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问题分析 2 v9 h! h1 V8 I K+ n
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)。 / ]$ U9 J T/ o2 \
- W |( \) g, ^, U/ C$ w! p 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)。
2 v' ]' h* p" }+ d* z4 M- p6 X/ P z7 ^, }7 y$ 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。
" V4 M g% R- b8 C- ]" E5 M' |2 { V* ~$ n) X- I
模型假设 6 N: J3 R6 |% W
# ?" I9 R3 P2 C 1、t时刻A君的学业成绩为Y(t); + I# E9 t5 Q+ l) @5 H$ l
) A- x/ X% Y @, U- |& p/ ?$ Z 2、t时刻B女对A君的疏远度为X(t);
! J% U7 p' ^4 G: p7 r
% P; p* D% E1 j/ | 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。 7 g) X; Q6 I) [% E/ g( M/ ~
, w E3 a/ y2 p, k4 y; U- _
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)。
" \. x$ M5 L+ ^' Q3 r7 Q6 o' t& h! {7 n+ f% X, v
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)。
( M8 H/ T- {) L* M" s$ X4 V7 U( Y/ U2 |/ V- h q
模型构成
7 U2 D2 E) ?4 b& K. ^0 }
$ n5 m! X! Q U/ N* i3 e 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:
; u( E! F6 J ?9 a8 O8 q' U
$ @0 A- q7 @: f {dX(t)/dt=aX-bXY;dY(t)/dt=cXY-eY} 其中c=αb. (1)
- e( d9 T ]& H0 C6 e4 }- X
& _) B% S1 P) J8 v, z 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:
0 ^% T$ i4 N5 d- J( y: O2 A) k6 I
* t. B, }4 r* h6 @; \9 c E F(X,Y)=cX-dln|X|-aln|Y|=k (2)
: [) H% \' z1 g- N0 f3 N3 w
* \" [4 h g0 h# q2 R& ]6 A" ~7 e 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。 1 y1 T4 x' f1 V
" v! A9 v$ O: F* c+ I
结果解释
) R- P2 A3 B0 E) k) t1 ?% Z1 I0 [4 I! T( Y- ~8 V3 L, {: v
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。 % t! _7 n/ u; D. A7 C
9 l; L" J# Z' \) | 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: % K+ P" R( }+ W9 M Z3 t" c. \
6 A* j7 ~, h# z& p- h! v ∫(dy/Ydt)dt=c∮Xdt-dT (3)
6 M! J6 j9 r. Z+ F
' T1 R" W& x; j: @! x 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。 ( J( k2 d& L: n0 i
+ g; L0 e7 i5 p1 y9 [( h* X6 I
同理,由(1)的第一个方程可得:(∫Ydt)/T=a/b。 0 v/ _9 y$ a6 O* y, ?
2 G' ?2 |. ~) w1 D' }+ r 模型优化 6 a! ^/ l" _0 e$ d' B7 m0 l
# ~3 W) D ^% F 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:
' O( R& D; F. z- i* ]: K6 f( c a; A3 V" e2 h7 J8 `
{dX/dT=aX-bXY-hX=(a-h)X-bXY;dY/dt=cXY-eY-hY=cXY-(e+h)Y} (4) 3 m3 e# M$ o: l2 H9 z0 z
9 s4 E+ {# I. E! \( ]* u1 F- l 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 + K+ V* g$ N+ U# k
8 f! s$ a8 k9 ^+ { x’=(∫Xdt)/T=(e+h)/c,y’=(∫Ydt)/t=(a-h)/b (5) + c/ l. s& E/ f$ e6 K
, u0 Y v0 J7 X1 S3 c! h3 _) p 利用(5)式我们可见:攻势作用力h的增大使X’增加,Y’减少。 % I; Q X7 O( P _" z8 t+ h2 w7 u3 F
1 G! U0 u1 k. M. W
我们的建议 ) Z: Q! n2 _6 Q& P, r0 w" t+ W( v
V+ Q9 _6 Y8 [2 L9 J5 l1 \ 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!5 T8 I+ M+ q( t) C3 @
【转自:http://www.enetedu.com/bbs/html/2008-10-26/200810269005325881.htm】
0 Z, C {$ ^4 f5 z0 L) _, l- n |
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