个为空集,所以不空的“鸽笼” 至多为 N 1个,也有结论成立
初等数学方法建模
第二章 初等数学方法建模
现实世界中有很多问题,它的机理较简单,用静态,线性或逻辑的方法即可建立模型,使用初等的数学方 法,即可求解,我们称之为初等数学模型。本章主要介绍有关自然数,比例关系,状态转移,及量刚分析 等建模例子,这些问题的巧妙的分析处理方法,可使读者达到举一反三,开拓思路,提高分析, 解决实际问 题的能力。
问题 2:在一个边长为1的正三角形内最多能找到几个点,而使这些点彼此间的距离大于 0.5 . 分析:边长为 1 的正三角形 ABC ,分别以 A, B,C 为中心, 0.5 为半径圆弧,将三角形分为四个部 分(如图 1-1 ),则四部分中任一部分内两点距离都小于 0.5 ,由鸽笼原理知道,在三角形内最多能找四 个点,使彼此间距离大于 0.5 ,且确实可找到如 A, B,C 及三角形中心四个点。
图 1—1
问题 3:能否在 88 的方格表 ABCD 的各个空格中,分别填写1,2,3 这三个数中的任一个,使得每行,
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