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问题分析 $ _* A( D. S+ s" m
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)。 . f2 j# {$ |8 Y, {
4 h5 ]- P+ E6 V8 S% Y" U( c {
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)。
% u. h, y2 l3 m$ A
3 ], G* l9 J% s& f& W! A 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。
$ y8 G' W3 [( t2 V: @& k3 h! J$ G( M4 L# w4 x: l6 d0 C+ V
模型假设
+ c( n% d. x* b6 K3 f: Q/ |
. }( P5 a# ^. W$ x2 L- { 1、t时刻A君的学业成绩为Y(t);
5 ^% j% [, Z1 O! P" h; |4 H) Y8 h% L/ @: i6 G: a- n- Z
2、t时刻B女对A君的疏远度为X(t); 7 c9 ~* R5 f6 {
5 ~( b8 ~. g: D4 J 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。 + g1 G% V' x1 b: y4 g
3 `4 |3 [3 q$ b- 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)。
+ Z' W C( b& y* _( G% H0 Q+ k. d. s: E4 n+ l# \3 h- |
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)。 ) L& Z+ {1 R* L$ O) b2 {
( @4 M; r [8 @5 Z8 o5 l1 \ 模型构成 ' }. C% q! M1 j/ K) p! H/ N
- K% R9 E6 M1 ?# X2 p 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:
: Z7 Y* D! [3 l+ n
% X/ O" U' \& p B {dX(t)/dt=aX-bXY;dY(t)/dt=cXY-eY} 其中c=αb. (1) ( v3 e( g5 a* K% o
/ N C, x! J* Y X+ ]9 P 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:
" O1 ~' X+ o3 W6 f8 a# R
! J4 \ ~7 e3 L! O% |9 f" y F(X,Y)=cX-dln|X|-aln|Y|=k (2) # _1 I0 G! y% D O' `7 m+ a
( A/ |+ z8 O; q' Z! K& T" B! g, a
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。
4 I x7 ?$ e6 Y$ E6 C+ q- _+ _0 h' c( A
结果解释 2 {$ }7 W, U9 K4 {
' @) z; x6 [" N) E v, ?( ^0 H" i
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。
# S7 C2 V! B1 O* ?' w( J- e
" j* w1 n3 i4 M% ^ 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:
( p# j4 v( d2 s% }5 b: x3 |6 S% [! T7 r. | t
∫(dy/Ydt)dt=c∮Xdt-dT (3) ) v* v5 z$ w! @$ W
% ?$ e* h6 \! E" ~+ Q, P( a0 N 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。
0 Y3 H2 |" N$ d O" z Z+ F& L1 [/ b6 P: [5 ^. b4 b2 z
同理,由(1)的第一个方程可得:(∫Ydt)/T=a/b。
4 Q' x) J1 \* A( x% |. {) C! c, ^5 ]8 {% q# ^
模型优化 - ~7 Q. g7 P& B g$ C$ d
- C& G7 \) Q6 o; W6 j: K+ I" b 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 x, |/ x4 f0 H
# m2 I5 P, D0 B. W, Q
{dX/dT=aX-bXY-hX=(a-h)X-bXY;dY/dt=cXY-eY-hY=cXY-(e+h)Y} (4)
- l h& \* T! j' K' V3 |
) X6 m+ x- V5 q 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 - }3 u, H" f( j! j. B" d0 a2 O, [
5 s7 Q8 S, q/ y- M. X- i3 @ x’=(∫Xdt)/T=(e+h)/c,y’=(∫Ydt)/t=(a-h)/b (5) # T) l9 G: w, t9 n( Q
, v. E& c6 _- z3 _ 利用(5)式我们可见:攻势作用力h的增大使X’增加,Y’减少。 i: C6 s. c$ |- c# c
* m. M- F7 j5 x! s1 j3 \ 我们的建议
- m$ c5 _3 }" W& j( v* P& q6 l* E$ n" |! I: B8 ]* }. C9 [+ ^" N
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!5 a6 K# A) L) y1 i, d, W: G2 _
【转自:http://www.enetedu.com/bbs/html/2008-10-26/200810269005325881.htm】2 _+ L$ B W# w+ [) K# d
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zan
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