顾静相。
数学建模”课程是**广播电视大学理科数学与应用数学(本科)的一门必选课程。本课程的培养目标是使学员学会如何将实际问题转化为数学模型,从而利用数学方法解决实际问题,因此,不论是学习还是考核,本课程都与通常的数学课程不同。
本课程教学特点:
1)通过一些典型实例介绍数学建模的基本概念、特点、功能和基本方法与基本步骤。 这一部分是学好建模课程的基础,务请引起重视。
2)介绍最常见的四类基本数学模型的建立方法及相关学科知识。并通过一些典型实例加以详尽说明。
3)为学有余力的学生进一步了解一个常用的建模方法——层次分析法,由于这个方法简单而使用面较广,为学生应用打一个基础。
学习建议:总的建议是亲身去做,去实践。 为此一是要大量阅读、思考别人做过的模型,二是要亲自动手,认真地做上几个实际题目。我们的具体建议如下:
1)学习中随时翻阅可能已经有些淡忘的相关数学专业知识方面的书籍,不能因为数学专业知识欠牢而影响用它们去解决实际问题这一主题。特别是《数学分析》、《高等代数》、《概率论与数理统计》、《微分方程》与《运筹学》五本专业书籍,应放在身边随时备查。
2)认真弄懂书中每一个具体的实例,其内容步骤是什么,用到了什么建模方法。特别是要知晓它是怎样从实际问题转化为数学模型的。开始时可能感到无从入手,不必担扰,随着学习过程逐渐展开,只要你是认真的,定会一步一步解脱困惑。
3)每一章、节下来,只要书后有的思考题、练习题(量很小),一定一个不漏地试着用学习过的方法和步骤解决掉。
4)充分结合文字教材和录相教材内容进行同步学习。
5)就近与2-3个同学组成一个学习小组,在争论中求得知识的互补与问题的成功解决。也为完成平时作业打下基础。
综上,勤动脑,勤思考与勤动手是学好数学建模课的关键,务求落实。总之,要学好数学建模是需要下些功夫的,而一旦将这个重要方法学到手,对我们数学工作者来说将受益终身。
下面给出本学期的综合练习供大家复习参考。
综合练习。一、填空题。
1.设开始时的人口数为,时刻的人口数为,若允许的最大人口数为,人口增长率由表示,则人口增长问题的罗捷斯蒂克模型为。
应该填写:
2.在超级市场的收银台有两条队伍可选择,队1有个顾客,每人都买了件商品,队2有个顾客,每人都买了件商品,假设每个人付款需秒,而扫描每件商品需秒,则加入较快队1的条件是。
应该填写:
3.一次晚会花掉100元用于食品和饮料,其中食品至少要花掉40%,饮料起码要花30元,用和列出花在食品和饮料上的费用的数学模型是。
应该填写:
4.设某种新产品的社会需求量为无限,开始时的生产量为100件,且设产品生产的增长率控制在0.1,时刻产品量为,则。
应该填写:
5.设年利率为0.05,则20万元10年后的终值按照复利计算应为。
应该填写:
6.一家服装店经营的某种服装平均每天卖出100件,进货一次的批发手续费为200元,存储费用为每件0.01元/天,店主不希望出现缺货现象,则最优进货周期与最优进货量分别为。
应该填写:
7.一个连通图的最小树是经过该图所有的一个树形图。
应该填写:顶点。
8.一质量为的物体自由下落,在下落过程中除受重力作用之外,还受到空气阻力的作用,若空气阻力与下落速度成正比,则物体下落过程的数学模型是。
应该填写:
9. 如图1是一个邮路,邮递员从邮局a出发走遍所有长方 a
形街路后再返回邮局。若每个小长方形街路的边长横向均为1km,纵向均为2km,则他至少要走km .
应该填写:42 图1
10.有人观察到鱼尾每摆动一次,鱼所移动的距离几乎与鱼身的长度相等,则鱼尾摆动的次数(次/秒)、鱼身的长度和它的速度的关系式为。
应该填写: (k是常数)
说明] 可以看出,填空题目的大部分基本都是来自文字教材中已经推导出的现成公式、结论的直接运用。所谓基本是指还可以涉及某些与其相关的问题的进一步理解,当然题目都很简单。其目的是希望大家能够注意到这些常用的、具有记忆价值的重要结论,诸如考核说明中的典型题、本套样题、人口模型中的重要结论、图模型中的一笔画问题、最小树求法,等等。
还要注意的是与建模思想、方法和步骤有关的一些简单题目,但都很简单,现场思考一下即可作出。譬如,成比例关系方面的简单模型的建立类型题等,都是大家比较熟悉的,只需简单思考既可给出模型的题目。
应该特别注意理解和熟练掌握文字教材第一章的内容与结论。
二、分析判断题。
1.考虑在一片面积为定数的草地上进行牛的养殖问题。为了获得最大经济效益,指出建立该问题数学模型应该考虑的相关因素至少5个。
解:饲料**、公羊与母羊的比例、饲料冬储、繁殖问题、羊的养殖年限、**时机、羊制品及其深加工等。
2.我们时常看到教学楼内、食堂和宿舍楼内的长流水现象,这自然是极大的浪费。 为了建设节约型学校,需要你对节水问题给予解决。 那么你将考虑哪些相关因素?试至少给出5个。
解:(1)更换自来水龙头及其费用、节约下来的水量费两个因素,两者的比较可用于确定建模目标。
2)数据调查:学校平均每个月的用水量,食堂的用水量、卫生间用水量、宿舍用水限量的、定时定量供水的可行性调查:临时申请用水问题等因素.
3.地方公安部门想知道,当紧急事故发生时,人群从一个建筑物中撤离所需要的时间,假设有足够的安全通道。若指挥者想尽可能多且快地将人群撤离,应制定甚麽样的疏散计划。请就这个计划指出至少三个相关因素,并使用数学符号表示。
解:撤离时人员的分布状态、人员总数、撤离速度、人们之间相对拥挤程度、人员所在地与安全地点的距离、人员撤离完毕所需要的总时间等。
4.一起交通事故发生3个小时后,**测得司机血液中酒精的含量是又过两个小时,含量降为试判断,当事故发生时,司机是否违反了酒精含量的规定(不超过80/100.
提示:不妨设开始时刻为表示时刻血液中酒精的浓度,则依平衡原理,在时间间隔内酒精浓度的改变量为。
其中为比例常数,负号则表示了浓度随时间的推移是递减的。)
解:设为时刻血液中酒精的浓度,则浓度递减率的模型应为。
其通解是而就是所求量。
由题设可知故有。
和 由此解得
可见在事故发生时,司机血液中酒精的浓度已经超出了规定。
5.某城市自来水的水源地为a、b、c三个水库,分别由地下管道把水运往该市所辖甲、乙、丙、丁四个地区,惟一的例外是c水库与丁区之间没有地下管道.自来水公司对各区的引水管理费见表1.其中“最低需求”行数字表示必须保证的用水量,而“最高需求”行中数字表示,除乙区外,其它三个区向公司申请额外再分给的用水量:甲区20,丙区30,丁区要求越多越好.本问题可否转化为运输模型?若可以则转化之(只需写出其产销平衡运价表即可),否则说明理由。
表1解:可以转化为运输模型,具体做法如下:
首先确定总的供求量。 总产量显然为160吨;总需求量中,地区丁的需求量在保证其他地区最低需求条件下,最多是60吨.因此,总需求量按最高需求应为210吨,因而可视问题为供小于求的运输问题。
其次,为产销平衡,虚设一个水库d,其产量为50吨
再次,为确定需求量,将有最低需求与额外需求量的地区分别视为两个子区,并确定各自需求量,注意最低需求量不能由虚设水库供给,从而可设其引水费m(m是一个充分大的正数。
综合上述讨论得产销平衡运价表如下:
表2单位:元/千吨。
6.某种疾病每年新发生1000例,患者中有一半当年可**。若2023年底时有1200个病人,到2023年将会出现什么结果?有人说,无论多少年过去,患者人数只是趋向2000人,但不会达到2000人,试判断这个说法的正确性。
解: 根据题意可知:下一年病人数=当年患者数的一半+新患者。
于是令为从2023年起计算的年后患者的人数,可得到递推关系模型:
得递推公式。
由可以算出2023年时的患者数人。
由递推公式容易看出,故结论正确。
7.据绘画大师达芬奇的说法,在人体躯干与身高的比例上,肚脐是理想的**分割点.也就是说,这个比值越接近0.618,就越给人以一种美的感觉.很可惜,一般人的躯干(由脚底至肚脐的长度)与身高比都低于此数值,大约只有0.58—0.
60左右.
Matlab与数学建模综合练习
1 求的所有根。先画图后求解 2 求下列方程的根。3 求解下列各题 4 1 求矩阵的逆矩阵及特征值和特征向量。2 求点 1,1,4 到直线l x 3 1 y 0 z 1 2的距离。5 已知分别在下列条件下画出的图形 6 画下列函数的图形 1 7 设,数列是否收敛?若收敛,其值为多少?精确到6位有效数...
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1 某厂有一台制杯机,可生产两种型号的杯子,a型杯每6小时可生产100箱,b型杯每5小时可生产100箱,这台机器每周生产时间为60小时,生产出的产品堆放在仓库里,库容量为15000立方米,a型杯每箱占有空间10立方米,b型杯每箱占有空间20立方米,生产a型杯每箱可获利5元,b型杯每箱可获利4.5元,...