数学建模实验答案 初等模型
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湖南城市学院数学与计算科学学院《数学建模》实验报告专业:学号:姓名:指导教师:成绩:年月日实验一 初等模型实验目的:掌握数学建模的基本步骤,会用初等数学知识分析和解决实际问题。
实验内容:A 、B 两题选作一题,撰写实验报告,包括问题分析、模型假设、模型构建、模型求解和结果分析与解释五个步骤。
A 题 飞机的降落曲线在研究飞机的自动着陆系统时,技术人员需要分析飞机的降落曲线。
根据经验,一架水平飞行的飞机,其降落曲线是一条S 形曲线。
如下图所示,已知飞机的飞行高度为h ,飞机的着陆点为原点O ,且在整个降落过程中,飞机的水平速度始终保持为常数u 。
出于安全考虑,飞机垂直加速度的最大绝对值不得超过g /10,此处g 是重力加速度。
(1)若飞机从0x x 处开始下降,试确定出飞机的降落曲线; (2)求开始下降点0x 所能允许的最小值。
B 题 铅球的投掷问题众所周知,铅球的投掷运动是运动员单手托住7.264kg(16磅)重的铅球在直径为2.135m 的投掷圆内将铅球掷出并且使铅球落入开角为45o 的有效扇形区域内。
以铅球的落地点与投掷圆间的距离度量铅球投掷的远度,并以铅球投掷远度的大小评定运动员的成绩。
在铅球的训练和比赛中,铅球投掷距离的远与近是人们最关心的问题。
而对于教练和运动员最为关心的问题是如何使铅球掷得最远。
影响铅球投掷远度的因素有哪些?建立一个数学模型,将预测的投掷距离表示为初始速度和出手角度的函数。
最优的出手角度是什么?如果在采用你所建议的出手角度时,该运动员不能使初始速度达到最大,那么他应该更关心出手角度还是出手速度?应该怎样折中?哪些是影响远度的主要因素?在平时训练中,应该更注意哪些方面的训练?试通过组建数学模型对上述问题进行分析,给教练和运动员以理论指导。
参考数据资料如下:实验报告:一、问题分析在研究飞机下落过程中,需要分析飞机下降的降落曲线,根据经验应该是一条五次多项式。
以降落点为原点O建立直角坐标系。
数学建模期末答案模型解释~4数学建模期末答案模型解释数学建模是一门应用数学课程,旨在培养学生解决实际问题和应用数学方法的能力。
在期末考试中,学生需要通过建模实验来解决一系列的实际问题,并给出相应的答案模型。
为了更好地理解数学建模期末答案模型的解释,我们需要先了解数学建模的基本流程。
一般来说,数学建模的过程可以分为问题建立、问题分析、模型建立、模型解决和模型检验几个步骤。
期末考试中展示的答案模型,正是根据这个流程得出的最终结果。
首先是问题建立阶段。
在这个阶段,我们需要了解问题的背景、目标和约束条件,并对问题进行准确的描述。
然后,在问题分析阶段,我们需要对问题进行深入分析,找出问题中存在的关键要素和关系,并确定解决问题需要考虑的因素。
接下来是模型建立阶段。
在这个阶段,我们需要选择合适的数学模型来描述问题,并建立数学方程或者数学模型来表示问题中的各个要素之间的关系。
这个阶段的关键是选择一个适当的模型,能够准确地描述问题,并能够提供有效的解法。
模型建立完成后,就可以进入模型解决阶段了。
在这个阶段,我们需要使用数学方法来求解建立的模型,得到最终的答案模型。
这个过程中,可能需要进行数值计算、优化求解、模拟仿真等操作,以得出最佳的解决方案。
最后是模型检验阶段。
在这一阶段,我们需要对得到的答案模型进行验证和分析。
通过比较模型的输出结果与实际问题的实际情况,来判断模型的准确性和可行性。
如果模型输出结果与实际情况吻合,那么我们可以认为答案模型是有效的。
综上所述,数学建模期末答案模型的解释可以归纳为:通过问题建立、问题分析、模型建立、模型解决和模型检验等步骤,得出一个能够准确解决实际问题的数学模型。
这个答案模型是通过数学方法求解得到的,能够提供解决问题的最佳方案。
在期末考试中,学生需要运用所学的数学知识和技巧,通过建模实验来解决实际问题,并给出相应的答案模型。
这不仅是对学生应用数学知识和方法的考验,也是对他们综合能力的一次全面检验。
第二章 初等模型如果研究对象的机理比较简单,一般用静态、线性、确定性模型描述就能达到建模的目的时,我们基本上可以用初等数学的方法来构造和求解模型。
通过下面的几个实例我们能够看到,用很简单的数学方法就可以解决一些有趣的实际问题。
需要强调的是,衡量一个模型的优劣完全在于它的应用效果,而不是它看它采用了多么高深的数学方法。
进一步说,对于某个实际问题我们如果能够用初等方法和所谓的高等方法建立了两个模型,而它们的应用效果相差无几的话,那么受人们欢迎并采用的,一定是前者而非后者。
§2.1公平的席位分配设有A 、B 两个单位,各有人数1p 、2p 个,现在要求按人数选出q 个代表召开一次代表会议。
那么怎样分配这q 个席位呢?一般的方法是令:q p p p q 211*1+= q p p p q 212*2+= (2.1)若*1q ,*2q 恰好是两个整数,就以*1q ,*2q 分别作为A ,B 两个单位的席位数,即可以获得一个完全合理的分配方案。
当*1q ,*2q 不是两个整数时,那么怎样分配才合理呢?下面我们就来讨论这个问题。
首先给出一种自然的想法,也就是通常所执行的方法。
即由(2.1)式计算出的*1q ,*2q ,用][*i i q q =表示*i q 的整数部分。
当*1q -1q >*2q -2q 时,则用1q +1与2q 分别作为A ,B 两个单位的席位数;当*2q -2q >*1q -1q 时,则用1q 与2q +1分别作为A ,B 两个单位的席位数;而当*2q -2q =*1q -1q 时,就只能由A ,B 两个单位协商来确定那多余的一个席位了。
这个方法的优点是简单、方便,并被很多人所接受,同时也容易推广到m (m >2)个单位的席位分配问题。
但是这个分配方案是存在弊病的,它有明显的不合理性。
例1 某学校有3个系共200名学生,其中甲系100名,乙系60名,丙系40名。
若学生代表会议设20个席位,公平而又简单的席位分配办法是按学生人数的比例分配,显然甲乙丙三系分别应占有10、6、4个席位。
数学建模实验答案初等模型Document number【SA80SAB-SAA9SYT-SAATC-SA6UT-SA18】实验02 初等模型(4学时)(第2章初等模型)1.(编程)光盘的数据容量p23~27表1 3种光盘的基本数据CAV光盘:恒定角速度的光盘。
CLV光盘:恒定线速度的光盘。
R2=58 mm, R1=22.5 mm,d, ρ见表1。
CLV光盘的信息总长度(mm) LCLV2221()R Rdπ-≈CLV光盘的信息容量(MB) CCLV= ρL CLV / (10^6)CLV光盘的影像时间(min) TCLV = CCLV/ ×60)CAV光盘的信息总长度(mm) LCAV222Rd π≈CAV光盘的信息容量(MB) CCAV= ρL CAV / (10^6)CAV光盘的影像时间(min ) TCAV = CCAV/ ×60)(验证、编程)模型求解要求:①(验证)分别计算出LCLV, CCLV和TCLV三个3行1列的列向量,仍后输出结果,并与P26的表2(教材)比较。
程序如下:②(编程)对于LCAV, CCAV和TCAV,编写类似①的程序,并运行,结果与P26的表3(教材)比较。
★要求①的程序的运行结果:★要求②的程序及其运行结果:(编程)结果分析信道长度LCLV 的精确计算:212R CLVR L dπ=⎰模型给出的是近似值:2221()CLV R R L L dπ-=≈相对误差为:CLV L LLδ-=要求:①取R2=58 mm, R1=22.5 mm,d, ρ见表1(题1)。
分别计算出LCLV, L和delta三个3行1列的列向量,仍后将它组合起来输出一个3行3列的结果。
②结果与P26的表2和P27(教材)的结果比较。
[提示]定积分计算用quad、quadl或trapz函数,注意要分别取d的元素来计算。
要用数组d参与计算,可用quadv(用help查看其用法)。
1.你要在雨中从一处沿直线走到另一处.雨速是常数.方向不变。
你是否走得越快.淋雨量越少呢?2.假设在一所大学中.一位普通教授以每天一本的速度开始从图书馆借出书。
再设图书馆平均一周收回借出书的1/10.若在充分长的时间内.一位普通教授大约借出多少年本书?3.一人早上6:00从山脚A上山.晚18:00到山顶B;第二天.早6:00从B下山.晚18:00到A。
问是否有一个时刻t,这两天都在这一时刻到达同一地点?4.如何将一个不规则的蛋糕I平均分成两部分?5.兄妹二人沿某街分别在离家3公里与2公里处同向散步回家.家中的狗一直在二人之间来回奔跑。
已知哥哥的速度为3公里/小时.妹妹的速度为2公里/小时.狗的速度为5公里/小时。
分析半小时后.狗在何处?6.甲乙两人约定中午12:00至13:00在市中心某地见面.并事先约定先到者在那等待10分钟.若另一个人十分钟内没有到达.先到者将离去。
用图解法计算.甲乙两人见面的可能性有多大?7.设有n个人参加某一宴会.已知没有人认识所有的人.证明:至少存在两人他们认识的人一样多。
8.一角度为60度的圆锥形漏斗装着10端小孔的面积为0.5平方厘米.9.假设在一个刹车交叉口.所有车辆都是由东驶上一个1/100的斜坡.计算这种情下的刹车距离。
如果汽车由西驶来.刹车距离又是多少?10. 水管或煤气管经常需要从外部包扎以便对管道起保护作用。
包扎时用很长的带子缠绕在管道外部。
为了节省材料.如何进行包扎才能使带子全部包住管道而且带子也没有发生重叠。
:顶=1:a:b.选坐.v>0,而设语雨L(1q -+v x ),v≤x Q(v)=L(v x -q +1),v>x2.解:由于教授每天借一本书.即一周借七本书.而图书馆平均每周收回书的1/10.设教授已借出书的册数是时间t 的函数小x(t)的函数.则它应满足(时间t 以周为单位)其中 初始条件表示开始时教授借出数的册数为0。
解该线性题得X(t) =70[1-e t 10 ]由于当t ∞时.其极限值为70,故在充分长的时间内.一位普通教授大约已借出70本书。
数学建模练习与思考题第⼀部分练习与思考题第1章建⽴数学模型1.1 在稳定的椅⼦问题中,如设椅⼦的四脚连线呈长⽅形,结论如何?(稳定的椅⼦问题见姜启源《数学模型》第6页)1.2 在商⼈们安全过河问题中,若商⼈和随从各四⼈,怎样才能安全过河呢?⼀般地,有n 名商⼈带n 名随从过河,船每次能渡k ⼈过河,试讨论商⼈们能安全过河时,n 与k 应满⾜什么关系。
(商⼈们安全过河问题见姜启源《数学模型》第7页)1.3 ⼈、狗、鸡、⽶均要过河,船需要⼈划,另外⾄多还能载⼀物,⽽当⼈不在时,狗要吃鸡,鸡要吃⽶。
问⼈、狗、鸡、⽶怎样过河?1.4 有3对夫妻过河,船⾄多载两⼈,条件是任⼀⼥⼦不能在其丈夫不在的情况下与其他的男⼦在⼀起。
问怎样过河?1.5 如果银⾏存款年利率为5.5%,问如果要求到2010年本利积累为100000元,那么在1990年应在银⾏存⼊多少元?⽽到2000年的本利积累为多少元?1.6 某城市的Logistic 模型为2610251251N N dt dN ?-=,如果不考虑该市的流动⼈⼝的影响以及⾮正常死亡。
设该市1990年⼈⼝总数为8000000⼈,试求该市在未来的⼈⼝总数。
当∞→t 时发⽣什么情况。
1.7 假设⼈⼝增长服从这样规律:时刻t 的⼈⼝为)(t x ,最⼤允许⼈⼝为m x ,t 到t t ?+时间内⼈⼝数量与)(t x x m -成正⽐。
试建⽴模型并求解,作出解的图形并与指数增长模型和阻滞增长模型的结果进⾏⽐较。
1.8 ⼀昼夜有多少时刻互换长短针后仍表⽰⼀个时间?如何求出这些时间?1.9 你在⼗层楼上欲乘电梯下楼,如果你想知道需要等待的时间,请问你需要有哪些信息?如果你不愿久等,则需要爬上或爬下⼏个楼层?1.10 居民的⽤⽔来⾃⼀个由远处⽔库供⽔的⽔塔,⽔库的⽔来⾃降⾬和流⼊的河流。
⽔库的⽔可以通过河床的渗透和⽔⾯的蒸发流失。
如果要你建⽴⼀个数学模型来预测任何时刻⽔塔的⽔位,你需要哪些信息?第2章初等模型2.1 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。