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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.cn P3 I! ~8 b- t6 H
" U) j; a' Q* @+ [( D1 I& m J' w5 H) Z6 b
2 q4 p* ]& l' U( \( _4 \A题 安全的后视镜& T" a; W/ g; P: e1 b
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
! ]5 g @ {7 d3 W- y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+ D. m3 s( ~" K* H, p
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.2 J/ L* A! N! n, O3 O4 _
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.: w8 y/ g; \! G8 G
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
! S& `4 s4 Q/ P" t* D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9 X) I. I2 N' J5 |
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 R6 a" q4 f& a* E9 u, c+ [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
: [$ Z# P6 z& \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
! k( m& V+ [# T+ J' w: h4 N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
* p$ u& g1 v [1 b+ T$ A+ M, S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
$ i- C. r0 C; {8 N4 _( K6 v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
1 }& r5 R- X; @* t2 J- g$ W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
- p( [2 C$ R% S+ g" [" e2 n能也会有所不同.8 r7 `4 g% g" k# n
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
5 ^ A2 ~) B- G, R* m- l# w4 Y6 H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/ a/ D0 f5 f: J/ s8 Q$ N
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2 n0 g r1 b1 c" e
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' q9 e( o1 [9 E) b# ]! Z
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+ s' N; x, _/ ~: z, n& V6 J
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- Z' M; S+ O# K5 A/ {' ~
应的国家标准.3 e+ [* n' v: L. J
1
( |0 `4 r5 U% B图 1: 变曲率后视镜的例子0 O* {5 o$ R9 H" X$ V; K
9 C( f. ~! ^( k) \2 O+ w* H7 g- O" S0 P6 J8 E$ F: i
B题 岁月的印记3 W2 M7 ~: X9 s- |0 Q, M' K" k
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7 e6 }( R# }5 ]. B# h
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2 z" {& O9 K* c2 B: z, V
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+ j! [: x" f* g. A& }! d
来也就越困难.
% O. h6 I3 B [. y% j9 A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
3 _2 ~, P4 R6 ?) N2 j8 c+ L' P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 G& C* {: [# u# @
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.
) `6 g/ P9 V) P2 R+ k
# S- J( N+ m* k. A
p% {( j2 {: D' L" h; i4 tC题 移动端考研产品的春天真的到来了吗?
2 n# D2 Y6 \ \- O2 u2017 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% ^' C6 f- X U) G7 ~% w S& k; `
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
4 }1 T3 L! r0 M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
( E, }3 h t$ S, e) ~) G3 T: S6 m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0 t5 v- c" I+ J; ~. h: }. n2 @
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2 J* Q3 c$ O3 ^( c2 M
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
' }0 b4 ~" N# B1 N- n) b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8 p0 v- `/ r3 n4 g
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
5 n* G% c1 p; G; G7 R) e: [ E3 F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0 \! e4 L* |. Z7 D ?; d
你建立合理的数学模型解决如下问题。( z$ G! _/ N5 q
第一阶段问题:
- A' d: n2 a. b2 {" I7 z1. 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% J. o! P! _5 x6 a
的主要因素。
- a' t8 N9 x0 Z0 Z2 T! z2. 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
) s* p* ~8 `, D# h市场占有率。
$ T5 k6 X1 J5 m- L. t7 ]; ^" Z2 _3. 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
. Z& {' o6 D) p: \2 N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。
y" P6 ~7 X* P y) _, i& N8 Z& P u& i% q4 w1 \* R
D题 教室的合理设计
2 j+ R3 o3 r0 F$ K3 F5 u7 a8 ?(本题仅限中学组和专科组选用)
; x3 b& n" B% s# { B; K9 ~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* f7 }% [0 M, E3 b& C
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
) [" ~; z" e+ o, R# e' G* Q: D* Y5 |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4 K5 }+ B# ]3 U4 n
分别提出了三项要求,分列在下面的问题中。 8 a- ]7 }* P4 [! v- M
第一阶段问题:1 o I. W& z3 M6 t" Q& O
1. 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
I+ d* m; f' E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; I. i6 m" T |# D! O n+ j
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- D! O( q# M/ J0 K% `
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
7 @7 j: j" @ Z- j* X8 Z9 p$ u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# Y. s5 G" ]! l7 m
设计中可以忽略墙占用的面积。6 T$ Y5 X) n, B6 Z1 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。4 c3 L0 f9 w) s7 X/ o7 X: o
3. 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% s0 z) a5 o/ S8 m" G# ^2 P( @
室。
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1 z& {1 \- Q* d+ @$ v0 ^/ O/ i6 U& k1 F6 D
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