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数学建模的超强作用!

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发表于 2009-9-9 19:19 |只看该作者 |倒序浏览
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数学建模可以轻松解决很多难题哈!更有个人这么用数模,在以论坛上看到的:. h3 s) d- ^& j' ^  C; ?  f
男生追女生的超强数学建模分析
$ {3 ~% B3 E. d5 A8 d* }' z问题分析
2 N; p2 C: y3 l
+ F1 Z# ^& }, j# Q9 I6 A2 _0 a    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)。
! N0 {' I- @9 j, [* |2 \& e: T0 I. z2 o0 V' D' r
    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)。 9 e. U1 k6 V2 v" K& `4 F. i

; G* S1 j3 `/ n" ^" Y  Q    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。 8 C" ?4 z# @1 ~2 C: G
2 l" {3 _6 m5 ^$ S6 _, D
模型假设
& A- Q* I# L2 G4 g! |    1、t时刻A君的学业成绩为Y(t);
; b+ u( V3 `; D+ X! z) E    2、t时刻B女对A君的疏远度为X(t);
. v% l5 r) v2 A1 J# g4 ?    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。
! X& O: j- H" p3 Z& r$ t+ i6 f# i6 p    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)。 ) j) I( q' ?; O
    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)。
/ B9 E% f+ g; V* Z( \4 j- R. x7 i! [9 b
模型构成 0 R7 D- `9 t+ Z/ S+ O

' F5 a$ e  V7 Y7 f6 U. 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: $ }/ o. r3 [4 p8 |
    {dX(t)/dt=aX-bXY;dY(t)/dt=cXY-eY} 其中c=αb. (1)
+ {% |" x) S3 F, p: D' g
3 k# N8 b9 u: K    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: " g0 s( K- O* M9 R; G* _' N- R
    F(X,Y)=cX-dln|X|-aln|Y|=k (2)
+ X5 v& g% P' f4 p$ ?: O6 h
4 |/ o0 h: @8 C6 i/ a    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。 * [% T6 c! n7 i

1 G# J& H' q7 `+ A8 \结果解释   X4 x0 |6 K2 Q

- Z% d4 m: M) A6 K2 r    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。 8 I7 {0 I8 M' I2 k1 V6 c! E( E* @+ o

, U+ E& k8 B: d    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:
0 A9 U4 r/ t& b* U1 T4 g# [    ∫(dy/Ydt)dt=c∮Xdt-dT (3) 5 J4 k' F* y4 l5 O/ g# Z
5 f* S8 B2 J! L1 J
    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。 , F  Y. G( J$ X  T5 `
4 m' A0 l: ?. \1 |
    同理,由(1)的第一个方程可得:(∫Ydt)/T=a/b。
# k) A9 ^9 `0 R8 K
4 [* i* S' W. O  ]1 y模型优化 ! ~# _% w) k4 Z9 T5 ?

8 P7 \- f+ T( }: ^; b    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' ?# y4 G
    {dX/dT=aX-bXY-hX=(a-h)X-bXY;dY/dt=cXY-eY-hY=cXY-(e+h)Y} (4)
( e' J7 i8 z: v
$ u8 T: Y0 w0 P' ^: J- D    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 / x& ?- D9 H. g& C
    x’=(∫Xdt)/T=(e+h)/c,y’=(∫Ydt)/t=(a-h)/b (5) 6 x- T0 r: x& Q# ^- z( G

8 z' T$ @/ b( \+ X4 U: U3 w* K    利用(5)式我们可见:攻势作用力h的增大使X’增加,Y’减少。 2 r+ Z5 n& X0 G2 h, o& m# K: Y
# H4 S  ^% J2 P' p9 b
我们的建议
( t# a( b. T8 \" ?2 i* |! r- l; ~0 E7 N; }8 S4 R2 q5 @0 c
    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! : @2 M7 }# d* J  N! |" s
以上资料来源于赛才网
) g) J- ?7 p: ?) _9 L% p路径:赛才网=》赛坛=》MCM论坛
1 Y# H$ o/ c) M, Z' F1 J' F& l5 w% N7 Z! E9 g
哈哈,牛人一个啊!
zan
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