问题分析 + p7 Z. S2 L, h4 H/ {9 e# f
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)。 ( E& ^ Q# Y: H8 G; t2 e
1 A( L$ G9 O b9 `) z8 p' M4 y& g7 j 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)。 ' D7 E5 J9 H. J9 t: g; F8 h+ V! N/ m4 L
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。 & t) @" A8 n4 }5 W6 @
7 L. I& S5 I" E# X; Z
模型假设 . q# M! Q+ M. V$ V( |3 `9 ^1 ?! C ! D. K3 t7 b7 p$ ]5 N( i 1、t时刻A君的学业成绩为Y(t); * M9 C6 `" ]1 _( W5 K% }, i/ n% W7 l) X0 R! D8 q- p$ A" H
2、t时刻B女对A君的疏远度为X(t); 0 }3 U8 C- i+ Z+ I! c, U3 C
/ k/ v7 {- ~% n0 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。 $ K! H0 `4 f8 M+ P " x2 c2 ]0 V. ]5 j* _8 o( ?: B 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)。 # B. w* ?( y6 L; Q k3 j+ u4 }
% @, a$ C% k, e, C- |& b 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)。 0 ^/ V- l: V0 o; y x3 N
0 N ~6 Q. `& i+ b7 _. D2 v 模型构成 3 s9 ~. k+ R- Q* M" O+ s9 l3 o: m+ M0 O+ p7 w. Y. g. i' Q- m+ q
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: ; u! @& D3 w$ H4 C; o0 _ 5 F. v% z' g9 i0 W5 G# a {dX(t)/dt=aX-bXY;dY(t)/dt=cXY-eY} 其中c=αb. (1) 2 T: H& w- T" v; n( b6 M) q2 U
9 J1 Y+ j# C" r( |3 C
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: ( H5 R! t: L/ I" ~' i# U - E) H4 J" h; \* s F(X,Y)=cX-dln|X|-aln|Y|=k (2) 6 c# M9 R: f$ H4 m `% {0 a
' X: h! z1 V. d6 Z
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。 7 H& @5 Q8 t2 P h4 v! T5 U
" {- K% R* K0 }/ x 结果解释 9 B6 F. W5 b7 e# D
8 U# u' c& |* \6 L0 y% _" y
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。 / P. g) \! V' ~; K9 m" m) Z . S9 W% n/ y5 I9 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: + ^3 ^8 k- l. y7 Z5 z2 _" ~) Z* Z3 i% @
∫(dy/Ydt)dt=c∮Xdt-dT (3) & [8 v; @7 D! y1 [, i0 R 5 ^5 N8 L8 f# z- p. K" i 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。 ) Z: P8 F8 G7 T; T9 o# }: I: l* [6 z. I" s* I
同理,由(1)的第一个方程可得:(∫Ydt)/T=a/b。 0 J" K- u5 T. @* H; g: ?8 g ( R' w& {3 X8 z* f2 K 模型优化 7 K. C [, t+ `0 @ 0 M2 z- N7 O3 h" n 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: ) ^. Y+ I+ l2 T2 ^; F
- I+ t9 D: c9 n& F3 H
{dX/dT=aX-bXY-hX=(a-h)X-bXY;dY/dt=cXY-eY-hY=cXY-(e+h)Y} (4) * Z% C% y& K) X7 G5 t* ]
9 w$ U1 _; F; p9 C& J- m& @ L 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 : M7 B! G9 ~) ?& L1 v) I& H & e" l3 h) C! D% f% z( m" z x’=(∫Xdt)/T=(e+h)/c,y’=(∫Ydt)/t=(a-h)/b (5) ( T+ k- F' r& M/ N2 A$ Y) p# ^
3 v5 `9 {! o1 R! |- F" a
利用(5)式我们可见:攻势作用力h的增大使X’增加,Y’减少。 # C& i4 |- [6 P
( n/ x* ~ I/ @2 j
我们的建议 1 Y6 d2 A/ R! H1 o) s# }, j7 I# @5 M8 ^1 c C3 R, 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!0 W/ W) r# C, m/ j( D- B1 a- v
【转自:http://www.enetedu.com/bbs/html/2008-10-26/200810269005325881.htm】 1 \3 E, I- J% v( \3 I