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问题分析 ) H) W$ f! S+ z0 Q, ], Y7 B$ X5 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)。
' L2 _; @ x" o" Q% _
) t3 d9 C- `( K! K+ p& E 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)。
% D, k7 k: [* U: f9 r# i9 h& ?9 t! t3 h: H$ x2 o$ U; N0 a: 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。
' c0 Y5 }& |' @8 K. D0 S7 {& }- Q$ R) ^; J" {( B
模型假设 , _ Q) ~* K/ ^- q4 J3 ]" ?, e% N5 b
, X; s% @" r4 i% |$ n 1、t时刻A君的学业成绩为Y(t);
# V5 v* V: v7 l. |" f
0 B5 U3 ^% B' A! U% h P' u 2、t时刻B女对A君的疏远度为X(t);
& K6 `1 O3 k$ Q+ q( f. _
% E8 a, Y+ C* |4 m7 ` 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。
9 ]9 i. [& {: r9 Y+ P+ j1 y" u1 ]. v" L: j
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)。 # V; e9 q. j0 m, o
6 T7 }( I: B; E! w5 S2 n" @9 q 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)。
* m+ B: w, s3 z+ {1 D& f
; R0 W! Q: D5 H! a& [ 模型构成
: d$ q0 a$ O8 x4 Z5 I3 P) z$ ^
! i# i$ _3 c( _% 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 ~' b5 w- `+ o
! s7 n: W m) V- d j {dX(t)/dt=aX-bXY;dY(t)/dt=cXY-eY} 其中c=αb. (1) 6 d8 {8 k2 o0 R0 g8 r
; ~* ]' s& ~4 `8 ~% o! z
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:
( `1 \& t6 \8 O. u
" s3 R7 f) E7 m0 q; n5 U% K F(X,Y)=cX-dln|X|-aln|Y|=k (2)
% [) @- b* I+ J- s
) u; _3 M& f: f) r 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。
$ Z: U8 P$ i( @4 |- U% m) ~# _ g" q D3 i1 C
结果解释 $ }. G7 T. V8 s
( K; H R5 g1 H- I! U' G [0 n
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。
& [" H I0 m- J+ [& ], Q0 X4 Y) @- T4 i' w0 j* }- i" V
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: " W7 l) g I4 w5 O( C% [5 O
, w+ y/ \( W0 E" X
∫(dy/Ydt)dt=c∮Xdt-dT (3)
- }* V0 h0 a/ ^1 {) P8 W: D' R0 T) {, m3 d5 `2 f; o& [7 Q
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。
4 n6 H' X; ^& n# F: } @' e4 x9 H0 u6 O7 l0 u- l
同理,由(1)的第一个方程可得:(∫Ydt)/T=a/b。
. L( D2 N. t. h. P4 J$ P- X0 d" X& |5 V+ V1 a
模型优化 0 X; w7 p, l0 _. ?8 L
3 K9 I/ H, _" M" M: ]$ Y4 j+ R
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:
2 ?$ \& X0 O1 s3 |
2 b3 T! }2 _7 h: v$ v( S) f9 { {dX/dT=aX-bXY-hX=(a-h)X-bXY;dY/dt=cXY-eY-hY=cXY-(e+h)Y} (4)
8 f# ?- A/ B, p% k
" p3 R' A# H, a' 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
5 ?$ {2 W+ p: d3 N& n0 V @$ I7 f" Z2 q8 d1 y! j$ e' w, s( T# x+ T( Z
x’=(∫Xdt)/T=(e+h)/c,y’=(∫Ydt)/t=(a-h)/b (5)
: h/ c$ @9 ~# ?8 o3 @0 U t2 z
w" g9 Q! {4 E- q$ p3 O! ] 利用(5)式我们可见:攻势作用力h的增大使X’增加,Y’减少。 1 i+ ]4 z3 U- l( ?
% k* ~$ l4 F$ t" G4 K0 h 我们的建议 , p6 {6 {1 w5 \0 b" {: U
8 H# i2 S& n. F$ e
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 Y9 ] f0 B& }' \
【转自:http://www.enetedu.com/bbs/html/2008-10-26/200810269005325881.htm】
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