7个入门建模实例讲解

浅夏110

第二章：初等模型（初等数学方法建模）
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1.    席位分配：

$ N5 W! n' j5 L% Sa)      问题描述：三个系学生共200名（甲系100、乙系60，丙系40）。代表会议共20席，按比例分配，三个系分别为10，6，4席。

b)     问题存在：现因学生转系，三系人数分别变为：103，63，34.问20个席位如何分配？才能使得尽量“公平”。

c)      解决方法：提出不同的假设，进行不同方法的讨论，对不同方法进行对比分析（满足哪些公平条件），得出结论。

, V# o. f# q7 M7 V

2.    双层玻璃窗的功效：
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a)      问题描述：双层玻璃窗与同样多材料的单层玻璃窗相比，减少多少热量损失？

b)     问题假设：热量传播只有传单，没有对流；T1，T2不变，热传导过程处于稳态；材料均匀，热传导过程处于稳态。

c)      建模：热传导定律模型。（有公式）

: o1 n# b6 O8 Q' J  Zd)     分析：属于“测试分析“类型，建模分析，计算得结果，下结论。

e)      延伸：考虑实际情况，进一步分析下结论会更好。

# c! G. m: L5 E9 x* a" K9 v% Z

8 x5 f6 F1 S9 o; N3.    划艇比赛的成绩：

a)      问题描述：对四种赛艇（单人、双人、四人、八人）4次国际大赛冠军的成绩进行比较，发现与桨手数有某种关系。试建立数学模型揭示这种关系。

b)     属于统计，数学模型拟合类型；

c)      问题分析：赛艇速度与桨手数量之间的关系：前进阻力与前进动力等
1 r! p: G# q! m8 N/ g/ I
, t0 {# o5 F4 k- [0 d' u8 A( R8 jd)     问题建模：作出假设，运用合适物理定律建立模型；
* D: J. ]2 A7 N& O, }
; p9 y- M3 _) }9 he)      模型检验：最重要的一部分！即通过实际数据，使用最小二乘法进行模型检验！     
5 e( V, Y! Y+ Y" x# ]$ L
, E0 O' _4 C1 k

4.    录像机计数器的用途：机理分析

a)      问题描述：经试验，一盘录像带从头走到尾，时间用了183分30秒，计数器读数从0000变到6152.
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问在一次使用中录像带已经转过大半，计数器读数为4580，问剩下的一段还能否录下一小时的节目？
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b)     要求：不仅回答问题，而且建模计数器读数与录像带转过时间的关系；

c)      思考：计数器读数是均匀增长的吗？

d)     问题分析：通过实际观察录像机计数器的工作原理，发现问题实质；之后进行模型假设，与已有物理知识，进行建模，确定参数，之后进行实际模型检验！
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' V9 A' g+ i$ z, l
: w0 j8 R) `& p) B1 ^+ B2 O; @
5.    实物交换：
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a)      问题描述：甲有物品X，乙有物品Y，双方为满足更高的需要，商定相互交换一部分。研究实物交换方案。

2 X9 g. N. l+ _2 wb)     根据实际情况建立二维模型：(x,y)表示；

, I6 a# }$ Y9 q1 D3 w1 u2 rc)      根据不同假设，进行不同建模处理。

. h/ A( _" I! {1 A$ I

- u& P% i$ l, ?6.    传送带的效率：物理实际模型
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/ n& T: U. b1 y9 R# Ja)      问题描述：工人将生产出的产品挂在经过他上方的空钩运走，若工作台数量固定，挂钩数量越多，传送带运走的产品越多，在产品进入稳态后，给出衡量传送带效率的指标，研究提高传送带效率的途径。
- f( x; t6 I$ z
! J/ E# v& B1 v) f/ rb)     问题分析：进行假设，之后因为衡量指标需要自选，所以需要根据实际情况做决定，确定指标。
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: A. o# q* l" M) O( x. B# bc)      模型建立，提出提高效率的途径。
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2 x9 Z" B$ A3 t* |; e" ?' q6 N
" D. R; T1 k  ?* e; Z- v
9 H7 L- o0 N7 Y+ i7 N7.    起帆远航：

: T# ]3 s  v) ea)      问题描述：帆船在海面上乘风远航，确定最佳的航行方向及帆的朝向。
" [" t, `0 l- `( r- a& ~
b)     简化问题：海面上东风劲吹，设帆船要从A点驶向正东方的B电，确定起航时的航向，以及帆的朝向。
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; C* G' U5 J0 b7 ?% Q: S9 {  dc)      问题分析：完全根据实际情况进行受理分析，进行模型建立，并求解。


% ~1 @; V; K( \7 j  L5 Z$ S# i总结：
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: x& |8 p$ I* H7 j3 G1.    席位分析：进行不同假设，得出不同模型，进行对比分析；
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2.    双层玻璃窗的功效：合理假设，根据已有物理知识，进行模型建立，分析不同情况，下结论；
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3.    划艇比赛的成绩：合理假设，根据已有物理知识，进行模型假设，再实际数据可测量的情况下！进行模型检验！最后下结论；
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4.    录像机计数器的用途：“机理分析”实物真实物理情况！之后进行假设，模型建立，参数估计（经常使用最小二乘估计），最后进行模型检验，之后下结论。

5.    实物交换：二维建模，不同假设，不同原则，不同处理方式。

6.    传送带的效率：根据实际情况，与已有知识，进行合理假设，建模分析，此题重在提出“提高效率”的途径！
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# K: |! W  K8 i# m( m6 ^/ O7.    起帆远航：根据实际情况，进行受理分析，在一定合理假设的前提下，进行模型建立并求解。
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