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问题分析 7 P! ?: {( K+ O& 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)。
; }/ [" v+ X: }4 X( b9 l" P; b: ^! }/ k$ @6 D
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)。
9 T- T; L: M* n* x& R) n; F2 D. H; O* @8 J- Q' m5 v
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。
9 O1 e* u* i& `+ |
5 k* v* a U4 p$ e2 K; _ 模型假设
[# T& f& e, p- d. J9 l6 }" @" c3 k5 Q
1、t时刻A君的学业成绩为Y(t); , w/ |4 F4 E b+ O
% ], p9 p$ Y' g' [0 q7 L 2、t时刻B女对A君的疏远度为X(t); * p4 u8 b. t4 x8 ]' w* t9 Z
: k* @$ S, L8 P/ }1 L$ O6 o2 U1 @6 |0 p
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。
6 W& i. O5 T8 G1 T+ h2 j) ], E9 K8 D+ d. D$ i
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)。
4 a. I" g& V1 R- m$ L7 X( \4 X5 L
$ [$ k% I3 P) |' M9 I 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)。 & Y6 |" }' D1 `% L3 `' K+ a* Z
7 b3 {5 Y3 X$ [- W. F( ~( p 模型构成
- F. N+ \9 t9 o. s; d8 T% n. j8 f/ G! t4 R* K
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: 8 U8 |0 [9 y/ Y5 a0 F4 B
# d' f1 a5 Z& _9 l: e
{dX(t)/dt=aX-bXY;dY(t)/dt=cXY-eY} 其中c=αb. (1) 8 D5 [+ Q1 V3 K( m8 J
! J# a4 {% X( u$ O l 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:
; D) ]# o4 @# u. S6 u* j8 ^' S7 L. |, s' l" U0 i: d
F(X,Y)=cX-dln|X|-aln|Y|=k (2) - p0 U, W: q& D- m/ I9 x( c; |
/ d e! I; O* n( O 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。 , Z% r/ |& m0 C1 I! B4 B8 ~$ `
1 G& i- H2 S" }; [) L 结果解释 1 p1 \( I& Y3 c; M0 a
8 P& D: ?7 p6 Z5 w9 o' U 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。
) Q5 s* l. z1 U1 X2 Z; D) [/ e8 \. K1 Q) } q
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: 7 E$ l6 h3 ~" M' x( E
, s; p5 d% D/ b, B
∫(dy/Ydt)dt=c∮Xdt-dT (3) / L7 W* T% ?% u+ e6 l4 L9 A
+ Q8 [" [2 o, _& [# T8 i) X 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。
3 g& x! y8 _: d' w/ Y- J1 ^0 t# `, X" i5 x& Z N
同理,由(1)的第一个方程可得:(∫Ydt)/T=a/b。
+ N' m6 `+ Z9 b+ X' m0 i: C5 j, E% Y# x/ p: a
模型优化 + B1 Z: H4 Z+ q4 w) A) B
/ Y/ ?; @1 \: B/ k6 |# c% \ 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:
3 @- l0 S& s4 I9 U6 I! C J
( i8 d% o K2 i {dX/dT=aX-bXY-hX=(a-h)X-bXY;dY/dt=cXY-eY-hY=cXY-(e+h)Y} (4) & ^8 X% N5 k9 E% g! y, x1 c' P2 U
, _+ B C+ E8 Z' m- n6 v+ J, }* t3 u- s4 B7 l 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 8 p4 v7 h$ G) c5 u; r: U0 H
, D. ?) Z5 Z( B: R4 o. B x’=(∫Xdt)/T=(e+h)/c,y’=(∫Ydt)/t=(a-h)/b (5) $ N' a; s/ q. W6 I4 A, B3 J
, v" Q7 _2 p* n/ M+ J0 B+ }$ P1 _ 利用(5)式我们可见:攻势作用力h的增大使X’增加,Y’减少。 * n9 _; A$ H! m( U
5 x* `/ ~ ?& ]; T+ E
我们的建议 / ]: {5 H# ~' U ^3 ~% v% j* `
# _( g" {' H1 e' W 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!
% |* K' v) S$ O# X; N【转自:http://www.enetedu.com/bbs/html/2008-10-26/200810269005325881.htm】/ l) L: h4 w6 S4 o7 J
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