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签到天数: 11 天 [LV.3]偶尔看看II
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问题分析 . n8 i; B& E. Z+ r* P
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)。 - y- w' [) T) A3 U
, k: R; x8 ~6 m& a; B, b 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)。 0 m+ Y( s% S8 G @7 W' K7 n' ]
; F3 I/ F8 L' T, I) I3 z; B
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。
, c- k6 @" f( L% u0 h; F7 u9 ?7 ^ [; r4 Z, r# W1 o6 h' H
模型假设 , v2 R' K0 V8 s* b
3 b! D& ?) E* {
1、t时刻A君的学业成绩为Y(t); & l! s. X7 {7 O- J2 U% F
8 [2 s# j( q @3 i+ G2 d
2、t时刻B女对A君的疏远度为X(t); $ n8 E9 U( h' x3 A9 N) j
4 Q. ?" I9 r$ c0 d; {
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。
& t7 _" W$ K5 w1 n& t* O/ [" n+ b
& c: k8 P) z1 a6 U# T( r 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 W9 j3 |% j' {( w! a- Q
' H* k- k0 R% B# y 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)。 & Y6 O. A2 A1 p( e0 M3 {
# m% n: Y# \2 l# w/ q& P Z. I& f 模型构成 " E8 g) f( {5 o3 Y/ q
" [) J! q( g7 c+ e( i, ]( G8 F
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:
{+ J! z0 Z, _/ I8 ]/ Y4 N: \& G, f6 K% F0 |
{dX(t)/dt=aX-bXY;dY(t)/dt=cXY-eY} 其中c=αb. (1) / F) j" T, y$ K/ o5 Y1 {
0 s+ v- t: h+ l( v 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:
4 V T( w) v" P/ k5 x+ o
- g7 m- L% ^4 K! c& O/ E& Y) {: v F(X,Y)=cX-dln|X|-aln|Y|=k (2) . U+ X _: ?) q3 n: j7 |
, x8 [( A' f" C 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。 ' ?7 A: b* J9 Y4 o+ N& h
( ~$ f& A9 Q+ Y0 C1 X# m8 c L
结果解释
5 `9 l5 r% b# q9 x, ]( |: S+ w
, l' `! z7 d9 D" `+ S, _* A! a 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。 $ }" X0 q% s- T& P
, y( i; U7 d. O3 k 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: 2 n" k/ p* K4 S# P. n% `: x
: l5 S! M8 n' x1 T- j& U. H ∫(dy/Ydt)dt=c∮Xdt-dT (3) , _$ z/ r! Q1 Q
* y' U% f, S' w& W: @
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。
1 M" @( S- y& L6 u4 V+ y7 x ?3 _0 B$ T6 z, \
同理,由(1)的第一个方程可得:(∫Ydt)/T=a/b。 ) L, L9 C6 U8 B% k# h' h5 m- e2 ^
# ?# P4 Q1 i2 a 模型优化
8 t* D1 P# P9 Z+ {- l" i" }, s5 ?6 |2 \2 H2 |
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:
) }) k* d6 F+ Q) p0 w9 e i* p0 W; p) o; l; ^: h* y% i' V1 B
{dX/dT=aX-bXY-hX=(a-h)X-bXY;dY/dt=cXY-eY-hY=cXY-(e+h)Y} (4) 3 N# @: K. ^8 R' u: c
- g4 u0 T9 H1 l& O% Y" N, c3 i5 q 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 , i% ?4 u1 k. @+ l) r3 q* \% j9 V$ U- g
1 R6 |# f J8 r ~. P' z
x’=(∫Xdt)/T=(e+h)/c,y’=(∫Ydt)/t=(a-h)/b (5) ! x! T! ?* n0 v/ m" N) j
+ H, Z, ?$ B! P, P& C 利用(5)式我们可见:攻势作用力h的增大使X’增加,Y’减少。
5 V7 P$ T# Z0 N0 H' E+ b* t5 x$ ?( `
R+ D* y& y- N9 D3 U' j' p 我们的建议
: m( U* B! H e) [8 p8 h" {/ r8 C5 g+ r$ ?5 u" P7 y
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!1 R/ E( l4 Q4 h) C v g$ \
【转自:http://www.enetedu.com/bbs/html/2008-10-26/200810269005325881.htm】) Y* I* S" s2 \% d$ {: y
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