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问题分析
' O3 T: ~2 G. e# {# E3 X 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)。 ! A% C8 Q% d+ n$ @3 [6 J- Y* ]
, b Q' E1 ^6 ]! ]6 e* U
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)。
) U9 u7 {* l8 h. i( R8 L$ }" \: ]' k% G
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。
s: R- H a: P0 `0 d2 q5 p" N E) b8 t; O$ H
模型假设 + F/ C/ a! Z2 v
! c$ L: @! ?7 X8 {7 b 1、t时刻A君的学业成绩为Y(t);
" F* d8 H' Z7 O% |9 ~6 t" q9 L$ l" `. g; C8 n6 k1 U& b
2、t时刻B女对A君的疏远度为X(t); " j+ D5 Z; {* _# p( c% @6 o" x7 n
5 C O# f( B# U/ I: t
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 K4 @/ a0 U# Q- A
D% N/ V# z' U3 M1 o. f 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)。
& ?2 C! y( z+ K2 |4 [; p1 q/ z ?
' m3 M5 z+ J2 b- J8 ~ 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)。 * N& O4 ~) K3 i) ]
# ^" k# M, z- w6 o1 E# G& G
模型构成
N F8 {" \3 a' e% S4 I- N' Y1 q, z
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:
" Y1 H! p! W/ J6 ]8 _
6 a( x% s8 B, t' @ {dX(t)/dt=aX-bXY;dY(t)/dt=cXY-eY} 其中c=αb. (1) - K7 H, K, i. x
' Y5 v0 O& l2 ~3 U! h 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: + s) O; [7 V* h/ z5 d9 K
+ @$ ~, ], `: |8 R2 }. L8 S2 z9 W
F(X,Y)=cX-dln|X|-aln|Y|=k (2) 2 T, |3 v6 b D6 c2 ^4 t, M
! p% Z& ]6 L4 r) C0 w3 V! r 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。
. Q- [1 ?' m; ?/ i
6 o8 D3 Z1 W/ ~) i+ o2 i 结果解释 % J( u/ S, \7 v1 d- c% @
1 O8 B0 N7 I, r+ p- o4 A 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。
% O# C2 O$ }. Z! a* l; ?3 w. ^8 W
' u0 b7 N/ r, O/ d7 |0 ~6 `! i) 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:
) M( o2 p( h3 L. a0 s
/ \, L3 \7 {" g9 s* ?5 x ∫(dy/Ydt)dt=c∮Xdt-dT (3) 6 }4 D# i( s) c) Z1 l
% o* \$ H: x$ u
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。
, W/ W' ^- Q# c( V) a/ i3 s
! ]: i4 A" z* E- u/ C& Y4 _ 同理,由(1)的第一个方程可得:(∫Ydt)/T=a/b。 $ k* c6 n5 \3 ]3 ~" d: \! U
1 x* p o( x8 W D 模型优化 ( j0 V% f3 z& j2 a1 j0 r" n
7 M4 Q- m/ |9 v% Z4 |
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: & Q c: r% G( P* ~# j
! a7 y- r3 N6 ], ?/ B' A: v {dX/dT=aX-bXY-hX=(a-h)X-bXY;dY/dt=cXY-eY-hY=cXY-(e+h)Y} (4) 1 k* q" ^( q+ F6 T n: t
! I5 q9 R$ n! _- ~
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 g! |0 L4 y8 I+ p9 k7 [* _
6 @9 i; z0 e7 X8 |% A3 ]
x’=(∫Xdt)/T=(e+h)/c,y’=(∫Ydt)/t=(a-h)/b (5)
9 C* \" `1 t P( C- S4 U3 y) @, i+ q# P n S1 T$ [5 P3 K; |
利用(5)式我们可见:攻势作用力h的增大使X’增加,Y’减少。 * z. ]& a4 b, X+ \% \' y
& G m6 t& w0 z5 e
我们的建议
% [+ _# P! G$ \! L4 S- `4 C* [" q$ a
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!% X* b% Q- Q4 p/ a7 F
【转自:http://www.enetedu.com/bbs/html/2008-10-26/200810269005325881.htm】
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zan
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