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2009年数学建模公选课考试说明

2011-04-27 00:00  点击:[]

考试分两部分,第一部分:通过数学建模选修课程的学习,1)请谈谈对数学建模的认识,2)数学建模有哪些常用方法。(40分)第二部分,数学建模公选课考试题,在下列试题中任选一题按要求作答(40分)。

请各位同学在如下9个问题中任选一题做建模解答,结果以论文形式

提交到: hnrwkjmath@163.com,主题栏写提交者的班级和姓名学号,同时交纸质文本到5-319.

时间总共一周,请务必在19周星期三前提交,否则做缺考处理.

注意:如有雷同两份答卷同时计0

提交论文的要求:

论文基本内容和格式大致分三大部分:

一、标题、摘要部分

1.题目:应写出较确切的题目;(不能只写A题、B题等,后面附的9道题目任选其一)

2.参赛队员姓名、班级、学号、联系方式;

3.摘要(含关键词)200-300字,包括模型的主要特点、建模方法和主要结果;

二、正文

正文要求把求解的思路与过程描述清除,注意排版格式的整齐美观。大致可包括以下部分:

1.问题分析

2.模型假设即补充一些假设条件,使问题简化,但需合理(是此次比赛论文好坏的关键)

3.符号说明

4.模型建立与求解(必要时包括计算方法设计或计算机实现)

5.结果分析与检验(简述)

6.讨论模型的优缺点,改进方向,推广新思想(简述)

7.参考文献

三、附录部分(如果有下列内容的话)

1.计算程序,框图;

2.各种求解演算过程,计算中间结果。

《数学建模》课程设计供选试题

A

4万亿投资与劳动力就业

2008以来,世界性的金融危机席卷全球,给我国的经济发展带来很大的困难。沿海地区许多中小企业纷纷裁员,造成大量的人员失业。据有关资料估计,从2008年底,相继有2000万人被裁员,其中有1000万人是民工。部分民工返乡虽然能够从一定程度上缓解就业压力,但2009年的600多万毕业大学生给我国就业市场带来巨大压力。但可喜的是,我国有庞大的外汇储备,民间资本实力雄厚,居民储蓄充足。中国还是发展中国家,许多方面的建设还处于落后水平,建设投资的潜力巨大。为保持我国经济快速发展,特别是解决就业问题带来希望,实行政府投资理所当然。在2009年两代会上,我国正式通过了4万亿的投资计划,目的就是保GDP增长,保就业,促和谐。但是有几个问题一直困扰着我们,请你运用数学建模知识加以解决。问题如下:

1、GDP增长8%,到底能够安排多少人就业?如果要实现充分就业,2009年的GDP到底要增长多少?

2、要实现GDP增长8%,4万亿的投资够不够?如果不够,还需要投资多少?

3、不同的产业(或行业)吸纳的劳动力就业能力不同,因此投资的流向会有所不同。请你决策,要实现劳动力就业最大化,4万亿的投资应该如何分配到不同的产业(或行业)里?

4、请你给出相关的政策与建议。

B

深洞的估算

假如你站在洞口且身上仅带着一只具有跑秒功能的计算器,你出于好奇心想用扔下一块石头听回声的方法来估计洞的深度,假定你捡到一块质量是1KG的 石头,并准确的测定出听到回声的时间T=5S,就下面给定情况,分析这一问题,给出相应的数学模型,并估计洞深。

1、不计空气阻力;

2、受空气阻力,并假定空气阻力与石块下落速度成正比,比例系数k1=0.05;

3、受空气阻力,并假定空气阻力与石块下落速度的平方成正比,比例系数k2=0.0025;

4、在上述三种情况下,如果再考虑回声传回来所需要的时间。

C

优秀论文评选

在某数学建模比赛的评审过程中,组委会需要在一道题目的150 篇参赛论文中选择4 篇论文作为特等奖论文。评审小组由10 名评委组成,包括一名小组组长(出题人),4 名专业评委(专门从事与题目相关问题研究的评委),5 名普通评委(从事数学建模的教学和组织工作,参与过数学建模论文的评审)。组委会原先制定的评审步骤如下:

step1:首先由普通评委阅读所有150 篇论文,筛选出20 篇作为候选论文。

Step2:然后由小组内的所有评委阅读这些候选论文,每人选择4 篇作为推荐的论文。

Step3:接着进入讨论阶段,在讨论阶段中每个评委对自己选择的4 篇论文给出理由,大家进行讨论,每个评委对论文的认识都会受到其他评委观点的影响。

Step4:在充分讨论后,大家对这些推荐的论文进行投票,每个评委可以投出4票,获得至少6 票的论文可以直接入选,如果入选的论文不足,对剩余的论文(从20篇候选论文中除去已经入选的论文)重复step2至step4 步的评审工作。如果三轮讨论后入选的论文仍然不够,则由评选小组组长确定剩下名额的归属。

如果有超过4 篇的论文获得了至少6票,则由评选小组组长确定最终的名额归属。问题:

1、请建立数学模型定量地讨论上面的评审规则的公平性。

2、假设小组组长、专业评委、普通评委受超过半数人的观点影响的概率分别为0.3,0.4,0.6。组委会希望给每个评委的投票设置一定的权重,应该如何设置才最合理,用数学模型支持你的观点。

D

送货问题

某地区有8个公司(如图一编号①至⑧),某天某货运公司要派车将各公司所需的三种原材料A,B,C从某港口(编号⑨)分别运往各个公司。路线是唯一的双向道路(如图1)。货运公司现有一种载重 6吨的运输车,派车有固定成本20元/辆,从港口出车有固定成本为10元/车次(车辆每出动一次为一车次)。每辆车平均需要用15分钟的时间装车,到每个公司卸车时间平均为10分钟,运输车平均速度为60公里/小时(不考虑塞车现象),每日工作不超过8小时。运输车载重运费1.8元/吨公里,运输车空载费用0.4元/公里。一个单位的原材料A,B,C分别毛重4吨、3吨、1吨,原材料不能拆分,为了安全,大小件同车时必须小件在上,大件在下。卸货时必须先卸小件,而且不允许卸下来的材料再装上车,另外必须要满足各公司当天的需求量(见表1)。 问题:

1、货运公司派出运输车6辆,每辆车从港口出发(不定方向)后运输途中不允许掉头,应如何调度(每辆车的运载方案,运输成本)使得运费最小。

2、每辆车在运输途中可随时掉头,若要使得成本最小,货运公司怎么安排车辆数?应如何调度?

3、(1)如果有载重量为4吨、6吨、8吨三种运输车,载重运费都是1.8元/吨公里,空载费用分别为0.2,0.4,0.7元/公里,其他费用一样,又如何安排车辆数和调度方案?(2)当各个公司间都有或者部分有道路直接相通时,分析运输调度的难度所在,给出你的解决问题的想法(可结合实际情况深入分析)。

图1 唯一的运输路线图和里程数

公司

材料

A

4

1

2

3

1

0

2

5

B

1

5

0

1

2

4

2

3

C

5

2

4

2

4

3

5

1

表1 各公司所需要的货物量

E

生产与存贮问题

一个生产项目,在一定时期内,增大生产量可以降低成本费,但如果超过市场的需求量,就会因积压增加存贮费而造成损失。相反,如果减少生产量,虽然可以降低存贮费,但又会增加生产的成本费,同样会造成损失。因此,如何正确地制定生产计划,使得在一定时期内,生产的成本费与库存费之和最小,这是厂家最关心的优化指标,这就是生产与存贮问题。

假设某车间每月底都要供应总装车间一定数量的部件。但由于生产条件的变化,该车间每月生产单位部件所耗费的工时不同,每月的生产量除供本月需要外,剩余部分可存入仓库备用。今已知半年内,各月份的需求量及生产该部件每单位数所需工时数如下所示:

月份( k): 1 2 3 4 5 6

月需求量(bk): 8 5 3 2 7 4

单位工时(ak): 11 18 13 17 20 10

设库存容量H = 9,开始时库存量为2,期终库存量为0。要求制定一个半年逐月生产计划,使得既满足需求和库存容量的限制,又使得总耗费工时数最少。

F

人民币的汇率问题

人民币汇率对经济的影响近年来成为人们议论的热点,有不少经济学家在探讨人民币汇率对我国及世界经济发展的影响。一些学者希望提高人民币对一些主要货币的汇率,另一些学者则希望稳定人民币的汇率。试建立数学模型解决下列问题:

1、以英镑汇率或日元汇率为例研究其变化对该国经济的影响;

2、人民币汇率与主要货币(如英镑、日元、欧元等)的汇率关系;

3、人民币汇率变化对我国及世界经济的影响。

G

宠物狗销售

背景:一家宠物店卖小狗。这家店每天需要在每只小狗身上花费10元钱,因此宠物店不想在店里存储太多的小狗。通过调查研究,在给定的天数x内,所卖出的小狗的数量服从泊松分布(λ =0.1)。

宠物店每十天平均能卖出一只小狗,而每卖出一只小狗的利润是20元。当一个顾客来到宠物店里时,如果店里没有宠物卖,那么该顾客就会到别的宠物店去。如果宠物店预定小狗的话,则所预定的小狗需要到6天后才能到店里。现在该宠物店正在考虑一种预定小狗的最好策略。

策略A:每卖出一只小狗,宠物店就新预定一只。这个策略意味着每次店里只有一个小狗,因此宠物店就不会花费太多在小狗身上。

策略B:宠物店每隔10天就预定一只新的小狗,该狗6天后到。使用这个策略后,如果顾客连续几个星期没有光顾宠物店,则宠物店必须花大量的钱在小狗上。

问题:

1、编写程序,来模拟这两种策略,并比较哪一种策略好。

2、请提出第三种更好的策略,写出数学证明,并用软件模拟。

H

列车售餐问题

长途列车由于时间漫长,需要提供车上的一些服务。提供一天三餐是主要的服务。由于火车上各方面的成本高,因此车上食物的价格也略高。以T238次哈尔滨到广州的列车为例,每天早餐为一碗粥、一个鸡蛋及些许咸菜,价格10元;中午及晚上为盒饭,价格一律15元。由于价格偏贵,乘客一般自带食品如方便面、面包等。列车上也卖方便面及面包等食品,但价格也偏贵。如一般售价3元的方便面卖5元。当然,由于列车容量有限,因此提供的用餐量及食品是有限的,适当提高价格是正常的。但高出的价格应有一个限制,不能高得过头。假如车上有乘客1000人,其中500人有在车上买饭的要求,但车上盒饭每餐只能供给200人;另外,车上还可提供每餐100人的方便面。请你根据实际情况设计一个价格方案,使列车在用餐销售上效益最大。

I

居民区供水问题

某居民区的民用自来水是由圆柱形水塔提供,水塔高12.2米,直径17.4米.水塔是由水泵根据水塔内水位高低自动加水,一般每天水泵工作两次.现在需要了解居民区用水规律与水泵的工作功率.按照设计,当水塔的水位降至最低水位,约8.2米,水泵自动启动加水;当水位升高到一个最高水位, 约10.8米,水泵停止工作.

可以考虑采用用水率(单位时间的用水量)来反映用水规律,并通过间隔一段时间测量水塔里的水位来估算用水率,表1是某一天的测量记录数据,测量了28个时刻,但是由于其中有3个时刻遇到水泵正在向水塔供水,而无水位记录(表1中用//表示).

试建立合适的数学模型,推算任意时刻的用水率,一天的总用水量和水泵工作功率.

表1 原始数据(单位:时刻(小时),水塔中水位(米))

时刻t

0

0.921

1.843

2.949

3.871

4.978

5.900

水位

9.677

9.479

9.308

9.125

8.982

8.814

8.686

时刻t

7.006

7.928

8.967

9.9811

10.925

10.954

12.032

水位

8.525

8.388

8.220

//

//

10.820

10.500

时刻t

12.954

13.875

14.982

15.903

16.826

17.931

19.037

水位

10.210

9.936

9.653

9.409

9.180

8.921

8.662

时刻t

19.959

20.839

22.015

22.958

23.880

24.986

25.908

水位

8.433

8.220

//

10.820

10.597

10.354

10.180

J

导弹攻击

某军一导弹基地发现正北方向120千米处海上有一艘敌艇以90千米/小时的速度向正东方向行驶.该基地立即发射导弹跟踪追击敌艇,导弹速度为450千米/小时,自动导航系统使导弹在任一时刻都能对准敌艇。

试问导弹在何时何地击中敌艇?

如果当基地发射导弹的同时,敌艇立即仪器发现.假定敌艇即刻以135千米/小时的速度向与导弹方向垂直方向逃逸,问导弹何时何地击中敌艇?

敌艇与导弹方向成何夹角逃逸最好?结论中有何启示?

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