1992-2003年CMCM竞赛题
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附录2 我国大学生数学建模竞赛（CMCM）问题（1992—2003）CMCM92问题-A施肥效果分析某地区作物生长所需的营养素主要是氮（N）、钾（K）、磷（P）。
某作物研究所在该地区对土豆与生菜做了一定数量的实验，实验数据如下列表格所示，其中ha表示公顷，t表示吨，kg表示千克。
当一个营养素的施肥量变化时，总将另二个营养素的施肥量保持在第七个水平上，如对土豆产量关于N的施肥量做实验，P与K的施肥量分别取为196kg/ha与372 kg/ha。
试分析施肥量与产量之间关系，并对所得结果从应用价值与如何改进等方面作出估价。
CMCM92问题-B 实验数据分解组成生命蛋白质的若干种氨基酸可以形成不同的组合。
通过质谱试验测定分子量来分析某个分生命蛋白质分子的组成时，遇到的首要问题就是如何将它的分子量X 分解为几个氨基酸的已知分子量a[i](i=1,2,…,n)之和，某实验室所研究的问题中：n=18,a[1:18] = 57,71,87,97,99,101,103,113,114,115,128,129,131,137,147,156,163,186。
x 为正整数≤1000。
要求针对该实验室拥有或不拥有微型计算机的情况，对上述问题提出你们的解答，并就你所研讨的数学模型与方法在一般情形下进行讨论。
CMCM93问题-A 非线性交调的频率设计如果一非线性器件的输入u(t)与输出y(t)的关系是y(t)=u(t)+u 2(t)（其中t 是时间），那么当输入是包含频率f 1,f 2的信号u(t)=cos2πf 1t+ cos2πf 2t 时，输入y(t)中不仅包含输入信号f 1,f 2，而且还会出现2 f 1,f 2±f 2等新的频率成分，这些新的频率称为交调，如果交调出现在原有频率f 1,f 2的附近，就会形成噪声干扰，因此工程设计中对交调的出现有一定的要求。
现在一SCS （非线性）系统，其输入输出关系由如下一组数据给出：输入信号为u(t)=A 1 cos2πf 1t+ A 2 cos2πf 2t+ A 3 cos2πf 3t ，其中A 1=25，A 2=10，A 3=45是输入信号振幅，对输入信号的频率f 1,f 2 ,f 3的设计要求为：（1）36≤f 1≤40,41≤f 2≤50,46≤f 3≤53。
（2）输出中的交调均不得出现在f i ±5的的范围内（i=1,2,3），此范围称为f i 的接收带（参见附图2.1）。
（3）定义输出中的信噪比2210log10niCB SNR （单位：分贝），其中B i 是输出中对应于频率为f i 的信号的振幅，C n 是某一频率为f n 的交调的振幅。
若f n 出现在f n =f i ±6处（i=1,2,3），则对应的SNR 应大于10分贝(附图2.1)。
（4）f i 不得出现在f i 的接收带内（i,j=1,2,3;i ≠j ）（5）为简单起见，f i 只取整数值，且交调只考虑2阶类型（即{ f i ±f j },i,j=1,2,3）和3阶类型（即{ f i ±f j ±f k },i,j,k=1,2,3）。
试按上述要求设计输入信号频率f 1，f 2，f 3。
CMCM93问题-B 足球队排名次下表给出了我国12支足球队在1988—1989年全国足球甲级联赛中的成绩，要求： （1）设计一个依据这些成绩排出诸队名次的算法，并给出用该算法排名次的结果。
（2）把算法推广到任意N 个队的情况。
（3）讨论：数据应具备什么样的条件，用你的方法才能够排出诸名的名次。
]对下表的说明：①12支球队依次记作T1,T2,…,T12。
②符号X表示两队未曾比赛。
③数字表示两队比赛结果，如T3行与T8行交叉处的数字表示：T3与T8比赛了2场；T3与T8的进球数之比为0：1和3：1。
要在一山区修建公路，首先侧得一些地点的高程，数据见附表2.1（平面区域0≤x ≤5600,0≤y ≤4800，表中数据为坐标点的高程，单位：米）。
数据显示：在y=3200处有一东西走向的山峰；从坐标（2400,2400）到(4800,0)有一西北一东南走向的山谷，在（2000,2800）附近有一山口湖，其最高水位略高于1350米，雨季在山谷中形成一溪流。
经调查知，雨最最大时溪流水面宽度w 与（溪流最深处的）x 坐标的关系可近似表示为522400)(43+⎪⎭⎫ ⎝⎛-=x x w （2400≤x ≤4000）。
公路从山脚（0,800）处开始，经居民点（4000,2000）至矿区（2000,4000）。
已知路段工程成本及对路段坡度a （上升高程与水平距离之比）的限制如附表2.2。
（1）试给出一种线路设计方案，包括原理、方法及比较精确的线路位置（含桥梁、隧道），并估算该方案的总成本。
（2）如果居民点改为3600≤x ≤4000,2000≤y ≤2400的居民区，公路只须经过居民区即可，那么你的方案有什么改变。
附表2.1 ↑北附表2.2某厂生产一种弹子锁具，每个锁具的钥匙有5个槽，每个槽的高度从{1,2,3,4,5,6}6个数（单位略）中任取一数。
由于工艺及其它原因，制造锁具时对5个槽的高度还有两个限制：至少有3个不同的数：相邻两槽的高度之差不能为5。
满足以上条件制造出来的所有互不相同的锁具称为一批。
从顾客的利益出发，自然希望在每批锁具中“一把钥匙开一把锁”。
但是在当前工艺条件下，对于同一批中两个锁具是否能够互开，有以下试验结果：若二者相对应5个槽的高度中有4个相同，另一个槽的高度差为1，则可能互开；在其他情形下，不可能互开。
原来，销售部门在一批锁具中随意地取每60个装一箱出售。
团体顾客往往购买几箱到几十箱，他们抱怨购得的锁具会出现互开的情形。
现聘你为顾问，回答并解决以下的问题：（1）每一批锁具有多少个，装多少箱。
（2）为销售部门提出的方案，团体顾客的购买量不超过多少箱，就可以保证一定不会出现互开的情形。
（3）采取你提出的方案，团体顾客的购买量不超过多少箱，就可以保证一定不会出现互开的情形。
（4）按照原来的装箱办法，如何定量地衡量团体顾客抱怨互开的程度（试对购买一、二箱者给出具体结果）。
CMCM95问题-A一个飞行管理问题在约10000米高空的某边长160公里的正方形区域内，经常有若干架飞机作水平飞行。
区域内每架飞机的位置和速度向量均由计算机记录其数据，以便进行飞行管理。
当一架欲进入该区域的飞机到达区域边缘时，记录其数据后，要立即计算并判断是否会与区域内的飞机发生碰撞。
如果会碰撞，则应计算如何调整各架（包括新进入的）飞机飞行的方向角，以避免碰撞。
现假定条件如下：（1）不碰撞的标准为任意两架飞机的距离大于8公里；（2）飞机飞行方向角调整的幅度不应超过30度；（3）所有飞机飞行速度均为每小时800公里；（4）进入该区域的飞机在到达区域边缘时，与区域内飞机的距离应在60公里以上；（5）最多考虑6架飞机；（6）不必考虑飞机离开此区域后的状况。
请你对这个避免碰撞的飞行管理问题建立数学模型，列出计算步骤，对以下数据进行计算（方向角误差不超过0.01度），要求飞机飞行方向角调整的幅度尽量小。
设该区域4个顶点的座标为（0,0）,(160,0),(160,160),(0,160)。
记录数据为：注：方向角指飞行方向与X轴正向的夹角。
试根据实际应用背景对你的模型进行评价与推广。
CMCM95问题-B 天车与冶炬炉的作业调度某钢铁厂冶炼车间的厂房布局是，地面沿一直线依次安置着7个工作点：辅料供应处P；A组3座转炉（冶炼成品钢）A1，A2，A3；B组2座冶炼炉（冶炼半成品钢，简称半钢）B1，B2；原料供应处Q。
这些设备的上方贯通着一条运送物料的天车轨道，上面布置着若干天车T1，T2，…，T n为炉子作业服务布局示意图如附图2.2所示天车与冶炼炉的作业过程与工序为：天车从Q处吊起原料一罐（吊罐时间t y）运至B1或B2处放下（放罐时间t i），并将上一炉的原料空罐吊起（吊空罐时间t o）返回Q处放下（放空罐时间t k）。
B组炉在原料罐放下后即可在辅助作业下开始冶炼（冶炼时间t b），冶炼后将半钢倒入空半钢罐（时间计入t b），由天车吊起半钢罐（吊罐时间t b）运至A1或A2、A3处将半钢倒入转炉（倒入时间t e），并将空罐返回B1或B2处放下（放空罐时间t c）。
再由在车从P处吊起辅料一槽（吊槽时间t g）运至A1或A2、A3处加入转炉（加入时间t f），并将空槽返回P处放下（放空槽时间t h）。
A组炉子半钢和辅料加入后即可开始冶炼（冶炼时间t a），冶炼后成品钢的输出不用天车（输出时间计入t a）。
天车通过相邻两个工作点的运行时间都相同，记为t x。
由于各台天车在同一条轨道上运行，因此共顺序位置T1，T2，…，T n不可交换。
在同一时间同一座炉子上只能允许一台天车作业；但P、Q两处可以允许多台天车同时作业。
在P，A1，…，Q每两个相邻工作点之间最多能容纳2台天车同时停放。
天车与冶炼炉作业调度的要求为：（1）成品钢产量尽量高；（2）各台天车的作业率9天车作业时间所占比例）尽量均衡（考虑到设备及人员安全等因素，一般天车作业率不超过70%）；（3）绝不允许出现天车相撞等事故；（4）调度规则尽量简明，以利于现场人员使用。
现设定：t a=48,t b=27,t i=3,t0=2,t c=2,t d=3,t e=5,t f=2,t g=2,t h=1,t y=3,t k=2（单位：分钟,t x=15秒；A组炉平均每炉产量W a=120吨。
在不超过5台天车的条件下，设计一种满足上述要求的天车与冶炼炉的作业调度方案；（1）各台天车负责哪些作业（列出《工序清单》）；（2）在所给方案的一个运行周期内，每一时刻天车和冶炼炉处于什么状态（画出《天车-炉子作业运行图》）；（3）一份供现场人员使用的《调度规则说明书》；（4）在所给方案下计算各台天车的作业率。
并按每天冶炼炉数估计该车间成品钢的年产量（扣除设备维修日，每台转炉作业日每年按300天计算）。
实际生产过程中，t a,t b,…,t k都是随机的（上面设定的数值可视为平均值），讨论你的调度方案如何适用于实际生产过程，试提出该车间提高钢产量到年产300万吨以上的建议。
CMCM96问题-A最优捕鱼策略为了保护人类赖以生存的自然环境，可再生资源（如渔业、林业资源）的开发必须适度。
一种合理、简化的策略是，在实现可持续收获的前提下，追求最大产量或最佳效益。
考虑对某种鱼（鲥鱼）的最优捕捞策略：假设这种鱼分4个年龄组：称1龄鱼，……，4龄鱼。
各年龄组每条鱼的平均重量分别为5.07,11.55,17.86,22.99（克）；各年龄组鱼的自然死亡率均为0.8（1/年）；这种鱼为季节性集中产卵繁殖，平均每条4龄鱼和产卵量为1.109×105（个），3龄鱼的产卵量为这个数的一半，2龄鱼和1龄鱼不产卵，产卵和孵化期为每年的最后4个月；卵孵化并成活为1龄鱼，成活率（1龄鱼条数与产卵总量n之比）为1.22×1011/（1.22×1011+n）。
