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TA的每日心情 开心 2014-8-13 15:17
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[LV.3]偶尔看看II
自我介绍 爱好建模
问题分析
3 J2 }0 c, c. j- K: G 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)。
) K; E0 O- |' {! X6 D" Z
; H/ t, M# D2 Q2 y* c& n# Y 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)。
5 }: f0 ~/ t( `) ^ / U9 x; u: s, @* L- c, x' u' |
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。
9 c& Z4 i/ \, V6 \
: R/ ^) M9 a Z+ P 模型假设 0 z0 H: j8 A! w4 V) v7 \
4 [% @4 H6 W+ F2 z- O 1、t时刻A君的学业成绩为Y(t);
5 M" h! e& z! n/ ]' n5 l* E8 L 9 H' O9 F6 @4 {9 H2 h$ ]
2、t时刻B女对A君的疏远度为X(t); 8 l: m1 ~$ ~4 x# \8 b
6 Y/ j: h& c& i. ^/ [3 Q
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。
9 {' A! Q0 K" s+ L# z' | ; s: H j; b1 p3 O6 M
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)。 8 f- _( p: {% h7 I
% |* X* k' K5 t0 l( T 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)。 3 f' ]4 a2 I& c) @, t% Z
9 I: B) O. U- v4 z
模型构成 & ]* S: L j: H" Z# B
1 L% K9 b& M9 G5 ]; L# ^$ C2 Q 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: + m% Y" A! ~2 y5 ]3 \' A
( N& b% f3 o% W6 t) x
{dX(t)/dt=aX-bXY;dY(t)/dt=cXY-eY} 其中c=αb. (1)
; z$ x% m; M4 T5 d' h+ G9 P$ t" u
0 `- e8 F( f9 |/ a. l 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:
8 t* V* U. B1 D; K2 x" y8 ^) U1 O 8 I: d3 x1 I! Z% y2 a% ], n1 a0 {
F(X,Y)=cX-dln|X|-aln|Y|=k (2) T6 k3 y! h4 w) N8 K
; X/ s% C3 Y6 h- Y& ~; [ 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。
2 V' i/ d) l: Z; i i2 `. {
) @0 d& {: S& {0 O/ h 结果解释
- t5 p9 ?4 I2 j& _* P- {- k ! T$ y! F* t3 f& d! P
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。
1 ^% y( o" r4 h' p8 r , i; N6 x! K- F' ^* f9 F" ~
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: ) i, d5 U" V' W% w! j
8 I% E" F1 a+ R% h) o) b ∫(dy/Ydt)dt=c∮Xdt-dT (3) ' h$ l+ Z% N) ~- {: O: S! i: q
$ `+ `: |1 V4 K5 a! S) H0 A
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。
/ Q/ y; i3 _% `7 W+ o# w$ S & c. c( S; u* G6 E- v t1 v" W
同理,由(1)的第一个方程可得:(∫Ydt)/T=a/b。
$ Z% z( N# v3 s7 n# J3 H! `
: q5 \6 M$ b' x8 x( X, U4 i; n 模型优化
8 N# {1 x3 k2 P6 j+ `( |4 Y % W& \; I1 S( W" C: C; K/ X
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:
2 s" b0 B( ?2 P, `/ p! E- t
+ X2 b: `0 e/ J" ^- _( k% X- u7 E {dX/dT=aX-bXY-hX=(a-h)X-bXY;dY/dt=cXY-eY-hY=cXY-(e+h)Y} (4)
5 F2 ~ V; J6 y/ m( M+ p; i @ , b: ]5 L# v9 @4 q- F$ g2 u
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; S7 H: l& { 7 V& z9 l* f# a, P
x’=(∫Xdt)/T=(e+h)/c,y’=(∫Ydt)/t=(a-h)/b (5) 0 x5 p, r w' i
. V0 k4 o- `% }! Z
利用(5)式我们可见:攻势作用力h的增大使X’增加,Y’减少。 * a3 S0 b! E: I. l6 D' |
. E- v& p6 U. ?2 c4 i 我们的建议
. {: w0 u! `5 u" W8 d& V
5 y- w X0 C3 | 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!% T8 b! O7 B6 }% B& z3 ?
【转自:http://www.enetedu.com/bbs/html/2008-10-26/200810269005325881.htm 】
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