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问题分析
+ x' W+ o) ]7 F( I 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)。
# }: ~, p: |+ |- s+ F+ Q9 v3 A! R
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)。
( I* T) P2 ^$ d7 D1 L. H* b3 ]# P$ k0 t
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。
0 V' Q$ `) U( Z3 z
3 l( _* m2 x% @ 模型假设 : l2 b: B R9 s
6 A' X( L6 `2 Y6 t
1、t时刻A君的学业成绩为Y(t); ' `( _! H) G; |4 l1 n& h( d2 c
$ R$ `/ {! ?% B; ^4 K
2、t时刻B女对A君的疏远度为X(t);
' V H* y% s/ z) Z+ y9 o F+ c P
: D j- d7 J2 ]7 X" M& @ 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。
; D% Z1 ~- P! i# U% B# X
9 X4 p, ^! ?+ F/ I' n 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)。
! e$ ]- R P- L, p' }- U) I) `& g* R% G
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)。
U* e9 A9 `4 n$ N
3 q* ?2 P y, `( T. [1 [ 模型构成
: }9 S7 @# m% @) B, `( A
+ {3 f% B, n0 I' y/ `5 r& j/ _ 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: " L( ]3 L, O1 ~3 H
% ] A( P8 @7 E2 |# C/ d/ U8 ] {dX(t)/dt=aX-bXY;dY(t)/dt=cXY-eY} 其中c=αb. (1)
3 P8 T0 }/ n$ S; b$ s# C( |! C# H8 N+ x# 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: T- F" p% c+ P
) x3 c' u+ B; `( b5 g; C# a' E$ x. s
F(X,Y)=cX-dln|X|-aln|Y|=k (2)
6 s' c0 ^5 q+ q
* q' X0 H m# `" s 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。 8 i, k3 O; N' `
1 R I% k2 }5 t" D 结果解释
& w3 {' ?0 p$ ?" h9 p) }, X# J+ A4 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。
4 R/ j& Q5 A. c. C/ S% p# u. T- O7 P3 O; S/ m. ~# s: b7 W* l 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:
u/ `" p& ?$ V2 t4 `
" x- w1 J2 c* F2 g ∫(dy/Ydt)dt=c∮Xdt-dT (3) $ h* N3 c0 @- J; U
1 u$ T7 Y3 A: P& X! O
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。 / G8 T4 N! d) Q2 |2 w. b
3 Z' t; U1 Z# k$ M* O- B3 F
同理,由(1)的第一个方程可得:(∫Ydt)/T=a/b。
( K5 U3 `5 ^7 s* {+ B$ M$ E! J; T5 n+ O/ J1 D) A
模型优化 ( |% J5 R4 s/ E8 g
6 h8 u! h0 J1 R7 q 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: " n9 G4 v2 W- U6 E4 u7 O3 b4 [
' _2 M6 d# i1 o& ? S
{dX/dT=aX-bXY-hX=(a-h)X-bXY;dY/dt=cXY-eY-hY=cXY-(e+h)Y} (4) ) F* A/ t; T5 z% s. L2 Y
2 i- W4 I3 g* Z6 g7 u
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 ' y* @* Y( q' a& s$ ?! b' l4 @
. M1 r4 }, C& V, o" L
x’=(∫Xdt)/T=(e+h)/c,y’=(∫Ydt)/t=(a-h)/b (5)
U! }8 n1 O) O
4 ~7 d$ v8 k$ Q$ f- j4 c 利用(5)式我们可见:攻势作用力h的增大使X’增加,Y’减少。 3 Q( Z5 S- P! G
0 N" v8 w N, B* A2 H5 x* D: K 我们的建议 : |% x* V4 S$ n
7 r) E2 H u' J$ L 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!+ I$ v/ q8 k, {0 ?
【转自:http://www.enetedu.com/bbs/html/2008-10-26/200810269005325881.htm】* r$ m! _7 x `- \, w1 e2 `$ A0 `* U
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zan
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