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.( 分)叙述数学建模的基本步骤,并简要说明每一步的基本要求。
☎✆模型准备:首先要了解问题的实际背景,明确题目的要求,收集各种必要的信息。
☎✆模型假设:为了利用数学方法,通常要对问题做出必要的、合理的假设,使问题的主要特征凸现出来,忽略问题的次要方面。
☎✆模型构成:根据所做的假设以及事物之间的联系,构造各种量之间的关系,把问题化为数学问题,注意要尽量采用简单的数学工具。
✆模型求解:利用已知的数学方法来求解上一步所得到的数学问题,此时往往还要作出进一步的简化或假设。
☎✆模型分析:对所得到的解答进行分析,特别要注意当数据变化时所得结果是否稳定。
☎✆模型检验:分析所得结果的实际意义,与实际情况进行比较,看是否符合实际,如果不够理想,应该修改、补充假设,或重新建模,不断完善。
☎✆模型应用:所建立的模型必须在实际应用中才能产生效益,在应用中不断改进和完善。
.( 分)试建立不允许缺货的生产销售存贮模型。
设生产速率为常数k ,销售速率为常数r ,k r <。
在每个生产周期T 内,开始一段时间(00T t ≤≤)
边生产边销售,后一段时间(T t T ≤≤0)只销售不
生产,存贮量)(t q 的变化如图所示。
设每次生产开工
费为1c ,每件产品单位时间的存贮费为2c ,以总费用最小为准则确定最优周期T ,并讨论k r <<和k r ≈的情况。
单位时间总费用k T r k r c T c T c 2)()(21-+=,使)(T c 达到最小的最优周期
)(2T 21*r k r c k c -=。
当k r <<时,r c c 21*2T =,相当于不考虑生产的情况;当k r ≈时,∞→*T ,因为产量被售量抵消,无法形成贮存量。
.( 分)设)(t x 表示时刻t 的人口,试解释阻滞增长(☹☐♑♓♦♦♓♍)模型
⎪⎩⎪⎨⎧=-=0)0()1(x x x x x r dt dx m
中涉及的所有变量、参数,并用尽可能简洁的语言表述清楚该模型的建模思想。
t ——时刻;
)(t x ——t 时刻的人口数量;
r ——人口的固有增长率;
m x ——自然资源和环境条件所能容纳的最大人口数量;
0x ——初始时刻的人口数量
人口增长到一定数量后,增长率下降的原因:资源、环境等因素对人口增长的阻滞作用。
且阻滞作用随人口数量增加而变大,从而人口增长率)(x r 是人口数量)(t x 的的减函数。
假设)(x r 为)(t x 的线性函数:
)0,0()(>>-=s r sx r x r ,
其中,r 称为人口的固有增长率,表示人口很少时(理论上是0=x )的增长率。
当m x x =时人口不再增长,即增长率0)(=m x r ,代入有m x r s =,从而有
⎪⎪⎭⎫ ⎝
⎛-=m x x r x r 1)(, 根据 ♋●♦♒◆♦人口模型,有
⎪⎩
⎪
⎨
⎧
=
-
=
)0(
)
1(
x
x
x
x
x
r
dt
dx
m
.( 分)已知 个城市❖ ,❖ ,… ❖ 之间有一个公路网(如图所示),
每条公路为图中的边,边上的权数表示通过该公路所需的时间.
( )设你处在城市❖ ,那么从❖ 到其他各城市,应选择什么路径使所需的时间最短?
☎ ✆0
v到其它各点的最短路如下图:
各点的父点如下:
❖ ❖ ❖ ❖ ❖ ❖ ❖ ❖
❖ ❖ ❖ ❖ ❖ ❖ ❖ ❖
各点的最短路径及最短路长分别为:
❖
❖ →❖
❖ →❖
❖ →❖ →❖
❖ →❖ →❖ →❖
❖ →❖
❖ →❖ →❖
❖ →❖ →→❖ →❖
☎✆最小生成树如下图:
.( 分)有 个苹果,其中有一个与其它的 个不同,或者比它们轻,或者比它们重,试用没有砝码的天平称量三次,找出这个苹果,并说明它的轻重情况。
先把苹果编号 ~ 把 ~ 和 ~ 放在天平两边
( )两边持平:就在 ~ 中 再把 和 放在天平两边 再平就在 或 中 若 和 不平,则在 或 中;
( )两边不平 假设 重 轻 则进行第二次称量 和 ;若平了就在 中且是轻的 再称 与 即可;若 重 轻则在 中且是重的 再称 与 即可;若 轻 重 则坏的是 。
某家具厂生产桌子和椅子两种家具,桌子售价 元 个,椅子销售价格 元 个,生产桌子和椅子要求需要木工和油漆工两种工种。
生产一个桌子需要木工 小时,油漆工 小时。
生产一个椅子需要木工 小时,油漆工 小时。
该厂每个月可用木工工时为 小时,油漆工工时为 小时。
问该厂如何组织生产才能使每月的销售收入最大?(建立模型不计算)☎’✆
∙解:( )确定决策变量:⌧生产桌子的数量∙ ⌧生产椅子的数量∙
( )确定目标函数:家具厂的目标是销售收入最大
∙❍♋⌧∙⌧⌧∙
( )确定约束条件:∙
⌧⌧(木工工时限制) ∙⌧⌧(油漆工工时限制)∙
( )建立的数学模型为:∙
❍♋⌧∙⌧⌧∙
♦♦∙⌧⌧∙⌧∙⌧∙
⌧∙⌧∙。