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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- q; b) y; ^+ T# S
$ Z' ~8 J6 r/ n/ ~# M
+ ?0 e( ~2 k: Q- t! l% K
/ i K+ e5 z! C; n5 m& Q$ CA题 安全的后视镜( z" Y0 U* u/ c0 w
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
4 b1 h. P# o$ ]# Z b; M1 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' I2 n. c6 f: i, a, X, B7 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.6 W( f1 k* ^8 E8 |+ T
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.% V# z& h% a* |, e5 s
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
t8 ?, [' V' m$ m$ V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/ Z. w. k" P# p0 J# t+ l9 I# g
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.' r6 O& @" ?5 U7 w
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% c9 Y3 \7 Y" p2 ~$ C7 l
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: ]) ?& {0 }" p9 u; G; y& |# @
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
+ Z) e" i7 o7 u$ N i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
( N _+ v+ R* @4 r* p6 j f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
# l: n3 t, w7 b) f) l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8 P) r5 J7 w' b; }
能也会有所不同.$ E: `) d0 n) c F) n, G7 X
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 G0 u: [3 a6 R& p }$ x
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
8 ~8 _9 {: q* b/ {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; u' W' j9 w5 A, j. m* a
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
+ H* [, g3 e+ Z) ^ e, T3 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+ b! K: Z x, J+ S
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
5 ?' J4 U+ Z1 S3 ?% f3 r应的国家标准." j7 }6 x; u; L
18 o) J' ]3 R% I7 T
图 1: 变曲率后视镜的例子6 M" _. X5 f9 e. Q# Q6 O% y/ Y1 y
( h) R4 B O; O, M6 p$ h
* j+ S5 b7 L1 s* D3 K# hB题 岁月的印记
1 d1 W6 G! | y; Q( R# c, ~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* G/ n3 t: G# f3 _- 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' X4 W: u9 P* x* h, G5 V( b
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
% s3 H. ^% [3 a! J# Y来也就越困难.
2 p! d# c6 X1 h! C- q+ k3 J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
2 z: b7 W) B7 N* G- t: a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. L3 g" i+ @$ `# {$ N
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.$ _, L" |9 y6 Q# Y- z/ L
. \, f# T' w: p+ y( a3 Y/ V
6 d$ B* U- a! O7 ^) o3 jC题 移动端考研产品的春天真的到来了吗?( k" Y' V3 O: d, F& X: E7 @) `
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! n1 K9 @5 ~( ?. n8 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8 c( G1 X8 N& W/ W; `' t: E0 F4 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! a. O% J) ^/ v! q
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: U7 |+ t/ p0 z% j$ c8 P3 [! w
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
) P% `. E9 B) ?9 g Q: u4 K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
, L! E# I4 G* ~) ~& m: y+ w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
- E, j( `4 g" M; v6 r% f/ p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
; f6 f9 u' r1 d% R6 X& ]7 `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
% ?" \( C, X5 D4 L7 p你建立合理的数学模型解决如下问题。4 M; f+ C3 y# { B ^) O: f
第一阶段问题:" m0 p$ e5 N k& \2 F5 n
1. 请依据附件 2 中的数据进行数据挖掘,找出影响移动端考研产品发展9 c+ M4 n! P& [
的主要因素。, z: p5 \) T, V: h+ O; @
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' H( a; ^7 L. {0 d! J% P$ ?市场占有率。
1 q. H9 H9 L0 q6 ]% c4 G% M3. 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
! j) f/ L2 d+ t5 x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。
% M$ I) T) S, R1 F/ S' Z9 q' d1 U* B2 z( A
D题 教室的合理设计
, i' N- `, [. ~5 a9 R4 R7 K8 r(本题仅限中学组和专科组选用)
* v7 F, s& d: }* n# H8 h0 i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
; I4 H: l/ H) }9 M1 ^+ f$ }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/ m: r; V! s, |8 v" O1 d
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) F7 L+ x; ^ [; J
分别提出了三项要求,分列在下面的问题中。 " w) F& w: n" t7 M7 `4 i' p& \
第一阶段问题:
3 P" V- y7 O1 Q) d0 F4 F0 ?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" c6 ?7 o, H1 F0 g5 }
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
/ K. U% ?) ]) [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$ S- K' I; u: D' h5 G, ^
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 j1 \/ O; I9 Q: [' S. Y
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& V, d( X3 k; Y6 r b% c1 {6 r
设计中可以忽略墙占用的面积。
! y+ ]( V+ C: ~$ {8 e2. 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。* |) n# {/ s* X( }- e) j. G8 E6 `
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
* m: @; x5 Y* P4 G室。
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