2011年数学建模B优秀论文

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承诺书我们仔细阅读了中国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A/B/C/D中选择一项填写): B我们的参赛报名号为(如果赛区设置报名号的话):J1202所属学校(请填写完整的全名):华北科技学院参赛队员(打印并签名) :1. 刘财2.3.指导教师或指导教师组负责人(打印并签名):教练组日期: 2011 年 9 月 13 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):全国统一编号(由赛区组委会送交全国前编号):全国评阅编号(由全国组委会评阅前进行编号):2011年上海世博会影响力的定量评估摘 要2010年上海世博会是首次在中国举办的世界博览会,也是第一次在第三世界国家举办。

本文研究有关上海世博会影响力的问题。

从不同的出发点,分别建立了如下两个模型。

模型一采用投入——产出模型模型的核心思想,以年份与GDP 的对数值的二次相关关系和上海市社会固定资产总投入与GDP 的对数值的线性关系,利用上海统计年鉴发布的数据,分别建立无世博影响的表达式ii i x x x eQ 21210001.00862.00032.02314.81-++=,与有世博影响的表达式i i i x x x e Q 21210003.00291.00019.01911.82+-+=,两式的预测误差均在3%以内。

与2008年真实值比较,用表达式1Q 预测2008年的GDP 的值可以得出世博会对2008年上海市经济贡献率达到24%。

并且在得知申办世博会后第i 年上海市固定投入总额的前提下由%100212⨯-=Q Q Q η可求出世博会对上海地区经济的持续性积极影响。

如假设2011年市固定资产总投资为5600亿元,则世博会对上海经济有16%的积极影响。

模型二将经济效益与社会效益综合考虑。

运用层次分析,主成分分析以及插值拟合,加权赋值等方法,模拟出世博会影响力与经济效益、社会效益的综合影响关系。

得到上海世博会的经济效益影响力系数0.3480,社会效益影响力系数0.2521。

与大阪世博会经济效益影响力系数0.2179,社会效益影响力系数0.3229对比,得出各种效益倾向下的结论,例如:经济效益:社会效益为0.7:0.3时,上海和大阪的综合影响力系数分别为0.3192、0.2094,得出上海世博会综合影响力优于大阪。

然后对模型二里的影响力的加权表达因子1p 进行灵敏度分析,从而证实该模型的可靠性。

将2000年汉诺威世博会数据代入,证实了该模型很好的稳定性。

最后,在模型推广中分析了世博会可能造成的负面影响。

关键词:投入——产出模型、层次分析、主成分分析、影响力系数一、问题重述1.1 问题背景世界博览会是由一个国家的政府主办,有多个国家或国际组织参加,以展现人类在社会、经济、文化和科技领域所取得成就的国际性大型展示会。

从1851年伦敦的“万国工业博览会”开始,世博会正日益成为各国人民交流历史文化、展示科技成果、体现合作精神、展望未来发展等的重要舞台。

2010年上海世博会是首次在中国举办的世界博览会。

它能给举办国家创造巨大的经济效益和社会效益,宣传和扩大举办国家的知名度和声誉,促进社会的繁荣和进步。

它将于2010年5月1日至10月31日在上海市中心黄浦江两岸,南浦大桥和卢浦大桥之间的滨江地区举行。

本次世博会的主题是城市,让生活更美好。

副主题为城市多元文化的融合、城市经济的繁荣、城市科技的创新、城市社区的重塑、城市和乡村的互动。

1.2 涉及材料背景1970年日本大阪世博会。

会期是1970年3月15日至9月13日。

有77国参加(其中有25个来自亚非地区的首次参加世博会的发展中国家),6421.8万人参观(其中外国人170万)。

总面积330万平方米。

投资1500亿日元。

1970年大阪世博会是亚洲地区最早举办的世博会,也是当时国际上参观人次最多,办得最出色、最成功的盛会,其投资不仅很快收回,而且盈利颇丰。

1.3 问题提出请选择感兴趣的某个侧面,建立数学模型,利用互联网数据,定量评估2010年上海世博会的影响力。

二、问题分析2.1 对“影响力”的定性及定量“影响力”仅仅是一个宽泛的概念,因此在实际生活中需要将影响力转化为有参考价值的数据时,往往需要利用数学建模的方法对其进行定性与定量的分析。

本文在评估2010年上海世博会的影响力时,正是应用了这种方法。

通过两种不同的思路,分别建立模型。

一是通过举办世博会所带来的GDP与不举办世博会GDP进行对比,建立一套投入产出模型,得出影响力的一个参考系数。

另一方法是,考虑到国内现阶段经济发展趋势,以及世博会规模与70年代大阪的相似性。

将往届世博会中公认的最成功的1970年大阪世博作为参考标准进行对比,从经济效益与社会效益,综合6个因素进行分析,引入影响力系数,将世博影响力进行量化。

2.2.1 参考角度 1举办世博会与否对举办地GDP影响为参考值,进行影响力分析。

2.2.2 参考角度 2与往届世博会经济效益对比。

经济效益是以最直观的数据形式,在本模型中将与大阪世博会的经济效益进行对比,使影响力量化。

在经济效益中,本文主要考虑世博园园内直接收入、带动世博相关产业的发展(旅游、食宿、交通)、对国内经济的拉动作用,三个因素综合分析。

与往届世博会社会效益对比。

社会效益同样也是衡量世博影响力的一个标准,本文将从世博会促进就业、提升国际知名度、展示国内投资环境吸引力,三个方面对上海世博会的影响力进行定量分析。

三、符号假设i :为1表示上海,为2表示大阪i a :表示i 世博会直接收入占全国GDP 总额百分比; i b :表示i 世博会对拉动全国GDP 的百分比;i c :表示i 世博会所引起的相关收入占全国GDP 的百分比; j i d :表示第j 个影响社会效益的指标;1i e :表示i 国国内游客占全国人口的百分比; 2i e :表示i 国国际游客占全球人口百分比; i y :表示i 世博会在经济和社会效益的影响力;j λ:表示影响经济效益的指标调节系数;j α:表示国内外旅游吸引力指标调节系数;j β:表示社会效益指标调节系数;n x 1:表示从1997年起第n 年n x 2:为从1997年起第n 年的上海市固定投入总量Q :从1997年起第n 年的上海市GDP 总量;四、模型的建立与求解模型一本模型中,先以上海不申办世博会为假设,建立出一套投入产出模型后,在此前提下预计出2008年上海GDP 总额,与08年上海实际GDP 总额进行对比,从而可得到世博会的影响力。

同时,以该模型为基础,可以分别算出世博会第n 年后,是否举办世博会对该地区所产生的持续性影响。

4.1 模型建立与求解根据2009年上海统计年鉴发布的数据由以上数据经过初步处理后,可得出以下结论进入90年代后上海GDP的呈指数型增长(计1978年为第一年)GDP 总量的对数值可以认为与与时间增长有着2次性关系(计1978年为第一年)GDP 总量的对数值与投入资本呈一次线性关系(计1978年为第一年)为了使得出结果更有代表性我们截取(世博申办成功前)1997年至2002年的数据年份 1997 1998 1999 20002001 2002 固定投入 1977.591964.83 1856.72 1869.67 1994.73 2187.06 GDP 总量 3438.79 3801.094188.73 4771.17 5210.125741.03的投入产出函数模型nn n x x x c eQ 21211γβα+++=其中1Q 为从1997年起第n x 1年的上海市GDP 总量其中n x 2为从1997年起第n x 1年的上海市固定投入总量将等式两边取对数,变形为n n n x x x c Q 21211ln γβα+++=即将问题转化为一个二元二次回归问题在MATLAB 求解过程中,取前五组数据解得投入与产出模型的解:nn n x x x eQ 21210001.00862.00032.02314.81-++=并将第六组固定资产投入带入后进行检验,可得2002年的GDP 预测总量为:5682.2 亿元,与实际值比较,误差为2%,符合误差要求。

因此,在不申办世博的假设下,我们对2008年上海GDP 总量进行预测1033945.29.480001.0120862.0120032.02314.812==⨯-⨯+⨯+eQ (单位:亿元)再与申办世博后上海市2008年实际GDP 总量13698.15亿元进行对比%52.24%100136981033913698=⨯-=η即可以认为在2008年世博会对上海市GDP 存在24%的正面影响作用。

再以上述模型为基础,建立举办世博会的前提下的投入产出模型同样以前五组数据为基础,在MATLAB 拟合后得如下解nn n x x x eQ 21210003.00291.00019.01911.82+-+=并将第六组固定资产投入带入后进行检验,可得2008年的GDP 预测总量为:14247亿元,与实际值比较,误差为3%,符合误差要求。

因此在已知第n 年上海市固定投入总额的前提下由%100212⨯-=Q Q Q η 可以得出世博会后,世博期间投入对上海地区的持续性影响。

如:假设2011上海市固定投资为5600亿元,计算得:%16=η 则2011年时,世博会对上海经济有16% 的积极影响模型二本模型中,通过对比往届成功世博会的数据,分别从经济效益与社会效益两方面建立两个小模型得出其影响力系数的对比。

再通过加权的方式,综合经济与社会效益两方面,得出一个综合影响力系数比较模型,并且可以根据读者心目中经济与社会效益所占的比重不同,得出不同的结果。

4.2 经济效益对比模型在本模型当中,只考虑考虑世博园内直接收入(包括门票、园内纪念品、场地租赁收入等等)、带动世博相关产业的发展(旅游、食宿、交通)、对国内经济的拉动作用。

对三方面经济统计或预测结果进行量纲统一,综合考虑其权值后计算出影响力系数。

世博园内直接收入而据2010年9月10日公布的数据,上海世博会已接纳游客5000万人次,据盖洛普公司的预测,基本能够完成7000万人次的接待量。