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问题分析
1 V9 f* G* o7 n; D 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)。 4 J e- U5 k1 w5 D+ N( h- k
. C0 [" \: J6 ^! c3 k: N5 t 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)。
* g3 |1 L- y3 m) _6 X% O1 Z, @; y
0 |: x! u L) P8 K, [7 n5 s 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。 , j' C. H, b4 ~
: R) b4 Z. r: w& y) `, L 模型假设
$ r; C% o6 u7 l# T8 z2 h& ]% p
! E" B. W9 A9 C2 }% {- w# b 1、t时刻A君的学业成绩为Y(t);
, G8 x: \" I: N7 j5 i
/ h; R& c4 `; p 2、t时刻B女对A君的疏远度为X(t); & s2 c1 G/ J5 A& C# ^3 \/ o0 M
0 A6 V! U" m( ?! s- m# s 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。
- p4 l& K) J" U( r. Z7 Y
9 D/ @7 F6 R) N 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 K+ H5 f" k) ]* G. z
$ X1 y% X# `( |2 J
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)。
; ]9 J& ^! }- P# e
) Y2 w, W( m b; V5 C' | 模型构成
7 a! R/ Z& ^$ O) T @5 W& r* I1 U, r4 |+ [- f j2 Z
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:
, g0 B+ H# P, g* s/ i/ J# D# D9 n4 B+ h1 t r4 [% l
{dX(t)/dt=aX-bXY;dY(t)/dt=cXY-eY} 其中c=αb. (1) ; ~+ b# m% r) z* w% o3 D
6 [1 R I/ m+ G" ~$ C1 j 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: : |3 e: d6 l/ Q5 C& {" w& k
6 M) |. H, h) y$ g% S( F
F(X,Y)=cX-dln|X|-aln|Y|=k (2) 2 G1 x1 I3 | V9 w' o: ^1 i; |
9 {7 z( w! {. x 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。
$ E- c a- x! N' q
% u. u! @/ n1 Q5 ^) \0 M7 s+ @ 结果解释 ) L! ] m& z9 |+ U% R* n2 x j
5 Y. q q7 U, W4 |1 Z
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。 2 s/ k9 M$ q9 R: w! Q* C* W \; s
- q6 u+ o1 K. |+ M6 k0 T
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/ v c9 [8 n
3 J& q2 {) z! F m4 a& V ∫(dy/Ydt)dt=c∮Xdt-dT (3) 9 I$ ]$ p6 f5 c3 z
: l& d* U, R/ s1 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。
3 r& k# [3 k/ |5 [* a+ h4 u
, f* b }; u) S( o. ^ o 同理,由(1)的第一个方程可得:(∫Ydt)/T=a/b。 0 c$ X n0 n$ U) l* g% f
* s! {" o5 }+ p. L
模型优化 . h- K4 C% H- z- h1 X4 q a, p
W$ I6 ^! \% _: ] 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: + n# c" D `9 N: R- _$ V, |+ p: x1 M
3 j9 Y# ~6 y5 Q {dX/dT=aX-bXY-hX=(a-h)X-bXY;dY/dt=cXY-eY-hY=cXY-(e+h)Y} (4)
9 }7 \% p" j' N( f/ K v8 E( W F
+ b) Y( t3 v; U( m2 n' w 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
! L l/ g+ r- r+ m6 H$ R \0 W2 n# y& ~3 y
x’=(∫Xdt)/T=(e+h)/c,y’=(∫Ydt)/t=(a-h)/b (5)
2 u* F+ H, Q+ C% N8 e/ d7 W* x2 ]$ P
5 [+ d) D' N+ \ 利用(5)式我们可见:攻势作用力h的增大使X’增加,Y’减少。 + k4 f& D3 [, I" E6 E1 _% z# h1 e
( Q* P0 t8 |0 b& H) c* h' Z" M% X 我们的建议 5 H" \+ J" K7 ]% k
* ` d$ Z \3 f6 t2 a+ z3 @: q' U
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!, n2 S0 B0 |, N2 n- w
【转自:http://www.enetedu.com/bbs/html/2008-10-26/200810269005325881.htm】
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