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问题分析 . k$ ~* P& I$ s+ L1 b/ M; P# @
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)。
2 x% `; c9 a, t* T4 t z1 G% w$ Y* S
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)。
8 f# D/ W, N b
# i. F+ Z: y& x/ s' M5 b' M 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。
/ A: O3 u3 B6 F6 q
1 h4 @$ }" M2 m9 A/ e7 n1 Q 模型假设 3 Y# q. _2 Z9 a9 c
% N0 [8 b6 a: N, m$ y* z* { 1、t时刻A君的学业成绩为Y(t);
3 J! U$ D% x4 b0 S; X. D; @
+ X% s2 C7 n- v6 W, I4 e 2、t时刻B女对A君的疏远度为X(t); / D4 h0 X( j* v, r/ Y! f
2 P$ x+ @5 ^2 N
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。
2 g( \, a# f l$ A' J$ M' U5 O" }& ]7 P$ e W3 ?8 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)。 : T7 F4 Z: \' X( ^1 p) }' F
6 ?, k! t0 i! G, h+ _( U 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)。
4 i+ X( t2 y* a" j7 Q! t9 k6 j0 Y/ X
模型构成 - S4 Y% v/ u' \% o
0 U7 B' c% ?) _1 p n5 B% y0 d4 f; e
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:
9 W% [3 C: W! D( e; t8 r1 R
7 H% s; R; x0 Y- i {dX(t)/dt=aX-bXY;dY(t)/dt=cXY-eY} 其中c=αb. (1) ; g( l9 Q# L! W0 a$ v. \
% A" M1 O2 r' s% h/ 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: ! \, C! V# r' `9 U2 t# q6 d
( [- S3 W: z e8 @) a4 e F(X,Y)=cX-dln|X|-aln|Y|=k (2)
. }4 K3 _, F2 c5 R
6 n* T+ J+ J7 a- c+ 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。
1 ~0 R6 e. X; `9 s% S8 D( S: j
/ A- o# W( m1 m+ T% p! U3 { 结果解释
3 P2 R* y2 t, T7 P8 G3 s
3 Y/ a5 r- s: w2 m 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。 , b. |% E5 X0 z! ^* f/ b2 ]* M& e
" x, Z# d) N' d$ ~ 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: " T, [* j# l. l3 Z9 C
& b4 G, r+ }$ L, J) \( g ∫(dy/Ydt)dt=c∮Xdt-dT (3)
* L, a! {- A: t3 U& h) S" ?# K6 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。
3 I# T% S7 l) p% o/ y5 E. }7 t% c! X0 P. s2 K/ B" y4 c& s1 c
同理,由(1)的第一个方程可得:(∫Ydt)/T=a/b。 5 k M; B* z3 n1 N0 c2 D
, g5 Q1 W% |5 M3 ?
模型优化
( D4 s. ^6 H& I0 p, ? n6 Z0 i
) F1 [0 G% o7 A# Y m 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:
8 R: R& c0 s( P( M; Y
9 A! \$ @: i7 i& P J9 t {dX/dT=aX-bXY-hX=(a-h)X-bXY;dY/dt=cXY-eY-hY=cXY-(e+h)Y} (4)
6 J; c1 I, o- i- M' r; v$ p2 j) s" t8 s
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 ( {% d' Q' Y9 h* l$ Z( m+ W
1 w+ j0 ~( s* G
x’=(∫Xdt)/T=(e+h)/c,y’=(∫Ydt)/t=(a-h)/b (5) * [" w8 O$ z$ r6 s1 K
# j( y; G$ q5 c6 u
利用(5)式我们可见:攻势作用力h的增大使X’增加,Y’减少。 0 h2 Q# a2 J5 i g% D7 r* D
- ~ N2 @+ \5 R- g9 p% m
我们的建议 ! G. k& V8 c5 j/ {% G# _
) ^ ]$ C- ]! B* \6 p% x 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!" @7 Y! x5 Q! R
【转自:http://www.enetedu.com/bbs/html/2008-10-26/200810269005325881.htm】
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zan
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