温室中的绿色生态臭氧病虫害防治数学建模论文
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承诺书我们仔细阅读了第七届苏北数学建模联赛的竞赛规则.我们完全明白,在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式(包括电话、电子邮件、网上咨询等)与本队以外的任何人(包括指导教师)研究、讨论与赛题有关的问题.我们知道,抄袭别人的成果是违反竞赛规则的,如果引用别人的成果或其他公开的资料(包括网上查到的资料),必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出.我们郑重承诺,严格遵守竞赛规则,以保证竞赛的公正、公平性.如有违反竞赛规则的行为,我们愿意承担由此引起的一切后果.我们的参赛报名号为:2309参赛组别(本科或专科):本科组参赛队员(签名):队员1:刘宝队员2:侯正利队员3:刘晨旭获奖证书邮寄地址:编号专用页参赛队伍的参赛号码:(请各个参赛队提前填写好):2309竞赛统一编号(由竞赛组委会送至评委团前编号):竞赛评阅编号(由竞赛评委团评阅前进行编号):2010年第七届苏北数学建模联赛题目温室中的绿色生态臭氧病虫害防治摘要本文主要研究了新型绿色环保杀虫剂O3对植物生长的影响情况,我们从害虫对农作物的影响情况入手,运用MATLAB对数据的分析得到不同害虫对农作物的影响也存在差异,有的是线性相关,有的是呈非线性多项式相关的,但总体的趋势差别不大.在对多种害虫对农作物的综合影响时,我们针对两种害虫对农作物影响的时间先后两种情况作了讨论,而得到的结果相同,这说明时间先后对两种虫子影响农作物的生长没有关系.为了算出杀虫剂的使用量,引入了杀虫剂使用率的概念,通过杀虫剂的使用量对时间的积分,得到杀虫剂的使用率,从而简单地算出杀虫剂的使用量.第三问在温室里引入O3型杀虫剂,由数据可以看出真菌存活率与O3型杀虫剂使用浓度和作用时间存在关系,这就是很容易联想到线性规划模型,对可行域的范围求解,可以得到合理的使用时间及频率.第四问中我们要对气体扩散速度和扩散规律的综合分析,建立气体扩散模型,这里我们采用铺设管道的方案,这样可以假设气体喷口面积为定值s,通过建立气体扩散时喷出O3的质量与空间扩散分布相等的事实,建立起微分方程模型,可以求出喷口处喷出的O3的在有效杀虫浓度范围的最大距离,且这种扩散图形是一个球体,这样我们可以利用它在温室中的情况,作出讨论,得到模型的优化解.关键词:MATLAB多元回归分析线性规划气体扩散效用评价正文B 题(1)1.1问题的提出(略)1.2问题的分析通过对附件2中表一与表二的分析,我们发现中华稻蝗与稻纵卷叶螟对水稻的影响具有一定的相似性,这位我们在引入材料时提供了合理的依据。
数学建模比赛预选赛B题温室中的绿色生态臭氧病虫害防治2009年12月,哥本哈根国际气候大会在丹麦举行之后,温室效应再次成为国际社会的热点。
如何有效地利用温室效应来造福人类,减少其对人类的负面影响成为全社会的聚焦点。
臭氧对植物生长具有保护与破坏双重影响,其中臭氧浓度与作用时间是关键因素,臭氧在温室中的利用属于摸索探究阶段。
假设农药锐劲特的价格为10万元/吨,锐劲特使用量10mg/kg-1水稻;肥料100元/亩;水稻种子的购买价格为5.60元/公斤,每亩土地需要水稻种子为2公斤;水稻自然产量为800公斤/亩,水稻生长自然周期为5个月;水稻出售价格为2.28元/公斤。
根据背景材料和数据,回答以下问题:(1)在自然条件下,建立病虫害与生长作物之间相互影响的数学模型;以中华稻蝗和稻纵卷叶螟两种病虫为例,分析其对水稻影响的综合作用并进行模型求解和分析。
(2)在杀虫剂作用下,建立生长作物、病虫害和杀虫剂之间作用的数学模型;以水稻为例,给出分别以水稻的产量和水稻利润为目标的模型和农药锐劲特使用方案。
(3)受绿色食品与生态种植理念的影响,在温室中引入O3型杀虫剂。
建立O 3对温室植物与病虫害作用的数学模型,并建立效用评价函数。
需要考虑O3浓度、合适的使用时间与频率。
(4)通过分析臭氧在温室里扩散速度与扩散规律,设计O3在温室中的扩散方案。
可以考虑利用压力风扇、管道等辅助设备。
假设温室长50 m、宽11 m、高3.5 m,通过数值模拟给出臭氧的动态分布图,建立评价模型说明扩散方案的优劣。
(5)请分别给出在农业生产特别是水稻中杀虫剂使用策略、在温室中臭氧应用于病虫害防治的可行性分析报告,字数800-1000字。
论文题目:温室中的绿色生态臭氧病虫害防治姓名1:万微学号:08101107 专业:数学与应用数学姓名1:卢众学号:08101116 专业:数学与应用数学姓名1:张强学号:08101127 专业:数学与应用数学2010 年5月3日目录一.摘要 (3)二.问题的提出 (4)三.问题的分析 (4)四.建模过程 (5)1)问题一 (5)1.模型假设 (5)2.定义符号说明 (5)3.模型建立 (6)4.模型求解 (6)2)问题二 (9)1.基本假设 (9)2.定义符号说明 (9)3.模型建立 (9)4.模型求解 (11)3)问题三 (11)1.基本假设 (11)2.定义符号说明 (12)3.模型建立 (12)4.模型求解 (13)5.模型检验与分析 (14)6.效用评价函数 (14)7.方案 (15)4).问题四 (16)1.基本假设 (16)2.定义符号说明 (17)3.模型建立 (17)4.动态分布图 (18)5.评价方案 (19)五.模型的评价与改进 (19)六.参考文献 (20)一.摘要:“温室中的绿色生态臭氧病虫害防治”数学模型是通过臭氧来探讨如何有效地利用温室效应造福人类,减少其对人类的负面影响。
安徽建筑工业学院数学建模竞赛论文论文题目:温室中的绿色生态臭氧病虫害防治姓名1:代明学号:专业:信息与计算科学姓名1:郭成维学号:专业:信息与计算科学姓名1:唐磐石学号:专业:信息与计算科学2010 年5月23日目录一.摘要 (3)二.建模过程 .........................................................1.问题一 (4)1.模型假设....................................................2.建立模型....................................................3.模型求解....................................................2.问题二 (9)1.基本假设...................................................2.建立模型....................................................3.模型求解....................................................3.问题三 (11)1.基本假设....................................................2.模型建立与求解..............................................3.模型分析. ...................................................4效用评价函数. ...............................................5.方案. .......................................................4.问题四 (15)1.基本假设....................................................2.模型建立动态分布图.........................................3评价方案....................................................三.模型的评价与改进 (17)四.参考文献 (19)一.摘要:“温室中的绿色生态臭氧病虫害防治”是通过建立数学模型的方式来分析出害虫密度与水稻产量的关系,这包括要考虑农药的使用量价格,水稻种子的发芽率价格,水稻的亩产量及其出售价格,在这些情况下以期待获得最大的收益。
建模十大经典算法1、蒙特卡罗算法。
该算法又称随机性模拟算法,是通过计算机仿真来解决问题的算法,同时通过模拟可以来检验自己模型的正确性。
2、数据拟合、参数估计、插值等数据处理算法。
比赛中通常会遇到大量的数据需要处理,而处理数据的关键就在于这些算法,通常使用Matlab作为工具。
3、线性规划、整数规划、多元规划、二次规划等规划类问题。
建模竞赛大多数问题属于最优化问题,很多时候这些问题可以用数学规划算法来描述,通常使用Lindo、Lingo、MATLAB软件实现。
4、图论算法。
这类算法可以分为很多种,包括最短路、网络流、二分图等算法,涉及到图论的问题可以用这些方法解决,需要认真准备。
5、动态规划、回溯搜索、分治算法、分支定界等计算机算法。
这些算法是算法设计中比较常用的方法,很多场合可以用到竞赛中。
6、最优化理论的三大非经典算法:模拟退火法、神经网络、遗传算法。
这些问题是用来解决一些较困难的最优化问题的算法,对于有些问题非常有帮助,但是算法的实现比较困难,需慎重使用。
7、网格算法和穷举法。
网格算法和穷举法都是暴力搜索最优点的算法,在很多竞赛题中有应用,当重点讨论模型本身而轻视算法的时候,可以使用这种暴力方案,最好使用一些高级语言作为编程工具。
8、一些连续离散化方法。
很多问题都是实际来的,数据可以是连续的,而计算机只认的是离散的数据,因此将其离散化后进行差分代替微分、求和代替积分等思想是非常重要的。
9、数值分析算法。
如果在比赛中采用高级语言进行编程的话,那一些数值分析中常用的算法比如方程组求解、矩阵运算、函数积分等算法就需要额外编写库函数进行调用。
10、图象处理算法。
赛题中有一类问题与图形有关,即使与图形无关,论文中也应该要不乏图片的,这些图形如何展示以及如何处理就是需要解决的问题,通常使用Matlab进行处理。
历年全国数学建模试题及解法赛题解法93A非线性交调的频率设计拟合、规划93B足球队排名图论、层次分析、整数规划94A逢山开路图论、插值、动态规划94B锁具装箱问题图论、组合数学95A飞行管理问题非线性规划、线性规划95B天车与冶炼炉的作业调度动态规划、排队论、图论96A最优捕鱼策略微分方程、优化96B节水洗衣机非线性规划97A零件的参数设计非线性规划97B截断切割的最优排列随机模拟、图论98A一类投资组合问题多目标优化、非线性规划98B灾情巡视的最佳路线图论、组合优化99A自动化车床管理随机优化、计算机模拟99B钻井布局0-1规划、图论00A DNA序列分类模式识别、Fisher判别、人工神经网络00B钢管订购和运输组合优化、运输问题01A血管三维重建曲线拟合、曲面重建01B 公交车调度问题多目标规划02A车灯线光源的优化非线性规划02B彩票问题单目标决策03A SARS的传播微分方程、差分方程03B 露天矿生产的车辆安排整数规划、运输问题04A奥运会临时超市网点设计统计分析、数据处理、优化04B电力市场的输电阻塞管理数据拟合、优化05A长江水质的评价和预测预测评价、数据处理05B DVD在线租赁随机规划、整数规划06A 出版资源配置06B 艾滋病疗法的评价及疗效的预测 07A 中国人口增长预测 07B 乘公交,看奥运 多目标规划 数据处理 图论 08A 数码相机定位 08B 高等教育学费标准探讨09A 制动器试验台的控制方法分析 09B 眼科病床的合理安排 动态规划 10A 10B赛题发展的特点:1.对选手的计算机能力提出了更高的要求:赛题的解决依赖计算机,题目的数据较多,手工计算不能完成,如03B ,某些问题需要使用计算机软件,01A 。
《日光温室的热环境数学模拟及其结构优化》篇一一、引言随着现代农业科技的快速发展,日光温室作为新型农业设施,已经广泛地被应用在各类作物种植和农业生产中。
这种特殊的建筑形式通过结构优化和调节,能够有效提高室内作物的生长环境和生长质量。
为了更有效地指导实践和科学管理日光温室,本篇论文将对日光温室的热环境进行数学模拟,并探讨其结构优化策略。
二、日光温室热环境的数学模拟1. 模型建立日光温室热环境的数学模拟主要基于热传导、热对流和热辐射等基本物理原理。
我们首先建立了一个三维的热传导模型,该模型考虑了温室的结构、材料属性、环境因素(如太阳辐射、风速、温度等)以及作物生长对热环境的影响。
2. 模拟过程通过使用专业的计算机模拟软件,我们模拟了日光温室在不同时间、不同季节的热环境变化。
模拟过程中,我们详细记录了温室内的温度、湿度、风速等关键参数的变化情况。
3. 结果分析模拟结果显示,日光温室的热环境受到多种因素的影响。
其中,太阳辐射是影响温室内温度的主要因素,而温室的通风性能和保温性能则对温室内温度的稳定性和均匀性有重要影响。
此外,作物的生长也会对热环境产生一定的影响。
三、日光温室的结构优化1. 优化目标为了改善日光温室的热环境,我们提出了以下优化目标:提高温室的保温性能,保证作物生长的温度需求;提高温室的通风性能,保证室内空气的流通和湿度的控制;优化温室的结构设计,降低建设成本。
2. 优化策略(1)材料选择:选择导热系数小、保温性能好的建筑材料,如新型复合材料等。
这些材料能够有效地减少热量的损失,提高温室的保温性能。
(2)通风设计:在温室的顶部和侧部设置可调节的通风口,通过控制通风口的开闭程度来调节温室的通风性能。
此外,还可以考虑安装自动通风系统,根据室内外温度、湿度等参数自动调节通风口。
(3)结构设计:根据当地的气候条件、作物生长需求等因素,优化温室的结构设计。
例如,在寒冷地区,可以增加温室的厚度和保温层数;在多风地区,可以加强温室的抗风性能等。
建模十大经典算法1、蒙特卡罗算法。
该算法又称随机性模拟算法,是通过计算机仿真来解决问题的算法,同时通过模拟可以来检验自己模型的正确性。
2、数据拟合、参数估计、插值等数据处理算法。
比赛中通常会遇到大量的数据需要处理,而处理数据的关键就在于这些算法,通常使用Matlab作为工具。
3、线性规划、整数规划、多元规划、二次规划等规划类问题。
建模竞赛大多数问题属于最优化问题,很多时候这些问题可以用数学规划算法来描述,通常使用Lindo、Lingo、MATLAB软件实现。
4、图论算法。
这类算法可以分为很多种,包括最短路、网络流、二分图等算法,涉及到图论的问题可以用这些方法解决,需要认真准备。
5、动态规划、回溯搜索、分治算法、分支定界等计算机算法。
这些算法是算法设计中比较常用的方法,很多场合可以用到竞赛中。
6、最优化理论的三大非经典算法:模拟退火法、神经网络、遗传算法。
这些问题是用来解决一些较困难的最优化问题的算法,对于有些问题非常有帮助,但是算法的实现比较困难,需慎重使用。
7、网格算法和穷举法。
网格算法和穷举法都是暴力搜索最优点的算法,在很多竞赛题中有应用,当重点讨论模型本身而轻视算法的时候,可以使用这种暴力方案,最好使用一些高级语言作为编程工具。
8、一些连续离散化方法。
很多问题都是实际来的,数据可以是连续的,而计算机只认的是离散的数据,因此将其离散化后进行差分代替微分、求和代替积分等思想是非常重要的。
9、数值分析算法。
如果在比赛中采用高级语言进行编程的话,那一些数值分析中常用的算法比如方程组求解、矩阵运算、函数积分等算法就需要额外编写库函数进行调用。
10、图象处理算法。
赛题中有一类问题与图形有关,即使与图形无关,论文中也应该要不乏图片的,这些图形如何展示以及如何处理就是需要解决的问题,通常使用Matlab进行处理。
历年全国数学建模试题及解法赛题解法93A非线性交调的频率设计拟合、规划93B足球队排名图论、层次分析、整数规划94A逢山开路图论、插值、动态规划94B锁具装箱问题图论、组合数学95A飞行管理问题非线性规划、线性规划95B天车与冶炼炉的作业调度动态规划、排队论、图论96A最优捕鱼策略微分方程、优化96B节水洗衣机非线性规划97A零件的参数设计非线性规划97B截断切割的最优排列随机模拟、图论98A一类投资组合问题多目标优化、非线性规划98B灾情巡视的最佳路线图论、组合优化99A自动化车床管理随机优化、计算机模拟99B钻井布局0-1规划、图论00A DNA序列分类模式识别、Fisher判别、人工神经网络00B钢管订购和运输组合优化、运输问题01A血管三维重建曲线拟合、曲面重建01B 公交车调度问题多目标规划02A车灯线光源的优化非线性规划02B彩票问题单目标决策03A SARS的传播微分方程、差分方程03B 露天矿生产的车辆安排整数规划、运输问题04A奥运会临时超市网点设计统计分析、数据处理、优化04B电力市场的输电阻塞管理数据拟合、优化05A长江水质的评价和预测预测评价、数据处理05B DVD在线租赁随机规划、整数规划06A 出版资源配置06B 艾滋病疗法的评价及疗效的预测 07A 中国人口增长预测 07B 乘公交,看奥运 多目标规划 数据处理 图论 08A 数码相机定位 08B 高等教育学费标准探讨09A 制动器试验台的控制方法分析 09B 眼科病床的合理安排 动态规划 10A 10B赛题发展的特点:1.对选手的计算机能力提出了更高的要求:赛题的解决依赖计算机,题目的数据较多,手工计算不能完成,如03B ,某些问题需要使用计算机软件,01A 。
臭氧消耗预测数学建模摘要:I.引言- 臭氧层消耗的背景和重要性- 数学建模在解决环境问题中的作用II.臭氧消耗预测数学建模的原理- 臭氧层消耗的主要原因- 数学建模的基本方法- 建立臭氧消耗预测模型的关键步骤III.臭氧消耗预测模型的应用- 模型在政策制定和实施中的作用- 模型在指导企业和公众参与减排方面的应用- 模型在评估和优化减排措施方面的应用IV.臭氧消耗预测数学建模的挑战与展望- 当前模型的局限性和不足- 未来研究方向和可能的突破- 对我国和国际社会的启示和借鉴正文:臭氧层消耗预测数学建模是一个涉及环境保护、政策制定和科学研究的交叉领域。
在过去的几十年里,由于人类活动的影响,臭氧层出现了严重的消耗现象,这对地球生态环境和人类健康产生了极大的影响。
为了减缓臭氧层消耗,各国政府和国际组织制定了一系列政策和法规,以减少有害气体的排放。
在这个过程中,臭氧消耗预测数学建模发挥了重要作用。
臭氧层消耗的主要原因是人类活动中产生的氯氟烃化合物(CFCs)等有害气体。
这些气体通过大气传输,到达臭氧层并破坏臭氧分子。
为了预测臭氧层消耗的状况,科学家们采用数学建模的方法,以描述和预测大气中氯氟烃化合物浓度的变化。
建立臭氧消耗预测模型通常包括以下关键步骤:首先,收集相关数据,如气象数据、氯氟烃化合物排放数据等;其次,对这些数据进行分析,找出影响臭氧层消耗的关键因素;然后,基于这些因素建立数学模型;最后,通过模型模拟和预测,评估不同政策和情景下的臭氧层消耗状况。
臭氧消耗预测模型在环境保护政策制定和实施中起到了重要作用。
首先,模型可以提供关于臭氧层消耗状况的预测信息,为政策制定者提供科学依据。
其次,模型可以帮助评估不同政策的效果,以指导政策制定和实施。
此外,模型还可以为企业和个人提供指导,帮助他们更好地参与减排行动。
尽管臭氧消耗预测数学建模在环境保护方面取得了显著成果,但仍面临一些挑战。
首先,现有模型对气象和人类活动因素的考虑仍不够完善,导致预测结果存在一定的不确定性。
温室中的绿色生态臭氧病虫害防治摘要:温室效应已知是国际社会环境问题的热点,如何有效地利用温室效应来造福人类,减少其对人类的负面影响成为全社会的聚焦点。
臭氧对植物生长具有保护与破坏双重影响,其中臭氧浓度与作用时间是关键因素,臭氧在温室中的利用属于摸索探究阶段。
本次使用的主要方法是曲线拟合法,根据已给的数据和可能的函数关系,结合具体的生物化学知识,用MATLAB进行曲线拟合,确定待定系数,即确定了具体的函数关系,将所给的数据结果拟合成具体的函数式,然后进行其他的理论和应用分析。
考虑各种要求、限制,在这些条件下建立模型,写出了效用评价函数,以寻找最优化的理论结果,并对模型进行评价。
结合实际应用进行分析,以最高利润和最大杀虫率为准,修正模型。
1.引言2009年12月,哥本哈根国际气候大会在丹麦举行之后,温室效应再次成为国际社会的热点。
如何有效地利用温室效应来造福人类,减少其对人类的负面影响成为全社会的聚焦点。
臭氧对植物生长具有保护与破坏双重影响,其中臭氧浓度与作用时间是关键因素,臭氧在温室中的利用属于摸索探究阶段。
通过温室来栽培作物已经是一种很好的利用温室的途径。
随着全球温度的升高,病虫害也会越来越猖狂。
以往的农药解决病虫害的办法也使得农药残留对食品安全问题造成了威胁。
如何开辟新型的病虫害防治技术已经越来越重要。
2.问题重述假设农药锐劲特的价格为10万元/吨,锐劲特使用量10mg/kg-1水稻;肥料100元/亩;水稻种子的购买价格为5.60元/公斤,每亩土地需要水稻种子为2公斤;水稻自然产量为800公斤/亩,水稻生长自然周期为5个月;水稻出售价格为2.28元/公斤。
根据背景材料和数据,回答以下问题:(1)在自然条件下,建立病虫害与生长作物之间相互影响的数学模型;以中华稻蝗和稻纵卷叶螟两种病虫为例,分析其对水稻影响的综合作用并进行模型求解和分析。
(2)在杀虫剂作用下,建立生长作物、病虫害和杀虫剂之间作用的数学模型;以水稻为例,给出分别以水稻的产量和水稻利润为目标的模型和农药锐劲特使用方案。
承诺书我们仔细阅读了西安铁路职业技术学院大学生数学建模竞赛的竞赛规则.我们完全明白,在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式(包括电话、电子邮件、网上咨询等)与队外的任何人(包括指导教师)研究、讨论与赛题有关的问题。
我们知道,抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他公开的资料(包括网上查到的资料),必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。
我们郑重承诺,严格遵守竞赛规则,以保证竞赛的公正、公平性。
如有违反竞赛规则的行为,我们将受到严肃处理。
我们参赛选择的题号是(从C/D中选择一项填写): D我们的参赛报名号为(如果赛区设置报名号的话):所属学校(请填写完整的全名):西安铁路职业技术学院参赛队员(打印并签名) :1.2.3.指导教师或指导教师组负责人(打印并签名):日期: 2012 年 6 月 10 日赛区评阅编号(由赛区组委会评阅前进行编号):编号专用页赛区评阅编号(由赛区组委会评阅前进行编号):交卷邮箱:longshoujianmo@交卷时间:截止2012年6月11日早8:30论文题目:关于钢管下料的最优解目录一.摘要……………………………………………………………………2.二.问题的提出 (3)三.问题的分析 (3)四.建模过程………………………………………………………(3至8)1.模型假设…………………………………………………….(3与4)2.定义符号和说明………………………………………….(4与5)3.模型建立……………………………………………………(5至7)4.模型求解…………………………………………………….(7与8)五. 结果分析、模型的评价与改进………………………………………………(8与9)六.参考文献 (9)七.附录……………………………………………………………………….(9至20)1.用Matlab求解切割模式种类的程序及解………………(9至10)2.用LINGO求解余料与根数最优解的程序及解………….(11至20)一. 摘要在生产中常常会遇到这样的问题,就是我们通过用切割、剪裁、冲压等手段将原材料加工成所需大小,这种工艺称为原料下料问题。
温室中的绿色生态臭氧病虫害防治数学建模论文 Last updated on the afternoon of January 3, 2021安徽建筑工业学院数学建模竞赛论文论文题目:温室中的绿色生态臭氧病虫害防治姓名1:代明学号:专业:信息与计算科学姓名1:郭成维学号:专业:信息与计算科学姓名1:唐磐石学号:专业:信息与计算科学2010 年5月23日目录一.摘要 (3)二.建模过程.........................................................1.问题一 (4)1.模型假设..................................................2.建立模型..................................................3.模型求解..................................................2.问题二 (9)1.基本假设..................................................2.建立模型..................................................3.模型求解..................................................3.问题三 (11)1.基本假设..................................................2.模型建立与求解............................................3.模型分析. .................................................4效用评价函数. ..............................................5.方案. .....................................................4.问题四 (15)1.基本假设..................................................2.模型建立动态分布图 .......................................3评价方案. .................................................三.模型的评价与改进 (17)四.参考文献 (19)一.摘要:“温室中的绿色生态臭氧病虫害防治”是通过建立数学模型的方式来分析出害虫密度与水稻产量的关系,这包括要考虑农药的使用量价格,水稻种子的发芽率价格,水稻的亩产量及其出售价格,在这些情况下以期待获得最大的收益。
在第一小题中,在自然条件下,建立病虫害与生长作物之间相互影响的数学模型;以中华稻蝗和稻纵卷叶螟两种病虫为例,分析其对水稻影响的综合作用并进行模型求解和分析,我们提取中华稻蝗和稻纵卷叶螟两种病虫的密度和相应的减产量这两组数据进行分析,在坐标系里表示出这些数据,再用曲线连接起来,会发现所构得曲线非常近似于一条指数曲线,因此我们用曲线拟合的最小二乘法求出这条近似指数曲线的函数即可。
对于第二题,我们用excel软件建立时间与植株中残留量,我们观察这个图像,在用各种拟合方法拟合这条曲线后发现在用二次函数拟合的函数误差最小,因此先设f(t)= f(t)=a0t2+a1t+a2提取表中数据再用最小二乘法求出相应的未知数。
对于第三题建立臭氧对温室植物与病虫害作用的数学模型,同样运用excel建立出臭氧浓度与病虫剩余数量比例的图像,观察图像在用各种拟合方法拟合图像后发现用二次指数函数拟合后的误差最小,故在求解函数可先设函数方程为y=ae bx 在这里x代表臭氧浓度,y代表臭氧处理后的病虫剩余数量比例,同样运用最小二乘法求出相应的未知数即可,再次运用同样的方法建立出臭氧分解速率与温度的函数,其同样近似于指数函数。
由表 5可知随着时间的增加臭氧浓度不断增加,而病虫害经臭氧处理时剩余数量不断减少臭氧浓度低于×10-6 g/cm3 时对作物生长具有保护作用,当臭氧浓度高于×10-6 g/cm3 且作用时间超过一小时对作物具有危害。
而通过上式当害虫的剩余量S=0时可解得臭氧浓度。
对于第四题,先建立出该温室的模型,假设臭氧从温室扩散进入温室,由之前建立的臭氧的分解速率与温度的函数以及温室的长、宽、高可求出臭氧在三处扩散的时间,比较三个时间取最长的时间作为温室释放臭氧所需的最优时间,因为只有在此时间下温室的臭氧扩散最充分,相应的杀虫效果也最好。
对于第五题可以参考以求出的臭氧分解速率与温度的关系,保病虫的残余量和浓度的关系来综合考虑。
问题一:模型假设:1.假设在实验中,水稻生长的变量仅是,施肥量、害虫, 其它影响因子均相同,该田中水稻生长处于同等水平2.在实际中, 水稻产量受作物品种优良、气候条件以及害虫对杀虫剂的抵抗性等各种因素的影响,但是在实验中忽略上述因素的影响,仅考虑杀虫剂对生长作物的影响。
3.忽略植物各阶段的生长特点对杀虫剂的各种需求量。
4.假设病虫的繁殖忽略不计,假设不施药它不会在水稻生长这段时间内有显着增加基本保持一定。
2.建立模型:表 1 中华稲蝗虫和水稻作用的数据:密度(头/m2)穗花被害率(%)结实率(%)千粒重(g)减产率(%)0——310203040x——单位面积内害虫的数量 y——生长作物的减产率根据中华稲蝗虫密度和水稻减产率(x,y)描点得到如下的图。
模型解析:根据给定的数据(X i,Y i)(i=0,1,2,3,4)描图后可以确定拟合曲线方程近似为y=ae bx,它不是线性的,对此公式进行处理lny=lna +bx,若令A=lna,则得lny=A+bx, Φ={1,x}.为了确定A,b,我们要做的是将表中减产率的数据进行处理,并以此运用最小二乘法处理即可。
数据如下:密度(头/m2)穗花被害率(%)结实率(%)千粒重(g)减产率(%)0——310203040取出密度,减产率这两个数据建立(x,lny)这一坐标得到,(3,),(10,,(20,,(30,(40,根据最小二乘法,取Φ0(x)=3,Φ1(x)=x,W(x)=1,得(Φ0 ,Φ)=5,(Φ0 ,Φ1)=∑ Xi=103 (i=0,1,2,3,4),(Φ1 ,Φ1)=∑ Xi2=3009 (i=0,1,2,3,4),(Φ0 ,lny)=∑ lnyi= (i=0,1,2,3,4),(Φ1 ,lny)=∑ Xi*lnyi= (i=0,1,2,3,4),故有法方程:5A+103b=,103A+3009b=从而解出: A=,b=,从而得出最小二乘法拟合曲线为:y=e^+,表 2 稻纵卷叶螟与水稻作用的数据:密度(头/m2)产量损失率(%)卷叶率(%)空壳率(%)通过以上数据可知,虫害的密度与产量损失率之间有必然的联系,通过稻纵卷叶螟密度与水稻作用的数据(x,y)描点可得如下的图像:可推测出其大致也是符合指数函数,故用指数函数的拟合:模型解析:根据给定的数据(X i,Y i)(i=0,1,2,3,4,5,6,7,8,9)描图后可以确定拟合曲线方程为近似为 y=ae bx,它不是线性的,对此公式进行处理lny=lna +bx,若令A=lna,则得lny=A+bx, Φ={1,x}.为了确定A,b,我们要做的是将表中减产率的数据进行处理,并以此运用最小二乘法处理即可。
数据如下:密度(头/m2)产量损失率(%)卷叶率(%)空壳率(%)取出密度,产量损失率这两个数据建立(x,lny)这一坐标得,根据最小二乘法,取Φ0(x)=,Φ1(x)=x,W(x)=1,得(Φ0 ,Φ)=5,(Φ0 ,Φ1)=∑ Xi= (i=0,1,……,9),(Φ1 ,Φ1)=∑ Xi2=24525 (i=0,1,……,9),(Φ0 ,lny)=∑ lnyi……,9),(Φ1 ,lny)=∑ Xi*lnyi……,9),故有法方程:5A+=.从而解出:从而得出最小二乘法拟合曲线为:问题二:1.基本假设1.在实验地里,在害虫密度不同的地方,相应使用不同量的锐劲特使得水稻的产量是个定值,故其条件类似于问题一的模型。
2.在实验中, 除施肥量, 其它影响因子如环境条件、种植密度、土壤肥力等, 均处于同等水平3.实验中忽略各种因素的影响,仅仅考虑杀虫剂量的多少对生长作物的影响。
4.假设植物各阶段的对杀虫剂的敏感程度不变,水稻不会因为不断长大对杀虫剂的需求量增加。
5.忽略病虫的繁殖周期以及各阶段的生长情况,将它以为是不变的生长速率。
6.锐劲特符合农药的使用理论:农药浓度大小对作物生长作用取决于其浓度大小,在一定范围内,随着浓度的增大促进作用增大,当大于某一浓度,开始起抑制作用。
7.假设该过程中的害虫为问题一中的中华稻蝗或稻纵卷叶螟有且仅有一种害虫作用两者不同时对作物进行影响。
2:建立模型:表3 农药锐劲特在水稻中的残留量数据时间/d1 3 6 10 15 25 植株中残留量1/mg kg -⋅从表3中提取出时间和植株中残留量这两组数据,将其所对应的点标在坐标系中,用一条曲线将各个点连接起来,对其进行分析拟合. f (t )代表植株中农药锐劲特的残留量;t 代表时间。
3:模型解析:观察其图像可知,图像近似符合f(t)=alogb t (b<1)或f(t)=a 0t 2+a 1t+a 2 。
图像中的点可与t 轴相交所以排除f(t)=alogb t ,且经过分析可知图像经二次函数拟合的偏差最小,设拟合函数为f(X)=a 0t 2+a 1t+a 2,同样运用最小二乘法求解: 故有方程如下:(m+1)a 0+∑t i *a 1+∑t i 2 *a 2=∑f(t i ) (i=0,1,……,5), ∑t i *a 0+∑t i 2* a 1+∑t i 3* a 2=∑f(t i )*t i (i=0,1,……,5),∑t i2* a0+∑t i3* a1+∑t i4* a2=∑f(t i)*t i2(i=0,1,……,5),利用Matlab软件处理数据或用C语言编程序“高斯消元法”解上面方程组输入数据可解得:a 0=,a1=,a2=从而得到最小二乘法拟合曲线为:f(t)=题目中的假设条件:假设农药锐劲特的价格为10万元/吨,锐劲特使用量10mg/kg-1水稻;肥料100元/亩;水稻种子的价格为元/公斤,每亩土地需要水稻种子为2公斤;水稻自然产量为800公斤/亩,水稻生长周期为5哥月;水稻出售价格为元/公斤。