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数学建模习题

4 美术馆悬挂着一副高h 的画,画的下边比一个观众的眼睛高d ,这个观众站在距离墙多
远的距离才是最佳视角? 假设:人与墙的距离为x
x
d =
αtan x
h
d +=
+)tan(βα ))tan((tan αβαβ-+=
α
βαα
βαt a n )t a n (1t a n )t a n (⋅++-+=
x
h d x d x h
+⋅+=
1
x
h d d x h
)(+⋅+
=
∵ab b a 2≥+ 当b a =时
ab b a 2=+
∴)
(2tan h d d h +⋅=
β
8. 细菌生长繁殖速度之快、以及数量之大是难以琢磨的.而有些细菌是有益的、更多
的是疾病之源.下面记录了某种细菌的繁殖数据,研究:
(1)开始时细菌的个数是多少?
(2)如果细菌以过去的速度继续增长,一个月后细菌的个数是多少?
细菌繁殖过程记录数据表1-2
假设:(1),一个月是30天,天数为x,开始时细菌的个数为k。

(2),细菌的生长环境(包括温度,湿度,空气含量等)保持不变;细菌在生长过程中没有大量死亡的特殊情况;
x
(1)
y*
e
k
由上表公式得出开始时细菌的个数约是401个
带入公式(1)算出一个月后细菌的个数:
30
0.1969456
*
y
401.573190
*
82
e
得出一个月后细菌的个数约是65266个。

2. 在超市购物时你注意到大包装商品比小包装商品便宜这种想象了吗.比如洁银牙膏50克装的每支1.50元,120克装的每支3.00元,二者单位的重量的价格比是1.2:1,试用比例方法构造模型解释这个现象.
(1)分析商品的价格C 与商品重量W 的关系.价格由生产成本、包装成本和其它成本等决定,这些成本中有的与重量W 成正比,有的与表面积成正比,还有与W 无关的因素。

(2)给出单位重量价格C 与W 的关系。

画出它的简图,说明W 越大C 越小,但是随着W 的增加C 减小的程度变小。

解释实际意义是什么。

(1) 假设:商品几何相似相对长度为L ,质量为W ,体积为V ,表面积为S 。

因为:生产成本与重量W 成正比,与体积V 成正比,与长度3
L 成正比。

包装成本与表面积S 成正比,与长度2
L 成正比,与体积32V 成正比,与重量3
2W 成正比。

所以:33
221k w k w k C ++=
又∵w
C c =
∴133
121--++=w k w
k k c ( 321,,k k k 为大于零的常数)
(2) 单位重量价格:
w c C =
∵ 2
334
23
1----='w k w k c >0
3337
229
4
--+=''w k w k c >0
∴图像为单调递减且上凹。

所以:在购买商品时不要过分的追求太大包装的商品。

3.一垂钓俱乐部鼓励垂钓者将钓上的鱼放生,打算按照放生的鱼的重量给予奖励,俱乐部只准备了一把软尺用与测量,请你设计按照测量的长度估计鱼的重量的方法。

假设鱼池中只有一种鲈鱼,并且得到了8条鱼的数据(胸围指鱼身的最大周长)见表2-6-2。

表2-8-2 鱼数据表
先用机理分析建立模型,再用数据确定参数。

假设:鲈鱼体形几何相似,身长为L,胸围为D,体重为W。

1、
∵体重W与身长L和胸围D的平方成正比
即:
2
=
l
d
w⋅

2
=
x⋅
d
l

kx
w=(k为常数)

2
.0ld
w=
0322
* 2、
假设:重量与身长的立方成正比,
即:
3
kl
w=
.3
0265
w=
.0l
0132
*
3、
假设:体重与身长立方,胸围立方成正比,还有与体重无关因素。

33231k d k l k w ++=
由mathematica 得出1k 、2k 、3k
1070
110013
3++=
d l w
1. 学校共1000名学生,235人住在A 宿舍,333人住在B 宿舍,432人住在C 宿舍。

学生们要组织一个10人的委员会,试用下列办法分配各宿舍的委员数:
(1)按比例分配取整数的名额后,剩下的名额按惯例分给小数部分较大者. (2)2.1节中的Q 值方法.
(3)d’Hondt 方法: 将各宿舍的人数用正整数,2,1 n ,3相除,其商见表2-6-1。

表2-8-1 d’Hondt 方法商数表
将所得商数从大到小取前10个(10为席位数),在数字下标以横线,表中A ,B ,C 行有横线的数分别为2,3,5,这就是3个宿舍分配席位.你能解释这种方法的道理吗。

如果委员会从10人增至15人,用以上3种方法再分配名额.将3种方法两次分配的结果列表比较.
(4)你能提出其他的方法吗.用你的方法分配上面的名额.
解:
(1)
(2)
,
2,1,
)
1(2=+=i n n p Q i i i
i
(1)
带入公式(1)得:
=+=
)
12(*22352
1Q 9204.1
=+=)13(*32Q 9240.7
=+=)
14(*44322
3Q 9331.2
∵3Q 最大,第十个席位分给C 宿舍。

∴最后结果是
(3)如果委员会从10人增至15人。

方法一:
方法二:
带入公式(1)得:
=+=
)
13(*31Q 4602.1 =+=)14(*43332
2Q 5544.4
=+=)
16(*64322
3Q 4443.4
∵2Q 最大,第十四个席位分给B 宿舍。

=+=
)
13(*32352
1Q 4602.1 =+=)15(*53332
2Q 3696.3
=+=)
16(*64322
3Q 4443.4
又∵1Q 最大,第十五个席位分给A 宿舍, ∴最后结果是
方法三:
表中A,B,C行有横线的数分别为3,5,7,这就是3个宿舍分配席位(4)现将十席位按照比例分配给A、B、C三个宿舍。

再将剩下的一个席位分别给三个宿舍
∵分配方案3每个席位平均代表人数最多
∴最后结果是A宿舍2个席位,B宿舍3个席位,C宿舍5个席位。

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