数学建模学习笔记（5个静态优化实例分析学习）

佛自业障

数学建模学习笔记（5个静态优化实例分析学习）
静态优化模型（微分法建模，求导得目标函数最优解）

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现实世界中普遍存在着优化问题；静态优化模型指求解问题的最优解；重点是如何根据目的确定恰当的目标函数；一般使用微分法。
1.    存储模型：存在某种矛盾，寻找平衡最优点！
a)      问题描述：配件厂为装配生产若干中产品，轮换产品时因更换设备要付生产准备费，产量大于需求时因积压资金要付存储费，该场生产能力非常大，即所需数量可在很短时间内产出。
b)     问题存在：今已知某产品的日需求量为100件，生产准备费5000元，存储费为每日每件1元。试安排该产品的生产计划，即多少天生产一次（生产周期）？每次产量多少，使总费用最少。
c)      要求：不止回答问题，而且要建立生产周期、产量与需求量、准备飞、存储费之间的关系！
( N# E) x% |- `) `: w  Ed)     问题分析：
首先，对于我们来说，应该先找到问题所在，即造成当前无法做决定的原因是什么？
6 f4 j+ u9 X5 N这道题的原因为：
周期短，产量小：存储费少，但准备费多。
! Z8 l, j9 D$ g周期长，产量大：准备飞少，但存储费多。
  I* G9 N: U; l5 z, ~e)      分析求解：
$ Q+ r3 r- W/ F9 l% S# o                     i.           模型假设
; y; u) m- e$ g                   ii.           目标函数：每天费用的平均值最小
                  iii.           模型建立：离散问题连续化
; {7 w+ o" k$ X                  iv.           模型求解：得出目标函数，求解当周期T为多少时，可以获得最优解，可以使用matlab等软件进行求解！
2 r; B8 E% \6 f                   v.           模型分析：说出T的变化讲引起目标函数如何进行变化！
- c* X* w; f5 `$ f( D" if)       进一步建模：如允许缺货时又需要怎样进行建模？
2.    森林救火
+ N  p/ B& U* S5 g- c! z8 Q* ra)      问题描述：森林失火后，要确定派出消防队员的数量
5 m: g" l# C; Lb)     矛盾：
9 V( ~8 c4 T& e                     i.           队员多，森林损失小，但救援费用大；
1 z; n/ a' M) M- a7 U2 _/ f8 p                   ii.           队员少，森林损失大，但球员费用小。
+ i) o1 r/ q/ e% U" y: |综合考虑损失费和救援费，确定队员数量。
c)      问题分析：
                     i.           合理假设：火的蔓延方式等；
                   ii.           模型建立了，列出总费用的函数模型；
                  iii.           利用数学软件进行模型求解；
  f' H, F) `2 X, g' |& H- r                  iv.           进行解释。
) m$ U- L5 `# o, V: {4 p 与存储模型十分像，都是求解存在某种矛盾情况下的最优解。
3.    最优价格
a)      问题描述：根据产品成本和市场需求，在产销平衡条件下确定商品价格，使利润最大。
b)     问题假设：产量等于销量：x；收入与销量成正比；销量依于价格p是减函数；等
c)      建模与求解
d)     如果进一步分析，可以少一些之前的假设，进行另外的一些分析建模。
: R9 h3 U( [- q  ]( a; h4.    消费者均衡：
a)      问题描述：消费者对甲乙两种产品的偏爱程度用无差别的曲线族表示，问他如何分配一定数量的前，购买这两种商品，以达到最大的满意度？
一样是最优化的问题，不多做解释了，，，
b)     可以进行的优化：考虑如何推广到m（>2）种商品的情况！

5.    冰山运输
) x2 F! k3 d4 l) v. va)      问题描述：某地区缺水，淡化海水的成本为每立方米0.1英镑；专家建议从9600千米远德南极用拖船运送冰山，取代淡化海水，试从经济的角度研究冰山运输的可行性。
/ Y& b$ ^& Q8 ~0 C0 y, ^6 |6 M( rb)     建模准备：加入进行运输，则需要的一系列的成本计算，最终建模求得成本表达式。
c)      之后进行建模分析。
7 `, _% b# }9 {) L7 }d)     结论分析：只有当计算出的成本显著低于淡化海水的成文时，才考虑其可行性！
重点在于建模时，要充分考虑不可忽略的种种因素：如冰山融化、燃料、租凭费用等。
总结：
: u. s% G; ]5 U0 p4 S% h1.    存储问题：存在某种实际矛盾，不知如何安排。需要寻找平衡最优点！
2.    森林救火：与存储问题一样，都是解决某种存在矛盾。
/ N7 O( u* z" t% e3.    最优价格：一样，求解最优问题，重在前提假设要合理。
4.    消费者均衡：考虑推广优化。
5.    冰山运输：考虑不可忽略的多种因素损失。



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