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数学建模的超强作用!

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发表于 2009-9-9 19:19 |只看该作者 |倒序浏览
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数学建模可以轻松解决很多难题哈!更有个人这么用数模,在以论坛上看到的:
5 V: x. {0 `% ^, {" h男生追女生的超强数学建模分析8 }" B' g1 D( a+ T# m' B
问题分析 : R7 B1 N+ F9 w( l( q. G) Z

8 g& T$ g- ^9 d/ ]/ g! g    男生追女生,对男生来说最重要的是学习、爱情两不误。因此我们引进男生的学业成绩函数Y(t)。 * J+ u3 j4 t& s9 s$ v' e
3 }* U% }3 `6 \
    首先,我们不考虑男生的追求攻势,则影响该函数的因素主要是两个人的关系程度。为了便于分析,我们将两人的关系简化为女生对该男生的疏远度,于是引入疏远度函数X(t)。 : z7 N. M2 Z& `: O: }4 H: [, D/ C" B/ A
9 F2 W+ R1 A* m9 y* ?( k) ]1 n
    问题就转化为求解Y(t)和X(t)的相互作用关系。利用微分,很容易就可以求出两者的关系。但现实中男生可能会对该女生发起一轮轮的追求攻势,因此还要考虑到追求攻势对模型的影响。而追求攻势又与女生的疏远度有关,可以简化地将两者看成是正比关系。将追求攻势加入到模型中,就可以找出攻势与Y(t)和X(t)的关系了。 : E* h3 \+ g+ y
# x! n# h. _; P# @6 g( n* ?
模型假设
) F" Q* P! x1 L5 X0 h, T! \    1、t时刻A君的学业成绩为Y(t); 0 V) [& j- C/ i9 g6 `8 R3 w; t2 g
    2、t时刻B女对A君的疏远度为X(t);
  ~- `* J/ f" K/ u1 k. J    3、当A君没开始追求B女时B女对A君的疏远度增长(平时发现的A君的不良行为)符合Malthus模型,即dX/dt=aX(t)其中a为正常数。 ' d: X) o- o+ d, E8 O
    4、当Y(t)存在时,单位时间内减少X(t)的值与X(t)的值成正比,比例常数为b,从而 dX(t)/dt=aX(t)-bX(t)Y(t)。 8 `, R9 r# a3 H* o, d' d. G" ~
    5、A君发起对B女追求后,立即转化为B女对A君的好感,并设定转化系数为 α,而随着的A君发起对B女的追求,A君学业的自然下降率与学业成绩成正比,比例系数为e。于是有dY(t)/dt=αbX(t)Y(t)-eY(t)。 - u, m6 W: a7 ^2 \, ~0 Q

" ^3 }' x2 L. q5 [% d模型构成 3 F! p& t$ q7 u8 I
- ?, ~+ [! }" H# V6 H7 w
    由假设4和假设5,就得到了学业与疏远度在无外界干扰的情况下互相作用的模型:   y- `4 G' a. ^5 b' W
    {dX(t)/dt=aX-bXY;dY(t)/dt=cXY-eY} 其中c=αb. (1) % v9 @$ z5 b2 F  z
' R5 U0 U6 x+ M- T
    这是一个非线性自治系统,为了求两个数X与Y的变化规律,我们对它作定性分析。令{aX-bXY=0;cXY-eY=0} 解得系统(1)的两个平衡位置为:O(0,0),M (e/c,a/b)。从(1)的两方程中消去dt,分离变量可求得首次积分: ) h3 d+ I3 e" P/ Z: C
    F(X,Y)=cX-dln|X|-aln|Y|=k (2) , k1 E0 L9 N/ W; h1 @6 A. F

, b- _9 O5 p3 Q0 W3 d    容易求出函数F(X,Y)有唯一驻点为M(e/c,a/b)。再用极值的充分条件判断条件可以判断M是F的极小值点。同时易见,当X→∞(B女对A君恨之入骨)或Y→∞ (A君是一块只会学习的木头)时均有F→∞;而X→0(A君作了变形手术,B女对他毫无防备)或Y→0(A君不学无术,丝毫不学习)时也有F→∞。由此不难看出,在第一象限内部连续的函数z=F(X,Y)的图形是以M为最小值点,且在第一卦限向上无限延伸的曲面,因而它与z=k(k>0)的交线在相平面XOY的投影F(X,Y)=k (k>0)是环绕点M的闭曲线簇。这说明学业成绩和疏远度的指数成周期性变化。
+ }8 o* w2 e3 w- y+ s/ _" b" ^8 d6 P0 ?' Y+ h" @
结果解释
4 u+ D( P5 X; }
& z1 I/ ~" r4 g- D( f    从生态意义上看这是容易理解的,当A君的学习成绩Y(t)下降时,B女会疏远 A君,疏远度X(t)上升;于是A君就又开始奋发图强,学习成绩Y(t)又上升了。于是B女就又和A君开始了来往,疏远度X(t)又下降了。与B女交往多了,当然分散了学习时间,A君的学习成绩Y(t)下降了。
4 s/ D8 N, L- [* V5 }, b6 G* K4 x0 R& h
    然而我们可证明,尽管闭轨线不同,但在其周期内的X和Y的平均数量都分别是一常数,而且恰为平衡点M的两个坐标。事实上,由(1)的第二个方程可得: dY/Ydt=cX- e,两端在一个周期时间T内积分,得:
% s/ [+ r% G, r% p    ∫(dy/Ydt)dt=c∮Xdt-dT (3) 8 ~% [, t9 E) ~. Y

  H: d3 i! M/ w* F    注意到当t经过一个周期T时,点(X,Y)绕闭轨线运行一圈又回到初始点,从而:∫(dY/Ydt)dt=∮dY/Y=0。所以,由(3)式可得:(∫Xdt)/T=e/c。   Q8 W/ Y) ]% M" N

* S; [) Q, k& @9 G. O* `  ]    同理,由(1)的第一个方程可得:(∫Ydt)/T=a/b。
, d! o" h% U/ P  R1 N  H* x/ S! s" V0 A% {# Y% ?* Z
模型优化
" u, b4 S  A  u8 n' T; x0 V1 ?& |! H* }! }% G9 j/ |4 y0 w& G- L8 m- z
    考虑到追求攻势对上述模型的影响。设追求攻势与该时刻的疏远度成正比,比例系数为h,h反映了追求攻势的作用力。在这种情况下,上述学业与疏远度的模型应变为: 2 ~! w# e9 b% }5 ~/ L) }3 X3 c9 n
    {dX/dT=aX-bXY-hX=(a-h)X-bXY;dY/dt=cXY-eY-hY=cXY-(e+h)Y} (4) 2 A! {1 ]2 N) q# U. ]9 A" t

+ x1 Y1 o& X0 [$ F, O: {  Y! b    将(4)式与(1)式比较,可见两者形式完全相同,前者仅是把(1)中X与Y的系数分别换成了a-h与e+h。因此,对(4)式有 - A, z8 m% V( z
    x’=(∫Xdt)/T=(e+h)/c,y’=(∫Ydt)/t=(a-h)/b (5) % e& k6 R& k6 o' I, l

; L. H8 @* C. V2 E  H    利用(5)式我们可见:攻势作用力h的增大使X’增加,Y’减少。
! u7 B% b) k4 Y' Y1 L$ @* ]) P1 i  r7 d/ Q, s% H
我们的建议 8 r+ H$ i2 W- _  ]0 _( C( `
) ?- I+ Y4 H! q4 M, p. B' m) h5 Z7 t
    考试期间,由于功课繁忙,使得追求攻势减少,即h减小,与平时相比,将有利于学业成绩Y的增长。这就是Volterra原理。 此原理对男生有着重要的指导意义:强大的爱情攻势有时不一定能达到满意的效果,反而不利与学业的成长;有时通过慢慢接触,慢慢了解,再加上适当的追求行动,女生的疏远度就会慢慢降低。学习成绩也不会降低!
& [: v% D! Q" S" ]0 X以上资料来源于赛才网
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5 C8 i! D# f. e' i* ]: i- ~) D) L7 w; g/ f# y
哈哈,牛人一个啊!
zan
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