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问题分析
8 [- a5 d6 t) g" w1 V# ~! g. q" ? 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)。 1 Z% {7 n- v$ j% m/ V# g
/ F/ R9 ?' ^; q! g6 l 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)。 % w! B/ q* x5 J( D8 Y
" k9 P i' V% L. f9 z' h 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。
6 \# T5 J4 d4 L2 M' g+ p. U$ N
1 l. X* ?4 i, h$ e5 h+ [ 模型假设
" Y Z0 n" ^6 I, l/ K4 Z6 f0 U0 J' c5 \4 [: f7 p
1、t时刻A君的学业成绩为Y(t);
`$ @3 b7 \0 g: A( |- F' ? h
L8 a w; o8 b$ O" c, d 2、t时刻B女对A君的疏远度为X(t);
6 V8 @% f$ n* \: d2 }. K
, l* F# v! Z8 s( H- V( }! R 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。 5 B0 f% Y! S2 s7 {: |, E6 x9 Z
. G3 u; P+ U 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)。
" b- s6 S) Q8 \/ M; B6 Q o7 A+ P6 x# {
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)。
- o1 _2 ~: D( _$ q/ K+ }$ l" A9 e% w7 w
模型构成 . ~" b/ ]% L0 d3 t V' V
V6 m1 |1 \% I! ?( |
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: 6 W2 W' K7 ]* _8 M
' k0 C1 P9 z1 O4 J1 S- S3 i {dX(t)/dt=aX-bXY;dY(t)/dt=cXY-eY} 其中c=αb. (1)
* L. E* ]+ ^8 j" [5 t3 N" N) F7 o2 P7 u
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:
$ o6 w' R% Y( d6 W# A5 ^6 ~' J2 @$ f. K8 |$ r' |
F(X,Y)=cX-dln|X|-aln|Y|=k (2) . X& G# l, ]1 J, v( i
# L4 Y& L3 \2 @1 |4 e6 Y
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。 ' o& ^7 H' l/ p5 o" E
; ?) Y9 F( O0 R) W 结果解释
8 a! Y" a$ ?0 O% d6 i4 A
# }! Q ~. R" Y5 { 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。 7 W6 l- Y( k+ T0 x
" ^ j7 I8 ^0 a l, 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:
- F, L3 d, f2 h# J; h, y4 b2 V+ ~1 N) F u T1 R
∫(dy/Ydt)dt=c∮Xdt-dT (3) : D, z9 h* N- z8 J K. R
! P/ \5 O% \! L. n2 s0 |" T2 v 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。 , x% }6 {. H8 a3 B! j9 h
) d+ `; a+ b1 P+ ?
同理,由(1)的第一个方程可得:(∫Ydt)/T=a/b。 5 I8 X* L- T1 g
7 Y, F, @# l1 X/ c5 H
模型优化
; ?3 w+ A0 d( |8 M; y! J) _$ Z0 S' {, D; p2 z$ H
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:
7 j% K% ~! M! j
& Q0 t3 i! @2 ^) a5 k! {. L {dX/dT=aX-bXY-hX=(a-h)X-bXY;dY/dt=cXY-eY-hY=cXY-(e+h)Y} (4) ) L% m; a% [7 U9 _/ R7 w
7 e2 M4 j, Q+ w1 [0 F/ 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 1 `' `: m. S' F
( r8 ^" U, Z9 I9 n4 S' O+ O x’=(∫Xdt)/T=(e+h)/c,y’=(∫Ydt)/t=(a-h)/b (5)
1 {+ Q/ o0 ^& }1 Q% Q; n9 w2 X5 I( K* L4 y6 O
利用(5)式我们可见:攻势作用力h的增大使X’增加,Y’减少。 * `8 _, V* W4 _6 O( [: k
3 M# f0 s' t% I! R# _ 我们的建议 & ?; i- l% m3 w1 M
/ l# r" m% J( N# e0 j! M
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!
! E# B# P2 a1 g* K/ |, t8 x【转自:http://www.enetedu.com/bbs/html/2008-10-26/200810269005325881.htm】
0 _# a( B1 W8 t) T& P! ` |
zan
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