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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:: ^& L5 C0 w9 i- S2 n& ~
男生追女生的超强数学建模分析
# a+ _9 U- t/ y& f# w6 I; l问题分析 ( \3 R7 s; \5 I- V( }+ @
4 L, J4 j8 k% R! b4 F* X* B# ?* P, L
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)。 0 m) _' E% E7 ?3 f) y& J( @4 H' z
( v+ P% R( G3 \ ^- 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)。
- B9 I J( o$ y+ v
8 e: q+ Z6 y& U. `: p, _4 @ 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。
! S; `+ N# f* F2 c& x [/ w' t! H' V: Z9 c' @2 F
模型假设
# w( ]1 K: E# S. J5 y! s7 L- \! Z 1、t时刻A君的学业成绩为Y(t); $ y8 Y- K. @ I" g( \) Y6 A. {
2、t时刻B女对A君的疏远度为X(t);
1 B& U. T9 `; M# U- V. h$ g3 H 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。 : ^ A2 e4 p+ {/ y9 w2 W' n
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)。 & L: {4 g# B* j/ g/ b! N A
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)。
) b; N$ r. v( a, ^0 F
, ~. B( a# l" m9 [/ ]模型构成 - N# w/ L$ Q1 P& G. u( J2 J; g% ?) F6 w
5 Y }$ s4 y( _# K8 \2 f6 p/ H 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: 7 d* {/ h& n! T& ]7 ]% W6 m
{dX(t)/dt=aX-bXY;dY(t)/dt=cXY-eY} 其中c=αb. (1) 1 l: @ M& F; [+ T: o: h; K6 D
/ N! i5 `0 O) r2 c 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: # w2 B; ]" g6 k3 x
F(X,Y)=cX-dln|X|-aln|Y|=k (2)
) X, ~! m. r" ]' o* M4 M' I) s9 \0 |
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。
4 a# o3 q) s( A& Z& p Q" t+ Y; ?
' y f; u, E2 u# `( H* Y4 e$ n结果解释 - o+ ~8 |% t9 O1 P
; K& V. Y* B0 U* E 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。 4 \, F- w& H1 l- ?6 o! S8 X6 r/ N' u
: a1 E! x- y2 p: Z' W) ?( _
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: $ s) x$ ]; @" L( i7 {# O% y
∫(dy/Ydt)dt=c∮Xdt-dT (3)
" I; B- D- E$ _( \% o* I9 s' O$ j G1 T! ]# t
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。
! Y' A4 X. a l; d. J5 [5 K; z$ g+ W+ X+ A: t
同理,由(1)的第一个方程可得:(∫Ydt)/T=a/b。
2 ?3 N% D9 A& J5 n; C1 I, P" N7 Q: r1 r: V& k2 L
模型优化
8 A+ k1 V* i# R6 O5 w) }9 y- Y
0 M" I: A7 c: g 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: . x. W% `5 R: I+ Y
{dX/dT=aX-bXY-hX=(a-h)X-bXY;dY/dt=cXY-eY-hY=cXY-(e+h)Y} (4)
& G# m+ Q2 s8 j4 ?' I
6 C; Z& n; p9 v 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 s f6 g6 S! a2 v) R
x’=(∫Xdt)/T=(e+h)/c,y’=(∫Ydt)/t=(a-h)/b (5) - ?- X. N3 m/ i# p w( u# `6 P9 M
7 _0 K9 |5 j7 Q5 I7 u) C2 ] 利用(5)式我们可见:攻势作用力h的增大使X’增加,Y’减少。
0 W8 s) t. f+ B3 D1 \* o8 E* `3 b8 O' u. G( P4 b$ ^4 \
我们的建议 3 V" h3 V- q6 i5 V* P S, `) D
2 ?/ h* }6 K) 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!
: a7 @: f( b4 C7 _% P以上资料来源于赛才网5 }% x. R! J* G" B7 q! O
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哈哈,牛人一个啊! |
zan
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