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2017第十届“认证杯”数学中国数学建模网络挑战赛第一阶段赛题发布:无体力赛题下载地址:www.tzmcm.cn9 e1 W# Y% H6 ~5 h: }
. Q% ?( E6 C" E U: _9 Q
( K% ~" u% |/ N$ W$ |/ g4 `) k
- G% Q$ S) ?( Y# W: UA题 安全的后视镜/ Z/ d$ L5 \+ ~ K( M2 h F
汽车后视镜的视野对行车安全非常重要. 一般来说, 汽车的后视镜需要有! _2 a3 v' b( V1 {2 o
良好的视野范围, 以便驾驶员能够全面地了解车后方的道路情况. 同时, 后视( l" i4 M8 L9 W
镜也要使图像的畸变尽可能小, 以使驾驶员能够准确地判断距离.
+ l" C; N P4 s4 F) Y _# K" D如果汽车的后视镜使用平面镜, 图像没有畸变, 对距离的判断十分准确.( e- x0 v; r0 ^
但是当镜面大小受限时, 视野相对较小. 如果使用凸面镜, 可以以较小的镜面
* y% K5 ?# M, U! u* _获得更加宽广的视野, 但是图像存在畸变, 很难准确判断镜中物体与自己的# B1 R+ m; d/ o9 S
距离. 有的镜面是由平面镜和凸面镜拼合在一起组成, 意图兼顾两者的优点.
8 r B- s! J" x9 M! X4 r但事实上, 驾驶员在观察后视镜时, 两者很难同时看清. 较受欢迎的做法是构
! y- h5 C/ G5 e" J0 s* E& `9 l/ s造一个变曲率的后视镜, 使后视镜可以兼顾两者的优点, 也降低了观察和距 J7 N. H- Y- |" }1 B8 F9 g
离判断上的难度. 目前市场上有售不同设计的变曲率后视镜. 最常见的是一$ J+ ~! \8 t9 m) q, Y; k
种双曲率后视镜, 内侧接近平面镜, 外侧则是一个凸面镜, 在它们之间进行了' _& ~' j# ~. L8 q$ k3 j
平滑的过渡. 图 1 是两个例子, 为了便于驾驶员对距离进行判断, 镜中由虚线
0 ]1 t; W1 n; }' `" |或细实线示意了不同曲率的镜面间的分界线. 它们的具体设计有所区别, 性2 p! [. ]# f/ o. G* F( {! I
能也会有所不同.
* w) C2 M+ { q9 W% C2 G i5 O1 G8 U第一阶段问题: 对典型的小型家用轿车而言, 共有三面后视镜, 左右车门的
3 Y4 e% X, O7 l! W+ W* q& w外侧各装一面外后视镜, 车内正中还有一面内后视镜. 假设两面外后视镜都) b! f( n0 w H. c9 D6 M
设计成如图 1 所示的双曲率后视镜, 请你建立相应的数学模型, 对外后视镜
: E. t5 e9 X" d6 g给出优化的设计方案, 包括镜面的曲面外形以及分界示意线的位置. 并以一& q, t2 o$ R/ E% l# r$ |/ y# O
种现有的轿车为例 (可自选), 给出具体的计算结果, 镜面的轮廓可以沿用现有2 G& X* X7 n% A" Y7 \3 }; Z
的设计. 由于我们只做理论上的研究, 所以在设计时暂不需要考虑和遵循相% O- }( M" ]* P, a. N
应的国家标准.
* U! V, B) P A4 Z1: R0 Y& C2 P9 \' @8 r" [* p5 I
图 1: 变曲率后视镜的例子
8 g7 U) q4 N) K& i( b
" E' ^& f G1 p0 t+ A$ n2 @* X% j$ f9 U
- v7 \" r' d4 L: n9 OB题 岁月的印记
& B5 l& o3 g9 U# z* r& a. c" D对同一个人来说, 如果没有过改变面容的疾病、面部外伤或外科手术等经& t3 M; w0 }2 w( T% C9 y
历, 年轻和年老时的面容总有很大的相似性. 人们在生活中也往往能够分辨* X' y1 m- A: P6 s4 }" y- h
出来两张不同年龄段的照片是不是同一个人. 当然, 年龄段相差越大, 识别起0 x! F5 _8 i8 ?3 ^2 I. w
来也就越困难.0 |4 a u$ D: L/ v ]$ Q2 @
第一阶段问题: 请你建立合理的数学模型, 当我们给出两张不同年龄段的面
& v9 x( T3 W: }: i1 d部照片时, 可以通过算法来自动识别是不是同一个人. 为简单起见, 我们可以8 [: }- \7 o) J3 I% v5 c
假设两张照片都是标准位置和标准光线下拍摄的, 例如都是一寸证件照.
' S0 E8 P! T2 L: _! C1 V0 Z j# r% x" w. r9 w2 L# V% [
1 a( a3 F7 {: w: u. \! yC题 移动端考研产品的春天真的到来了吗?* |' f" {! M# Z2 d
2017 年的全国硕士研究生招生考试共有 201 万人报名参加,比去年增加 {+ I( _- e6 N: l T# P/ @# h- `
了 24 万名考生,增加 13.56%。看起来新一轮的考研热潮即将到来,而考研教
& T2 p v( V+ I6 R0 v$ S学和培训的市场也发生了巨大的变化。移动互联网时代的到来,使得许多考& e3 U$ C7 S# q, X) \5 _3 c2 _
研教学活动转移到了手机等移动互联网平台。现在的线上学习市场中,纷纷- R% v" x$ x2 w; T5 a7 [' l* e
涌现了依托于移动互联网的产品,如教学 app,手机题库,单词本,错题本或
0 T L" ]' ~ j! E依托于现有移动端视频平台的直播课程等。移动端产品的使用人数较 PC 端/ V0 {5 ~7 i4 }3 l8 r/ f6 L2 r- y
更高,使用时长更长。国内某知名考研网站为了深入了解移动端考研产品的 P" `6 y8 v3 E# l7 {% J' t
市场占有率和发展趋势,开展了网上问卷调查,问卷格式如附件 1 所示。共收
; m6 m* f$ C' ~( S集有效问卷 38182 份,我们从中随机抽取出 10000 份样本形成了附件 2。请
3 Z" f; i3 p" r( v# X! i你建立合理的数学模型解决如下问题。/ P3 A. C: V' i1 o4 V# x8 V T
第一阶段问题:
$ Z% i+ ?* v s5 x) d' \1. 请依据附件 2 中的数据进行数据挖掘,找出影响移动端考研产品发展6 l( T; v" s+ U% e! Z; o: P' Y
的主要因素。: V1 @; O: m. i1 Q F. _7 B+ C
2. 请估计移动端考研产品的合理价格区间,预测移动端考研产品的潜在% U' p* Y3 m7 x0 p3 A Q
市场占有率。
9 _' R$ e' C0 R$ d" j, H2 _) l4 d# i3. 请选择一个高校相对较多的城市作为研究对象,充分考虑经济、社会
1 N% I/ j& g: J! g; Q情况和考研教育的特点,评价移动端考研产品投放的可行性。
1 p* R, l6 ?1 B* O3 F. y1 H; S: N% r, S& d$ T8 S0 O
D题 教室的合理设计# H8 r- W+ \9 F5 W7 g+ E- D$ \
(本题仅限中学组和专科组选用)' N- O$ n( M7 v0 L( Q \6 Z. k
某培训机构租用了一块如图一所示的场地,由于该机构开设了多种门类
# }9 t2 }' O3 j1 Y, u% N的课程,所以需要将这块场地通过加入一些隔墙来分割为多个独立的教室和
7 r6 P3 o$ k( |3 J. J4 K( D2 r活动区。请你建立有效的数学模型,为该机构完成合理的教室设计。对设计, \8 o9 Q/ d# O7 O; r7 S! m: Q" M
分别提出了三项要求,分列在下面的问题中。 ' D6 Z& e! m7 ]5 m, V# l, N% i. L- P
第一阶段问题:
0 j) J& ?6 P& ~- R' u8 C7 D1. 需要分割出 4 个能容纳至少 30 个座位的教室,2 个能容纳至少 4 个
* e* D( k- w0 v4 z' i! l9 a; N座位的接待室,不少于 10 平方米的储物空间,不少于 10 平方米的休息区,不
5 p$ F5 N& n9 T1 d" W8 }少于 5 平方米的前台接待区。教室之间,教室与接待室之间的出入不能相互4 o5 a2 x( a4 t1 l
影响。假定每个座位占用的空间为 0.8 平方米,每个教室的第一排和黑板之
/ O2 ~& n) m- S: B/ G间的距离不能小于 1.5 米。门的开关需要占用 0.6 平方米。为了简单起见,在5 r( h4 M I9 h8 Z) W+ W: k2 [
设计中可以忽略墙占用的面积。$ h B! ^' R% G+ \4 E6 H5 u* B
2. 在要求 1 的基础之上,考虑让教室能容纳的座位数尽可能的多。
2 I7 ]0 @7 N5 D ~ b, M2 K6 o1 R3. 在要求 1 的基础之上,考虑分割出尽可能多的能容纳 30 个座位的教9 n+ }0 X: b1 L s
室。
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# @2 w9 k5 y: `- D: x: P1 X" v/ b& }. a2 M* S
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