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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.cn0 W6 o& _ E- G
0 S8 [! d2 Y1 F* L2 D, e+ I3 r# o8 u3 u
, F2 p1 z0 s: f& b H: z# G2 l* L# z" AA题 安全的后视镜+ J2 j; b* U* q0 w
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4 E7 W$ R0 T) m2 {4 u
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
' I+ G e4 \4 N6 g2 Y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.
1 H! l6 F) j. o. {7 x; o% q# r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.! _# y' ^* n! K: S6 g9 \* L& j
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" M' r! d7 h5 g7 Z/ |
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2 z- p, R/ `$ R: ^ R V- v/ @
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.
2 N8 k" j; a$ G& Y* S( o# [4 D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7 U$ Z0 ?! _% p- w b: M! _* ~; ~( ^/ B
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2 h& h# T. t9 H4 ~7 R2 y
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
; M% E# g5 U' L8 e9 y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2 c9 P* z4 H0 s4 m8 b# C& S8 Z
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
* j0 I* L5 o/ D, U# G0 U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
9 N! N8 c; j4 g# t能也会有所不同. \+ {$ i U+ x
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
6 J3 ~' B; p5 }& e+ M) L# ]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
# w7 ]& T( Y5 o0 E; v0 f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3 _1 s9 D+ ?. k- z! P! S* ?0 c) H
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
9 b* _: ^! v" _% ~8 m ^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
+ p' ^' E( M+ O- {* B! g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. ]4 d7 W& T: M4 ]& @
应的国家标准.
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$ u& n: a2 g4 P4 B; Y图 1: 变曲率后视镜的例子
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& k2 M4 }+ Z! R) M& [% w; ]3 ]
B题 岁月的印记
+ ~8 r/ l4 y( _5 v i: ]# T( l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% b7 D9 X( \+ y( |# T
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' ^+ U) u j% b( T5 h$ P
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
2 Z* A Z4 _( M( ~+ j( R( j来也就越困难.
( ]- A& I/ \/ C0 I _; x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
* t3 [$ f2 F \7 b% J2 W# q d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/ y7 k( N: E0 _2 Y4 K" M9 B1 j
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.. M( ^8 G I+ Q( P# w7 z2 Z
/ @" x( P' a: c; J$ S% J, \( E7 T
1 b' k8 k6 F: O+ W* X* r! S; A) T) [C题 移动端考研产品的春天真的到来了吗?7 G5 q$ ~; G0 V" N+ x7 `# y$ b
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6 y$ B2 X" V G/ _
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
7 ?; i1 w3 R! E8 R! }: M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8 L2 H6 ^& D5 A4 D! y2 U1 b$ M
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+ ?5 |2 z' a1 D
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
f5 W# k/ y5 T: G* _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
! E4 _- o. e% Z6 L- v/ @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2 R, ? e/ J' J# W
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, B( v+ L& @' b/ q
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
: Z" W$ O1 y' D& W0 [8 w6 G2 }) U你建立合理的数学模型解决如下问题。' ]4 I& d* u2 n# w% u, @/ o0 M& C
第一阶段问题:$ d7 q, h. B5 o! D
1. 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; Z; _5 T, Y$ h0 `+ \
的主要因素。
2 ~& @/ B/ k% U' R( M2. 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+ S8 `# V3 U! r! C
市场占有率。
) i# s6 L1 y/ Y4 S' e: M3. 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
5 E' s5 j9 f; ]* r) n' w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。
L* h! S6 z( b$ T0 j' ]& T* M3 R* k
7 Q/ ?' C3 }& ~( K( S' bD题 教室的合理设计
5 x7 x/ z0 x" N1 m! U, Y) H(本题仅限中学组和专科组选用). f* u, C+ ~) d1 f/ T; ?* ]9 | C8 y
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* |0 a' Q2 U( P
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/ N/ V4 _- k/ X$ n8 j0 x
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; a5 X0 @5 t+ V9 ?" O6 i% e
分别提出了三项要求,分列在下面的问题中。
* p: M0 B1 l: L6 u6 T3 m第一阶段问题:2 K; ]! l7 q" R( x, A' H
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/ G* D! e' W2 [1 }% t: d7 n2 M- q
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
3 a- K# V! h* Q4 z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
7 W0 U6 z9 ]2 C9 J6 i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; P( V8 k8 ]$ N$ Q0 d) Y( s' j
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# [1 g3 e% i) D5 N3 a: h. _
设计中可以忽略墙占用的面积。1 s6 h Z8 O E. ?+ Y: t/ 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。1 z8 x t6 a3 W" O' z6 h4 t$ u
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
/ r1 U8 m; p6 T室。
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