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2017第十届“认证杯”数学中国数学建模网络挑战赛第一阶段赛题发布:无体力赛题下载地址:www.tzmcm.cn( S. G; e% A- d. `
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A题 安全的后视镜
2 c- Y* J( ?4 T; R$ r汽车后视镜的视野对行车安全非常重要. 一般来说, 汽车的后视镜需要有
" J& d- h3 t3 f7 i% x! E1 P良好的视野范围, 以便驾驶员能够全面地了解车后方的道路情况. 同时, 后视
6 S) U1 I, |" e' d9 y镜也要使图像的畸变尽可能小, 以使驾驶员能够准确地判断距离.
( n9 h& @/ s4 ]) v3 h/ n) }$ }如果汽车的后视镜使用平面镜, 图像没有畸变, 对距离的判断十分准确.3 \! c* ^+ d2 R- O
但是当镜面大小受限时, 视野相对较小. 如果使用凸面镜, 可以以较小的镜面
3 B) J8 Q. ~. \8 F获得更加宽广的视野, 但是图像存在畸变, 很难准确判断镜中物体与自己的
& G/ J4 M6 A, c; p9 |6 O( j9 B距离. 有的镜面是由平面镜和凸面镜拼合在一起组成, 意图兼顾两者的优点.
) k! R" T# K' n但事实上, 驾驶员在观察后视镜时, 两者很难同时看清. 较受欢迎的做法是构' ?6 O d1 ^0 e4 i4 \0 p% D
造一个变曲率的后视镜, 使后视镜可以兼顾两者的优点, 也降低了观察和距$ B9 `: a) R3 e8 z# h+ g! r
离判断上的难度. 目前市场上有售不同设计的变曲率后视镜. 最常见的是一
7 }3 F) e* t; n8 g. A种双曲率后视镜, 内侧接近平面镜, 外侧则是一个凸面镜, 在它们之间进行了 {3 j5 h$ x% ~. i2 |$ v. T |
平滑的过渡. 图 1 是两个例子, 为了便于驾驶员对距离进行判断, 镜中由虚线) ]" a8 V: h. b8 f0 o
或细实线示意了不同曲率的镜面间的分界线. 它们的具体设计有所区别, 性4 p! U4 v0 l8 e- I
能也会有所不同.
3 Z. I: a# G8 K$ U第一阶段问题: 对典型的小型家用轿车而言, 共有三面后视镜, 左右车门的
6 Q- ?" v# M) G6 |) Y% t! \外侧各装一面外后视镜, 车内正中还有一面内后视镜. 假设两面外后视镜都) p8 y/ Y. B5 M1 e0 l8 o
设计成如图 1 所示的双曲率后视镜, 请你建立相应的数学模型, 对外后视镜
9 d& _6 {* u* F( w给出优化的设计方案, 包括镜面的曲面外形以及分界示意线的位置. 并以一' t9 ?- w5 Y% s# \ X, r$ P
种现有的轿车为例 (可自选), 给出具体的计算结果, 镜面的轮廓可以沿用现有' ^8 m' {4 i/ r, h8 t' j
的设计. 由于我们只做理论上的研究, 所以在设计时暂不需要考虑和遵循相& J3 k% w9 [* Z, b6 O* X( K
应的国家标准." H6 a! j z! F D! y
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图 1: 变曲率后视镜的例子
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0 d' Z- n+ c2 _. T* K; h$ }B题 岁月的印记1 W( j0 {# h) u' \5 q
对同一个人来说, 如果没有过改变面容的疾病、面部外伤或外科手术等经
! _) [# c4 l6 G; f* [历, 年轻和年老时的面容总有很大的相似性. 人们在生活中也往往能够分辨" W7 V6 V+ A/ I6 a. u5 ]2 ?2 N
出来两张不同年龄段的照片是不是同一个人. 当然, 年龄段相差越大, 识别起
1 h8 l7 ~7 b& e# d4 q5 {$ A% D( |8 c来也就越困难.
- h6 O6 g) R. S, m第一阶段问题: 请你建立合理的数学模型, 当我们给出两张不同年龄段的面
1 @0 q" r& B5 h* M部照片时, 可以通过算法来自动识别是不是同一个人. 为简单起见, 我们可以5 P' Z& }" r' C7 f6 `& f$ c
假设两张照片都是标准位置和标准光线下拍摄的, 例如都是一寸证件照.: V, E7 ~* d% \; P( k
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# d( l5 g+ l \7 i; }# I$ v% ^C题 移动端考研产品的春天真的到来了吗?
7 U! ~- R0 a! s8 ]2017 年的全国硕士研究生招生考试共有 201 万人报名参加,比去年增加& j+ s L; r+ d, f
了 24 万名考生,增加 13.56%。看起来新一轮的考研热潮即将到来,而考研教2 N) E H5 H: s1 Q6 s2 [
学和培训的市场也发生了巨大的变化。移动互联网时代的到来,使得许多考$ E C; s( y" y( t/ W
研教学活动转移到了手机等移动互联网平台。现在的线上学习市场中,纷纷
: d( ?! _! ~3 i. J- d' w; V涌现了依托于移动互联网的产品,如教学 app,手机题库,单词本,错题本或
0 l# o8 K' B, G1 T0 c" [依托于现有移动端视频平台的直播课程等。移动端产品的使用人数较 PC 端
" j. R) C( c2 }* N/ F更高,使用时长更长。国内某知名考研网站为了深入了解移动端考研产品的. |0 @- P3 r1 q$ y1 v
市场占有率和发展趋势,开展了网上问卷调查,问卷格式如附件 1 所示。共收
7 j4 J. K y; B: U9 K集有效问卷 38182 份,我们从中随机抽取出 10000 份样本形成了附件 2。请2 B: ]# R/ T$ u% t# b
你建立合理的数学模型解决如下问题。
! a! b0 E- J( {第一阶段问题:
. F# [- |6 W/ V. f9 N1 q, ?+ g; [5 a1 f1. 请依据附件 2 中的数据进行数据挖掘,找出影响移动端考研产品发展
" b" e b, ]: b8 ?的主要因素。/ Y' j, E: n6 w# `& T/ f1 Y8 i
2. 请估计移动端考研产品的合理价格区间,预测移动端考研产品的潜在
5 i" m2 L7 x9 a( P: H& @( s9 M市场占有率。
. q* C% v5 ^$ `4 r! L, W3. 请选择一个高校相对较多的城市作为研究对象,充分考虑经济、社会, ]9 _% P3 r; e S( }
情况和考研教育的特点,评价移动端考研产品投放的可行性。
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' ^4 N0 s: J) P" v4 Y& yD题 教室的合理设计
{) F) c: m$ ]1 `0 d) G9 p(本题仅限中学组和专科组选用)
3 V9 E) x& o- O+ b8 B; w7 a: m( L某培训机构租用了一块如图一所示的场地,由于该机构开设了多种门类
- Q( c: x" F; z6 z$ p的课程,所以需要将这块场地通过加入一些隔墙来分割为多个独立的教室和
+ _& y" }1 A* I) U! c: h; W$ ~活动区。请你建立有效的数学模型,为该机构完成合理的教室设计。对设计) M- q/ `: d5 B$ t/ o
分别提出了三项要求,分列在下面的问题中。
; y+ N* T1 v2 k Q- Y9 X9 u第一阶段问题:
; ?7 M( v/ a/ Z2 W1. 需要分割出 4 个能容纳至少 30 个座位的教室,2 个能容纳至少 4 个
+ i9 P" b! b3 q$ B座位的接待室,不少于 10 平方米的储物空间,不少于 10 平方米的休息区,不! g( z! Y8 z+ @% F( G/ k, [
少于 5 平方米的前台接待区。教室之间,教室与接待室之间的出入不能相互7 B: j" O' i" x# {! c
影响。假定每个座位占用的空间为 0.8 平方米,每个教室的第一排和黑板之
/ b2 J7 M! M$ k( w+ d% X/ l间的距离不能小于 1.5 米。门的开关需要占用 0.6 平方米。为了简单起见,在
3 G8 L6 d! o7 Y5 |设计中可以忽略墙占用的面积。
: K; [8 ^( W: H$ @4 N2. 在要求 1 的基础之上,考虑让教室能容纳的座位数尽可能的多。4 z% H6 L1 Y& m) g
3. 在要求 1 的基础之上,考虑分割出尽可能多的能容纳 30 个座位的教
8 z: Z( E8 L$ ^" w# J9 ^+ M室。$ t5 m; d5 X1 i) s$ F7 }* y
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