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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:5 ^ @7 S9 j; ~% k
男生追女生的超强数学建模分析) |2 ]/ V; I- F/ c$ e4 j+ K/ N
问题分析
+ W5 N' d* I9 a5 T6 T2 j U9 f/ X4 H' ~
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)。 3 P5 q8 |% \, @* ^, c: I, C
1 a) {0 G6 {% t: I) E4 o u- 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)。 4 y5 y+ y& K9 A' Y
/ t6 _5 @& h% b' D 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。 5 {6 z) L) V. j; P
- Y/ N! B9 h+ q1 F$ r/ j! }
模型假设
! c2 X% O3 q' @; f" Y( K" {9 x 1、t时刻A君的学业成绩为Y(t);
3 Y" s) r4 `5 ^& r' E 2、t时刻B女对A君的疏远度为X(t);
[' p8 K, D6 F; J k; W: i' P, @ 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。 : W; z% D0 C6 F% j* A2 q, 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)。 , `) h/ r# D) s* b6 n2 M# G
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)。
8 y7 T& t# z! K
" E( x$ z0 |8 L0 @ j模型构成
, y% R7 w& l0 p0 M, t7 Y+ ~4 g( s/ Y
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: , @' f8 g& p4 P" ~. {) J# ]
{dX(t)/dt=aX-bXY;dY(t)/dt=cXY-eY} 其中c=αb. (1)
* w" F9 V$ m& i' ?: u$ H, A$ S. ?$ ?4 w% 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:
! F0 P8 Z F/ e0 t/ N F(X,Y)=cX-dln|X|-aln|Y|=k (2)
! X5 o3 ?7 q1 T; ~2 v/ i P/ z! |) k2 q3 ~" R
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。
; x" e7 K$ ?. T9 ?$ m' |/ f
" ]9 q0 T- \5 V c/ ^2 ~: S7 y结果解释 & w$ |- x1 d b. W) R( S$ Y
# |, ~8 K/ F; z! r9 s! Y
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。 6 h O% ]1 i2 S0 M
* n- O% U2 l( e$ t2 \; ]
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:
# ~1 {$ W( h( q4 v) g ∫(dy/Ydt)dt=c∮Xdt-dT (3) # j/ |0 O p: i8 u
3 Q$ E% }. x& W/ ?! 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。
3 i' \4 L' ~+ B7 U3 I* K2 ]$ w6 O! X+ f! G |3 T$ w1 R7 ^
同理,由(1)的第一个方程可得:(∫Ydt)/T=a/b。
n$ a$ O) U0 B* Y
, c6 {' o& t j% u& h# A模型优化 ! S4 v* B( }( r$ I
4 e& Z* w3 Q, g0 D
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:
6 ~$ g5 v& I+ k, u {dX/dT=aX-bXY-hX=(a-h)X-bXY;dY/dt=cXY-eY-hY=cXY-(e+h)Y} (4)
, g, u$ |1 f8 k* C6 }7 ~, L& ^
. Q7 C( P1 p \& [4 G 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 0 J7 h* I( L2 T8 [) A( N% n, }8 F
x’=(∫Xdt)/T=(e+h)/c,y’=(∫Ydt)/t=(a-h)/b (5)
3 e7 l3 ^9 _9 ~) ^5 [, F) N3 C6 \" P2 t' u0 f2 a1 `/ G. p( m6 Y
利用(5)式我们可见:攻势作用力h的增大使X’增加,Y’减少。
6 @: j& M: X: @2 g# z/ v# p4 Y
- S+ n7 Z% K: G, j4 y我们的建议
4 c" s L3 W6 K( G( U3 m/ W" A8 [* Q/ Z B8 G
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!
- e9 O( A l) l8 v3 C) L! a7 u以上资料来源于赛才网
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* w% P3 M5 _$ A5 ~$ @0 j% B B3 k, a' p0 x) j' S! ]' _
哈哈,牛人一个啊! |
zan
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