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问题分析 5 k7 {! z2 T9 x
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)。
6 C* b, _3 o2 q
. ^ A9 h" g5 g( d+ Y: 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)。 4 {0 d; T3 s' s i3 u7 |
% z O9 v* B1 M- i 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。
, v0 T' E2 C/ Z; \
0 `$ d! r) d* M& X$ c, |' U0 Z 模型假设
5 Z% W1 k( Y3 p) T- r7 R+ e, Q d8 g5 d3 N
1、t时刻A君的学业成绩为Y(t);
4 d) g+ F, S6 A2 m! R; j/ C5 T! H. v' X, }: D/ K$ E
2、t时刻B女对A君的疏远度为X(t); r7 t l. f/ R' o% J2 {
( [8 F& @8 N+ C( M( }! S5 r
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。 8 s: S8 ^" T" C. F* z2 y/ ?0 Y
f: K; }0 }! o+ {% o+ q) H/ `
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)。 7 j! P; t0 X3 w6 S# ~. q- x
1 q4 w/ j: m" M9 i 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)。 n* A) u9 u' b, D
6 Y# ]9 d6 ~3 E$ ]( s
模型构成
9 }2 Y( G" q# Z! |# ? h- }: _6 x7 q2 o
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:
1 _/ ~/ e- z" t7 W' ~8 N
+ M, [" {) t+ s |- x" ^ {dX(t)/dt=aX-bXY;dY(t)/dt=cXY-eY} 其中c=αb. (1) ) x0 D# x* I8 K$ P
& {: Y' [" E& B- }3 f
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:
* {3 p9 _& V& p; [0 V# V. N. X$ G- J5 m# m
F(X,Y)=cX-dln|X|-aln|Y|=k (2)
6 i R' y. j1 |0 c2 t. y. F8 S, u% F. p0 U/ [
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。 3 C$ C# s4 z& f7 o7 J9 ~6 f
- x0 Z. B$ p& G9 d4 {3 i- r
结果解释
2 Q, k% Y. ^% ?1 N, g# m+ q( T/ K" O6 J
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。
( b8 k6 A$ R, _( R) `+ v6 W
2 o$ o. ^2 j# J1 U$ } 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: ) N& u: C2 k$ |0 L: l* S* g* ]
$ t7 W1 q! g3 _* m. `$ P+ m ∫(dy/Ydt)dt=c∮Xdt-dT (3) / o5 f7 b" {; M+ s9 ]) j2 Q4 E9 L! H2 F
' s4 F$ D, t5 i9 A9 [% B
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。
/ c, i( Z# d1 I$ L% {. I& i& n M3 ?) ], U& ^& L9 F6 `! K
同理,由(1)的第一个方程可得:(∫Ydt)/T=a/b。 7 F8 C% Q. b9 ~1 Z& x" m* ?
" T9 ^3 N( t/ u5 o" R. N. J$ P
模型优化 7 {# l m- S) S8 y3 ^0 j8 }( z
" V8 l2 l- j$ h2 H6 l% y, g T 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:
, s X6 }7 Y, U U2 [3 t+ ]1 b0 x0 ]: U6 Y
{dX/dT=aX-bXY-hX=(a-h)X-bXY;dY/dt=cXY-eY-hY=cXY-(e+h)Y} (4) & Y( e6 ?1 R# R- Q: @- E5 S) Q
" ~6 T6 O3 s3 [' a% T
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 . m2 O: B/ n0 @1 U- M
& @& H. p) F3 I/ Y* [: V
x’=(∫Xdt)/T=(e+h)/c,y’=(∫Ydt)/t=(a-h)/b (5) E' S1 B- r) h8 b( w/ ]( |) T
) ^7 B p5 d/ Y b( k9 i4 l
利用(5)式我们可见:攻势作用力h的增大使X’增加,Y’减少。
* b0 A$ h0 d3 [" c; Z% _
7 I5 H( y8 F c 我们的建议
; c1 ^& R6 S& K8 I& c* f% L& t" U+ ]! i9 V' w0 V$ r
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 @8 c$ A! N4 f: I+ |2 M【转自:http://www.enetedu.com/bbs/html/2008-10-26/200810269005325881.htm】7 A" g, a# W1 G
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zan
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