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问题分析 ) B" c" E" d) ~5 ?. c$ O
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)。 . R* A+ J1 C3 J
' D) k1 u L/ w3 D
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)。
8 Q( X' M: G7 W! o3 o; F1 @1 ]: B. I9 }2 D8 d+ p" d) e2 q6 a2 R* ]
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。 9 u3 q1 U' N+ O
8 j0 i$ e) ?2 {# r* P# z) i
模型假设 9 |4 D7 E# e n
( c' \8 y* w1 X; E- C- C
1、t时刻A君的学业成绩为Y(t);
c w0 g* p# O Z Y1 P% y' X; Q" n% }7 H7 V
2、t时刻B女对A君的疏远度为X(t);
8 h) O; x9 { [0 T5 y2 r) j( C. A
" @8 F& q, E5 v3 k* \+ T$ U r! n+ Q 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。
" |6 W7 k7 U+ O4 w
0 Z# l( F+ {/ H2 T5 I 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)。
0 p9 l# |! r* O" m/ z: f/ m$ C6 u! M6 R' F/ H5 a: e& t
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)。 " X3 V9 q, N: W- ]# @" e
2 F8 J: |9 T, {8 @ 模型构成 4 h% V$ N/ f% e1 q# e( y, t
9 F$ x# a' x! i! w0 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:
3 }; M( t9 A( W; ~) w8 {) O$ A
) f9 I: K. D7 p/ F9 c9 | {dX(t)/dt=aX-bXY;dY(t)/dt=cXY-eY} 其中c=αb. (1) * k" C5 ?# o; u* m& N. ? D, Q+ D! |& m
& t( D: |% X }$ U( N" C2 \ 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: & H/ R8 z% v4 A, A$ a4 c% |
8 s" I: D, ^6 g" u9 Q
F(X,Y)=cX-dln|X|-aln|Y|=k (2)
# h1 h' @* J9 q) n1 K
. {* _" f5 S# x- x, X# T T 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。 / x/ B4 f$ R' N. L, y J* R
9 x, O! {0 x" t! ~, U& v5 e" t
结果解释
5 C' e, K/ n6 o% }2 e" @8 _7 y2 Q4 O2 X
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。
$ R2 V8 X' e5 S6 F% }" V' g5 h* m8 k6 x% ? E# 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:
9 ~5 g$ B! O/ j" M, a1 E' K3 Q; N% S- e6 }& A: V: }* g: w' s5 F& ]
∫(dy/Ydt)dt=c∮Xdt-dT (3)
5 N1 V3 q! b$ Z- k
A$ \# c! |, J5 S 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。
5 U4 t% c+ z& ?, c) i S. q( a/ _+ l3 p
: `0 B8 G& e- Y+ i: j3 T8 C8 [ 同理,由(1)的第一个方程可得:(∫Ydt)/T=a/b。 $ V# Q# g# ?# r3 _. H' ]6 B8 [8 E
+ d" {5 Z. F4 D, L/ f 模型优化
8 _7 Q- r& y; V% v" x2 ?* s+ s1 A d7 K
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: # v) N3 q: V9 d0 b5 L- k
4 T) m) \; D8 W
{dX/dT=aX-bXY-hX=(a-h)X-bXY;dY/dt=cXY-eY-hY=cXY-(e+h)Y} (4) ( [9 B9 D( A2 h* F& w
8 f" H( Q; e0 g1 o 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 % O, c5 ?" o" V2 e6 Q b
# ^, W7 J8 U; Q x’=(∫Xdt)/T=(e+h)/c,y’=(∫Ydt)/t=(a-h)/b (5)
/ S5 E5 G4 g! ]3 q1 m% s2 p* g
& s$ i- a% i6 k( C- T9 F 利用(5)式我们可见:攻势作用力h的增大使X’增加,Y’减少。
7 J8 `0 i; ~/ L' m
2 V1 ~( a( C' A; q8 P' |/ V* q, m 我们的建议
( Y. a( a v1 k8 q+ L+ O# R% w- F8 u) B
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!
4 Z8 A) D+ G' E8 m【转自:http://www.enetedu.com/bbs/html/2008-10-26/200810269005325881.htm】
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zan
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