1. 污水处理问题。
如图,有若干工厂的污水经排污口流入某江,各口有污水处理站,处理站对面是居民点。工厂1上游江水流量和污水浓度,国家标准规定的水的污染程度,以及各个工厂的污水流量和污水浓度均已知道。设污水处理费用与污水处理前后的浓度差和污水流量成正比,使每单位流量的污水下降一个浓度单位需要的处理费用(称处理系数)为已知。
处理后的污水与江水混合,流到下一个排污口前,自然状态下的江水也会使污水浓度降低一个比例系数(称自净系数),该系数可以估计。试确定各污水处理站出口的污水浓度,使在符合国家标准规定的条件下总的处理费用最小。
先建立一般情况下的数学模型,再求解以下的具体问题:
设上游江水流量为,污水浓度为,3个工厂的污水流量均为,污水浓度(从上游到下游排列)分别为100,60,50(),处理系数均为1万元,3个工厂之间的两段江面的自净系数(从上游到下游)分别为0.9,0.6.
国家标准规定水的污染浓度不能超过1.
1) 为了使江面上所有地段的水污染达到国家标准,最少需要花费多少费用?
2) 如果只要求三个居民点上游的水污染达到国家标准,求最少花费。
2. 国际捕鲸协会最终在控制滥捕杀鲸群上获得成功,在此之前有些鲸的种类已濒临灭绝。目前估计某种鲸的总数是10000头,它的增长模型为,时间计量单位是年,全年的总数以1000头为单位。
1)求的表达式;
2)何时鲸群的繁殖率增加?
3)何时鲸群的繁殖率下降?
4)**鲸**展的趋势如何?
5)须考虑每年捕鲸量时,应如何调整此模型?
6)年捕鲸量最高应控制为多少,才不致使鲸群灭绝?
3. 人体注射葡萄糖溶液时,血液中葡萄糖浓度的增长率与注射速率成正比,与人体血液容积成反比,而由于人体组织的吸收作用,的减少率与本身成正比。 分别在以下几种假设下建立模型。
1)人体血液容积不变。
2)随着注入溶液而增加。
3)由于排泄等因素的增加有极限值。
4. 讨论资金积累、国民收入与人口增长的关系。
1)若国民平均收入与按人口平均资金积累成正比,说明仅当总资金积累的相对增长率大于人口的相对增长率时,国民平均收入才是增长的。
2)作出和的示意图。
3)分析人口激增会引起什么后果。
5. 铅球掷远。
铅球掷远比赛的场地是直径的圆,要求运动员从场地中将重的铅球投掷在的扇形区域内,如图。 观察运动员比赛的录像发现,他们的投掷角度变化较大,一般在,有的高达,试建立模型讨论以下问题:
1) 以出手速度、出手角度、出手高度为参数,建立铅球掷远的数学模型。
2) 给定出手高度,对于不同的出手速度,确定最佳出手角度。 比较掷远结果对出手速度和出手角度的灵敏度。
3) 考虑运动员推铅球时用力展臂的动作,改进上面的模型。
6. 在一块面积固定的草场放牧羊群,管理者需要估计草场能放牧多少羊,每年保留多少母羊羔,夏季要贮存多少草供冬季只用。
已知资料如下:
1) 本地环境下这一品种草的日生长率为:
2) 羊的繁殖率通常母羊每年产1~3只羊羔,5岁后被卖掉。 为保证羊群的规模可以买进羊羔,或者保留一定数量的母羊。 每只母羊的平均繁殖率为。
3) 羊的存活率不同年龄的母羊的自然存活率(只存活一年)为。
4) 草的需求量母羊和羊羔在各个季节每天需要的草的数量(kg)为。
注: 只关心羊的数量,而不管它们的重量。 一般在春季产羊羔,秋季将全部公羊和一部分母羊卖掉,保持羊群数量不变。
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