数学建模习题3答案

发布 2023-05-17 19:23:28 阅读 5051

2.某种山猫在较好的,中等及较差的自然环境下,年平均增长率分别是1.68%,0.

55%,-4.5%。假设开始时有100只山猫,按以下情况分别讨论山猫数量逐年变化的过程及趋势:

1)三种自然环境下25年的变化过程,结果要列表并图示;

解:首先讨论紫檀环境下山猫的数量的演变。记k年山猫的数量为xk,设自然条件下的年平均增长率为r(相当于假设年增长率r为常数),则列式得:

xk+1=xk*(1+r),k=0,1,2,……

解为等比数列。

xk=x0*(1+r)k ,k=0,1,2,……

在以下的matlab的程序里,分别取r=0.0168,0.0055,-0.

045,取初始值x0 =100,用循环语句迭代计算出25年不同自然环境下山猫的数量的演变过程,将结果列表并绘图:

n=25;r=[.0168,.0055,-.045];x=[100,100,100];

for k=1:n

x(k+1,:)x(k,:)1+r);

enddisp('自然条件下(b=0)山猫的数量的演变')%列表。

自然条件下(b=0)山猫的数量的演变。

disp(' 年较好中等较差') 每列项目的名称。

年较好中等较差。

disp([(0:n)',round(x)])舍入为整数,列表。

plot(0:n,x(:,1),'k^',0:n,x(:,2),'ko',0:n,x(:,3),'kv')

legend('r=0.0168','r=0.0055','r=-0.045',2)

axis([-1,n+1,0,200])

title('自然条件下(b=0)山猫数量的演变')

xlabel('第k年'),ylabel('山猫的数量')

2)如果每年捕获三只,山猫的数量将会如何变化?会灭绝吗?如果每年捕获一只呢?

解:讨论每年捕获三只条件下山猫数量的演变。设自然环境下的年平均增长率为r,并且每年捕获的数量为b只,则列式得:

xk+1=(1+r)xk+b,k=1,2,3……

其解为数列。

xk=(x0+b/r)(1+r)k-b/r,k=1,2,3……

在以下的matlab程序里,分别取r=0.0168,0.0055,-0.

045,取b=-3,取初始值x0 =100,用循环语句迭代计算出25年内捕获条件,在不同自然环境下的山猫数量的演变过程,将结果列表,并绘图:

n=25;r=[.0168,.0055,-.045];x=[100,100,100];b=-3;

for k=1:n

x(k+1,:)x(k,:)1+r)+b;

enddisp('自然条件下(b=-3)山猫的数量的演变')%列表。

disp(' 年较好中等较差') 每列项目的名称。

disp([(0:n)',round(x)])舍入为整数,列表。

plot(0:n,x(:,1),'k^',0:n,x(:,2),'ko',0:n,x(:,3),'kv')

axis([-1,n+1,-15,100])

legend('r=0.0168','r=0.0055','r=-0.045',2)

title('捕获条件下(b=-3)山猫数量的演变')

xlabel('第k年'),ylabel('山猫的数量')

3)在较差的自然环境下,如果要使山猫数量稳定在60只左右,每年要人工繁殖多少只?

解:讨论每年人工繁殖条件下山猫数量的演变。设自然环境下的年平均增长率为r,并且每年人工繁殖的数量为b只,则列式得:

xk+1=(1+r)xk+b,k=1,2,3……

其解为数列。

xk=(x0+b/r)(1+r)k-b/r,k=1,2,3……

取r=-0.045,x0=100,令xk =100

因将山猫的数量稳定在60只,则:

由上式推知:

b=[xk-x0(1+r)k]r/[(1+r)k-1]

其中xk=60,x0=100,xk=60,r=-0.045;带入其中,通过matlab绘制其山猫数量变化图得:

解得:b≈3

5.有一位老人60岁时将养老金10万元以整存零取方式(指本金一次存入,分次支取本金的一种储蓄)存入,以第一个月开始每月支取1000元,银行每月初按月利率0.3%把上个月结余金额利息自动存入养老金。

请你计算老人多少岁时将养老金用完?如果想用到80岁,问60岁时应存入多少钱?

解:记第养老金第k月末银行账户余额为xk元,b为每月支取的金额,r为银行每月的月利率,则列式得:

xk+1=(1+r)xk-b ,k=0,1,2,……

分别取r=0.003 ,b=1000, 取初始值为x0=100000;

作n月将养老金用完,即xn=0.

由上式解得:

xk=(x0-b/r)(1+r)k+b/r,k=0,1,2,……

由于月利率r,支取金额b,和本金初始总额x0必然满足x0(x0-b/r)(1+r)k+b/r=0;

解得:k=[ln(b/r)-ln(b/r-x0)]/ln(1+r);

r=0.003 ,b=1000, 取初始值为x0=100000;带入数值得:

k=120即120个月把养老金用完。

如果已知月数k和每月支取金额b,想知道x0 ,则由上式推知:

x0 =b/r[(1+r)k-1]/(1+r)k

r=0.003,b=1000,k=240带入解得。

x0=170908

即如果养老金用到80岁,那么得再60岁存入170908元。

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