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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
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! z6 u% d6 \% W2 j$ e# s2 I
6 K2 K% f6 V" x% n
A题 安全的后视镜
- P" `8 k( H( ^* L/ 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7 w% y6 B6 \6 C8 h
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2 @1 Z J& b+ u. P2 v2 E! t
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.5 d1 O$ ~5 l7 b+ N4 t+ V2 v
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.
0 i/ K1 a5 ?( h3 c0 U8 O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
- e0 s- a8 z5 C: S) [) G5 D, J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 Z v5 v5 N `# j9 X/ \# K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.
2 C' F& U3 C* ~2 y' a 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8 X {( v$ @0 Q
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! R! c4 x/ ?. h
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. 最常见的是一6 F' E; v) F* c4 }3 K) v/ v
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, v! a* u8 ?; ]) M
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
4 @5 X$ s* k: s5 F, G( @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
% y3 z9 K5 m" {能也会有所不同.4 p) m: n ]; |2 R, ]
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# n7 T- W0 K) G5 r/ Q
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
( v$ Y) x A- {; P" d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7 t6 B% F- ~, p! {$ U2 Q
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: ?" W/ m$ g& Z1 p$ Q0 k
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" ?! C! t3 M. p3 k& T/ v
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* B ?$ \3 r9 s. R& u' N
应的国家标准.) X: {) T1 O' l6 l8 j& {. p
1* ?6 {) E) l a5 e9 V4 L0 g2 w
图 1: 变曲率后视镜的例子* F) ]' U0 u' D7 c- u. h/ D& k% s; ?
' S. ]6 q3 @8 t9 Q2 n
3 j; B' L; I7 I2 P% i+ T$ B. NB题 岁月的印记% ?( U! P+ o" Q4 J0 f
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
5 L1 v+ t' X# a/ D7 ~$ r/ c4 t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
% l/ e* F5 s! ~: @& M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' r, {- o F4 \8 H$ N+ x
来也就越困难.
1 M( ?, U4 r* U3 H p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/ `& O; ?5 T5 O. P+ R9 j& [+ B
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
5 {( B5 d& j0 _- k$ W4 e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.& C; N. h3 q& ?& K6 I1 L
4 H2 _) v& E: {5 V: t+ Z
2 M% D( d p0 _- z0 ?0 iC题 移动端考研产品的春天真的到来了吗?5 r9 A3 R" T2 z8 L, _
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 D5 J& y3 r. W+ J1 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
) U0 Y2 C( F; h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# t, c) Z% A7 Q* W6 P
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
' s: q& @1 Q! i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1 G# X4 H, M0 z% b! `
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9 s3 Q% O/ X8 x, _' I* n
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9 ~7 }0 g$ ^3 T; i e# Q/ I4 L
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8 F+ i: r& z/ B& v2 P: A i
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" J# d- V& {$ l6 H5 z
你建立合理的数学模型解决如下问题。- e. E& X: n/ a v# z a
第一阶段问题:
' ^& e# L: V$ C6 {" {4 r7 S1. 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
$ `( }4 P' [: T, k: g4 h的主要因素。
( x1 s6 r( ^) a5 f7 v5 @9 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0 e+ N7 M( r, p9 ?" \. u5 y* n8 b! p
市场占有率。
4 i& G X4 [$ e8 M: p, h* k8 x) k, t3. 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
( c9 ^; I0 X& |7 e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。
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D题 教室的合理设计
6 M( }0 i. \) v7 _* O& A(本题仅限中学组和专科组选用)
8 [ T9 b& o: X0 R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. `2 I$ m e& H
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
! y9 E* y# O V. J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% o! g" [( j% s2 F
分别提出了三项要求,分列在下面的问题中。 & v5 s) ]/ \, m8 u
第一阶段问题:
+ d* X, ~- b0 U* L2 Z) e* H1. 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
( _! M( `8 H# G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2 y0 x+ y, U& H5 B
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
[. E, s) Y* K4 }9 L% X+ {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
0 n! d8 o- q+ F8 p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2 J6 `, N$ Y k
设计中可以忽略墙占用的面积。7 `3 g* L- v9 b8 X- U5 a8 L: h
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。
* o3 U4 g, G! C- }4 \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
0 b! Y: s& e( {* {2 x h( ?* ?/ R# B室。
, c, g; g$ `6 X! M0 d: V% G$ u+ F2 {( }! M: L" j3 t
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