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数学建模期末试卷A及答案

(1)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。

(2)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。

(3)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。

4)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。

(5)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。

(6)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。

(7)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。

2.(10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。

3.(10分)设)(t x 表示时刻t 的人口,试解释阻滞增长(Logistic )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)的增长率。

当m

x

x=

时人口不再增长,即增长率

)

(=

m

x

r

,代入有m

x

r

s=

,从而有

??

?

?

?

?

-

=

m

x

x

r

x

r1

)

(

根据Malthus人口模型,有

??

?

?

?

=

-

=

)0(

)

1(

x

x

x

x

x

r

dt

dx

m

4.(25分)已知8个城市v0,v1,…,v7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.

(1)设你处在城市v0,那么从v0到其他各城市,应选择什么路径使所需的时间最短?

(1)0

v到其它各点的最短路如下图:

各点的父点如下:

v0 v1 v2 v3 v4 v5 v6 v7

v0 v0 v0 v2 v3 v0 v5 v3

各点的最短路径及最短路长分别为:

v0: 0

v0→v1: 1

v0→v2: 2

v0→v2→v3: 3

v0→v2→v3→v4: 6

v0→v5: 4

v0→v5→v6: 6

v0→v2→→v3→v7: 9

(2)最小生成树如下图:

7.(10分)有12个苹果,其中有一个与其它的11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1~12,把1~4和5~8放在天平两边:

(1)两边持平:就在9~12中,再把9和10放在天平两边,再平就在11或12中,若9和10不平,则在9或10中;

(2)两边不平:假设1234重5678轻,则进行第二次称量125和349;若平了就在678中且是轻的,再称6与7即可;若125重349轻则在12中且是重的, 再称1与2即可;若125轻349重,则坏的是5。

某家具厂生产桌子和椅子两种家具,桌子售价50元/个,椅子销售价格30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4小时,油漆工2小时。生产一个椅子需要木工3小时,油漆工1小时。该厂每个月可用木工工时为120小时,油漆工工时为50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)(10’)

解:(1)确定决策变量:x1=生产桌子的数量 x2=生产椅子的数量

(2)确定目标函数:家具厂的目标是销售收入最大max z=50x1+30x2

(3)确定约束条件:

4x1+3x2<120(木工工时限制)2x1+x2>50(油漆工工时限制)

(4)建立的数学模型为:

max S=50x1+30x2

s.t.4x1+3x2<120

2x1+x2>50

x1,x2>0

青年人首先要树雄心,立大志,其次就要决心作一个有用的人才

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