数学建模培训题

发布 2023-05-18 01:46:28 阅读 6970

森林虫灾的生物控制。

现有一分布于60x60平方公里正方形区域内的一片森林,如下图所示。现在发现森林中正在爆发一场由害虫a所导致的虫灾。目前害虫a的数量假定为均匀分布于每棵树上100只。

为保护森林并且尽可能维持原有生态环境,现采取生物控制的方法进行害虫的消灭。即引入害虫a的天敌:种群b。

种群b的活动方式如下:晚上需要一个固定的巢穴(每个巢穴可容纳25万只b)。而且b每天捕食10小时,捕食时优先以a为食物,平均每只b每小时捕杀20只a。

种群b捕食进行时,其空间分布服从二维正态分布,均值为巢穴点,方差矩阵为[100,0;0,100](单位为平方公里)。若种群b活动范围内无害虫a,b将以其他种群为食。由于新引入种群b,所以在一定时间内仍然需要人工设置巢穴以维持种群b的生存,并且假定在考虑的时间范围内b不会自行筑巢。

现在需要给出在这片森林中给出引入b种群的策略。请考虑以下问题:

1.不考虑a的繁殖和自然死亡,不考虑a的数量对b繁殖的影响(即除a**杀外,两种。

群总数恒定)。建立数学模型来解决在尽可能使用最少的巢穴的前提下,如何设置位置可以完成在1个月内消灭(捕杀超过95%的a即看成是消灭)害虫a的任务。为应用考虑需要讨论你们所建立模型的稳定性。

2.由于客观条件的原因,在树木密度值大于6的区域内无法安置巢穴。重新考虑上述问题。

3.在前两问的基础上,进一步考虑区域e([0,1]x[‐2,‐1.5]矩形范围内)。

已知区域e为科学。

实验进行中的林场,所以需要尽快消灭e中的害虫a,如何修改已有的方案来完成在10天之内消灭e中害虫并且在一个月内消灭整个林区害虫的任务。

4.如果巢穴的位置可以移动(人为进行,在夜间由一个位置移动到另一个位置),该如何。

修改你们的模型来完成以上问题。

5.在1—3的基础上如果对原问题进行修改,引入随时间变化的动态因素。考虑a种群数。

量每天的增长率为r,而由于人为进行种群迁移受环境变化影响每天b的死亡率为d。(r,d不会大到使得任务无法完成的程度)重新考虑问题3。(建立完整模型,不需要求解。)

注:图中的密度值表示每100平方米内树木数量。附件为树木密度采样数据。

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