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：

a)      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。
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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”。
# P, e# M0 F7 b
3 R' K1 ]# X  }( mc)      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。


* A1 D( |6 M2 Q5 H% Q( X4 X. d7 N
4 c: x3 Y' D( x3 p5 i5 P# y+ z2.    双层玻璃窗的功效：

* {# N& H& Z2 v1 Ja)      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）

d)     分析：属于“测试分析“类型，建模分析，计算得结果，下结论。

6 {+ J( x) o  ]1 g. T5 Oe)      延伸：考虑实际情况，进一步分析下结论会更好。

* L9 f+ L9 h* I, v! z8 I5 U
5 x% l+ w3 k$ S( E# E
3.    划艇比赛的成绩：
1 r2 p2 a: ?; O" u1 T, w# X* a* T3 Y
/ `) I, k0 F5 |. s1 ja)      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；
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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

d)     问题建模：作出假设，运用合适物理定律建立模型；

e)      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！     
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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.
. P$ X+ |6 q  \: p6 t# k
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？

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；
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$ Y9 L- {( U4 B* O8 o! G# gc)      思考：计数器读数是均匀增长的吗？

: I, e+ w8 H7 f/ u6 n" F+ `! Hd)     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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5.    实物交换：

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。

# @( _4 [- s. }( Zb)     根据实际情况建立二维模型：(x,y)表示；

c)      根据不同假设，进行不同建模处理。


. I8 f6 X1 d+ Z$ B7 U7 p' G. q
6.    传送带的效率：物理实际模型

# H- v) ?6 b" fa)      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。

6 z5 h8 l( Q* Y( D; p: Mb)     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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& U, E" N/ Z8 [! B# M* X5 F; oc)      模型建立，提出提高效率的途径。
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0 H* V+ e" @$ h# u6 r/ D' w
7.    起帆远航：

9 Q9 J; h+ O0 d- j6 L! W8 G5 G/ ]7 x% }* |a)      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。
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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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8 r( N0 q1 I6 M0 @7 C3 kc)      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。


4 f* `  U( U5 r+ ^总结：
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1.    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；

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；

1 |/ X( }) B7 r0 i5 U4.    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。
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5.    实物交换：二维建模，不同假设，不同原则，不同处理方式。
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+ b4 d( u& P5 q6.    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！

7.    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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