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2017第十届“认证杯”数学中国数学建模网络挑战赛第一阶段赛题发布:无体力赛题下载地址:www.tzmcm.cn
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* `& Q/ z( z9 ^% A$ MA题 安全的后视镜( s6 }2 t4 I2 u7 M
汽车后视镜的视野对行车安全非常重要. 一般来说, 汽车的后视镜需要有& Q: M. S% B5 w7 t" Y
良好的视野范围, 以便驾驶员能够全面地了解车后方的道路情况. 同时, 后视3 {9 x4 i! {/ V3 |
镜也要使图像的畸变尽可能小, 以使驾驶员能够准确地判断距离." f5 e& g; l) r8 E, Z
如果汽车的后视镜使用平面镜, 图像没有畸变, 对距离的判断十分准确.1 H& \) d! ~5 f* }5 _2 e# k
但是当镜面大小受限时, 视野相对较小. 如果使用凸面镜, 可以以较小的镜面
% [( W0 Z! K+ l: c获得更加宽广的视野, 但是图像存在畸变, 很难准确判断镜中物体与自己的
! D" z l/ I' i4 o z0 m距离. 有的镜面是由平面镜和凸面镜拼合在一起组成, 意图兼顾两者的优点.
$ E7 _( r8 t, E# h# U- o但事实上, 驾驶员在观察后视镜时, 两者很难同时看清. 较受欢迎的做法是构
* d! P$ n; q9 P+ e! w/ e+ D" K$ {造一个变曲率的后视镜, 使后视镜可以兼顾两者的优点, 也降低了观察和距' y- Z! V" o; ~4 t
离判断上的难度. 目前市场上有售不同设计的变曲率后视镜. 最常见的是一
. J" U# {8 k4 F: \8 t1 A9 I$ v种双曲率后视镜, 内侧接近平面镜, 外侧则是一个凸面镜, 在它们之间进行了- U2 b0 I2 M- J" X# k
平滑的过渡. 图 1 是两个例子, 为了便于驾驶员对距离进行判断, 镜中由虚线: x+ P; t- \+ ~8 e8 o( D7 W( p
或细实线示意了不同曲率的镜面间的分界线. 它们的具体设计有所区别, 性/ z1 T* `# Z# F4 Z' X# X
能也会有所不同.$ m5 \+ |7 y+ \1 i7 @7 \/ g0 P
第一阶段问题: 对典型的小型家用轿车而言, 共有三面后视镜, 左右车门的
1 q; I8 v' m' `6 d) P外侧各装一面外后视镜, 车内正中还有一面内后视镜. 假设两面外后视镜都0 g" X: O0 E5 l6 E% S
设计成如图 1 所示的双曲率后视镜, 请你建立相应的数学模型, 对外后视镜. D @6 h' d" j0 c& V
给出优化的设计方案, 包括镜面的曲面外形以及分界示意线的位置. 并以一8 d' \1 T ~9 L1 [' n5 I
种现有的轿车为例 (可自选), 给出具体的计算结果, 镜面的轮廓可以沿用现有
9 k: P. Q3 P, E/ v' o" d的设计. 由于我们只做理论上的研究, 所以在设计时暂不需要考虑和遵循相% t! X0 L, z R
应的国家标准.
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8 S& q. E+ C8 a+ m K- k图 1: 变曲率后视镜的例子% K z* [; u4 P3 i% [8 M
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, l. E! E) b$ S6 QB题 岁月的印记
4 }2 t& J+ T `2 X; y. I5 M5 ~对同一个人来说, 如果没有过改变面容的疾病、面部外伤或外科手术等经7 n6 x# a2 l* F# j
历, 年轻和年老时的面容总有很大的相似性. 人们在生活中也往往能够分辨2 P: f2 A6 t7 I( a; R9 C0 F6 p5 }$ R
出来两张不同年龄段的照片是不是同一个人. 当然, 年龄段相差越大, 识别起* S- k6 v7 J# d
来也就越困难.
/ c& }0 R: n2 P第一阶段问题: 请你建立合理的数学模型, 当我们给出两张不同年龄段的面9 R" j$ K+ m) e% s: M" j# J
部照片时, 可以通过算法来自动识别是不是同一个人. 为简单起见, 我们可以+ ~. { x$ r3 e' r
假设两张照片都是标准位置和标准光线下拍摄的, 例如都是一寸证件照.
4 k) y! u1 F3 e0 a5 M
9 C& f9 u0 D0 {" S) U$ D+ O6 H" C# @$ u5 Y# p
C题 移动端考研产品的春天真的到来了吗?' Y1 B8 @! Z5 I& C8 j3 v
2017 年的全国硕士研究生招生考试共有 201 万人报名参加,比去年增加& d6 Q4 ]; k7 P4 t$ h5 h# T. I
了 24 万名考生,增加 13.56%。看起来新一轮的考研热潮即将到来,而考研教+ |, k i6 J/ J
学和培训的市场也发生了巨大的变化。移动互联网时代的到来,使得许多考5 I9 X3 r9 w3 j1 c! r
研教学活动转移到了手机等移动互联网平台。现在的线上学习市场中,纷纷
, T1 ]1 O; k0 E+ Q) b2 I涌现了依托于移动互联网的产品,如教学 app,手机题库,单词本,错题本或
4 r3 _# z+ a' Q5 ~依托于现有移动端视频平台的直播课程等。移动端产品的使用人数较 PC 端
6 k: M$ R$ Y+ i# W& H更高,使用时长更长。国内某知名考研网站为了深入了解移动端考研产品的$ b+ n* v1 U" x. W5 Z
市场占有率和发展趋势,开展了网上问卷调查,问卷格式如附件 1 所示。共收
, S/ ^" G8 S2 i, B) C, e9 U集有效问卷 38182 份,我们从中随机抽取出 10000 份样本形成了附件 2。请
: k$ k+ C% y; t) }4 ~3 K你建立合理的数学模型解决如下问题。. M+ Q: b3 Z$ W: q
第一阶段问题:
( C1 j% U- `% J& I- y$ q& J8 u1. 请依据附件 2 中的数据进行数据挖掘,找出影响移动端考研产品发展
: ~4 Z( A' d" O4 E5 y的主要因素。
8 t* a; w. R& Z7 C. ~8 b+ j2. 请估计移动端考研产品的合理价格区间,预测移动端考研产品的潜在4 u5 x3 x+ V. m+ N
市场占有率。0 C6 K! L" f& z# Y" K d
3. 请选择一个高校相对较多的城市作为研究对象,充分考虑经济、社会' n! e+ [2 [% y$ g( R0 h
情况和考研教育的特点,评价移动端考研产品投放的可行性。2 m9 f8 O+ g4 t% i
. G# q d1 r, L; D% L' W8 x V
D题 教室的合理设计
. t* S8 q/ r7 m/ z5 k# T7 b(本题仅限中学组和专科组选用), h1 o. e" s8 ^; W4 [
某培训机构租用了一块如图一所示的场地,由于该机构开设了多种门类: l7 r) Y% _& @. z1 W Z
的课程,所以需要将这块场地通过加入一些隔墙来分割为多个独立的教室和2 [1 ]7 g* Y+ \7 K
活动区。请你建立有效的数学模型,为该机构完成合理的教室设计。对设计" p* L, p: A( s4 A+ ~! f2 O
分别提出了三项要求,分列在下面的问题中。
0 z+ r3 N8 S A* G第一阶段问题:( p. {- t/ Y v1 t! `
1. 需要分割出 4 个能容纳至少 30 个座位的教室,2 个能容纳至少 4 个" R* g9 n( Q; P# R( j+ v4 o
座位的接待室,不少于 10 平方米的储物空间,不少于 10 平方米的休息区,不) @6 I" T3 l) `; n9 J# j
少于 5 平方米的前台接待区。教室之间,教室与接待室之间的出入不能相互
/ A! d1 h" H1 j5 h* |1 ?1 g! x影响。假定每个座位占用的空间为 0.8 平方米,每个教室的第一排和黑板之% ?" K6 M& ]+ ~' a" @% R& u2 _
间的距离不能小于 1.5 米。门的开关需要占用 0.6 平方米。为了简单起见,在 ]; f7 z ]& m. r+ d# x# V
设计中可以忽略墙占用的面积。7 I. y0 p$ R9 m
2. 在要求 1 的基础之上,考虑让教室能容纳的座位数尽可能的多。7 ]. N2 X9 b( K/ F P
3. 在要求 1 的基础之上,考虑分割出尽可能多的能容纳 30 个座位的教
$ e+ v' Z3 z0 M( M/ J C9 f. a室。
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