购房贷款数学模型
数学建模 几何在生活中应用
数学建模几何在生活中应用
数学建模在几何学的应用在生活中非常广泛,以下是一些具体的应用实例:
1.购房贷款:在购房过程中,数学模型可以帮助我们理解和分析贷款的各种可能方案。
例
如,利用数学模型,我们可以比较等额本金和等额本息这两种不同的还款方式,并计算出在不同利率和还款期限下,每种方式的还款总额和每月还款金额。
这样,我们就可以选择最适合自己的还款方案。
2.时尚穿搭:高跟鞋是一种时尚单品,但穿多高的高跟鞋才能达到最佳的视觉效果呢?这
时,我们可以借助数学模型来解决这个问题。
根据黄金分割原理,当女生的腿长和身高比值是0.618时,身材会显得最迷人。
因此,我们可以计算出最适合女生身高的高跟鞋高度,使她们在穿搭上更加出彩。
3.银行利率:在金融领域,数学建模也发挥着重要作用。
例如,我们可以通过建立数学模
型来分析银行利率的变化对存款或贷款的影响。
这种分析可以帮助我们更好地理解金融市场的运作,从而做出更明智的决策。
数学建模房贷还款问题
数学建模房贷还款问题房贷是大部分人买房的首选方式,但对于许多人来说,如何合理规划房贷还款方式并确保在还款期限内完成还款是一个挑战。
数学建模可以为我们提供一个优化的解决方案。
本文将探讨数学建模在房贷还款问题中的应用,帮助我们了解如何有效管理和规划房贷还款。
一、问题描述房贷还款问题可以被视为一种贷款利息问题。
假设我们购买了一套房子,假设贷款金额为P,贷款期限为n年,年利率为r。
我们需要确定每月的还款金额,以便在贷款期限内完成还款。
二、贷款本金首先,我们需要计算每月的贷款本金。
贷款本金是贷款金额除以还款期限的总月数。
例如,如果贷款金额为100万,还款期限为20年,则贷款本金为100万除以240个月,即4166.67元/月。
三、贷款利息其次,我们需要计算每月的贷款利息。
贷款利息是剩余贷款金额乘以月利率。
在每个月的还款后,剩余贷款金额会相应减少,因此每月的贷款利息也会随之变化。
例如,如果月利率为0.5%,剩余贷款金额为80万元,则每月的贷款利息为80万元乘以0.5%,即4000元。
四、月还款额最后,我们需要计算每月的还款金额。
每月的还款金额是贷款本金加上贷款利息。
例如,在上述例子中,每月的还款金额为4166.67元加上4000元,即8166.67元。
五、优化策略数学建模可以帮助我们优化房贷还款策略,以减少还款利息的支出,从而实现更快的还款。
下面是一些优化策略的示例:1. 提前还款:在贷款期限内提前偿还部分或全部贷款本金,可以减少剩余贷款金额,从而减少每月的贷款利息支出。
然而,有时提前还款可能会产生违约金或手续费等额外费用,因此需要综合考虑成本和收益。
2. 增加还款额:如果财务条件允许,可以适当增加每月的还款额。
通过提高还款额,可以更快地偿还贷款本金,并减少贷款利息支出。
3. 变更还款周期:可以选择较短的还款周期,如每两周还款一次。
较短的还款周期可以有效减少贷款利息支出。
4. 利率优化:如果贷款利率有一定的浮动范围,可以关注市场利率变动,并在利率较低时进行贷款利率重新协商。
§4 贷款模型
§4 买房贷款方案的选择的数学模型如今,买房问题是每个人都要考虑的问题。
但是对于大多数人来说,房款数额较大,需要贷款买房。
但贷款买房合适不合适?贷款多少?贷多长时间为好?这是我们必须考虑的问题。
下面通过建立数学模型来回答这个问题。
问题的提出贷款就是向银行按一定的利率实行有偿借款。
贷款越多,时间越长,付给银行的利息就越多。
在利率已知的情况下,如何选择适当的贷款额和贷款期限呢?这里有一对矛盾,就是多贷付给银行的利息多,从而增加了买房成本;而贷款少又不能达到买房的目的。
这就有一个如何权衡的问题。
如有一个家庭,为了买房需要向银行贷款10万元,已知利率是按月计算,且为复利率。
月利率为0.01,贷款期限为25年。
问这个家庭每月平均要向银行交款多少?一共付给银行多少钱?如果25年后再开始还款,那时应付给银行多少钱?如果分别将贷款额和期限缩小到原来的1/5,其结果会怎样?模型分析此研究对象所涉及到的数量有:贷款额100=M 万元,贷款期限年,月利率,25=t 01.0=R N 表示贷款后的第N 个月,为第N M N 个月末尚欠银行的钱数,x 表示平均每月向银行还款的钱数。
这里x 为因变量,为参变量,R M 0、、t N 为自变量。
模型假设此问题的模型假设很简单,各个变量及其代号都已在第二步中给出,这里从略。
假设1、 25年内银行的利率保持不变。
假设2、 25年内该家庭始终具有还款能力。
且不提前还清贷款。
模型建立由于 100000 (1)=0M 则 x R M M −+=)1(01 (2)(3)M xR M M −+=)1(12第N 个月后尚欠银行的钱数为x R M M N N −+=−)1(1 (4)其中。
300,,3,2,1L =N这就得到了该家庭个月欠银行钱数的数学模型。
模型求解这个模型求解较为简单,要求出x ,只要将式(1)、(2)、(3)依次代入(4)式,即得N N R M M )1(0+=]1)1()1()1[(21+++++++−−−R R R x N N L (5)由等比数列求和公式得]1)1[(_)1(0−++=N N N R Rx R M M (6) 取,且为在25年还清贷款,得,300=N 0300=M 01.001.11000000300x −×=)101.0(300− (7) 即得22.1053=x 元这样,一共付给银行钱数为315966300=×x 元如果一直等到25年以后再开始还贷款,那末应还钱数为元63.19788467884663.19)1(03000=≈+M R M 表示当年仅借款10万元,25年后就变成了197.884663万元。
住房贷款问题探究(1)———数学建模
住房贷款问题探究一、摘要随着人们的生活水平的提高,人们对住宅的要求越来越高,朝着大面积、豪华型的标准发展。
为此,住房贷款问题也成为众多购房者关心问题。
本文针对银行等额还贷及相关问题进行探究。
问题(1)实际是一个数学问题,我们通过不完全归纳法得出等额还贷公式:A= P(1+r)12n r/[(1+r)12n-1]针对问题(2),将有关数据代入问题(1)所得出的公式即得到解决;问题(3),我们查阅了有关资料,得出了这对年轻夫妇的月支出情况(见表1),进而得到他们每月的开支范围。
为了更方便的说明问题,我们约定月余额(D)=月总收入—月正常开支。
判断他们能否买房只需比较定月余额(D)与月还贷额(A)的大小情况;对于问题(4)我们首先根据目前的消费水平及他们的收入情况,计算出他们能够买房。
并且随着时间的推移,他们的工资每年都有8%的增长,就考虑可以提前还贷的问题。
对此,我们首先假设他们一直按照等额还贷方式进行还贷,得出还贷年限;然后假设进行提前还贷。
再比较这两种情况实际所还的本利之和,得出最优还贷方案。
关键词:等额还贷贷款年限月利率提前还贷二、问题重述住房贷款问题是众多购房者关心问题。
在购房贷款过程中,现在一般银行现在一般都采用等额还贷的方法。
在这一还贷方式的基础之上,请解决如下几个问题:(1)若贷款总额为P,月利率为r,贷款年限为n,每月还贷金额为A,请推导出等额还贷公式.(2)有一对年轻夫妇,计划贷款15万元,贷款年限为15年,月利率为0.01,则每月需还款多少元?(3)如果现在他们的年收入为3500元,在当前长沙的物价水平下,除去生活开支,他们能否买房?(4)预计将来收入每年会有8%的增长,在目前的物价水平和贷款利率保持不变的情况下,你对他们的投资及贷款买房有什么样的建议?(请参考银行各期贷款利率)三、问题分析根据题中购房贷款出现的等额还贷这一概念,我们从消费者的角度考虑着。
如何让买房者受益更多?由该问题我们从所给的四个分问题入手,先由给出的参数通过构建等量关系得到了我们所需要的目标等式方程。
关于房贷还款问题的建模与求解
关于房贷还款问题的建模与求解摘要为了解现行房贷还款方式利弊,本文针对我国银行现行两种购房贷款制度进行对比研究。
分别对等额本金还贷方式和等额本息还贷方式进行建模、制图、比较,并设计了新的还贷方式。
首先,建立等额本金和等额本息两种还贷方式的数学模型:等额本金:Z=A+n⨯A⨯i-A⨯(n-1)⨯i/2等额本息:Z= A⨯i⨯n(1+i)n/[(1+i)n-1]1根据模型分别做出两种贷款方式在不同还贷期限下,还款总额与还款时间的关系图;再根据两种还贷方式模型分别作出在相同本金及相同还贷期限下月供与还贷时间的关系图。
经过对比发现,两种还贷方式并无好坏之分,只是为了适合不同的人群。
等额本息适合有稳定收入的工薪阶层人群,而等额本金适合于有一定积蓄或者收入递减的人群。
关于提前还贷问题,本文就提前一次性结清和提前部分还贷两种情况,分别对等额本金和等额本息两种还贷方式作了严格的推理分析和论证。
最后得出结论,无论何种情况,何种还贷方式,提前还贷都可使还贷总额相比计划还款总额减小。
贷款人可根据自身情况选择提前一次性结清或提前部分还贷。
考虑到现在大部分年轻人由于事业家庭刚刚起步,支付购房首付后经济暂时拮据,但随着工作的稳定和上升,收入和积蓄也会增加,所以本文中尝试着设计了一种月供逐渐增加的还贷方式,并研究了这一种还贷方式的可行性,建立模型如下:设计模型:w=A+A(1+n)⨯i⨯n/2同样作出还款总额与还款时间的关系图,以及月供与还贷时间的关系图。
并与先行两种还贷方式进行对比。
对比可以发现,设计模型在还款总额和月供数额的递变方面都更适合工薪阶层及年轻人。
最后我们对模型存在的优缺点进行了分析。
本文中所建三个模型基本可以清楚准确的描述各还贷方式的特点及实施过程。
关键字:等额本金等额本息月供还贷总额利率每月贷款余额一问题的提出随着国家住房商品化政策的推行,于是银行提供了购房贷款项目,帮助很多人解决了购房款的问题。
人民群众住房条件改善的同时也带来了不小的问题,极少数居民有能力一次性付清房款我国银行现行两种购房贷款还款方式:等额本息和等额本金。
数学建模例题解析
1.贷款问题小王夫妇计划贷款20万元购买一套房子,他们打算用20年的时间还清贷款。
目前,银行的利率是0.6%/月。
他们采用等额还款的方式(即每月的还款额相同)偿还贷款。
(1)在上述条件下,小王夫妇每月的还款额是多少?共计付了多少利息?(2)在贷款满5年后,他们认为他们有经济能力还完余下的款额,打算提前还贷,那么他们在第6年初,应一次付给银行多少钱,才能将余下全部的贷款还清?(3)如果在第6年初,银行的贷款利率由0.6%/月调到0.8%/月,他们仍然采用等额还款的方式,在余下的15年内将贷款还清,那么在第6年后,每月的还款额应是多少?(4)某借贷公司的广告称,对于贷款期在20年以上的客户,他们帮你提前三年还清贷款。
但条件是:(i)每半个月付款一次,但付款额不增加,即一次付款额是原付给银行还款额的1/2;(ii)因为增加必要的档案、文书等管理工作,因此要预付给借贷公司贷款总额10%的佣金。
试分析,小王夫妇是否要请这家借贷公司帮助还款。
解答:(1)贷款总月数为N=20*12=240,第240个月的欠款额为0,即。
利用式子(元),即每个月还款1574.70元,共还款(元),共计付利息177928.00元。
(2)贷款5年(即5*12=60个月)后的欠款额为,利用公式:,所以,(元)(3)元,即第六年初,贷款利率,所以余下的15年,每个月还款额为:(元)(4)按照借贷公司的条件(i)每半个月付款一次,但付款额不增加,即一次付款额是原付给银行还款额的,付款的时间缩短,但是前17年的付款总额不变。
帮忙提前三年还清需要资金数:。
对于条件(ii)佣金数:分析:因为预付佣金20000元,按照银行存款利率/月,17年的存款本息为即在第17年需要给付借贷公司的钱少于给付银行的钱。
所以建议请这家借贷公司帮助还款。
2.冷却定律与破案按照Newton冷却定律,温度为T的物体在温度为的环境中冷却的速度与温差成正比。
用此定律建立相应的微分方程模型。
购房贷款的数学建模.doc
购房贷款的数学建模.doc一、问题提出现在人们购房的方式大多通过贷款实现。
贷款的还款方式主要有等额本金和等额本息两种。
那么如何理性地选择合适的还款方式,以确保不会因为贷款而增加过多的经济负担。
因此,通过数学建模来分析和探讨贷款的还款方式选择问题,有助于人们更好地管理自己的财务和购房计划。
二、问题分析(一)贷款基础知识1. 总贷款金额P:指的是购房人申请银行贷款的款项总额,包括贷款本金和利息。
2. 贷款期限n:指的是购房人约定的贷款还款期限,通常为5年、10年、15年、20年、25年、30年。
3. 年利率i:指的是购房人所承担的贷款利率,通常为基准利率上浮5%至30%不等。
(二)等额本金和等额本息还款方式1. 等额本金还款方式:等额本金还款方式是指每个月还款数额相同,但是每个月所支付的利息和本金比例不同。
这是因为每个月的还款中,本金所占比例是相同的,而利息所占比例随着未还本金的减少而减少。
三、模型建立假设购房人贷款时间为n个月,贷款总额为P元,月利率为i,则等额本金还款方式有如下计算公式:每月还款单价a= P/n + i*P*(1-(t-1)/n)第t个月,购房人所要偿还的贷款金额为Mt= a*(n-t+1)其中,t∈[1, n]四、实例分析某购房人决定申请银行30年的贷款,贷款金额为100万元,年利率为6.55%,现在需要选择合适的还款方式,从而更好地管理自己的经济财务。
首先我们可以根据等额本金还款方式的计算公式计算每月还款额a=100/360+6.55%/12*(1-(1-1/360)^360)=3,693.19元月份本月归还额每月本金归还额每月还款额还款总额1 3716.25 2500.00 3693.19 3693.19…………此时,我们可以将表格转化为折线图来直观感受等额本金还款方式与等额本息还款方式的还贷情况。
从图可见,等额本金的还款总额为1,109,536.16元,平均每个月还款3,081.49元。
购房贷款数学建模 兰州交通大学
数学建模提出问题:某人购房,需要贷款,等额本息还款法,等额本金还款法,某人贷款40万,还款期为10年,贷款利率为6%。
1、月供金额2、总的支付利息比较两种贷款法,给出你的方案。
一、分析问题解决此问题需要建立数学模型,找出偿还贷款的金额最少时的最优解,这是一个优化问题,这就是说在不同的约束条件下,只要建模合理,答案可以是多种。
建立优化问题的模型最主要的是用数学符号和式子表述决策变量、构造目标函数和确定约束条件。
对于等额本息还款方式和等额本金还款方式,分别建立了与之对应的模型,然后根据题中所给的数据,分别求解出两种方式的还款额,并得到最优解,最后根据自己的实际情况合理选择还款方式。
二、模型假设1、假设贷款人在还款期间有能力支付银行要求的还款费用。
2、还款期间还款人没有任何意外事件。
3、贷款利率在还清前一直为6%。
三、参数说明设贷款总额为A,银行年利率为a,月利率为β,总期数为m(个月),月还款额为X,总支付利息为Y,还款总额为B。
四、模型的建立与求解1、等额本息还款模型的建立与求解。
等额本息还款,也称定期付息,即借款人每月按相等的金额偿还贷款本息,其中每月贷款利息按月初剩余贷款本金计算并逐月结清。
把按揭贷款的本金总额与利息总额相加,然后平均分摊到还款期限的每个月中。
作为还款人,每个月还给银行固定金额,但每月还款额中的本金比重逐月递增、利息比重逐月递减。
假设这批贷款是一次性到帐的,为使模型便于运算,也假设这批贷款是某一年的第一天就到帐的,利息也是从那一天开始产生。
等额本息还款公式的推导如下,个个月所欠银行的贷款为:第一个月:A(1+β)-X第二个月:[A(1+β)-X](1+β)-X=A(1+β)^2 -X[1+(1+β)]第三个月:{[A(1+β)-X](1+β)-X}(1+β)-X= {[A(1+β)-X](1+β)-X}(1+β)-X由此可得第n月后的所欠银行数额为:A(1+β)^n-X[1+(1+β)+(1+β)^2+…+(1+β)^(n-1)] =A(1+β)^n-X[(1+β)^n-1]/β由于还款总期数为m,也即第m月刚好还完银行所有贷款,因此有:A(1+β)^m-X[(1+β)^m-1]/β = 0 由此求得:X = Aβ(1+β)^m/[(1+β)^m-1]带入数值得:X=4417总支付利息为:总利息=月还款额×贷款月数-本金,带入数值得:Y=4417×120-400000=130040还款总额为:B=400000+130040=530040元讨论:如果按等额本息还款法,还款人的月供金额为4417元人民币,这种还款方法所要求金额较大,对于一般收入者来说可无力承受,按一般城市的消费来说,还款人的月收入应在6000元以上就可承受等额本息还款法。
数学建模例题及解析
.例1差分方程——资金(de)时间价值问题1:抵押贷款买房——从一则广告谈起每家人家都希望有一套(甚至一栋)属于自己(de)住房,但又没有足够(de)资金一次买下,这就产生了贷款买房(de)问题.先看一下下面(de)广告(这是1991年1月1日某大城市晚报上登(de)一则广告),任何人看了这则广告都会产生许多疑问,且不谈广告中没有谈住房面积、设施等等,人们关心(de)是:如果一次付款买这栋房要多少钱呢银行贷款(de)利息是多少呢为什么每个月要付1200元呢是怎样算出来(de)因为人们都知道,若知道了房价(一次付款买房(de)价格),如果自己只能支付一部分款,那就要把其余(de)款项通过借贷方式来解决,只要知道利息,就应该可以算出五年还清每月要付多少钱才能按时还清贷款了,从而也就可以对是否要去买该广告中所说(de)房子作出决策了.现在我们来进行数学建模.由于本问题比较简单无需太多(de)抽象和简化.a.明确变量、参数,显然下面(de)量是要考虑(de):需要借多少钱,用记;月利率(贷款通常按复利计)用R记;每月还多少钱用x记;借期记为N个月.b.建立变量之间(de)明确(de)数学关系.若用记第k个月时尚欠(de) 款数,则一个月后(加上利息后)欠款 , 不过我们又还了x元所以总(de)欠款为k=0,1,2,3,而一开始(de)借款为.所以我们(de)数学模型可表述如下(1)c. (1)(de)求解.由(2)这就是之间(de)显式关系.d.针对广告中(de)情形我们来看(1)和(2)中哪些量是已知(de).N=5年=60个月,已知;每月还款x=1200元,已知 A.即一次性付款购买价减去70000元后剩下(de)要另外去借(de)款,并没有告诉你,此外银行贷款利率R也没告诉你,这造成了我们决策(de)困难.然而,由(2)可知60个月后还清,即,从而得(3)A和x之间(de)关系式,如果我们已经知(3)表示N=60,x=1200给定时0A.例如,若R =0.01,则由(3)可算得道银行(de)贷款利息R,就可以算出053946元.如果该房地产公司说一次性付款(de)房价大于70000十53946=123946元(de)话,你就应自己去银行借款.事实上,利用图形计算器或Mathematica这样(de)数学软件可把(3)(de)图形画出来,从而可以进行估算决策.以下我们进一步考虑下面两个问题.注1问题1标题中“抵押贷款”(de)意思无非是银行伯你借了钱不还,因而要你用某种不动产(包括房子(de)产权)作抵押,即万一你还不出钱了,就没收你(de)不动产.例题1某高校一对年青夫妇为买房要用银行贷款60000元,月利率0.01,贷款期25年=300月,这对夫妇希望知道每月要还多少钱,25年就可还清.假设这对夫妇每月可有节余900元,是否可以去买房呢解:现在(de)问题就是要求使 (de)x,由(2)式知现=60000,R=0.01,k=300,算得x=632元,这说明这对夫妇有能力买房.例题2 恰在此时这对夫妇看到某借贷公司(de)一则广告:“若借款60000元,22年还清,只要;(i)每半个月还316元;(ii)由于文书工作多了(de)关系要你预付三个月(de)款,即316×6=1896元.这对夫妇想:提前三年还清当然是好事,每半个月还316元,那一个月不正好是还632元,只不过多跑一趟去交款罢了;要预付18%元,当然使人不高兴,但提前三年还清省下来(de)钱可是22752元哟,是1896元(de)十几倍哪这家公司是慈善机构呢还是仍然要赚我们(de)钱呢这对夫妇请教你给他们一个满意(de)回答.具体解法略.问题2:养老基金今后,当年青人参加工作后就要从其每月工资中扣除一部分作为个人 (de)养老基金,所在单位(若经济效益好(de)话)每月再投入一定数量(de)钱,再存入某种利息较高而又安全(de)“银行”(也可称为货币市场)到60岁退休时可以动用.也就是说,若退休金不足以维持一定(de)生活水平时,就可以动用自己(de)养老基金,每月取出一定(de)款项来补贴不足部分.假设月利率及=0.01不变,还允许在建立养老基金时自己可以一次性地存入A(不论多少),每月存入y元(个人和单位投入(de)总和);通常从一笔钱0三十一岁开始到六十岁就可以动用.这当然是一种简化(de)假设,但作为估算仍可作为一种考虑(de)出发点.本问题实际上有两个阶段,即退休前和退休后,其数学模型为其中x为每月要从养老基金中提出(de)款项.习题1 某大学年青教师小李从31岁开始建立自己(de)养老基金,他把已有(de)积蓄1万元也一次性地存入,已知月利率为0.01 (以复利计),每月存入300元,试问当小李60岁退休时,他(de)退休基金有多少又若,他退休后每月要从银行提取l000元,试问多少年后他(de)退休基金将用完你能否根据你了解(de)实际情况建立一个较好(de)养老基金(de)数学模型及相应(de)算法和程取软件).习题2 渔业(林业)管理问题设某养鱼池(或某海域)一开始有某种鱼条,鱼(de)平均年净繁殖率为R,每年捕捞x条,记第N年有鱼条,则池内鱼数按年(de)变化规律为注意,在实际渔业经营中并不按条数计算而是以吨记数(de).若对某海域(de)渔业作业中=100000吨,R=0.02,x=1000吨,试问会不会使得若干年后就没有鱼可捕捞了(资源枯竭了)例2比例分析法——席位分配问题:某学校有三个系联合成立学生会,(1)试确定学生会席位分配方案.(2)若甲系有100名,乙系60名,丙系40名.学生会设20个席位,分配方案如何(3)若丙系有3名学生转入甲系,3名学生转入乙系,分配方案有何变化(4)因为有20个席位(de)代表会议在表决提案时有可能出现10: 10(de)平局,会议决定下一届增加1席,若在第(3)问中将学生会席位增加一席呢(5)试确定一数量指标衡量席位分配(de)公平性,并以此检查(1)—(4).公平而又简单(de)席位分配办法是按人数(de)比例分配,若甲系有100名,乙系60名,丙系40名.学生会设20个席位,三个系分别应有10,6,4个席位.如果丙系有6名学生转入其他两系学习,各系人数如表所示系别学生人数所占比例(%)按比例分配(de)席位按惯例分配(de)席位甲10310乙636第二列所示,按比例分配席位时,出现了小数(见表中第四列).在将取得整数(de)19席分配完毕后,剩下(de)1席按照惯例分给余数最大(de)丙系,于是三个系仍分别占有10、6、4个席位.因为有20个席位(de)代表会议在表决提案时有可能出现10:10(de)平局,会议决定下一届增加1席,于是他们按照上述惯例重新分配席位,计算(de)结果令人吃惊:总席位增加1席,丙系反而减少1席,见下表.看来,要解决这个矛盾,必须重新研究所谓惯例分配方法,提出更加“公平”(de)办法.下面就介绍这样一个席位分配模型.设A、B两方人数分别是p1 和p2,分别占有n1 和n2 个席位,则两方每个席位所代表(de)人数分别是p1 /n12和p2/n2.很明显,仅当这两个数值相等时,席位(de)分配才是公平(de).但是,通常它们不会相等,这时席位分配得不公平.不公平(de)程度可以用数值来表示,它衡量(de)是“绝对不公平”.从下表所举(de)例子来看,A、B之间(de)“绝对不公平”与C、D之间是一样(de).但是从常识(de)角度看,A、B之间显然比C、D之间存在着更加严重(de)不公平.所以“绝对不公平”不是一个好(de)衡量标准.p n p/n p1/n1-p2/n2 A120101212-10=2B1001010C102010102102-100=2D100010100为了改进绝对标准,我们自然想到用相对标准.因为p/n越大,每个席位代表(de)人数越多,或者说,总人数一定时分配(de)席位越少.所以,如果p1/n13>p2/n2,则A方是吃亏(de),或者说,对A是不公平(de),由此,我们这样定义“相对不公平”:若p1/n1>p2/n2,则称为对A(de)相对不公平值,记做若p1/n1<p2/n2,则称为对B(de)相对不公平值,记做假设A、B两方已分别占有n1和n2个席位,我们利用相对不公平(de)城念来讨论,当总席位再增加1席时,应该给且A方还是B方不失一般性,可设p1/n1>p2/n2,即此时对A方不公平, ,有定义.当再分配1个席位时,关于p/n(de)不等式有以下三种可能:1)p1/(n1十1)>p2/n2,这说明即使A方增加1席,仍然对A不公平,所以这1席当然应给A方;2)p1/(n1十1)<p2/n2,说明当A方增加1席位,将对B不公平,此时应参照式,计算对B(de)相对不公平值3)说明当B方增加1席时,将对A方不公平,此时计算得对A (de)相对不公平值是(注意:在p1/n1p2/n2(de)假设下,不可能出现p1/n1<p2/(n2+1)(de)情况因为公平(de)席位分配方法应该使得相对不公平(de)数值尽量地小,所以如果则这1席应给A方;反之应给B方.根据(3)、(4)两式,(5)式等价于并且不难证明1从上述第1)种情况(de)p1/(n1十1)>p2/p2也可推出. 于是我们(de)结论是:当(6)式成立时,增加(de)1席应分配A方;反之,应分配给B方.若记,则增加(de)1席位应分配给Q值较大(de)一方.将上述方法可以推广到有m方分配席位(de)情况.下面用这个方法,重新讨论本节开始时提出(de),三个系分配21个席位(de)问题.首先每系分配1席,然后计算:甲系n1=1,乙系, n2=1,丙系,n3=1,因为最大,所以第4席应分配给甲系,继续计算:甲系n1=2,将与上面(de)相比,最大,第5席应分给乙系,继续计算.如此继续,直到第21席分配给某个系为止(详见列表).n甲系乙系丙系1(4)(5)578(9)2(6)(8)(15)3(7)(12)(21)4(10)(14)5(11)(18)6(13)7(16)8(17)9(19)10(20)11可以看出,用Q值法,丙系保住了它险些丧失(de)1席.你觉得这个方法公平吗习题:学校共1000名学生,235入住在A宿合,333人住在B宿合,432人住在C宿合.学生们要组织一个10人(de)委员会,试用下列办法分配各宿舍(de)委员数.1)惯例(de)方法,印按比例分配完整数名额后,剩下名额给余数最大者. 2)Q值方法.如果委员会从10人增至15人,分配名额将发生什么变化 ,例3 状态转移问题——常染色体遗传模型随着人类(de)进化,人们为了揭示生命(de)奥秘,越来越注重遗传学(de)研究,特别是遗传特征(de)逐代传播,引起人们(de)注意.无论是人,还是动植物都会将本身(de)特征遗传给下一代,这主要是因为后代继承了双亲(de)基因,形成自己(de)基因对,基因对将确定后代所表现(de)特征.下面,我们来研究两种类型(de)遗传:常染色体遗传和x—链遗传.根据亲体基因遗传给后代(de)方式,建立模型,利用这些模型可以逐代研究一个总体基因型(de)分布.在常染色体遗传中,后代从每个亲体(de)基因对中各继承一个基因,形成自己(de)基因对,基因对也称基因型.如果我们所考虑(de)遗传特征是有两个基因A和控制(de),那么就有三种基因对,记为AA,A,.例如,金草鱼由两个遗传基因决定花(de)颜色,基因型是AA(de)金鱼草开红花,型(de)开粉红色花,而型(de)开白花.又如人类(de)眼睛(de)颜色也是提高通过常染色体遗传控制(de).基因型是(de)人,眼睛是棕色,基因型是(de)人,眼睛是兰色.这里因为都表示了同一外部特征,我们认为基因A 支配基因,也可以认为基因对于A 来说是隐性(de)农场(de)植物园中某种植物(de)基因型为AA,A 和.农场计划采用AA 型(de)植物与每种基因型植物相结合(de)方案培育植物后代.那么经过若干年后,这种植物(de)任一代(de)三种基因型分布如何 第一步:假设:令 ,2,1,0=n .(1) 设n n b a ,和n c 分别表示第n 代植物中,基因型为AA,Aa 和aa(de)植物占植物总数(de)百分率.令)(n x 为第n 代植物(de)基因型分布:⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=n n n n c b a x )(当n=0时⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=000)0(c b a x表示植物基因型(de)初始分布(即培育开始时(de)分布),显然有1000=++c b a(2) 第n 代(de)分布与第n-1代(de)分布之间(de)关系是通过上表确定(de).第二步:建模根据假设(2),先考虑第n 代中(de)AA 型.由于第n-1代(de)AA 型与AA 型结合,后代全部是AA 型;第n-1代(de)Aa 型与AA 型结合,后代是AA 型(de)可能性为1/2,第n-1代(de)aa 型与AA 型结合,后代不可能是AA 型.因此,当 ,2,1,0=n 时11102/1---•++•=n n n n c b a a即2/11--+=n n n b a a 类似可推出2/11--+=n n n b c a 0=n c将式相加,得111---++=++n n n n n n c b a c b a根据假设(1),有1000=++=++c b a c b a n n n对于式、式和式,我们采用矩阵形式简记为,2,1,)1()(==-n Mx x n n其中⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=00012/1002/11M ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=n n n n c b a x )(式递推,得)0()2(2)1()(x M x M Mx x n n n n ====--式给出第代基因型(de)分布与初始分布(de)关系.为了计算出n M ,我们将M 对角化,即求出可逆矩阵P 和对角阵D,使1-=PDP M因而有,2,1,1==-n P PD M n n其中⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=n n nnn D 321321000000000λλλλλλ这里321,,λλλ是矩阵M(de)三个特征值.对于式中(de)M,易求得它(de)特征值和特征向量:0,2/1,1321===λλλ因此⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=00002/10001D ,⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=0011 ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=0112 ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=1213 所以[]⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--==100210111321P通过计算1-=P P ,因此有)0(1)0()(x P PD x M x n n n -==⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--=0001002101110000)21(0010100210111c b a n 即⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=--00011)(000)2/1()2/1(0)2/1(1)2/1(11c b a c b a x n n n n n n n n ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+--++=--0)2/1()2/1()2/1()2/1(010010000c b c b c b a n n n n所以有⎪⎩⎪⎨⎧=+=--=--0)2/1()2/1()2/1()2/1(1010010n n n n n n n c c b b c b a当∞→n 时0)2/1(→n,所以从式得到0,1→→n n b a 和n c =0即在极限(de)情况下,培育(de)植物都是AA 型. 第三步:模型讨论若在上述问题中,不选用基因AA 型(de)植物与每一植物结合,而是将具有相同基因型植物相结合,那么后代具有三代基因型(de)概率如下表:并且)0()(x M xn n =,其中⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=14/1002/1004/11M M(de)特征值为2/1,1,1321===λλλ通过计算,可以解出与21,λλ相对应(de)两个线性无关(de)特征向量1 和2 ,及与3λ相对应(de)特征向量3 :⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=1011 ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=1002 ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=1213 因此[]⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--==111200101321P⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=-02/1011102/111P)0(1)0()(x P PD x M x n n n -==⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--=00002/1011102/11)2/1(0001001111200101c b a n n所以有⎪⎩⎪⎨⎧-+==++=++010000100)2/1()2/1()2/1()2/1()2/1(bb c c b b b b a a n nn n n n当∞→n 时0)2/1(→n,所以从式得到0,)2/1(00→+→n n b b a a 和00)2/1(b c c n +→因此,如果用基因型相同(de)植物培育后代,在极限情况下,后代仅具有基因AA 和aa. 例4 合作对策模型在经济或社会活动中,几个社会实体(个人、公司、党派、国家)相互合作或结成联盟,常能获得比他们单独行动更多(de)经济或社会效益.这样合理地分配这些效益是合作对策要研究(de)问题.请看下面(de)例子.问题一:经商问题甲、乙、丙三人经商,若单干,每人仅能获利1元;甲乙合作可获利7元;甲丙合作可获利5元;乙丙合作可获利4元;三人合作可获利10元,问三人合作时如何分配10元(de)收入.甲(de)收入应按照甲对各种形式(de)合作(de)贡献来确定.对于某一合作(de)贡献定义为:有甲参加时这个合作(de)收入与无甲参加时这个合作(de)收入之差.例如甲对甲乙二人合作(de)贡献是7—1=6 (因为甲乙合作获利7元,而乙单干仅获利1元).甲可以参加(de),合作有四个:甲自己(单干视为合作(de)特例)、甲乙、甲丙、甲乙丙.甲对这些合作(de)贡献分别是甲:1一0=1元;甲乙:7—1=6元;甲内:5—1=4元;甲乙丙:10—4=6元,甲应分得(de)收入是这四个贡献(de)加权平均值,加权因子将由下面(de)一般模型给出.这个问题叫做3人合作对策,是对策论(de)一部分,这里介绍它(de)一种解法.一般(de)n人合作对策模型可以叙述如下:记n人集合为I=,如果对于I中 (de)任一子集,都对应一个实值函数v(s),满足则称为定义在I上(de)特征函数.所谓合作对策是指定义了特征函数(de)I中n个人(de)合作结果,用向量值函数来表示.在实际问题中.常可把I中各种组合(de)合作获得(de)利益定义为特征函数,上式表示合作规模扩大时,获利不会减少.不难看出,如将三人经商问题中合作(de)获利定义为特征函数v,v是满足(1)、(2)(de).为了确定,Shapley在1953年首先制定了一组应该满足(de)公理,然后证明了满足这组公理(de)(de)唯一解是其中是I中包含{i}(de)所有子集,是集合s中(de)人数,是加权因子,由确定.(3)式中可看作成员{i}对合作s(de)贡献;表示对所有包含{i}(de)集合求和.称为由v定义(de)合作(de)Shapley值.我们用(3)、(4)计算三人经商问题中各个人应得到(de)收入.甲、乙、丙分别记作{1},{2},{3},包含{1}(de)集合有{1}、{1,2}、{1,3}、{1,2,3},计算结果列入下表.S{1}{1,2}{1,3}{1,2,3}V(s)17510V(s-{1})0114V(s)- V(s-{1})1 6 4 612 23 W()1/31/61/61/3W()[V(s)-V(s-{1})]1/31 2/3 2.同样可以算出乙、丙应得收入为=3.5元,=元.问题二:三城镇(de)污水处理方案沿河有三城镇1、2和3,地理位置如图4;6所示.污水需处理后才能排入河中.三城镇或者单独建立污水处理厂,或者联合建厂,用管道将污水集中处理(污水应于河流(de)上游城镇向下游城镇输送).以Q 表示污水量(吨/秒),工表示管道长度(公里).按照经验公式,建立处理厂(de)费用为712.0173Q P =,铺设管道(de)费用为LQ P 51.0266.0=.今已知三城镇(de)污水量分别为5,3,5321===Q Q Q .L(de)数值38,202312==L L .试从节约总投资(de)角度为三城镇制定污水处理方案;包括是单独还是联合建厂;如果联合,如何分担投资额等.三城镇或单干或不同形式(de)联合,共有五种方案.下面一一计算所需(de)投资.方案一 三城镇都单干.投资分别为总投资:方案二城1、2合作.这时城1、2将从节约投资(de)角度对联合还是分别建厂作出决策,所以城1、2(de)投资为:=3500C(3)=2300总投资:方案三城2、3合作.C(1)=2300总投资:方案四城1、3合作.C(2)=1600总投资:方案五三城镇合作=5560总投资:比较五个方案可知,应该选择三城合作,联合建厂(de)方案. 下面(de)问题是如何分担总额为5560(de)费用.城3(de)负责人提出,联合建厂(de)费用按三城(de)污水量之比5:3:5分担,铺设管道费应由城1、2担负.城2(de)负责人同意,并提出从城2到城3(de)管道费由城1、2按污水量之比5:3分担;从城1到城2(de)管道费理应由城1自己担负.城1(de)负责人觉得他们(de)提议似乎是合理(de),但因事关重大,他没有马上表示同意;而是先算了一笔账.联合建厂(de)费用是4530)535(73712.0=++,城2到城3(de)管道费是730,城1到城2(de)管道费是300,按上述办法分配时,城3负担(de)费用为1740,城2(de)费用为1320,域1(de)费用为2500.结果出乎意料之外,城3和城2(de)费用都比单独建厂时少,而城1(de)费用却比单独建厂时(de)C(1)还要多.城1(de)负责人当然不能同意这个方法,但是一时他又找不出公平合理(de)解决办法.为了促成联合(de)实现,你能为他们提供一个满意(de)分担费用(de)方案吗首先,应当指出,城3和城2负责人提出(de)办法是不合理(de):从前面(de)计算我们知道,三城联合,才能使总投资节约了640(de)效益应该分配给三城,使三城分配(de)费用都比他们单干时要少,这是为促成联合所必须制定(de)一条原则.至于如何分配,则是下面要进一步研究(de)问题. 把分担费用转化为分配效益,就不会出现城1联合建厂分担(de)费用反比单独建厂费用高(de)情况.将三城镇记为I={1,2,3},联合建厂比单独建厂节约(de)投资定义为特征函数.于是有v(φ)=0,v({1})=v({2})=v({3})=0,v({1,2})=c(1)+c(2)-c(1,2)=2300+1600-3500=400,v({2,3})=c(2)+c(3)-c(2,3)=1600+2300-3650=250,v({1,3})=0,v(I)=c(1)+c(2)+c(3)-c(1,2,3)=640.S {1} {1,2} {1,3} {1,2,3} V(s) 0 400 0 640 V(s-{1}) 0 0 0 250 V(s)- V(s-{1})0 400 0 39012 23 W()1/31/61/61/3W()[V(s)-V(s-{1})] 0 67 0 130即197)(1=v ϕ同理得321)(2=v ϕ,122)(3=v ϕ那么, 城1分担(de)费用为2300-197=2103, 城2分担(de)费用为1600-321=1279, 城3分担(de)费用为2300-122=2178,合计5560. 习题:某甲(农民)有一块土地.如果从事农业生产可年收入100元;如果将土地租给某企业家用于工业生产,可年收入200元;如果租给某旅店老板开发旅游业,可年收入300元;当旅店老板请企业家参与经营时,年收入可达400元.为实现最高收入,试问如何分配各人(de)所得才能达成协议例5动态规划模型有不少动态过程可抽象成状态转移问题,特别是多阶段决策过程(de)最优化如最短路径问题,最优分配,设备更新问题,排序、生产计划和存储等问题.动态规划是一种将复杂问题转化为一种比较简单问题(de)最优化方法,它(de)基本特征是包含多个阶段(de)决策.1951年,美国数学家贝尔曼(R.Bellman)等人,提出了解决多阶段决策问题(de)“最优化原理”,并研究了许多实际问题,从而创建了动态规划·动态规划方法(de)基本思想是:将一个复杂问题分解成若干个阶段,每一个阶段作为一个小问题进行处理,从而决定整个过程(de)决策,阶段往往可以用时间划分这就具有“动态”(de)含义,然而,一些与时间无关(de)静态规划中(de)最优化问题,也可人为地把问题分成若干阶段,作为一个多阶段决策问题来处理,计算过程单一化,便于应用计算机.求解过程分为两大步骤,①先按整体最优化思想递序地求出各个可能状态(de)最优化决策;②再顺序地求出整个题(de)最优策略和最优路线.下面,结合一个求最短路径(de)例子,来说明动态规划(de)一些基本概念.最短路径问题如图所示(de)交通网络,节点连接线路上(de)数字表示两地距离,计算从A 到E(de)最短路径及长度.1.阶段.把所要处理(de)问题,合理地划分成若干个相互联系(de)阶段,通常用k 表示阶段变量.如例中,可将问题分为4个阶段,k=1,2,3,4. 2.状态和状态变量.每一个阶段(de)起点,称为该阶段(de)状态,描述过程状态(de)变量,称为状态变量,它可以用一个数、一组数或一个向量来描述,常用k x 来表示第k 阶段(de)某一状态.如果状态为非数量表示,则可以给各个阶段(de)可能状态编号,i x i k =)(()(i k x 表示第k 个阶段(de)第i 状态).第k 阶段状态(de)集合为},,,,,{)()()2()1(T k i k k k k x x x x X =如例6中,第3阶段集合可记为}3,2,1{},,{},,{321)3(3)2(3)1(33===C C C x x x X3.决策和决策变量.决策就是在某一阶段给定初始状态(de)情况下,从该状态演变到下一阶段某状态(de)选择.即确定系统过程发展(de)方案.用一个变量来描述决策,称这个变量为决策变量.设)(k k x u 表示第k 个阶段初始状态为k x (de)决策变量.)(k k x D 表示初始状态为k x (de)允许决 策集合,有)(k k x u ∈)(k k x D ={k u }如例6中},,{)(3211B B B A D =,若先取2B ,则21)(B A u =. 4.策略和子策略.由每段(de)决策)(k k x u 组成(de)整个过程(de)决策变量序列称为策略,记为n P ,1,即n P ,1=)}(,),(),({2211n n x u x u x u从阶段k 到阶段n 依次进行(de)阶段决策构成(de)决策序列称为k 子策略,记为n k P ,即)(1,x P n k =)}(,),(),({11n n k k k k x u x u x u ++显然,k=1时(de)k 子策略就是策略.如例6,选取路径E D C B A →→→→221就是一个子策略.从允许策略集中选出(de)具有最佳效果(de)策略称为最优策略. 5.状态转移方程.系统在阶段k 处于状态k x ,执行决策)(k k x u (de)结果是系统状态(de)转移,即由阶段K(de)状态k x 转移到阶段K 十1(de)状态1+k x 适用于动态规划方法求解(de)是一类具有无后效性(de)多阶段决策过程.无后效性又称马尔科夫性,指系统从某个阶段往后(de)发展,完全由本阶段所处(de)状态以及其往后(de)决策决定,与系统以前(de)状态及决策无关,对于具有无后效性(de)多阶段过程,系统由阶段k 向阶段k+1(de)状态转移方程为))(,(1k k k k k x u x T x =+意即1+k x 只与k x ,)(k k x u 有关,而与前面状态无关.))(,(k k k k x u x T 称为变换函数或算子.分确定型和随机型,由此形成确定型动态规划和随机型动态规划. 6.指标函数和最优指标函数.在多阶段决策中,可用一个数量指标来衡量每一个阶段决策(de)效果,这个数量指标就是指标函数,为该阶段状态变量及其以后各阶段(de)决策变量(de)函数,设为n k V ,即n k x x u x V V n k k k n k n k ,,2,1),,,,(1,, ==+指标(de)含义在不同(de)问题中各不相同,可以是距离、成本、产品产 量、资源消耗等.例6中,指标(de)含义就是距离,指标函数为A 到E(de)距离,为各阶段路程(de)和.最常见(de)指标函数取各阶段效果之和(de)形式,即∑==nk j j j j n k u x V V ),(,指标函数nk V ,(de)最优值,称为相应(de)最优指标函数,记为)(k k x fnk k k optV x f ,)(=式中opt 是最优化之意,根据问题要求取max 或min . 7.动态规划最优化原理.贝尔曼指出“作为整个过程(de)最优策略具有这样(de)性质:即无论过去(de)状态和决策如何,对前面(de)决策所形成(de)状态而言,余下(de)诸决策必须构成最优策略”基于这个原理,可有如下定理:定理 若策略*,1n P 是最优策略,则对于任意(de)k(1<k<n),它(de)子策略*,n k P 对于以),(*1*11*---=k k k k u x T x 为起点(de)k 到n 子过程来说,必是最优策略. 实质上,动态规划(de)方法是从终点逐段向始点方向寻找最短路径(de)一种方法.8.动态规划(de)数学模型.利用最优化原理,可以得到动态规划(de)数学模型)}(),({)(11+++=k k k k k k k x f u x V opt x f ))(1,,1,(k k k x D u n n k ∈-=0)(11=++n n x f这是一个由后向前(de)递推方程.下面以例6(de)最短路径问题说明这种递序解法.指标函数为两点之间(de)距离,记为),(k k u x d ,例中共分4个阶段. (倒推) 第4阶段2)(),()(5114=+=E f E D d D f 3)(),()(5224=+=E f E D d D f 5)(),()(5334=+=E f E D d D f 0)(5=E f第3阶段6835)(),(624)(),(min )(2421141113=⎭⎬⎫⎩⎨⎧=+=+=+=+=D f D C d D f D C d C f},,{11*4,3E D C P =4431)(),(826)(),(min )(2422141223=⎭⎬⎫⎩⎨⎧=+=+=+=+=D f D C d D f D C d C f},,{22*4,3E D C P =6651)(),(1239)(),(min )(3433243333=⎭⎬⎫⎩⎨⎧=+=+=+=+=D f D C d D f D C d C f},,{33*4,3E D C P =第2阶段7734)(),(1367)(),(min )(2321131112=⎭⎬⎫⎩⎨⎧=+=+=+=+=C f C B d C f C B d B f},,,{221*4,2E D C B P =7734)(),(826)(),(min )(2322131222=⎭⎬⎫⎩⎨⎧=+=+=+=+=C f C B d C f C B d B f},,,{222*4,2E D C B P =91468)(),(945)(),(min )(3333232332=⎭⎬⎫⎩⎨⎧=+=+=+=+=C f C B d C f C B d B f},,,{223*4,2E D C B P =第1阶段10111192)(),(74)(),(1073)(),(min )(323221211=⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧=+=+=+=+=+=+=B f B A d B f B A d B f B A d A f},,,,{221*4,1E D C B A P =故最短路径为E D C B A →→→→221,从A 到E(de)最短距离为10. 上述步骤可归纳为下述递推公式)}(),(m in{)(11+++=k k k k k k x f u x d x f 1,2,3,4(=k )0)(55=x f此递推关系叫做动态方程,即最短路径问题(de)动态规划模型,应用动态规划方法解决问题(de)关键是根据所给问题建立具体(de)动态规划模型,建立动态规划模型时(de)主要困难在于:如何将所遇到(de)最优化解释为合适(de)多段决策过程问题.从例6看出,划分I 阶段、定义状态、确定指标函数,是动态规划模型化时(de)主要工作,其合适性决定应用动态规划(de)成败.建模时,除将实际问题根据时间和空间恰当地划分若干阶段外,还须明确下列几点: (1)正确选择状态变量,使它既能描述过程(de)状态,又。
住房商业性贷款中的数学模型研究
从 而得 到差 分 方程( 1 ) 的解 为
A k = A 0 ( 1 + r ) 一 _[ n ( 1 + r ) 一 1 】 , k = 0 , 1 , 2 , ・ ・ ・
( 6 )
款利率为 5 . 2 0 2 %, 到 期 一 次还 本付 息 总 计 1 0 5 2 0 . 2 0元 , 将 A A 。 、 r 的值 和 k = 2 4代 入 , 就有 这很 容 易理 解 。 然 而 二年期 贷款 的年 利率 为 5 . 3 5 5 %, 月还 m= 4 4 0 . 3 0 5 ( 元 ) 款额 4 4 0 . 3 0 5元 为 本 息 总额 1 0 5 6 7 . 3 2元 的 二 十 四 分 之 与表 1中 的数 额 完全 一致 , 这样 我们 就 了解 了月还 款 这后 两个 数 字 究竟 怎样 产 生 的呢? 是根 据 本息 总额 算 额 的确 定 方法。 出 月还款 数还 是 恰好相 反 ( 从5 . 3 5 5 %似 乎 不那 么 明显 能 这样 , 以后任 意 年期 的贷 款 的月还 款额 都 可 以用公 式 得到 1 0 5 6 7 . 3 2) ? 让我们 稍 微仔 细一 些来 进行 分析 。由于 6 ) 来确 定。 贷款 是逐 月等 额 归还 的 , 就 有 必要 考察 每 个 月欠 款余 额 的 ( 可见 还 款额表 的制定 依赖 于 年利率 表 , 而年 利 率表 是 情况 。 贷款利 率 制定 的 , 因此 , 央 行 的每次调 息 都 设 贷款 后第 k个月 时 欠款余 数 为 A 元 ,月还 款 为 m 根 据 央行 的存 、 牵动 着住 房商 业性 贷款 的每 月还款 金额 。 元, 则由A 变化到 A , 除 了还 款 数 外 , 还 有 什 么 因素 参 3 . 2 还 款周 期和 本息 合 的确 定 与? 无 疑就是 利 息。 但 时 间仅过 了一个 月 , 当然应 该用 月利
高中数学建模教学的探讨 ——以购房贷款的两种还款方式为例展示
课题撷英高中数学建模教学的探讨——以购房贷款的两种还款方式为例展示数学建模教学■刘常青本文系省课题《数学建模在高中教学中的实施研究》的研究成果,课题编号:JCJYC18030609。
摘要:本文以等额本息和等额本金两种不同还款方式为例,展示一种构建数学建模的基本思路,探索出一种适合高中生的数学建模教学模式。
关键词:等额本息;等额本金;数学模型1.问题的引入时至当下,贷款就成了多数购房者的选择,现阶段银行主要提供了等额本息和等额本金两种贷款方式。
购房者如何选择适合自己的贷款方式,这就是本文所研究的问题。
本文将借助高中的等差等比数列知识,用数据帮大家理性分析如何选择还款法。
2.提出问题(question )1.如何让购房者全面了解等额本息和等额本金两种还款方式?2.购房者怎样选择等额本息和等额本金两种还款方式?3.问题的假设贷款利率是由央行进行调整的,贷款合同有两种形式,一种是利率随国家变动而变动,另一种是选择当前利率还到结束不变,为了方便计算我们选择当前利率。
4.问题的背景介绍等额本息还款法,即借款方按照每月相同的金额偿还贷款本息(贷款利息按每月月初剩余贷款本金计算并逐月结清)。
等额本金还款法,将贷款总额按照多少期等分,数额按照等分额后的本金和剩余贷款在该月所产生的利息。
5.问题的参数贷款的总金额:a 万元;贷款的年限:n 年;当前月利率p %;等额本息每月还款额m 元;等额本金每月还款额b i 元(i=1、2、3⋯为还款的月份)。
6.模型的建立与求解等额本息每月还款额的计算:a (1+p%)12n =m (1+p%)12n-1+m (1+p%)12n-2+m (1+p%)12n-3+⋯m∴a (1+p%)12n =m [(1+p%)12n-1)]/p%∴m =ap %(1+p%)12n /[(1+p %)12n-1)]以贷款30万元,时间10年,月利率0.6%为例:将数据代入公式每月还款为3514元。
购房数学模型房贷计算器
1242.95
第1月等额本金已还款(元)
商业贷款计算表
贷款总数(元) 249900 银行基准利息率 4.90% 等额本息月供金额 基准月利息率 0.4083% 等额本息 等额本金 还款总额 还款总额 451036.12 413165.17 1252.88 基准利息优惠率 优惠后月利息率 90.00% 0.367500% 等额本金第1月 还款金 等额本金还款第1月 额 1610.00 1 第1月等额本金已还款(元) 还款设定月数 360 1564.68
1252.88 第1月等额本息已还款(元)
应付商业首付
371885.00
118415.00
积金贷款计算表
还款设定月数
360
1564.68
业贷款计算表
还款设定月数 360 1564.68
应付款明细
房间号 套内面积 套内单价 (元) (M2) 85.00 4200.00 总价 (元) 357000.00 折扣率 房屋成交价 (元) 357000.00 大 修基金 (元) 11220.00 权证印花税 (元) 5.00 抵押登记 按揭印花税 费 (元) (元) 80.00 10.00 契税
100.0000%
3570.00
公积金贷款计算表
贷款总数(元) 银行基准利息率 3.25% 285600 等额本息月供金额 1242.95 第1月等额本息已还款(元) 基准月利息率 0.2708% 等额本息 还款总额 447461.73 等额本金 还款总额 422900.05 基准利息优惠率 100.00% 等额本金第1月 额 1564.68 还款金 优惠后月利息率 0.270833% 等额本金还款第1月 1 1564.68 360 还款设定月数
购房贷款数学模型
二、模型假设
1.假设在贷款期间银行贷款月利率保持 r 不变; 2.假设首付后贷款总额为 a0; 3.假设还款期限为 N 个月; 4.假设每次还款都在每月最后一天; 5.假设贷款者能够在不影响其正常经济生活的条件下每月按时付月供; 6.记贷款总利息为 M;
三、模型建立及求解
(一)等额本息模型
等额本息,即每个月以相等的额度平均还贷款本息,直至期满还清。设每月还款额
借款人将本金分摊到每个月内,同时付清上一还款日至本次还款日之间的利息。设第 n 个月还款额度为 bn(n=1,2,3…N),则有
b1=a0 +a0r N
2
b2=a0 +a0(1− 1 )r
N
N
……
bn=a0 +a0(1− n-1 )r
N
N
…… 很明显,总利息 M2=∑bn−a0=a0r(N+1)/2
等额本金还款第一个月月供 b1=a0 +a0r N
很明显,等额本金还款的前期月供较多。
3
五、模型优缺点分析及推广
贷款模型有很多种,这里只考虑到了其中两种,但无论是那种贷款模型,其关键因 素都是还款期限,只有规定还款期限,模型才有可比性。
等额本息还款,操作相对简单还,但还款总利息较高,适合收入相对稳定的普通群体。 等额本金还款,还款总利息低,但是前期的还款压力较大,还款负担则逐月递减,适合 目前收入较高但预计将来会减少的普通群体。一般而言,如果有经济实力,那就尽可能 多付首付,甚至一次性付清,毕竟还贷款是需要很多利息的。
在相同贷款总额和还款期限下比较两种模型的总利息m和m12ar1r0nmn1n?amarn12020?1r1可以查出我国银行贷款五年以上年利率为680月利率r00681200057实际生活中还款期限一般都在130年之内经计算有下表格期限n月mama10202400728019102990071254801458599659601396572022200421956020805960301206177910276451200383426474480344851440468615377380413251680556713420020481651920647652139340550052160741354903690618452400837737811730686852640936710642210755252881038177834808236531211420394830892053361248192319609604536013565306799102885从中可以看出在还款期限为130年之内等额本息还款利息明显比等额本金还款所付的利息要多即mm且nmm12122
全年收入分配及购房贷款计划数学建模
全年收入分配及购房贷款计划数学建模全年收入分配和购房贷款计划可以通过数学建模来进行分析和规划。
以下是可能的步骤:
1、收集数据:收集每个月的总收入,包括工资、奖金、投资回报等,并记录下每个月的支出情况。
2、分析收入与支出:计算每个月的净收入(总收入减去总支出),并将其汇总为全年的净收入。
3、确定购房计划:确定购房的具体目标,包括购买时间、预计房价和首付款比例等。
4、贷款计划:根据所需购买的房屋价格,结合首付款比例和利率,计算出需要申请的贷款金额。
5、还款计划:使用贷款金额、贷款期限和利率,计算每月的还款额,并制定还款计划。
6、收入分配:根据收入和支出情况,确定每个月可以用于购房贷款还款的金额。
7、数学建模:将上述数据和计划转化为数学模型,可以使用各种数学工具和软件进行计算和优化,例如Excel、Python等。
需要注意的是,在建模过程中应考虑实际情况和风险因素,并根据个人需求和经济能力进行合理的调整。
数学建模与机器学习房贷问题建模PPT课件
们所知的现象,如生命科学、社会科学等方面的问题。
1
一、数学建模的概念和方法
3.数学建模的一般步骤
为了利用数学模型帮助我们认识事物的内在规律,进行分析和预测,数学模型必须准确
,并且能够快速的求解,因此需要我们运用一些技巧建立数学模型,也就是进行数学建
模。数学建模能做什么呢?就是从题目中给出的数据中找到数据与数据之间的关系,建
或太简单,会导致错误或无用的模型;假设作得过分详细,试图将复杂对象的众多因素
都考虑进去,会使得模型建立或求解等无法进行下去。
第三步,模型构成。根据所作的假设,用数学语言、符号描述对象的内在规律,建立包
含常量、变量等的数学模型,如优化模型、微分方程模型等等。这里需要注意的是,建
立数学模型是为了让更多的人明了并能加以应用,因此尽量采用简单的数学工具。
模型是相对于原型而言的,所谓原型就是客观世界中存在的现实对象、实际问题、研究
对象和系统。
而模型分为物理模型和数学模型,物理模型是指对原型按照保留主要特性、舍弃次要特
性而得到的简化对象,实际就是对原型的简化的复制品,包括我们常见的飞机模型、火
箭模型、轮船模型、房屋模型等等。
1
一、数学建模的概念和方法
但有助于我们理解模型到底是个什么东西。
1
一、数学建模的概念和方法
1.模型与数学模型
模型由结构和参两部分构成,结构一般是根据人的理解和对事物的认识而选择或创建
的,参数是通过算法根据样本数据逐步确定的,确定参数的过程叫训练。
对于一个要解决的特定问题,不是所有的模型都是可用的,特别是结构如果不合适,参
3)按照模型中变量取值是连续还是离散的,分为连续模型和离散模型。模型中的变量是
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度(月供)为 x,第 n(n=1,2,3…N)个月还款后仍欠款额度为 an,则有 第一个月后 a1=a0(1+r)−x 第二个月后 a2=a1(1+r)−x
……
第 n 个月后 an=an-1(1+r)−x
……
不难看出,数列{an}以 an=an-1(1+r)−x 为通项,将其变形得
an−x/r=(1+r)(an-1−x/r) ∴ an−x/r=(a0−x/r)(1+r)n
二、模型假设
1.假设在贷款期间银行贷款月利率保持 r 不变; 2.假设首付后贷款总额为 a0; 3.假设还款期限为 N 个月; 4.假设每次还款都在每月最后一天; 5.假设贷款者能够在不影响其正常经济生活的条件下每月按时付月供; 6.记贷款总利息为 M;
三、模型建立及求解
(一)等额本息模型
等额本息,即每个月以相等的额度平均还贷款本息,直至期满还清。设每月还款额
参考文献 :
杨启帆 《数学建模》 高等教育出版社 2005.5
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等额本金还款第一个月月供 b1=a0 +a0r N
很明显,等额本金还款的前期月供较多。
3
五、模型优缺点分析及推广
贷款模型有很多种,这里只考虑到了其中两种,但无论是那种贷款模型,其关键因 素都是还款期限,只有规定还款期限,模型才有可比性。
等额本息还款,操作相对简单还,但还款总利息较高,适合收入相对稳定的普通群体。 等额本金还款,还款总利息低,但是前期的还款压力较大,还款负担则逐月递减,适合 目前收入较高但预计将来会减少的普通群体。一般而言,如果有经济实力,那就尽可能 多付首付,甚至一次性付清,毕竟还贷款是需要很多利息的。
借款人将本金分摊到每个月内,同时付清上一还款日至本次还款日之间的利息。设第 n 个月还款额度为 bn(n=1,2,3…N),则有
b1=a0 +a0r N
2
b2=a0 +a0(1− 1 )r
N
N
……
bn=a0 +a0(1− n-1 )r
N
N
…… 很明显,总利息 M2=∑bn−a0=a0r(N+1)/2
期限 N(月) 24
M1/a0 0.072801910299
M2/a0 0.07125
48
0.14585996596
0.13965
72
0.22200421956
0.20805
96
0.30120617791
0.27645
120
0.38342647448
0.34485
144
0.46861537738
0.41325
an=(a0−x/r)(1+r)n+x/r
第 N 个月还清欠额,即 aN=0
由
(a0−x/r)(1+r)N+x/r=0
得
x=a0r(1+r)N
(1+r)N−1
贷款总利息为 M1=Nx−a0=Na(01r+(r1)+Nr−)1N −a0;
(二)等额本金模型 等额本金,即每月偿还贷款本金(月供)相同,而利息随本金的减少而逐月递减,
四、模型对比及检验
1. 在相同贷款总额和还款期限下比较两种模型的总利息 M1 和 M2,
M1=Na(01r+(r1)+Nr−)1N −a0
M2= a0r(N+1)/2
可以查出,我国银行贷款五年以上年利率为 6.80%,月利率 r=0.068/12≈0.0057
实际生活中,还款期限一般都在 1-30 年之内,经计算,有下表格
摘要
随着国民经济的发展,车价房价一再上涨,一般职工要想圆车房梦,不得不选择住 房购车贷款,实现用明天的钱住今天的房,用明天的钱开今天的车。现针对当前社会上 流行的等额本金和等额本息两种还款方法分别建立数学模型进行比较分析,以供消费者 选择更合理的消费决策。
关键词 等额本金 等额本息
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一、问题重述
“自备款只需七万元人民币,其余由银行贷款,五年还清,相当于每月只需付 1200 元,就可拥有属于自己的住房。”“首付三四万元,就可开走一辆桑塔纳车 。”报纸上此 类广告比比皆是,买房与购车是未来消费的两大热点。若考虑现金支付与银行贷款相结 合的办法,利用数学建模方法为工薪阶层制定购房或购车的消费决策及还贷办法。
168
0.55671342002
0.48165
192
0.64765213934
0.55005
216
0.74135490369
0.61845
240
0.83773781173
0.686852640.93671064221
0.75525
288
1.0381778348
0.82365
312
1.142039483
0.89205
336
1.2481923196
0.96045
360
1.3565306799
1.02885
从中可以看出,在还款期限为 1-30 年之内,等额本息还款利息明显比等额本金还 款所付的利息要多,即 M1>M2 且 N↑ M1-M2↑ 2.从前期月供方面比较两种模型
1 等额本息还款每月月供 x=a0r{1+(1+r)N−1 }