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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
1 r. X8 ?6 T& @0 u$ e- f$ G7 ~1 p' Q8 o0 o! k
7 S' k3 N; g, r4 E+ D" Q- r8 n
6 d' u0 l6 ^$ ~- d
A题 安全的后视镜
8 [' I6 L5 I- f3 Z8 @! ~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
, @( w: T: @4 c- d) E+ ?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
- U, F6 ], m3 q# O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.
7 ]3 h) c7 v! B! z8 |8 J, g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.1 I/ d, }1 A& Z6 B
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
9 A; D1 `; c& N5 I; l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. ]5 y, A# `. `8 w4 \) h7 |
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.7 B( N3 m+ j" I/ A% d+ U
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
- j* S8 |+ X! H. |/ ]6 @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6 b$ r! `0 I& w( D$ C; O
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. 最常见的是一6 z# U% S4 T: d" `( d
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
- t. X8 }2 `, \, v( ?+ P1 ~& `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
3 ]( o9 k9 S) g$ I8 O. \7 Q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
- f" P" W8 t' {能也会有所不同.
7 _, T" o$ C8 F5 |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
! ~$ s9 \1 B: w4 b3 y) b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
. T- q ?9 g1 v, U8 P9 M, W6 B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
; o/ G/ r7 l( [* l) h5 G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
2 g9 ~% O9 K8 F; U2 \4 O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/ t. _: j8 T* E0 s
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: H$ Y3 G+ J# O+ y
应的国家标准.
; t: q4 ~2 \6 K0 k. M6 U1 }1
7 K! J( W3 E5 \/ G图 1: 变曲率后视镜的例子7 I6 _# X; T U5 K$ Q1 R" e' S5 N
6 H8 G x: y# z" C2 D7 W/ `0 M! `$ j2 z" L+ P7 _5 _
B题 岁月的印记
# }: S" h$ H7 a% G5 }( G+ W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
' A3 \! I- Z: N# X& e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 P# \' ~ Q7 k* c& P0 G- Y
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
: X6 W" g H, Z% O7 H来也就越困难.
4 k2 B1 z# O& s+ r. L& i; i1 U' ~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& L1 \2 R( T0 d, n) t3 u7 z
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
, } x% Y/ f, e+ k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.9 s5 \/ K {% [; L* V
U" o# r4 Z0 X! Q% Y G$ s( X
8 t$ Y% B( W& pC题 移动端考研产品的春天真的到来了吗?5 d. }. ?/ P4 \7 S! k
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) l1 d# l5 y8 p* R, M6 ^( _
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 i" w& i& O9 Q
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
3 O D1 S# G: h% p9 a. |$ Q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+ W& ~6 }7 W( j; R j
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
$ S( `/ |: Q- k) S0 U* e% I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, Y: e5 ?/ h1 v8 @/ Y- D
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+ B+ j4 X9 ^6 E# J& u* w6 n& x# G5 @( T
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
% l+ E% ]2 I9 {# c! e6 z( O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6 [) t$ A- d6 Y$ W" V; @: ~
你建立合理的数学模型解决如下问题。! J$ u9 \$ E2 r4 d* T" _
第一阶段问题:3 D2 w5 ~3 [, c# z: r
1. 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/ u/ J) S4 G5 Y T. n/ W0 A% e: |$ W
的主要因素。
; i9 X! `3 q- q1 h( s# C; W, z, ^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, f) y( z( x* e2 s& z I6 t% a9 R
市场占有率。
$ t. U' g e2 V. K; Q( A3. 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
0 _ h( R6 d, Q2 ^ {$ k j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。$ H1 Q! | P) Q6 ~: P0 g" T/ q# \- C
7 v3 |; q/ s+ `$ O) V t# H/ qD题 教室的合理设计
& I z5 \/ X5 [7 Q+ @3 I- g% [) b' \(本题仅限中学组和专科组选用). x4 A* }+ S: m* a: T2 \+ K- a/ ~
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4 a$ d1 t$ T. h' |5 `" j
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: Z1 P$ ?4 D* m( J3 u/ Z$ Q
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
' |! D/ N) a3 Y) [9 A0 O% g1 |分别提出了三项要求,分列在下面的问题中。
+ y8 n3 q' o! x7 U第一阶段问题:
" `$ O& f& B- A6 P- V* h$ }4 ^1. 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
, J1 i' b ~8 q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
+ M; L+ c( ?9 _4 B1 z6 D# T9 [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. p7 U2 f& j3 Y1 Q1 a Q
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% z4 R( P6 @7 S+ o7 ]6 _7 N, j
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
/ c- Q& V6 ]3 Z2 D设计中可以忽略墙占用的面积。0 q' z7 S) |) q( H* [' L7 w
2. 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。% m, Q/ @6 o; f
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6 w3 K8 I& \+ n9 G3 \0 V
室。
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