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数学建模可以轻松解决很多难题哈!更有个人这么用数模,在以论坛上看到的:# S R9 q- q5 G2 ^; C' a
男生追女生的超强数学建模分析3 S8 X! T9 P6 Z' o% N. e
问题分析 7 X/ l W' V0 ~% g, I( z% C
, Z& I* b7 ~) c 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)。
1 r! ^% j: C9 a( U0 I: }7 r5 }1 \" n* W
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)。
9 R' E+ g, Q' a8 O8 b
$ t2 y3 i e! b" J- u 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。
% t4 d) d f/ f& e3 N. B* W k8 a$ l5 e# e5 O
模型假设 ; C2 t9 Y0 ^7 m1 T3 `, h% m
1、t时刻A君的学业成绩为Y(t);
7 y; Z4 T; K/ A& m p9 C! S, u/ G 2、t时刻B女对A君的疏远度为X(t); " D% K4 m; O" u; H/ z
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。 $ I6 Y( T Z0 g+ ~# D* S6 ~3 _
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)。
, t* d/ |+ h/ f0 C0 [ 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)。 ; p/ F0 \4 `. M
8 l7 h& ~ C I- _
模型构成 3 u8 [1 \6 J" Z8 ]: N
* a0 X- I! ]! n. ^( C$ N 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: ) A8 b; a! g, L: o7 A# `
{dX(t)/dt=aX-bXY;dY(t)/dt=cXY-eY} 其中c=αb. (1) % e8 S% h2 {0 v' n }! M
: D6 W; Y7 j4 E" h4 ]: e4 w
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: 7 m8 o t1 e- f3 q% e
F(X,Y)=cX-dln|X|-aln|Y|=k (2)
3 A$ U5 F, ] \& }0 [$ Z: [2 N. s# q$ o$ f
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 ?- Z1 r8 V7 \/ v
5 r' }* C$ n+ R- A2 D结果解释
% k& ~2 S- \3 P% _/ k
t7 z/ ^3 j/ e4 D+ t 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。 - a- E- Y" M0 F7 w$ ~
' Q9 C7 h2 X* r
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: & j" l5 m y1 I2 E3 h$ j
∫(dy/Ydt)dt=c∮Xdt-dT (3)
7 m! c: u% J) M" N
' r! X' }; I, A" k: R 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。 " x9 K; a. r) e4 N" O
& P$ [" i8 s/ h& }; s) i" u 同理,由(1)的第一个方程可得:(∫Ydt)/T=a/b。
' l, `( ]# K c* |* U
, _& Q' Z: m/ ?/ t$ c模型优化
$ s( O1 @% y; j( [! p/ \) j5 m/ @) {# ~! e l6 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:
- ~# }% h4 b6 ~$ K {dX/dT=aX-bXY-hX=(a-h)X-bXY;dY/dt=cXY-eY-hY=cXY-(e+h)Y} (4)
! S8 i0 S" t9 O
9 p* z. \* C2 z' q9 v9 T% b 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
" \, M3 s8 N4 h x’=(∫Xdt)/T=(e+h)/c,y’=(∫Ydt)/t=(a-h)/b (5) - r% z v5 O' U4 Z- \1 m
/ @$ O2 m# f. O! K% r. s3 i! ^
利用(5)式我们可见:攻势作用力h的增大使X’增加,Y’减少。 2 Q( f, m1 A0 `4 f' P
& G' |$ [5 [3 ^' C' L我们的建议 : O/ @! z1 {0 S5 f* s" d+ R) h0 D
7 Y- M3 Y5 E3 O
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! ( f' L/ S! S7 C
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哈哈,牛人一个啊! |
zan
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