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问题分析
6 n% y7 }" \3 I, ^" A6 g9 { 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)。
- {7 r, j) V3 I5 F8 Y
! M i2 g# p7 E, 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)。 : ~) \! C0 F8 P- V: s
/ c; {8 o, V4 p8 ?: S2 o0 i2 c 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。
4 ^$ C3 n( r% w7 J
+ G& s5 q+ p3 f! k7 y& v 模型假设
( S" \. s! g0 z* ?6 Q$ o# P. W1 C C! \$ N
1、t时刻A君的学业成绩为Y(t); - Q, k& a4 {8 M/ q) D
6 k6 S# S G( R W0 o6 b7 P
2、t时刻B女对A君的疏远度为X(t);
) ~& l: C8 `$ b$ }. l& e4 I9 W$ E- j0 l
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。
: u$ |, d$ z7 g$ U+ {% q- z2 p5 j+ m; c' v
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 O8 v' M) E9 n1 F
! ]. B# ?, C' |6 {8 V( W 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)。
/ d- v; ]; u& t4 T
# n0 e8 p% w' s# f8 n4 c. G- y 模型构成 # s7 i- m5 \6 V+ ~+ S4 H
9 ?' O! l& R3 ] w& R; f) }& l% J
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:
* X2 v. ^/ P. o) O/ g
2 c2 s: T P! m6 P3 Y# \! p {dX(t)/dt=aX-bXY;dY(t)/dt=cXY-eY} 其中c=αb. (1) 1 f9 ~- P" t0 X" L7 Z% F
" t' N7 o( b$ h' u
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 ~; u- d9 d0 I( E" A: C3 [3 c4 J
F(X,Y)=cX-dln|X|-aln|Y|=k (2) : ?+ S% p f+ e1 p
; r8 i7 K& w$ u) P: P( `9 d2 O 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。
( t) T/ u. E0 _! u' t* P# ]( N/ J7 ]/ f8 X8 J/ D
结果解释
) U% h0 ~' d+ O1 Q: o& V% }+ }3 Q/ ?
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。 * c- ?8 z; ]" C- ?- A" e l
5 E0 A3 {7 T5 h7 c* J9 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: % w" Z; W1 Q) J! E
! |$ x& I1 R1 m) L
∫(dy/Ydt)dt=c∮Xdt-dT (3) 8 l- B1 ]# _& L J9 [
+ P+ d7 p. b* r2 Z: l5 E 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。
8 q8 R& o1 D/ N/ ^$ Q3 H- Z; B6 T; B( d" V9 @: l
同理,由(1)的第一个方程可得:(∫Ydt)/T=a/b。 2 Q, ^( j1 h3 g, X5 s# @
: h! ^: y- d/ B/ j) I 模型优化 5 ^& y& ~, Q: H) n
! u% l5 \( J! ~& r6 p
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:
# p9 a% s& Y# C9 i, c
9 w+ V% V( [6 ]- U- D; Q9 h {dX/dT=aX-bXY-hX=(a-h)X-bXY;dY/dt=cXY-eY-hY=cXY-(e+h)Y} (4)
" X% P* @, p5 Q' q* U! `+ b6 R" ] ^; w; Z: f- W+ M
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 ; N' o# \3 i# e8 V! P+ _7 a, D7 O
Z8 Z* W! H7 T4 o/ R
x’=(∫Xdt)/T=(e+h)/c,y’=(∫Ydt)/t=(a-h)/b (5)
( y S: A6 H0 Y' ?& p& [" h
9 N( I" J" @9 h# N6 ~ 利用(5)式我们可见:攻势作用力h的增大使X’增加,Y’减少。 . o) M# N% f. @' W5 _: F! l+ {4 P
, e8 P3 Q) A: ? [0 s+ E8 l 我们的建议
4 {& e3 Q% s3 ]$ j% M, B( Z$ v5 `8 w) w0 s
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 }7 h# h4 l+ |
【转自:http://www.enetedu.com/bbs/html/2008-10-26/200810269005325881.htm】
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