2009数学建模试题与答案
- 格式:doc
- 大小:690.50 KB
- 文档页数:6
华南农业大学期末考试试卷(A卷)2009学年第二学期考试科目:数学模型考试类型:(闭卷)考试时间:120分钟学号姓名年级专业1、(13分)设已知某正方形板材边长20cm,现将之加工出半径为1cm的圆盘,请对下面给出的两种排列方法,写出能加工出的尽可能多的圆盘数。
(1)排列1:圆盘中心按正方形排列(如右图)的尽可能多的圆盘数。
(4分)解:圆盘总数:202010022⨯=排列2:圆盘中心按六角形排列(如右图)的尽可能多的圆盘数。
(4分)解:行数:111+=圆盘总数:20111110522-⨯+=(2)设计出不同于(1)(2)的方案,且加工出的圆盘更多。
(5分)解:前三行正方形,后八行六角形,圆盘总数为106(此题考虑的是当两种方案当两种方案被提出的时候,但仍需改进的时候,应该考虑这两者的综合是否可行,如果可行,则给出方案。
)2、(10分)在举重比赛中,运动员在高度和体重方面差别很大,请就下面两种假设,建立一个举重能力和体重之间关系的模型:(1)假设肌肉的强度和其横截面的面积成比例。
5分(2)假定体重中有一部分是与成年人的尺寸无关,请给出一个改进模型。
5分解:设体重w(千克)与举重成绩y (千克)(1)由于肌肉强度(I)与其横截面积(S)成比例,所以y∝I∝S设h为个人身高,又横截面积正比于身高的平方,则S ∝ h2再体重正比于身高的三次方,则w ∝ h3(2)a, 则一个最粗略的模型为更好的模型:()y k w aγ=-3、 (10分)在超币购物时你压意到大包发商品比小包装面品便宜这种现象了吗?比如洁银牙膏50g 装的每支1.50元,120g 装的每支3.00元,二者单位重量的价格比是1.2:1,试用比例方法构造模型解释这个现象。
(1)请写出商品价恪c 与商品重量w 的关系,其中价格由生产成本、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。
(5分) (2)给出单位重量价格c与w 的关系,并解释。
问题分析和解决方法从题目要求出发,主要需要解决三个问题:1)预测本届会议与会代表的数量, 并确定需要预订各类客房的数量;2)确定在哪些宾馆预订客房及预订各类客房的数量;3)确定在哪些宾馆预订哪些类型的会议室以及租车的规格和数量。
问题1是求解问题2,3的前提,首先应该根据附表2,3的数据对本届会议与会代表的数量进行预测。
确定预订客房总量时,应使会议筹备组在订房上的损失尽量小,损失包括:预订客房数超过实际用量时需要支付的一天空房费;预订客房数不够时引起代表不满的“费用”,后者要用适当的数学表达式加以量化。
根据附表2数据中本届会议的代表所需要6种类型的客房的比例,可由预订客房的总量得到预定各类客房的数量。
问题2主要应考虑筹备组管理的方便及代表的满意,如满足代表在合住或独住及价位方面的需求、预订的宾馆总数尽量少、距离上尽量靠近等。
若建立优化模型,可以用宾馆总数最少为目标函数,以满足代表在合住或独住及价位方面的需求,及各宾馆拥有客房数量等为约束条件,以在哪几家宾馆订房及各类客房订多少间为决策变量。
以宾馆总数最少为目标的优化模型其最优解一般不唯一,可以再考虑宾馆间的距离、客房价格等因素,从几个解中选出相对较好的一个。
问题3主要应考虑租用会议室和客车的总费用尽量小、会议室所在的宾馆总数尽量少、距离上尽量靠近等。
租车要考虑多少代表参加哪个分组会议, 题目中没有这方面的信息, 可以按照平均的、随机的方式处理。
当建立优化模型时, 可用租借会议室和客车的总费用最少为目标函数, 以满足对会议室数量、大小及租车的需要为约束条件, 以租用会议室和车辆的规格、数量为决策变量。
将问题2, 3统一建立模型并求解有一定困难, 可在问题2几个解的基础上解问题3,通过比较得出最后结果。
一种参考解法1. 预测本届会议的与会代表数量确定需要预订各类客房的数量设有n届同类型会议的历史数据可利用(n较小, 本题n=4)第i届发来回执的代表数量ai第i届发来回执但未与会的代表数量bi第i届未发回执而与会的代表数量ci第i届与会代表数量di= ai- bi+ ci•比例法预测第i届与会代表占发来回执数量的比例ei= di/ai emean,emax本届发来回执数量A预测本届会议与会代表数量Nmean=Aemean=661Nmax=Aemax=6781. 预测本届会议的与会代表数量确定需要预订各类客房的数量• 建立di 对ai的回归模型用线性模型预测本届会议与会代表数量N =638确定预订客房的总量考虑两种可能的损失:空房费;代表不满的量化“费用”• 适当提高预测的与会代表数量•对未发回执而与会的代表另作安排 • 参考“航空公司的预订票策略”模型(姜启源等:《数学模型(第三版)第284页》1. 预测本届会议的与会代表数量确定需要预订各类客房的数量本届会议要求合住、独住各s (=3)种价位(类型)代表数量及所占比例 (合住考虑性别) 预订客房的总量预订各类客房的数量需要预订合住第j 种类型客房数量T 1j需要预订独住第j 种类型客房数量T 2j第i 家宾馆第j 种类型双人房(合住或独住)能提供的间数C 1ij第i 家宾馆第j 种类型单人房(独住)能提供的间数C 2ij2. 确定在哪些宾馆预订客房及预订各类客房的数量以宾馆总数最少为目标,以满足代表在合住、独住及价位方面的需求,及各宾馆拥有客房数量等为约束条件,建立优化模型.决策变量设共有r 家宾馆双人、单人房各s 种类型预订第i 家宾馆第j 种类型双人房(合住)间数 x 1ij预订第i 家宾馆第j 种类型单人房(独住)间数 x 2ij预订第i 家宾馆第j 种类型双人房(改独住)间数 yij第i 家宾馆的选择变量 ki (ki =0,1)目标函数约束条件满足需求250300350400450500550600650∑==r i i k z 1min s j T x k j r i ij i ,,2,1,111 =≥∑=s j T y x k j ij r i ij i ,,2,1,)(212 =≥+∑=满足供给求解整数规划模型(LINGO )最优解一般不唯一,可得到多个解可考虑距离因素、价格因素等确定最终方案或者在这些解的基础上进入下一步,根据租借会议室和租车情况确定最终方案.3. 确定在哪些宾馆预订哪些类型的会议室 以及租车的规格和数量预订会议室的原则:• 每个会议室的容量至少为与会总人数的1/6• 会议室位于预订客房的宾馆内租车的原则:•与会总人数1/6的代表不需接送 • 宾馆距离在一定范围内的代表不需接送• 一辆车每次会议最多接送2趟以会议室和客车的租费最小为目标建立优化模型求解对学生论文的评述基本情况• 绝大多数同学都能根据对问题的理解和掌握的数学知识,给出解决问题的方法,并得到所要求的结果。
2009年全国研究生数学建模竞赛C题多传感器数据融合与航迹预测未来的战争,将是陆、海、空相结合的立体战争, 成功地收集各种情报非常重要,甚至对战争的胜负起着决定性的作用。
在实战中各种情报的收集依赖于多种传感器设备,由于,1.电磁环境将异常复杂,敌方会主动或随机发送错误、无用的信号使我方传感器受到各种欺骗和干扰;2.需要检测目标的数量越来越多,运动速度也越来越快;3.多数目标会利用散射或吸收的方法大大减少对电磁波的反射等隐身技术和低空、超低空突防技术,让目标的反射电磁波和地面所反射电磁波混在一起,无法区分;总之使传感器难以捕捉和跟踪检测目标。
因此,采用单传感器捕捉和跟踪的技术效果很差,而多传感器数据融合在解决探测、跟踪和识别方面不仅具有能够数倍地扩大捕捉和跟踪空间和时间覆盖范围的优势,还可以降低信息模糊度、提高可信度和改进探测性能等等。
故采用并不断发展多传感器数据融合技术将是军事电子领域一种趋势。
多传感器数据融合可以分为数据预处理、航迹相关、航迹融合等步骤。
如果某个时刻某雷达站接受到空间某点反射回来的电磁波,它将记录下有关的数据,并进行计算,得到包括目标的经度、纬度、海拔高度,经向速度、纬向速度、观察时刻在内的一组数据(见附件数据)。
然后雷达网中各个雷达站将各自的观测数据传送并存放到融合中心进行雷达数据相关和数据融合。
为了正确区分来自不同雷达站的数据,在每组雷达数据之前再加上雷达站编号和传感器编号等。
航迹即上述某雷达站接受到某一检测目标陆续反射回来的电磁波后记录、计算检测目标所处的一系列空中位置而形成的离散点列,航迹相关即依据一定的准则确定各个雷达站的多组数据中哪些组数据是来自同一个检测目标。
由于每组数据的观测时刻和各个雷达站的观测时间间隔都不同,所以在进行航迹两两相关之前首先要进行时间配准,即让不同雷达表示同一目标位置的时刻集合扩大为一致。
然后将多条表示同一目标运动轨迹的航迹尽可能地抽取出来,为数据融合做好准备。
2003-2009全国大学生数学建模竞赛试题及参考答案2010-7-192005A题: 长江水质的评价和预测 (2)2005 A题评阅要点 (4)2005B题: DVD在线租赁 (6)2005 B题评阅要点 (8)2006A题:出版社的资源配置 (10)2006A题评阅要点 (10)2006B题: 艾滋病疗法的评价及疗效的预测 (13)2006 B题评阅要点 (14)2007A题:中国人口增长预测 (17)2007 A题评阅要点 (18)2007 B题:乘公交,看奥运 (21)2007 B题评阅要点 (22)2008A题数码相机定位 (24)2008 A题评阅要点 (27)2008B题高等教育学费标准探讨 (27)2008B题评阅要点 (29)2009 A题制动器试验台的控制方法分析 (30)2009 A题评阅要点 (32)2009B题眼科病床的合理安排 (35)2009 B题评阅要点 (36)2005A题: 长江水质的评价和预测水是人类赖以生存的资源,保护水资源就是保护我们自己,对于我国大江大河水资源的保护和治理应是重中之重。
专家们呼吁:“以人为本,建设文明和谐社会,改善人与自然的环境,减少污染。
”长江是我国第一、世界第三大河流,长江水质的污染程度日趋严重,已引起了相关政府部门和专家们的高度重视。
2004年10月,由全国政协与中国发展研究院联合组成“保护长江万里行”考察团,从长江上游宜宾到下游上海,对沿线21个重点城市做了实地考察,揭示了一幅长江污染的真实画面,其污染程度让人触目惊心。
为此,专家们提出“若不及时拯救,长江生态10年内将濒临崩溃”(附件1),并发出了“拿什么拯救癌变长江”的呼唤(附件2)。
附件3给出了长江沿线17个观测站(地区)近两年多主要水质指标的检测数据,以及干流上7个观测站近一年多的基本数据(站点距离、水流量和水流速)。
通常认为一个观测站(地区)的水质污染主要来自于本地区的排污和上游的污水。
房地产业发展问题住房问题是关系民生的大问题。
自2001年以来,随着居民生活水平提高,居民消费结构升级带动产业结构升级,工业化进程加快和城镇化率快速提高,使中国经济进入了以住房、汽车、电子通讯、能源和基础原材料业较快发展的新一轮增长周期。
其中,房地产、钢铁、水泥等行业投资迅猛增长,带动了整个固定资产投资的快速增长。
2004年1-2月份固定资产投资完成额增长53%,经济运行中出现了新的不平衡,能源、运输供应紧张,居民消费品价格指数(CPI)开始走高(6月同比上涨5%),中国经济运行出现偏热的迹象。
从2003年下半年开始,房地产业在发展过程中出现了部分地区房地产投资过热、房价上涨过高的现象,各项指标表明中国房地产存在一定程度的泡沫(测定房地产泡沫的指标可参照附件一)。
为保持经济健康稳定的发展,近年来,中央政府综合运用经济、法律和必要的行政手段,以区别对待和循序渐进的方式,对房地产业连续出台了一系列宏观调控政策。
从阶段和性质上分析,可划分为两个阶段。
第一阶段:2003年以“121号文”为标志,紧缩型房地产调控拉开序幕,2004年调控加强,2005-2006年达到高潮,2007年属于持续阶段,并延续至2008年上半年。
第二阶段:从2008年下半年开始,由地方到中央,开始放松调控,其性质是松绑,节奏逐渐加快,这是一个过渡性的阶段。
总体来看,调控初见成效。
但房地产市场仍然存在住房供给结构不合理、部分城市房价上涨太快、中低收入居民住房难以满足等问题。
2008年,在世界金融危机和国内经济下行的双重外部压力下,在行业自身调整的内部推动下,全国房地产市场出现了周期性变化,由增长期转变为衰退期,2009年世界经济形势非常严峻,这场百年一遇的金融危机,目前尚看不出何时会到底,最坏的时间或许还没有到来,世界经济步入衰退,已没有什么悬念,这必将对我国房地产业产生巨大影响。
附件二提供了1998——2008年我国相关房地产政策,附件三提供了某城市2003——2008年房地产业的部分数据,请针对以下问题进行研究。
制动器试验台的控制方法分析摘要制动器试验台是专门模拟车辆制动过程的试验台。
通过分析制动器试验台的工作原理,可知对制动器实验台的控制实质是对一个闭环系统的控制。
由于制动器制动过程中存在着力矩平衡关系,通过对此力矩平衡关系的变换,得以在电动机驱动电流和可观测量之间建立起可靠的数学关系,为系统数学模型的建立、优化以及系统反馈控制提供了依据。
由于制动器实验台进行的模拟实验需代替车辆路试,所以要求试验台上制动器的制动过程与路试车辆上制动器的制动过程尽可能一致,即要求在制动过程中,试验台上飞轮的制动角减速度与路试时车轮上的制动角减速度尽可能一致。
但由于飞轮与主轴组成的机械惯量和车辆的等效转动惯量之间总存在差异,所以需要利用试验台上的电机补偿扭矩,以达到路试的效果。
这就要求制动器实验台控制系统需有较高的控制精度。
考虑到当前PID (即比例—积分—微分)控制成熟的应用环境和良好的控制效果,本文将其引入到制动器试验台的控制中。
通过对制动器试验台的分析,本文首先建立了理想的纯比例控制模型(模型一),但由于此模型在干扰的情况下总存在波动和稳态误差,所以就有必要对纯比例控制模型进行优化,于是导出了更为符合实际控制情况的PID 控制模型(模型二),并详细论述了决定PID 模型控制效果的三个参数(p K 、e T 、d T )的整定方法,继而引出PID 控制模型的计算机控制方法,同时编写了PID 模型的单片机控制例程,使PID 模型在制动器试验台的应用上具有了实在的意义。
在本文中,还从模拟实验的原则和制动消耗的能量误差两个方面对问题4给出的某种控制方法进行了评价,综合的评价结果是该种控制方法基本可行。
关键字:模拟试验台 控制 PID一、问题的提出汽车行驶时能在短时间内停车且方向稳定和在下长坡时能维持一定车速的能力,称为汽车的制动性。
汽车制动性能直接关系到行车安全,是汽车的主要性能之一,直接影响着人身和车辆的安全。
为了检验设计的优劣,必须进行相应的测试。
数学建模(六)——历年建模试题2009年数学建模竞赛题目(A题洁具流水时间设计)我国是个淡水资源相当贫乏的国家,人均可利用淡水量不到世界平均数的四分之一。
特别是近几年来,由于环境污染导致降水量减少,不少省市出现大面积的干旱。
许多城市为了节能,纷纷采取提高水价、电价的方式来抑制能源消费。
而另一方面,据有关资料报道,我国目前生产的各类洁具消耗的能源(主要是指用水量)比其它发达国家的同类产品要高出60%以上。
某洁具生产产家打算开发一种男性用的全自动洁具,它的单位时间内流水量为常数v,为达到节能的目的,现有以下两个控制放水时间的设计方案供采用。
方案一:使用者开始使用洁具时,受感应洁具以均匀水流开始放水,持续时间为T,然后自动停止放水。
若使用时间不超过T-5秒,则只放水一次,否则,为保持清洁,在使用者离开后再放水一次,持续时间为10秒。
方案二:使用者开始使用洁具时,受感应洁具以均匀水流开始放水,持续时间为T,然后自动停止放水。
若使用时间不超过T-5秒,则只放水一次,否则,为保持清洁,到2T时刻再开始第二次放水,持续时间也为T。
但若使用时间超过2T-5秒,则到4T时刻再开始第三次放水,持续时间也是T……在设计时,为了使洁具的寿命尽可能延长,一般希望对每位使用者放水次数不超过2次。
该厂家随机调查了100人次男性从开始使用到离开洁具为止的时间(单位:秒)见下表:(1)请你根据以上数据,比较上述两种设计方案从节约能源的角度来看,哪一种更好?并为该厂家提供设计参数T(秒)的最优值,使这种洁具在相应设计方案下能达到最大限度节约水、电的目的;(2)从既能保持清洁又能节约能源出发,你是否能提出更好的设计方案,请通过建立数学模型与前面的方案进行比较。
数学建模(六)——历年建模试题2009年数学建模题目(B题手机购买方案)如今,大学生都把手机当成了一种日常生活中的必需品。
同时,越来越多的商家也已开始把大学生作为手机购买群中最重要的消费群体之一,开始为大学生量身订做了很多款适合大学生使用的手机。
2009年数学建模竞赛试题每个参赛队只需在A题与B题中任选一题做即可,每队最多由三个人组成。
A题:优秀毕业生评选问题现在每个学校为了鼓励广大学生在校期间勤奋学习、刻苦钻研,促进大学生德、智、体、美等方面全面发展都会在大学的第八个学期开展校级优秀毕业生的评比活动。
在以往评比过程中除了要求学生具备如(1)具有坚定的政治方向,热爱社会主义祖国,拥护中国共产党的领导,坚持四项基本原则,能模范遵守国家的法律法规和《高等学校学生行为准则》。
(2)努力学习马列主义、毛泽东思想、邓小平理论和“三个代表”重要思想,能够树立正确的世界观、人生观和价值观。
(3)学习目的明确,学习态度端正,学习成绩优良等基本条件后,然后在综合学生在校期间获三好学生、获过奖学金、优秀学生干部、参加学科竞赛、学生科研等情况,最后由学生管理部门评出校级优秀毕业生。
但这评选过程多少存在一些不合理的现象。
现请你利用数学建模的方法,针对我校情况考虑以下几个问题:(1)建立一种科学合理的评选优秀毕业生的数学模型,根据模型建立一个完整的评选方案;(2)根据你们建立评选模型和评选方案,对附件1的提供的数据进行评选,评出10名校级优秀毕业生;(3)针对目前高等教育大众化的背景下,提出了一种“合格+特长”的评价理念,请你针对这种理念下的建立评选优秀毕业生的数学模型,并根据附件1提供的数据评出10名优秀毕业生。
(4)根据你们建模分析的结果,给学校有关部门写一份报告,提出你们自己评选优秀毕业生的具体建议。
B题:旅游路线选择问题某单位要组织外出旅游。
出游时间定在5月下旬的某个周末(周六、日2天),按惯例由单位补助经费为每人500元。
经与旅游公司联系协商,旅游公司提供了三条线路(见附件一)。
三条线路的报价均在500元上下,超出500元的部分自费,未超的部分将以提供更好的住宿条件等形式补足。
1.单从行程安排看,有人认为,线路一比较合理,线路二和线路三就比较差。
你们是否同意他的看法?2.有员工从行程角度考虑,选择了线路一;有员工从价格角度考虑,也选择了线路一;有员工由于以前去过黄山,选择了线路二;有员工从景色等角度考虑,选择了线路三。
2009高教社杯全国大学生数学建模竞赛题目C题卫星和飞船的跟踪测控卫星和飞船在国民经济和国防建设中有着重要的作用,对它们的发射和运行过程进行测控是航天系统的一个重要组成部分,理想的状况是对卫星和飞船(特别是载人飞船)进行全程跟踪测控。
测控设备只能观测到所在点切平面以上的空域,且在与地平面夹角3度的范围内测控效果不好,实际上每个测控站的测控范围只考虑与地平面夹角3度以上的空域。
在一个卫星或飞船的发射与运行过程中,往往有多个测控站联合完成测控任务,如神州七号飞船发射和运行过程中测控站的分布如下图所示:图片来源/jrzg/2008-09/24/content_1104882.htm请利用模型分析卫星或飞船的测控情况,具体问题如下:1. 在所有测控站都与卫星或飞船的运行轨道共面的情况下至少应该建立多少个测控站才能对其进行全程跟踪测控?2.如果一个卫星或飞船的运行轨道与地球赤道平面有固定的夹角,且在离地面高度为H的球面S上运行。
考虑到地球自转时该卫星或飞船在运行过程中相继两圈的经度有一些差异,问至少应该建立多少个测控站才能对该卫星或飞船可能飞行的区域全部覆盖以达到全程跟踪测控的目的?3. 收集我国一个卫星或飞船的运行资料和发射时测控站点的分布信息,分析这些测控站点对该卫星所能测控的范围。
2009高教社杯全国大学生数学建模竞赛C题评阅要点[说明]本要点仅供参考,各赛区评阅组应根据对题目的理解及学生的解答,自主地进行评阅。
1.考虑最简单圆形轨道和一般的椭圆轨道假设卫星测控站分布在与卫星轨道共面的地球表面,且卫星的运行轨道为圆。
利用几何关系给出全部覆盖需要的测控站点数与卫星高度的关系。
如卫星高度100 200 300 343 400 500观测站数24 16 12 12 11 10当卫星的运行轨道为椭圆,卫星运行轨道的一个焦点在地球中心,利用几何关系给出每个测控站的覆盖范围。
然后利用数值方法对测控站点进行优化,给出一些具体结果(数量和位置)。
2009高教社杯全国大学生数学建模竞赛题目(请先阅读“全国大学生数学建模竞赛论文格式规范”)D题会议筹备某市的一家会议服务公司负责承办某专业领域的一届全国性会议,会议筹备组要为与会代表预订宾馆客房,租借会议室,并租用客车接送代表。
由于预计会议规模庞大,而适于接待这次会议的几家宾馆的客房和会议室数量均有限,所以只能让与会代表分散到若干家宾馆住宿。
为了便于管理,除了尽量满足代表在价位等方面的需求之外,所选择的宾馆数量应该尽可能少,并且距离上比较靠近。
筹备组经过实地考察,筛选出10家宾馆作为备选,它们的名称用代号①至⑩表示,相对位置见附图,有关客房及会议室的规格、间数、价格等数据见附表1。
根据这届会议代表回执整理出来的有关住房的信息见附表2。
从以往几届会议情况看,有一些发来回执的代表不来开会,同时也有一些与会的代表事先不提交回执,相关数据见附表3。
附表2,3都可以作为预订宾馆客房的参考。
需要说明的是,虽然客房房费由与会代表自付,但是如果预订客房的数量大于实际用房数量,筹备组需要支付一天的空房费,而若出现预订客房数量不足,则将造成非常被动的局面,引起代表的不满。
会议期间有一天的上下午各安排6个分组会议,筹备组需要在代表下榻的某几个宾馆租借会议室。
由于事先无法知道哪些代表准备参加哪个分组会,筹备组还要向汽车租赁公司租用客车接送代表。
现有45座、36座和33座三种类型的客车,租金分别是半天800元、700元和600元。
请你们通过数学建模方法,从经济、方便、代表满意等方面,为会议筹备组制定一个预订宾馆客房、租借会议室、租用客车的合理方案。
附表1 10家备选宾馆的有关数据宾馆代号客房会议室规格间数价格(天)规模间数价格(半天)①普通双标间50 180元200人 1 1500元商务双标间30 220元150人 2 1200元普通单人间30 180元60人 2 600元商务单人间20 220元②普通双标间50 140元130人 2 1000元商务双标间35 160元180人 1 1500元豪华双标间A 30 180元45人 3 300元豪华双标间B 35 200元30人 3 300元③普通双标间50 150元200人 1 1200元商务双标间24 180元100人 2 800元普通单人间27 150元150人 1 1000元60人 3 320元④普通双标间50 140元150人 2 900元商务双标间45 200元50人 3 300元⑤普通双标间A 35 140元150人 2 1000元普通双标间B 35 160元180人 1 1500元豪华双标间40 200元50人 3 500元⑥普通单人间40 160元160人 1 1000元普通双标间40 170元180人 1 1200元商务单人间30 180元精品双人间30 220元⑦普通双标间50 150元140人 2 800元商务单人间40 160元60人 3 300元商务套房(1床)30 300元200人 1 1000元⑧普通双标间A 40 180元160人 1 1000元普通双标间B 40 160元130人 2 800元高级单人间45 180元⑨普通双人间30 260元160人 1 1300元普通单人间30 260元120人 2 800元豪华双人间30 280元200人 1 1200元豪华单人间30 280元⑩经济标准房(2床)55 260元180人 1 1500元标准房(2床)45 280元140人 2 1000元附表2 本届会议的代表回执中有关住房要求的信息(单位:人)合住1 合住2 合住3 独住1 独住2 独住3 男154 104 32 107 68 41 女78 48 17 59 28 19说明:表头第一行中的数字1、2、3分别指每天每间120~160元、161~200元、201~300元三种不同价格的房间。
华南农业大学期末考试试卷(A卷)2009学年第二学期考试科目:数学模型考试类型:(闭卷)考试时间:120分钟学号姓名年级专业1、(13分)设已知某正方形板材边长20cm,现将之加工出半径为1cm的圆盘,请对下面给出的两种排列方法,写出能加工出的尽可能多的圆盘数。
(1)排列1:圆盘中心按正方形排列(如右图)的尽可能多的圆盘数。
(4分)解:圆盘总数:202010022⨯=排列2:圆盘中心按六角形排列(如右图)的尽可能多的圆盘数。
(4分)解:行数:111+=圆盘总数:20111110522-⨯+=(2)设计出不同于(1)(2)的方案,且加工出的圆盘更多。
(5分)解:前三行正方形,后八行六角形,圆盘总数为1062、(10分)在举重比赛中,运动员在高度和体重方面差别很大,请就下面两种假设,建立一个举重能力和体重之间关系的模型:(1)假设肌肉的强度和其横截面的面积成比例。
5分(2)假定体重中有一部分是与成年人的尺寸无关,请给出一个改进模型。
5分解:设体重w(千克)与举重成绩y (千克)(1)由于肌肉强度(I)与其横截面积(S)成比例,所以y∝I∝S设h为个人身高,又横截面积正比于身高的平方,则S ∝ h2再体重正比于身高的三次方,则w ∝ h3(2)a, 则一个最粗略的模型为更好的模型:3、(10分)在超币购物时你压意到大包发商品比小包装面品便宜这种现象()y k w aγ=-了吗?比如洁银牙膏50g 装的每支1.50元,120g 装的每支3.00元,二者单位重量的价格比是1.2:1,试用比例方法构造模型解释这个现象。
(1)请写出商品价恪c 与商品重量w 的关系,其中价格由生产成本、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。
(5分) (2)给出单位重量价格c 与w 的关系,并解释。
(5分) 解:(1)生产成本主要与重量w 成正比,包装成本主要与表面积s 成正比,其他成本也包含w 和s 成正比的部分,上述三种都含有与w 和s 均无关的成分。
又因为形状一定时有23s w ∝,故商品的价格可表示为23C w w αβγ=++,,,αβγ为大于0的常数。
(2)单位重量价格113C c w w wαβγ--==++。
显然c 是w 的减函数,说明大包装比小包装4、 (10分)药的剂量和用药间隔时间应该如何调节,才能保证在血液中维持安全有效的药物浓度?设H 为药物的最高安全量级,L 为最低有效量级,x 0为每次所开药物的剂量,T 为用药间隔时间。
现给定H =2.5mg/ml ,L =0.5mg/ml 。
并假定血液中药物浓度的减少速率与浓度成正比(设比例系数k =0.01), (1)写出第n 次用药期内的药物浓度变化的动力学模型;5分 解:设C n (t )表示第n 次用药期内时刻t 的药物浓度,其变化的动力学模型为:其中:x 0 = H -L = 2 mg/ml ,(2)请在安全有效范围内对用剂量的浓度和用药间隔制定一个用药计划。
5分 解:11 2.5ln ln 160.94380.010.5H T k L === 5、 (13分)设在一个一个岛屿上栖居着食肉爬行动物和哺乳动物,又长着茂盛的植物。
爬行动物以哺乳动物为食,哺乳动物又依赖植物生存,假设食肉爬行动物和哺乳动物独自生存时服从Logistic 变化规律,植物独自生存时其生物量的增长服从指数增长规律。
(1) 请建立三者关系的模型;5分解:将植物、哺乳动物和爬行动物的数量分别记为x 1(t )、x 2(t )和x 3(t ),则三者关系模型为:11112222221323333323()()()dxx r x dt dx xx r x x dt K dx xx r x dtK λλμλ⎧=-⎪⎪⎪=--+-⎨⎪⎪=--+⎪⎩ (2) 求平衡点;3分A (0,0,0)01()()(0)n n n n dC t kC t dt C x R -⎧=-⎪⎨⎪=+⎩102()kT n n and R x R e ---=+10kTR x e -=102()kTn n and Rx R e ---=+或 B (x 1,x 2,x 3),其中 12133332212322()1()r x x k r x x x r x K λλμλ⎧=⎪⎪⎪=-+⎨⎪⎪=++⎪⎩(3) 分析各平衡点的稳定性。
5分(送分)6、 (12分)某研究单位现有3个科研课题,限于人力物力,只能承担其中一个课题,其中,建立了如下的层次分析模型:并分别建立了如下的准则层B 1, B 2, B 3对目标层A 的成对比较矩阵:(1) 请判断矩阵A 是否为一致阵(已知RI=0.58);(6分)解:首先计算A 的最大特征值,令|A-λE|=0,得λmax = 3.0945,对应的归一化特征向量u =(0.0943,0.6259,0.2798)T计算CI=(3.0945-3)/(3-1)= 0.0473 计算CR=CI/RI=0.0816<0.1 所以A 是一致阵。
(2) 若还已经求得方案层C 1 ,C 2 ,C 2对准则层B 1, B 2, B 3的权向量分别为(0.595,0.277,0.128), (0.082,0.236,0.682),(0.429,0.429, 0.142), 据此计算该选择何种方案。
(6分)解:由于w=()0.595 0.277 0.1280.09430.082 0.236 0.6820.62590.2653 0.346 2 0.34870.429 0.429 0.1420.2798⎛⎫⎛⎫⎪⎪= ⎪⎪ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭因此,选择课题C3。
7、(10分)设报童销售一份报纸的零售价为a = 15分,购进价b = 8分,退回价c = 6分。
设每天需求量为 r 时的概率为 f (r )(r = 0,1,2 …)。
请回答如下两个问题:(1) 当每天购进 n 份时,请写出日平均收入 G (n )的模型;(5分) 解: 合理选择课题A 成果贡献B 1 人才培养B 2 课题可行性B 3 课题C 1 课题C 2 课题C 3 目标层 准则层 方案层 1 1/6 1/35 1 34 1/3 1A ⎛⎫⎪= ⎪⎪⎝⎭n ∞(2) 当n 满足什么条件时,日平均收入 G (n )最大。
(5分) 解:满足如下条件:8、(10分)设磷元素在土壤中记状态1,在草、牛、羊等生物体中记状态2,此外记3。
随机变量n X 表示磷元素在第n 年的状态,记()()i n a n P X i ==,状态概率向量123()((),(),())a n a n a n a n =。
三种状态和状态转移概率表示如下:(1) 写出状态转移矩阵P 。
3分解:(2) 什么叫吸收状态?指出哪个状态吸收状态。
3分 解:吸收态指一旦到达就不会离开的状态i, p ii =1。
3是吸收态。
(3) 若(0)(1,0,0)a =,计算(2)a 。
4分解:(2)a = 9、(12分)在意外事件发生的时候,建筑物内的人员是否能有效疏散撤离是人们普遍关心的问题。
尤其是911事件发生后。
对于—个特定建筑物,人们关心疏散路线和全部疏散完毕所用时间等。
这个问题可以通过反复的实际演习来解决。
但多次反复的演习实际上是不可能的,理想的办法是通过理论上的分析来得到。
考虑学校的一座教学楼,其中一楼有一排四间教室(下图),学生们可以沿教室外的走道一间。
1)为简单起见,可设疏散时大家秩序井然地排成单行均匀稳定地向外走,则疏散时队列中人0()72()nn f r dr f r dr ∞=⎰⎰0.4 0.3 0.3 0.6 0.1 0.3 0 0 1p ⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭()()20.4 0.3 0.3100 0.6 0.1 0.30.3400 0.1500 0.5100 0 0 1⎛⎫⎪= ⎪ ⎪⎝⎭与人之间的距离为常数,记为d 米;2)设逃离是匀速行进的,速度为v 米/秒; 并设置如下的符号体系: d —— 疏散时人与人的距离 v —— 疏散时人员的行进速度 n i ——第i 个课室的人数L i —— 第i 个课室门口到第i – 1 个课室门口的距离 t 0 —— 疏散时第一个到达教室门口所用的时间下面,设d = 0.2米,v = 0.5米/秒,n 1 = 30,n 2 = 40,n 3 = 50,n 4 = 35,L 1= 5米,L 2= 6米,L 3= 6米,L 4= 5米,t 0= 10秒 请回答如下问题:(1) 考虑靠近出口的第一个教室内人员的疏散。
写出这个教室撤空的时间及全部撤离的时间;(4分)解:第一个课室全部撤空时间:10(1)(301)*0.21021.60.5n d t v --+=+=(秒)第一个课室全部撤离时间: 110(1)521.6=31.60.5L n d t v v -++=+(秒)(2) 考虑第二个课室撤离时出现重叠的情况,即当第二个教室的第一个撤离者到达第一个教室的门口A 时,第一个教室内的人还没有疏散完毕,这时如果两支队伍同时行进势必造成混乱,因此需要等待第一个教室撤空以后第二个教室的队伍再继续前进。
请问本问题中会出现这种情形吗?并说明理由。
(4分)解:由于第二个课室第一个人到达第一个课室门口的时间是:20610=22>21.60.5L t v +=+ 因此,不需要等待。
(3) 请计算四个课室全部撤离所用时间。
(4分)解:A . 第二个课室第一个人到达第一个课室门口时间是2022>21.6L t v+=,不需等待,因此,第二个课室全部撤空时间为:20(1)(401)*0.21025.60.5n d t v --+=+=(秒)。
B . 第三个课室第一个人到达第二个课室门口时间是3022<25.6L t v+=,故第二个课室需要等待,等待时间是25.6-22=3.6(秒)。
加上等待时间,第三个课室全部撤空时间为:30(1)(501)*0.23.610 3.633.20.5n d t v --++=++=(秒)。
C . 第四个课室第一个人到达第三个课室门口时间是4020<33.2L t v+=,因此,需要等待的时间是33.2-20=13.2(秒)。
因此,加上等待时间,四个课室全部撤离时间是:123440()(1)13.2(5665)(351)*0.21013.20.50.5=80.80L L L L n dt v v +++-++++++-=+++(秒)。