2015全国大学生数学建模竞赛B题

2015全国大学生数学建模竞赛B题
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“互联网+”时代的出租车资源配置

摘要

随着“互联网+”时代的到来,针对当今社会“打车难”的问题,多家公司建立了打车软件服务平台,并推出了多种补贴方案,这无论是对乘客和司机自身需求还是对出租车行业发展都具有一定的现实意义。本文依靠ISM解释结构、AHP-模糊综合评价、价格需求理论、线性规划等模型依次较好的解决了三个问题。

对于问题一求解不同时空出租车资源“供求匹配”程度的问题,本文先将ISM模型里的层级隶属关系进行改进,将影响出租车供求匹配的12个子因素分为时间、空间、经济、其它共四类组合,然后使用经过改进的AHP-模糊综合评价方法建立模型,提出了出租车空载率这一指标作为评价因子的方案,来分析冬季某节假日市南岗区出租车资源“供求匹配”程度。通过代入由1-9标度法确定的各因素相互影响的系数,得出各个影响因素的权重大小,利用无量纲化处理各影响因素,得出最终评判因子为0.3062,根据“供求匹配”标准,得出市南岗区出租车资源“供求匹配”程度处于供需合理状态的结论。同理,也得到了市不同区县、不同时间的供求匹配程度,最后作出市出租车“供求匹配”程度图。

对于问题二我们运用价格需求理论建立模型,以补贴前后打车人数比值与空驶率变化分别对滴滴和快的两个公司的不同补贴方案进行求解,依次得到补贴后对应的打车人数及空驶率的变化,再和无补贴时的状态对比,最后得出结论:当各公司补贴金额大于5元时,打车容易,即补贴方案能够缓解“打车难”的状况;当补贴小于5元时,不能缓解“打车难”的状况。

对于问题三,在问题二的模型下,建立了一个寻找最优补贴金额的优化模型,利用lingo软件[1]进行求解算出最佳补贴金额为8元,然后将这个值带入问题二的模型进行验证,经论证合理后将补贴金额按照4种分配方案分配给司机乘客。关键词:ISM解释结构模型;AHP-模糊综合评价;价格需求理论;线性规划

一问题重述

交通是社会生活众多产业当中的一项基础产业,不但和社会的经济发展关系紧密,与人们的生活也是息息相关。而出租车作为交通工具中的重要组成部分,可以给人们的生活带来更便捷的服务。所以无论是国还是国外,对于与出租车相关的问题都有较深入的研究。作为居民日常出行的交通工具,出租车在人们生活中发挥着重要的作用。然而由于时间、空间等因素,导致出租车行业面临着巨大的挑战,与此同时,也会出现“打车难”的现象。但这也正促进了依托互联网建立的打车软件的发展以及多种出租车补贴方案的出现。当今,“互联网+”发展迅速,所以研究互联网与出租车有关的问题是很有意义,本文要求搜集相关数据建立数学模型求解下列问题:

问题一:建立合理的指标,分析在不同时间和空间条件下出租车资源的“供求匹配程度”。

问题二:分析各公司的出租车补贴方案是否对“缓解打车难”有所帮助?

问题三:若要创建一个新的打车软件服务平台,应该设计什么样的补贴方案,并论证方案的合理性。

二模型假设

假设1:城市中不出现大量的人口迁入与迁出。

假设2:城市中出租车的数量短期不会发生变化。

假设3:城区面积不发生大规模扩展。

假设4:城市道路发展程度不会发生大变化。

假设5:手机打车软件的使用者年龄主要集中在18~35周岁。

假设6:其它交通工具发展水平不变。

假设7:城市人均收入短期不变。

三符号说明

1,24)

1,24)

四问题分析

问题一的分析

对于问题一,要想得到出租车资源的“供求匹配”程度,首要的问题是建立一个合理的评价指标。通过对影响出租车与乘客供求关系的广义因素进行分析,每种大的前提下又细分为其它的影响因子,也就是构造了两个层次,再将最底层的影响因子利用ISM解释结构模型[2]进行归类。利用层次分析-模糊综合评价模型对得到的归类进行分析和求解,得到综合评判集合,然后考虑结合一种出租车供需合理的标准,例如空载率这一指标对供求匹配程度进行分析。最后结合实际着重研究不同时间和空间前提下城市出租车资源的“供求匹配程度”。

问题二的分析

对于问题二,求各公司的补贴方案对“缓解打车难”是否有帮助,考虑到不同补贴方案归根到底是补贴金额的不同,因此考虑寻找一种补贴金额与打车难的关系,通过逆向思考,补贴金额可以等效看为出租车价格降低的金额,出租车价格变化与打车人数需求之间构成价格需求,于是可利用价格需求理论模型对此进行分析,但是单一的打车人数多少不足以表示打车是否困难,于是考虑增加一个

空载率指标与打车人数结合表示打车是否困难,最后评判打车困难时,由于打车难这是一个不可量化指标,因此要想得出打车难是否有缓解只能先建立一个标准,然后将价格需求理论模型的求解结果带入该标准。即可知道各公司的补贴整车对打车难是否有帮助。

问题三的分析

由于问题三是设计补贴方案,而问题二里我们建立了价格需求理论模型,求解了各个公司不同补贴方案对打车难缓解的影响,于是我们在问题三过建立一个补贴金额与乘客满意程度的双优化模型来设计一个补贴方案,然后利用问题二的求解结果对设计方案进行论证。

五、模型的建立与求解

5.1 问题一模型的建立与求解

5.1.1 利用ISM模型对影响因素分组

由于出租车资源供求匹配关系受到较多因素影响,其中很多因素又相互包含,必须全面考虑各个因素。所以我们采用ISM模型对相应影响因素进行分组、归类,使问题简化,方便求解。ISM模型是..

J N Warfield于1973年为了分析复杂的社会经济问题而提出的解释结构模型,是静态的定性模型,其特点是能够将复杂的系统逐级分解成若干个子系统。

为了分析出租车资源的供求匹配程度,我们考虑影响出租车与乘客供求关系的一些主要因素如表1。

表1 出租车与乘客供求关系主要影响因素

然后分析这些因素互相之间是否有关系,用0表示相互之间无影响,用1表示相互之间有影响,从而得到相互影响关系的邻接矩阵如下:

由于此矩阵中影响因素较多,所以运用Matlab软件对邻接矩阵进行求解,程序见附录一,得

1000000100101110110100101010110100101111110111110000100000000

0000100000000000010000000000001001000000000101000000000010000000000001000

1

1K ?? ? ? ? ? ? ? ? ?=

? ? ? ? ? ? ? ? ??

?

可达矩阵可说明两个因素之间是否存在路径,并能清楚说明两因素之间影响程度。定义集合()P I 为可达矩阵中要素I 一行中值为1的元素所在行元素集合,

()H I 为可达矩阵中I 这列值为1对应的列元素集合,当()()()H I P I H I =时,I 即为该层元素,然后剔除矩阵中的W 元素,进行下一层元素计算,可以得到最

终的分组:

{}1168,,U A A A =; {}22310,,U A A A =; {}371112,,U A A A =; {}4459,,U A A A =。 通过分析每组所包含的因素,我们发现分组1U 里面所包影响因素可理解为经济水平对出租车供求关系的影响,2U 里面所包影响因素可以看作为不同空间对出租车供求关系的影响,3U 里面所包影响因素可以看作不同时间对出租车供求关系的影响,结果如表2。

时间因素3u

是否是节假日5A 是否是高峰期4A

其它4u

乘客出行的紧急程度11A 旅游吸引能力12A 天气状况7A

5.1.2 问题一模型的建立

我们从出租车空载率角度考虑出租车资源的“供求匹配”程度问题,当出租车空载率过低时,说明打车的人少,出租车量小于乘客的需求;当空载率过高时,表明打车的人较多,出租车量大于乘客需求,出租车空载率能很好地反映出租车与人之间“供求匹配” 程度。所以我们选取空载率这一指标作为模型最终评价因子分析,来分析不同时间和空间出租车资源的“供求匹配”程度问题。

我们利用()AHP —模糊综合评价方法建立模型,首先,利用()AHP 构造出一个层次分析模型,指标评价体系结构图如图1。

图1 层次分析结构图

1)第一、二层权重集的确定

第一层包括4个因素,即1234(,,,)U U U U U ,利用AHP 层次分析法比较几种指标间的关联度如图3。

表 3 第一层因素间关联度

然后确定第一层指标权重,利用1~9标度法求解判断矩阵,构造第一层的评判矩阵Y 具体形式如下:

11121314212223243132333441424344u u u u 11/41/41/4u u u u 4124=u u u u 41/2121/2

1/41/21u u u u Y ????

???

?????=

????

????

??

?? 其中:12u 表示1u 与2u 之间的关联度。

之后求解第一层的权重集W ={1W ,2W 3W ,4W }。方法如下:先计算判断矩阵Y 每行元素的乘积i Q ,再对i Q 求五次方根,得到

{}

{}

1234,,,0.232,0.821,1.736,0.427

W W W W W ==

归一化处理:利用公式 4

1

/

i

i i i W W W ==∑对()1234,,,W W W W W =做归一化处理,

得到1,234(,,)(0.100,0.462,0.305,0.133)W W W W W ==即为所求特征向量。 一致性检验:为了说明以上所求得特征向量是否能够合理的分配权重,需要进行一致性检验,方法如下:通过公式()4

max 14i

i

YW W λ=∑

求得判断矩阵的最大特征值,

得到最大特征值max

5.024λ=。然后利用公式CI CR RI

=和max

1n CI n λ-=-,通过代入

数据 1.12RI =,4n =,max 5.024λ= ,得到0.0350.1CR =<,这就表明评判矩阵Y 具有很好的一致性,所以()1234,,,W W W W W =中的各项均可以作为U 的权重系数。

同第一层权重的求解过程,对于第二层指标,由于第一层的每一个因素都包含()123,,i

i i i u u u u =3个因素,于是得到第二层级的各项权重集:

()()()()

'1'2'3'4=0.2860.0810.5670.0860.1770.764=0.0760.6810.267=0.1820.0510.727W W W W =

2)确定综合评判结果

根据模糊综合评价法可知,综合判别公式12

(,)m B W Y b b b =?=,其中

4

1

()(1,2

)j i ij i b w y j m ===∑,将数据代入计算公式4

'1

()i i i B W W ==∑得到所研究

问题的综合评判结果:()0.1160.3040.580B =。

3)综合评判矩阵B 的修正

影响出租车供求匹配的具体因素有些有具体实际数据,各种数据的单位并不统一,不容易量化,而另外一些因素如:旅游吸引能力、乘客出行的紧急程度等影响因素是模糊的量。为了使各项因素具有可比性,我们将这些有实际数据的影响因素进行标准化处理,消除量纲差异。利用如下公式 '(1,2,;1,2,,)ij j

ij j

i n j m x x x s ==-=

(1)

()

()211,1

111,2,,j j n

n

ij j

ij i i n n j m x x s x x =

-∑∑==-??=

=??

??

(2)

将市民人均输入,人口密度,出租车数量,私家车数量数据分别按照上式标准化,但是得到的数据并不全是处于[]0,1之间,所以应用平移-极差变换使得所有的原始数据都在[]01,之间。得出量化结果:人均收入()11A =,人口密度()50.87A =,出租车数量()60.96A =,私家车数量()81A =。

对于模糊的影响因素,我们用 []01,之间的数来描述,例如:0.2对于天气状况来说意味着“差”,而0.8意味着“好”。其他模糊因素同理,得具体情形如表4。

表4 模糊影响因素处理结果

利用上表对12个因素的定量分析,我们可以对第二层级权重

()123,,(1,2,3,4)i i i i W W W W i ==进行修正,使之与这12个因素联系更加紧密,使结果更准确,第二层权重的修正如下:

''1123(0,2860.0810,567)W A A A = ''2456=(0.0860.0170.764W A A A )

()''378900760.6810.267W A A A =, ()''41011120.1820.0510.727W A A A =

4)最终评判标准的确定

对于出租车的资源供求匹配是否合理,我们采用出租车空驶率来进行评判,空驶率与出租车供需关系如下表所示:

表5 城市出租空载与交通供求关系

[4]

阶P ,即

0.250.300.40P ??

??=??????

于是我们结合已经求出的评判矩阵B ,可得出最终的评价结果公式:

M B P =?

评价因子M 与空载率是同一量级,我们将M 与空载率标准(表5)进行比较,从而得出出租车资源“供求匹配”的程度。到此,问题一的模型建立完成。 5.1.3 问题一模型的求解

本文以市为例,根据相关数据进行求解哈市出租车资源的“供求匹配”程度问题。我们从统计局获取哈市市区包括下辖区各县相关数据见附件1。为了满足从空间角度考虑问题,首先,我们将哈市分为中心区与边缘区,中心区包括市辖区:南岗区、道里区、道外区、香坊区、平房区、松北区、呼兰区、区。边缘区包括下瞎县城:宾县、延寿县、通河县等。时间角度我们主要从大的方向考虑,比如:季节,是否是节假日,是否是高峰期等。

我们先以哈市冬季南岗区某节假日为例,求解出租车资源“供求匹配”程度问题。南岗区相关数据见附件1。我们将评价所需的12个南岗区的相关数据代入所建建立的模型中,

得到量化后的指标为:

()0.92,0.87,0.2,0.8,0.8,0.96,0.8,0.92,0.8,0.8,0.8,0.8i A =

评判矩阵为:

''

0.2630.0710.1130.0690.1420.7330.6080.6270.2140.146

0.011

0.582i W ??

?

?= ?

?

??

利用Matlb 求解(程序见附录四),得到()0.2436 , 0.2639 ,0.4152B =,最后计算出的评价因子0.3062M BP ==。带入表5中进行比较,比较结果:0.300.30620.40<<,得出匹配程度:供需合理。

从而得出结论:哈市冬季南岗区某节假日出租车资源“供求匹配”程度处于供需合理状态。

类似的,利用上述方法可以求解出其他区和所辖县的“供求匹配”程度状况。画出哈市出租车资源“供求匹配”程度图如图2。

对于问题二中“打车难”这个问题,经过分析,发现乘客打车的难易程度最终都可以反映在补贴之后打车人数和出租车空载率这两个指标上。因为城市出租车数量短时间是不会发生大的变化的,而打车的人数却是一个变化的数值,打车

的人多了,打车就变得相对困难。出租车的空载率变小,人们打车就变得相对困难,反之亦然。所以我们用补贴方案实施前后,打车的人数和出租车空驶率的变化两个指标来反映乘客打车的难易程度,由此间接评判出各公司的出租车补贴方案对缓解打车难的现象是否有帮助。

虽然补贴的方案不尽相同,但其本质都是补贴一定数额的钱给相应的出租车司机和乘客,我们将不同补贴方式的差异转化为补贴金额的差异,由于补贴金额是直接影响打车难的关键因素,所以我们假设在这个期间不会有其他因素造成打车人数和空驶率的改变,打车人数和空驶率的改变只受补贴金额的影响。 5.2.2问题二模型的建立

我们借鉴价格理论模型[5]进行建模,价格需求理论是用于研究价格与需求人数的关系的方法,所以在这里我们将其应用于出租车价格变化与打车人数的关系研究上,但是本题中并没有价格变动这一指标,不过,因为补贴方案的不同最终影响的是补贴金额的不同,所以我们这里用补贴金额代替价格变动这一指标。价格需求理论指出价格与需求成负指数关系,所以我们建立如下方程

1220.480733( 5.117)

(1)x P P P r e r --=?+?- (3)

其中:1P 为价格补贴之前打车人数,2P 为价格补贴之后打车人数,r 为受出租车价格影响打车的人数占总人数的比例。在这里受出租车价格影响,打车的人数考虑为使用手机软件打车的人数,而这部分人年龄分布大概在18-35之间,我们通过查找统计局的各年龄人口数据(见附件1),估计出地区26.7%r =。

为了更好地体现补贴前后打车人数变化情况,我们采用补贴前后打车人数比值12

P P 作为评价打车人数变化的指标,根据公式(3)得方程:

12

0.48073(50117)(1)x P r P re ---=+ (4)

利用Matlab 画出函数图象如图4。(程序见附录二)

图4 打车人数变化率与补贴金额的关系

空载率与出租车价格变化的关系式为:

1i

j

E

n l p p i η?

??=-

(5)

E 为出租车日均载客里程;n 为出租车辆数;η为出租车出勤率;l 为平均每辆车的日行里程。

将式(4)带入(5)得到:

空驶率与出租车价格的关系式为: 0.48073( 5.117)

1[(1)]x E r n l

r e

i η--??+-??=-

(6)

我国汽车协会统计结果得出,当空载率大于40%时,供过于求;当空载率小

于25%时,供大于求;当处于25%~40%之间时,处于供求平衡状态。供过于求,车多,可以认为打车容易。供小于求,车少,可以认为打车难。当处于30%~40%之间时,处于供需平衡状态,我们不考虑空载率对打车难的影响,只考虑打车人数变化关系。

最后我们综合考虑补贴前后打车人数比值12

P P 和空载率i 变化情况,建立综合

评价标准如表。

5.2.3 问题二模型的求解

根据参考资料(见附件1),我们得到各公司补贴方案,考虑到我们采用的是补贴金额数来进行求解的,所以我们对各种补贴方案数据进行处理得到如下的表格。

将各个阶段的补贴金额数分别带进公式(4)(6)中,利用Matlab软件求解(程序见附录三)得:

表8滴滴打车补贴方案评价指标表

表9 快的打车补贴方案评价指标表

根据上述求解结果,对不同补贴方案,打车人数比值12

P P 与空载率i 都不相同,

且当补贴金额大于5元时,

1

2

P P 均小于1且i 均大于40%,而当补贴金额小于5元时

1

2

P P 大于1,且空驶率大幅下降。据此根据表6,我们得出结论:各公司的出租车补贴方案在一定程度上对“缓解打车难”是有帮助的,当补贴方案对应的补贴金额大于5元时,乘客打车变得容易,缓解了“打车难”的状况。当各个公司补贴方案对应的补贴金额小于5元时甚至不补贴时,打车较为困难,对缓解“打车难”没有帮助。

5.3问题三的模型建立及求解 5.3.1线性规划模型的建立

对于补贴方案的合理性,考虑问题二的求解方法,首先我们应用同样的方式,将补贴方案的差异,最终转化为补贴金额的差异。当我们创建一个打车平台并且自己设计补贴方案时,设计的方案要达到的目的是给司机和乘客补贴最少的钱,并使顾客达到最大满意度。于是我们可以将问题三中求解补贴方案合理性的目标转化为求解补贴金额最小以及不满意度最低的优化模型。

对于满意度,我们认为空驶率越高,打车越容易,相应的满意度越高.。在此我们假定乘客满意度就是由空驶率唯一确定, 并且与空驶率成正相关。但是由于我们要求解的优化模型是求解最小值,故而我们把求最大满意度问题转变为求解最低不满意度问题。

我们用0~1之间的数来描述乘客不满意度,最高为1,最低为0。当出租车空载率为30%左右时,打车容易,供需基本处于平衡状态;超过40%时,供过于求,低于25%时,供不应求,打车困难。不满意度与空驶率对应关系如下表:

表10 空驶率与不满意度对应表

通过对上述表中数据进行拟合,得到空驶率与乘客不满意度有如下函数关系:

()1

1.0165328.1908exp(23.973(0.25))

S i i =

++ (7)

综合分析以上数据,并结合式(4)、(6)我们建立优化模型如下:

()1

2

0.48073( 5.117)1221

2

;..

1;

1

1.0165328.1908exp(23.973(0.25))

(1);0.30.4;

0;0;x Min S x

E

s t i n l S i i P r P e r P i P P ds

di P P η--=-?

??=

++=??+-?≤≤>>

利用Lingo 软件对以上模型进行求解(程序见附录五),得到最佳解8x =元。 5.3.2设计方案

根据上面的求解结果,我们可知当补贴金额为8元时,乘客满意度最高,出租车供需较为合理,且打车较为容易。所以我们提供的补贴方案为每单返现8元。考虑到司机接单积极性因素的影响,可以将8元进行分配,由于乘客才是打车这个事件的主要影响因素,所以分配返现金额时,乘客所得金额应该大于出租车司机,具体分配方案如下

表11 出租车补贴方案(单位:元)

5.3.3论证其合理性

将我们得出的补贴方案代入问题二的模型求解,首先将补贴金额8元代入公

式(4)、(6)得出的人数变化率为0.7562,出租车空驶率0.8643,此时打车较为容易,且打车人数受价格变化影响较小。当然,我们代入更高的补贴金额也能达到这个目标,但却无法更进一步影响打车容易度,反而会增加打车软件公司的资产消耗。

最终我们得出结论,4种补贴方案较为合理。

六模型评价及推广

6.1 模型的评价

6.1.1 模型优点:

1)问题一中的模型合理地将ISM解释结构模型、层次分析法、模糊综合评价模型相结合,较好的解决了相应的问题,与单一模型相比较更具灵活性。

2)问题二中将补贴方案的差异具体化成补贴金额的差异,将打车难易的模糊说法具体为补贴前后打车人口数不同,这样做既可以说明问题的主要因素,又巧妙的简化了问题的分析与求解过程。

6.1.2模型的缺点:

1 )问题一中各类元素相互之间的相关系数在确定过程中具有一定的主观性。

2)在确定影响出租车“供求匹配”程度因素的过程中,由于时间的原因不能将因素集考虑的更加全面。

6.2 模型的推广

问题一中建立的数学模型用于评判不同时空出租车资源的供求匹配程度,联系实际情况,有很多与之类似的情形。比如不同地点的饭店在不同时间段提供的席位与客人的供求匹配程度的相关问题,还有不同地点的城市图书馆提供的图书与阅览者的供求匹配程度等。这样类似的实际问题有很多,只要确定好衡量指标,再结合具体问题,都可以用问题一中的模型来解决,这也就说明了模型的普适性和推广的价值。

七、参考文献

[1]凤秋,善强,作宝,数学实验,:工业大学,2010.

[2]守建.基于ISM模型的标准信息化影响因素分析[J].工业大学学报,

2010,42(8):1 306-1 310.

[3]丁树良,淑群,汪文义.可达矩阵在认知诊断测验编制中的重要作用[J].师

大学学报: 自然科学版,2010,34( 5) : 490-495.

[4]道勇,戴建军.基于 FCD 的市出租车汽车空驶率特点研究[A].第三届

中国智能交通年会学术委员会. 第三届中国智能交通年会论文集[C].:东南大学,2007.

[5]梁小民. 西方经济学导论. : 大学, 1993.

八、附录

附录一:

%根据邻接矩阵求解可达矩阵计算代码

A=xlsread('C:\Documents and Settings\Administrator\桌面\kedajuzhen.xls');

I=eye(12);

R=A+I;

K=0;

while 1

Rnew=R * (A+I)>0;

if isequal(R,Rnew)

Rnew

N=N+1

break

end

R=Rnew;

N=N+1;

end

success=xlswrite('E:\R.xls',Rnew)

附录二:

%画'打车人数变化率与补贴金额函数图象'程序代码

>>x=linspace(0,20,1000);

N=0.267*exp(-0.48073*(x-5.117))+1-0.267;

plot(x,N,'r')

>> title('打车人数变化率与补贴金额函数图象');

>> xlabel('补贴金额/元');

>> ylabel('打车人数变化率');

>> hold on

附录三:

%滴滴打车补贴求空载率程序代码

>> x=[10,12.5,16,10.5,4,0];

i=1-307.9*10000*0.267*(exp(-0.48073*(x-5.117))+1-0.267)/(336*0.9* 16136)

i =

0.8604 0.8717 0.8756 0.8638 0.5883 -1.0953

%滴滴打车补贴求人数变化率程序代码

x=[10,12.5,16,10.5,4,0];

>> G=0.267*exp(-0.48073*(x-5.117))+1-0.267

G =

0.7585 0.7407 0.7344 0.7531 1.1898 3.8579

%快滴打车补贴下求空载率程序代码

>> x=[10,11,13,10,4,0];

>>

i=1-307.9*10000*0.267*(exp(-0.48073*(x-5.117))+1-0.267)/(336*0.9*1613 6)

i =

0.8604 0.8665 0.8727 0.8604 0.5883 -1.0953

%快滴打车补贴下求人数变化程序代码

>> x=[10,11,13,10,4,0];

>> G=0.267*exp(-0.48073*(x-5.117))+1-0.267

G =

0.7585 0.7488 0.7390 0.7585 1.1898 3.8579

附录四:

%求解哈市冬季南岗区某节假日出租车资源“供求匹配”程度程序代码

>> W1=[0.100,0.462,0.305,0.133];

W2=[0.263,0.071,0.113;0.069,0.142,0.733;0.608,0.627,0.214;0.146,0.011,0.582]; >> W2(1,:)*W1(1)

ans =

0.0263 0.0071 0.0113

>> W2(2,:)*W1(2)

ans =

0.0319 0.0656 0.3386

>> W2(3,:)*W1(3)

ans =

0.1854 0.1912 0.0653

>> U=[0.0263,0.0071,0.0113;0.0319,0.0656,0.3386;0.1854,0.1912,0.0653];

>> B=sum(U)

>> W1=[0.100,0.462,0.305,0.133];

>> W2=[0.263,0.071,0.113;0.069,0.142,0.733;0.608,0.627,0.]

W2 =

0.2630 0.0710 0.1130

0.0690 0.1420 0.7330

0.6080 0.6270 0

>> W1=[0.100,0.462,0.305,0.133];

W2=[0.263,0.071,0.113;0.069,0.142,0.733;0.608,0.627,0.214;0.146,0.011,0.582]; >> W2(1,:)*W1(1);

>> W2(2,:)*W1(2);

>> W2(3,:)*W1(3);

>> U=[0.0263,0.0071,0.0113;0.0319,0.0656,0.3386;0.1854,0.1912,0.0653];

>> B=sum(U)

B =

0.2436 0.2639 0.4152

>> P=[0.25;0.30;0.40];

>> M=B*P

M =

0.3062

附录五:

%求解补贴金额最优解的代码

Moudel:

Min x

i=1-307.9*10000/366*0.9*13636*(H1/H2);

S(i)=1/(1.0165+328.1908exp(23.973*i+0.25*23.973));

H1=0.267*H1*exp(-0.48073(x-5.117)+0.733*H2;

i>0.3;

i<0.4;

diff(s)>0;

H1/H2>0;

End

2015全国大学生数学建模竞赛B题

“互联网+”时代的出租车资源配置 摘要 随着“互联网+”时代的到来,针对当今社会“打车难”的问题,多家公司建立了打车软件服务平台,并推出了多种补贴方案,这无论是对乘客和司机自身需求还是对出租车行业发展都具有一定的现实意义。本文依靠ISM解释结构、AHP-模糊综合评价、价格需求理论、线性规划等模型依次较好的解决了三个问题。 对于问题一求解不同时空出租车资源“供求匹配”程度的问题,本文先将ISM模型里的层级隶属关系进行改进,将影响出租车供求匹配的12个子因素分为时间、空间、经济、其它共四类组合,然后使用经过改进的AHP-模糊综合评价方法建立模型,提出了出租车空载率这一指标作为评价因子的方案,来分析冬季某节假日市南岗区出租车资源“供求匹配”程度。通过代入由1-9标度法确定的各因素相互影响的系数,得出各个影响因素的权重大小,利用无量纲化处理各影响因素,得出最终评判因子为0.3062,根据“供求匹配”标准,得出市南岗区出租车资源“供求匹配”程度处于供需合理状态的结论。同理,也得到了市不同区县、不同时间的供求匹配程度,最后作出市出租车“供求匹配”程度图。 对于问题二我们运用价格需求理论建立模型,以补贴前后打车人数比值与空驶率变化分别对滴滴和快的两个公司的不同补贴方案进行求解,依次得到补贴后对应的打车人数及空驶率的变化,再和无补贴时的状态对比,最后得出结论:当各公司补贴金额大于5元时,打车容易,即补贴方案能够缓解“打车难”的状况;当补贴小于5元时,不能缓解“打车难”的状况。 对于问题三,在问题二的模型下,建立了一个寻找最优补贴金额的优化模型,利用lingo软件[1]进行求解算出最佳补贴金额为8元,然后将这个值带入问题二的模型进行验证,经论证合理后将补贴金额按照4种分配方案分配给司机乘客。关键词:ISM解释结构模型;AHP-模糊综合评价;价格需求理论;线性规划

2005年数学建模B题

2013高教社杯全国大学生数学建模竞赛 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): 所属学校(请填写完整的全名):华南师范大学增城学院 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:年月日

赛区评阅编号(由赛区组委会评阅前进行编号):

2013高教社杯全国大学生数学建模竞赛 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):

DVD在线租赁 摘要 问题(三):题目需要我们回答购买各种DVD的数量来使95%的会员能看到他DVD想看到的DVD,并且要怎么分配才能使满意度达到最大;每种建立以总的购买数最小、会员满意度最大为双目标的规划模型。通过确定在一个月内每张DVD的在每个会员中手中的使用率;然后通过c语言程序编程来确定每种DVD 的购买量;建立0-1规划模型;通过LINGO软件使满意度达到最大,来最终确定DVD的分配; 一级,二级目标,将多目标规划转化为单目标;同时将第j种DVD的购买量y的整数约束去掉,求解出最小购买数为张。将最小购买数作为约束条件,优j 化满意度后,得到最大满意度为95%;然后对此时DVD的购买量 y向上取整,得 j 到总购买数为186张。当购买数为186张时,会员满意度达到97%。 三、模型假设 1、租赁周期为一个月,每月租两次的会员可以在月中再租赁一次; 2、同一种DVD每人只能租赁一次; 3、DVD在租赁过程中无损坏; 4、会员每月至少交一次订单; 5、会员只有把前一次所借的DVD寄回,才可以继续下一次租赁 6、月底DVD全部收回,继续下个周期的租赁; 7、随着时间的推移,该网站的会员们的流动情况不会出现大变动。 四、符号说明

2015年全国数学建模B题论文思路

B题“互联网+”时代的出租车资源配置 出租车是市民出行的重要交通工具之一,“打车难”是人们关注的一个社会热点问题。随着“互联网+”时代的到来,有多家公司依托移动互联网建立了打车软件服务平台,实现了乘客与出租车司机之间的信息互通,同时推出了多种出租车的补贴方案。 请你们搜集相关数据,建立数学模型研究如下问题: (1)试建立合理的指标,并分析不同时空出租车资源的“供求匹配”程度。指标:里程利用率,车辆满载率,车辆拥有量(万人)等,从这些指标去按以下步骤收集数据并分析 1分别收集一线(比如北上广),二线(比如西安),三线(比如拉萨)城市各一个的出租车数据来分析,这样就能代表全国了。这就是第一问中的“空” 2主要分析各个城市早(7:00——8:30) 中(11:30——2:30) 晚(17:30——18:30)上班高峰 和平时时段的打车的供求情况这就是第一问中的“时” 3最后总结哈供求匹配程度

(2)分析各公司的出租车补贴方案是否对“缓解打车难”有帮助? 1选取几个打车平台的补贴方案去分析,比如: 快的打车补贴变化 2014年1月20日快的打车乘客车费返现10元,司机奖励10元 2014年2月17日快的打车乘客返现11元,司机返5-11元[10] 2014年2月18日快的打车乘客返现13元[11] 2014年3月4日快的打车乘客返现10元/单,司机端补贴不变[6] 2014年3月5日快的打车乘客补贴金额变为5元 2014年3月22日快的打车乘客返现3—5元 2014年5月17日软件乘客补贴“归零” 2014年7月9日,将司机端补贴降为2元/单。[12] 2014年8月9日,滴滴、快的两大打车软件再出新规,全面取消司机端现金补贴。 滴滴打车 1月10日,滴滴打车乘客车费立减10元、司机立奖10元 2月17日,滴滴打车乘客返现10-15元,新司机首单立奖50元 2月18日,滴滴打车乘客返现12至20元 3月7日,滴滴打车乘客每单减免随机“6-15元” 3月23日,滴滴打车乘客返现3-5元 5月17日,打车软件乘客补贴“归零” 7月9日,软件司机端补贴降为2元/单 8月12日,滴滴打车取消对司机接单的常规补贴 2分析传统出租车公司的补贴方案 3最后一定要联系到是否对“缓解打车难”有帮助上,结论是:有一定帮助,但并未完全解决问题(),同时产生了新的问题。 注意要用数据和案例论证,不能自己在那空口说。这样就为下

2014数学建模B题解读

承诺书 我们仔细阅读了《全国大学生数学建模竞赛章程》和《全国大学生数学建模竞赛参赛规则》(以下简称为“竞赛章程和参赛规则”,可从全国大学生数学建模竞赛网站下载)。 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章程和参赛规则的,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,严格遵守竞赛章程和参赛规则,以保证竞赛的公正、公平性。如有违反竞赛章程和参赛规则的行为,我们将受到严肃处理。 我们授权全国大学生数学建模竞赛组委会,可将我们的论文以任何形式进行公开展示(包括进行网上公示,在书籍、期刊和其他媒体进行正式或非正式发表等)。 我们参赛选择的题号是(从A/B/C/D中选择一项填写): B 我们的报名参赛队号为(8位数字组成的编号): 所属学校(请填写完整的全名): 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): (论文纸质版与电子版中的以上信息必须一致,只是电子版中无需签名。以上内容请仔细核对,提交后将不再允许做任何修改。如填写错误,论文可能被取消评奖资格。) 日期:年月日赛区评阅编号(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):

创意平板折叠桌的设计 摘要 随着人类思维的不断进步,极具创意的作品也层出不穷。本文对创意平板折叠桌进行分析,运用三维坐标对不同平板折叠桌的结构进行描述。桌子外形由直纹曲面构成,桌面近似圆形,桌腿分成两组,每组各用一根钢筋将木条连接,钢筋两端分别固定在桌腿各组最外侧的两根木条上。随着铰链的活动,折叠桌可以平摊成一张平板,折叠时,沿木条有空槽以保证滑动的自由度。此折叠桌不仅设计精妙,造型美观。而且具有一定的实用价值,节省存储空间。 针对问题一,给定了一块平板的长宽高、木条宽度、以及折叠桌的高度。以折叠桌的某一桌脚为原点,利用对称性,建立空间直角坐标系。通过构建几何模型来找出桌面与最外侧桌脚木条的夹角(锐角)关系。然后运用三角函数计算出每根桌脚木条的长度以及开槽的大小。设每根桌脚木条与桌面的夹角为变量,通过几何关系,列出每条桌脚顶点处的坐标,, x y z分别满足的函数表达式,根据表达式编写MATLAB程序,画出桌脚边缘线变化过程。最后根据每个桌脚点在折叠过程中的改变,加入动态函数,用MATLAB画出折叠桌的动态过程。 针对问题二,根据稳固性好、加工方便、用材最少这三个限制条件求出非线性规划的目标函数和约束条件。由于问题一中要求稳固性好,所以对折叠桌的受力点做受力分析,为了使桌子承受最大的力量,对作用于折叠桌的压力、支持力、摩擦力等作分析。一个好的设计没有实用性就不能使用,所以我们把受力分析放在首要地位。为了使加工方便和用材最少,在保证稳固性的前提下减少使用的钢筋数量和选择最优加工参数。同时加工方便与材料的质地也有关,但是我们这里不考虑,统一用木质平板。根据以上三个约束条件,运用最优化的方法建立非线性规划模型,再用MATLAB求出最优解,得到最优的加工设计参数。 针对问题三,在问题一与问题二的模型基础上,设计出两种创意平板折叠桌。创意平板折叠桌一为桌面类似为菱形的折叠桌,建立坐标系得出菱形桌面和桌腿木条的方程,用MATLAB 进行编程,画出其动态图形。创意平板折叠桌二采用题目已给的图,采用一定的拼接技术,可根据顾客需求拼接出满足条件的的折叠桌。 关键词:边缘线MATLAB LINGO 受力分析最优化

2015年B题数学建模_滴滴打车模型分析

2015 数学建模B题 (公选课) 后打车时代究竟能走多远 --基于数学分析的打车软件盈利模式的评估体系 1.摘要 打车软件作为新兴的交易平台,增加了交易机会。且与街头扬招方式相比,打车软件优势也很明显,它可以让出租车司机迅速找到它的客户。出租车正在寻找客人而“空跑”。打车软件的出现则改变了这种信息不对称,大大降低了司机的“空载率”,减少了司机和乘客之间的交易成本——司机扫街和乘客扫街的时间成本。 其次,改变了支付方式。传统现金交易有两个弊病,一是安全性。另外,大量现金交易增加了司机的交易成本:时不时收到假钞,蒙受经济损失;每周几次到银行存钱也增加了时间成本。这些优势就使得打车软件极具有盈利的可能,只有软件找到用户并增强对他们的粘性,就有许多渠道来针对他们来盈利。 随着近两年打车软件的兴起,从原先40多款打车软件的百花齐放演变成现在的嘀嘀、快的双雄争霸,市场竞争也趋于白热化。2014年伊始,嘀嘀打车和快的打车进入史上空前的“烧钱大战”,在高峰期甚至达到2月17日乘客返现10—15元,新司机首单立奖50元,而且每单都有补贴十块。目前两大打车软件纷纷将针对乘客的补贴降至3元/单,对司机端的补贴,嘀嘀是5元/单,快的4元/单。部分城市的嘀嘀打车更已取消“立减优惠”,取而代之的是“用嘀嘀添新衣”的广告或改送购物网站现金券。那么,在后打车时代,滴滴打车这类打车软件还能走多远了?我们通过对打车软件盈利模式的研究来探索这个问题。 关键词:空载率,支付方式,交易成本,后打车时代2.模型的假设 ①打车软件开拓的市场基本成熟,大公司的投资也不再,补贴也不再, 利用生活服务来增强对用户的粘性。 ②假设软件公司为用户提高的生活服务质量日趋完善,出租车司机的

数学建模B题

数学建模B题 The following text is amended on 12 November 2020.

B题“互联网+”时代的出租车资源配置 摘要 本文针对现代生活中“打车难”这一问题,寻找引起其发生的主要因素,并在此基础上建立了与之相对应的打车软件服务信息平台,提出了最优控制策略,最后通过对深圳市出租车辆的调查做出了具体检验措施,验证出此模型的合理性。 针对问题一,本文首先运用层次分析方法,筛选出四至五个相对合理的指标以此来评判出对出租车供求的影响;其次运用SPSS软件对这些指标的数据进行预处理,应用主成分分析法从中再次筛选出三个重要指标,分别得出深圳市和佛山市供给量与需求量与对应三个重要指标间的关系,并利用MATLAB软件绘制供求量随影响因素变化的模型。利用灰色预测模型来分别预测未来几年深圳市和佛山市供给量与需求量发展趋势,验证其匹配状况,进而解决不同时间下的匹配度问题。运用灵敏度分析法,修正误差,完善模型。 针对问题二,考虑到出租车补贴主要为燃油补贴,由问题一的模型可知,燃油价格因素直接影响了供给量,通过问题一得出出租车补贴方案对缓解打车难有明显影响。 针对问题三,在软件平台建立上,为实现匹配度最佳,基于打车者与出租车距离最短,等待时间最短,首先利用图论的知识找出最短路径,进而运用改进的遗传算法求出最短时间,寻求到最优方案。其次根据空载量,分情况讨论具体补贴方案。最后根据GPS定位数据随机选取出“滴滴打车”某一时间内的经纬度,对以上服务信息平台进行检验,得出该平台较之前具有更好的合理性。 关键词:主成分分析灰色预测模型SPSS数据处理遗传算法

数学建模b题标准答案

2011高教社杯全国大学生数学建模竞赛 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): 所属学校(请填写完整的全名):北京大学 参赛队员(打印并签名) :1. 姚胜献 2. 许锦敏 3. 刘迪初 指导教师或指导教师组负责人(打印并签名):刘业辉 日期: 2011 年 9 月 12日赛区评阅编号(由赛区组委会评阅前进行编号):

2011高教社杯全国大学生数学建模竞赛 编号专用页 赛区评阅编号(由赛区组委会评阅前进行编号): 全国评阅编号(由全国组委会评阅前进行编号): 交巡警服务平台的设置与调度 摘要 本文通过建立整数规划模型,解决了分配各平台管辖范围、调度警务资源以及合理设置交巡警服务平台这三个方面的问题;通过建立线性加权评价模型定量评价了某市现有交巡警服务平台设置方案的合理性,并根据各个区对服务平台需求量的不同,提出了重新分配全市警力资源的解决方案。在计算交巡警服务平台到各个路口节点的路程时,使用了图论里的floyd算法。 针对问题一的第一个子问题,首先假设交巡警服务平台对某个路口节点的覆盖度是二元的,引入决策变量,建立了0-1整数规划模型。交巡警出警应体现时间的紧迫性,所以选择平均每个突发事件的出警时间最短作为目标函数,运用基于MATLAB的模拟退火算法进行求解,给出了中心城区A的20个服务平台的管辖范围,求得平均每个案件的出警时间为1.013分钟。 针对问题一的第二个子问题,为了实现对中心城区A的13个交通要道的快速全封锁,以最短的封锁时间为目标,建立了0-1整数规划模型,利用lingo软件编程求解,给出了该区交巡警服务平台警力合理的调度方案,并求得对13个交通要道实现全封锁最短需要8.02分钟。 问题一的第三个子问题是交巡警服务平台的选址问题。考虑到建设新的服务平台需要投入更多的成本和警务资源,还需平衡各个服务平台的工作量。因此,以增加最少的服务平台数和服务平台工作量方差最小为目标,采用集合覆盖理论,建立了双目标0-1整数规划模型,用基于MATLAB的模拟退火算法求解出增加的服务平台数为4个,新增 的服务平台具体位置为A 28,A 40 ,A 48 ,A 88 ,并得到各个服务平台的工作强度方差为2.28。 针对问题二的第一个子问题,通过建立线性加权评价模型定量评价了该市现有交巡警服务平台设置方案的合理性,结果发现全市服务平台覆盖率较低且各个区的工作量不均衡,得出全市服务平台的布局存在明显的不合理的结论。并确定各区域人口密度、各区域公路总长度以及各区域平均每天总的发案率为各区域对交巡警需求的指标,然后根据各个区对服务平台需求量的不同,提出了较为合理的分配全市警力资源的解决方案。 对于问题二的第二个子问题,以围堵范围最小和调动警力最少的原则,通过分析案发后嫌疑犯可能到达的位置,给出了围堵方案。 关键词:交巡警服务平台 0-1整数规划模拟退火法

全国大学生数学建模竞赛B题

全国大学生数学建模竞 赛B题 集团标准化小组:[VVOPPT-JOPP28-JPPTL98-LOPPNN]

2007高教社杯全国大学生数学建模竞赛题目 (请先阅读“对论文格式的统一要求”) B题:乘公交,看奥运 我国人民翘首企盼的第29届奥运会明年8月将在北京举行,届时有大量观众到现场观看奥运比赛,其中大部分人将会乘坐公共交通工具(简称公交,包括公汽、地铁等)出行。这些年来,城市的公交系统有了很大发展,北京市的公交线路已达800条以上,使得公众的出行更加通畅、便利,但同时也面临多条线路的选择问题。针对市场需求,某公司准备研制开发一个解决公交线路选择问题的自主查询计算机系统。 为了设计这样一个系统,其核心是线路选择的模型与算法,应该从实际情况出发考虑,满足查询者的各种不同需求。请你们解决如下问题: 1、仅考虑公汽线路,给出任意两公汽站点之间线路选择问题的一般数学模型与算法。并根据附录数据,利用你们的模型与算法,求出以下6对起始站→终到站之间的最佳路线(要有清晰的评价说明)。 (1)、S3359→S1828(2)、S1557→S0481(3)、S0971→S0485 (4)、S0008→S0073(5)、S0148→S0485(6)、S0087→S3676 2、同时考虑公汽与地铁线路,解决以上问题。 3、假设又知道所有站点之间的步行时间,请你给出任意两站点之间线路选择问题的数学模型。【附录1】基本参数设定 相邻公汽站平均行驶时间(包括停站时间):3分钟 相邻地铁站平均行驶时间(包括停站时间):2.5分钟 公汽换乘公汽平均耗时:5分钟(其中步行时间2分钟) 地铁换乘地铁平均耗时:4分钟(其中步行时间2分钟) 地铁换乘公汽平均耗时:7分钟(其中步行时间4分钟) 公汽换乘地铁平均耗时:6分钟(其中步行时间4分钟) 公汽票价:分为单一票价与分段计价两种,标记于线路后;其中分段计价的票价为:0~20站:1元;21~40站:2元;40站以上:3元 地铁票价:3元(无论地铁线路间是否换乘) 注:以上参数均为简化问题而作的假设,未必与实际数据完全吻合。 【附录2】公交线路及相关信息(见数据文件B2007data.rar)

重庆大学数学建模2015校赛B题

2015年重庆大学数学建模校内竞赛 B题:DNA序列的k-mer index 问题 这个问题来自DNA序列的k-mer index问题。 给定一个DNA序列,这个系列只含有4个字母ATCG,如S =“CTGTACTGTAT”。给定一个整数值k,从S的第一个位置开始,取一连续k个字母的短串,称之为k-mer(如k= 5,则此短串为CTGTA),然后从S的第二个位置,取另一k-mer(如k= 5,则此短串为TGTAC),这样直至S的末端,就得一个集合,包含全部k-mer 。如对序列S来说,所有5-mer为{CTGTA,TGTAC,GTACT,TACTG,ACTGT,TGTAT} 通常这些k-mer需一种数据索引方法,可被后面的操作快速访问。例如,对5-mer来说,当查询CTGTA,通过这种数据索引方法,可返回其在DNA序列S中的位置为{1,6}。问题 现在以文件形式给定100万个DNA序列,序列编号为1-1000000,每个基因序列长度为100 。 (1)要求对给定k,给出并实现一种数据索引方法,可返回任意一个k-mer所在的DNA 序列编号和相应序列中出现的位置。每次建立索引,只需支持一个k值即可,不需要支持全部k值。 (2)要求索引一旦建立,查询速度尽量快,所用内存尽量小。 (3)给出建立索引所用的计算复杂度,和空间复杂度分析。 (4)给出使用索引查询的计算复杂度,和空间复杂度分析。 (5)假设内存限制为8G,分析所设计索引方法所能支持的最大k值和相应数据查询效率。(6)按重要性由高到低排列,将依据以下几点,来评价索引方法性能

?索引查询速度 ?索引内存使用 ?8G内存下,所能支持的k值范围?建立索引时间

全国大学生数学建模竞赛b题全国优秀论文

基于打车软件的出租车供求匹配度模型研究与分析 摘要 目前城市“出行难”、“打车难”的社会难题导致越来越多的线上打车软件出现在市场上。“打车难”已成为社会热点。以此为背景,本文将要解决分析的三个问题应运而生。 本文运用主成分分析、定性分析等分析方法以及部分经济学理论成功解决了这三个问 题,得到了不同时空下衡量出租车资源供求匹配程度的指标与模型以及一个合适的补贴 方案政策,并对现有的各公司出租车补贴政策进行了分析。 针对问题一,根据各大城市的宏观出租车数据,绘制柱形图进行重点数据的对比分 析,首先确定适合进行分析研究的城市。之后,根据该市不同地区、时间段的不同特点 选择多个数据样本区,以数据样本区作为研究对象,进行多种数据(包括出租车分布、 出租车需求量等)的采集整理。接着,通过主成分分析法确定模型的目标函数、约束条 件等。最后运用spss软件工具对数据进行计算,求出匹配程度函数F 与指标的关系式, 并对结果进行分析。 针对问题二,在各公司出租车补贴政策部分已知的情况下,综合考虑出租车司机以 及顾客两个方面的利益,分别就理想情况与实际情况进行全方位的分析。在问题一的模 型与数据结果基础上,首先分别从给司机和乘客补贴两个角度定性分析了补贴的效果。 重点就给司机进行补贴的方式进行讨论,定量分析了目前补贴方案的效果,得出了如果 统一给每次成功的打车给予相同的补贴无法改善打车难易程度的结论,并对第三问模型 的设计提供了启示,即需要对具有不同打车难易程度和需求量的区域采取分级的补贴政 策。 针对问题三,在问题二的基础上我们设计了一种根据不同区域打车难易程度和需求

量来确定补贴等级的方法。设计了相应的量化指标,以极大化各区域打车难易程度降低 的幅度之和作为目标,建立该问题的规划模型。目的是通过优化求解该模型,使得通过 求得的优化补贴方案,能够优化调度出租车资源,使得打车难区域得到缓解。通过设计 启发式原则和计算机模拟的方法进行求解,并以具体案例分析得到,本文方法相对统一 的补贴方案而言的确可以一定程度缓解打车难的程度。 关键词:主成分分析法,供求匹配度,最优化模型,出租车流动平衡 1

2015年数学建模-B题

B题“互联网+”时代的出租车资源配置 摘要 本文针对现代生活中“打车难”这一问题,寻找引起其发生的主要因素,并在此基础上建立了与之相对应的打车软件服务信息平台,提出了最优控制策略,最后通过对市出租车辆的调查做出了具体检验措施,验证出此模型的合理性。 针对问题一,本文首先运用层次分析方法,筛选出四至五个相对合理的指标以此来评判出对出租车供求的影响;其次运用SPSS软件对这些指标的数据进行预处理,应用主成分分析法从中再次筛选出三个重要指标,分别得出市和市供给量与需求量与对应三个重要指标间的关系,并利用MATLAB软件绘制供求量随影响因素变化的模型。利用灰色预测模型来分别预测未来几年市和市供给量与需求量发展趋势,验证其匹配状况,进而解决不同时间下的匹配度问题。运用灵敏度分析法,修正误差,完善模型。 针对问题二,考虑到出租车补贴主要为燃油补贴,由问题一的模型可知,燃油价格因素直接影响了供给量,通过问题一得出出租车补贴方案对缓解打车难有明显影响。 针对问题三,在软件平台建立上,为实现匹配度最佳,基于打车者与出租车距离最短,等待时间最短,首先利用图论的知识找出最短路径,进而运用改进的遗传算法求出最短时间,寻求到最优方案。其次根据空载量,分情况讨论具体补贴方案。最后根据GPS定位数据随机选取出“滴滴打车”某一时间的经纬度,对以上服务信息平台进行检验,得出该平台较之前具有更好的合理性。 关键词:主成分分析灰色预测模型SPSS数据处理遗传算法

一、问题重述 随着经济的快速发展,人口密度的增大,“打车难”已成为全国大部分城市所面临的主要问题,人们均是采取“招手打车”方式,这不仅降低了司机载客量,而且对顾客来说,也浪费了很多时间。现在出现了“滴滴打车”,“快的打车”等软件服务平台,让人们利用“互联网+”方便快捷地打到车。而我们这个模型的主要目的既是通过搜集相关合理数据,从而进行以下问题的讨论。 1.寻找合适指标,建立数学模型,分析在不同时间地点的出租车需求量以及供应量之间的匹配程度。 2.通过分析现有不同的补贴方案,比较出租车的供求关系,观察出租车供不应求的现象是否得到缓解。 3.在第二问的基础上,设计合适的补贴方案,重新建立打车软件服务平台,并且论证所设计方案是否合理。 二、问题分析 本题要求我们建立数学模型,研究如何缓解“打车难“这一问题,并分析出租车补贴方案对其是否有缓解作用,并对建立的模型做相应的合理性预测检验。 2.1问题一的分析 问题一要求选取合理指标,并确定对不同时空出租车资源匹配程度。我们将对搜取到的指标首先进行剔除,归一化处理,使其处于同一量纲下,便于计算研究。其次应用层次分析法,通过各权重的比较确定出对出租车资源匹配影响最重要的指标作为以下论文中的合理指标。为了使结果更有说服性,我们应用灰色预测模型对接下来几年数据进行预测,以此来检验不同时空出租车资源的匹配程度。 2.2问题二的分析 问题二要求分析各公司出租车补贴方案问题,确定各公司的补贴方案对“缓解打车难”是否有帮助。总结出油价补贴是各大公司的主要补贴政策,分析出对油价补贴影响显著的因素,根据这些因素对供需匹配程度的影响,从而间接推测出政府的补贴方案对缓解打车难是否有帮助。 2.3问题三的分析 问题三要求新创建一个打车软件服务平台,此平台在保证空间最短路径的情形下又保证了时间上的最短,达到了双重优化作用。此软件服务平台系统首先应用图论中的dijkatra算法计算出最短路径d见附录1,其次利用改善后的遗传

2016年全国大学生数学建模B题官方答案提示

2016高教社杯全国大学生数学建模竞赛B题评阅要点本要点仅供参考,各赛区评阅组应根据对题目的理解及学生的解答,自主地进行评 阅 本题要求通过建立数学模型,讨论小区开放对周边道路通行的影响,并根据研究结果向城市规划和交通管理部门提出小区开放的合理化建议。 本题目主要考察学生在复杂环境因素下,针对小区开放的实际情况,建立合理简化的交通流模型。 第1问 评价小区开放对车辆通行的影响的指标体系一般应包括以下三类指标:高效性、安全性和稳健性。如何合理地选取评价指标,以及如何度量指标值,是本问的主要考察点。 评价指标可以有各种定义方式,依据其合理性与可计算性判断其价值。 第2问 本问要求建立交通流模型研究小区开放对周边道路通行的影响,重点考虑因素有交通流量及流量分配、车辆的行驶规则、小区开放规则等。尤其需要注意小区开放对道路通行的特殊影响因素,例如,小区道路与主路形成的交叉路口一般无交通信号设置,主路与小区内部道路的车速不同,小区内部车辆进出等。未考虑这类特殊影响的交通模型,对本问题的价值不大。 第3问 根据小区开放对周边道路通行的影响不同,小区应分类型讨论,主要分类因素有小区的大小、居住人口的密集度、进出小区路口的数量等,另外,周边道路上车流量的分布状况也会影响小区开放的效果。 评判时应注意,本问是否根据第二问所建立的模型进行计算,是否根据第一问的指标体系进行效果评价。

第4问 本问主要考察:1.论文的合理化建议是否来自于模型计算结果;2.合理化建议是否充实。 参考文献: 李向朋,城市交通拥堵对策一封闭型小区交通开放研究,长沙理工大学硕士论文,2014 王爽,微观交通仿真及分析技术在交通影响评价中的应用研究,吉林大学硕士论文,2005 芦欣,城市区域交通微循环系统优化研究,北京建筑大学硕士论文,2015 李健华,住宅小区的交通影响分析,华南理工大学硕士论文,2005 王浩苏,基于多目标决策的城市交通微循环系统功能优化研究,西南交通大学硕士论文,2014 张海明,城市居住片区交通微循环系统研究,西安建筑科技大学硕士论文,2011 钟媚,基干可持续发展的城市交通微循环路网优化研究,西南交通大学硕士论文,2013 李文权等,无信号交叉口主车流服从移位负指数分不下支路多车型混合车流的通行能力,系统工程理论与实践,2001 袁绍欣等,无信号交叉口车流通行状况的混杂Petri网模型,中国公路学报,2010. 蔡军,城市路网结构体系研究,同济大学博士论文,2005

全国大学生数学建模竞赛B题精选

2007高教社杯全国大学生数学建模竞赛题目 (请先阅读? “对论文格式的统一要求”) B 题:乘公交,看奥运 我国人民翘首企盼的第29届奥运会明年8月将在北京举行,届时有大量观众到现场观看奥 运比赛,其中大部分人将会乘坐公共交通工具(简称公交,包括公汽、地铁等)出行。这些 年来,城市的公交系统有了很大发展,北京市的公交线路已达 800条以上,使得公众的出行 更加通畅、便利,但同时也面临多条线路的选择问题。针对市场需求,某公司准备研制开发 一个解决公交线路选择问题的自主查询计算机系统。 为了设计这样一个系统,其核心是线路选择的模型与算法,应该从实际情况出发考虑, 满 足查询者的各种不同需求。请你们解决如下问题: 1、仅考虑公汽线路,给出任意两公汽站点之间线路选择问题的一般数学模型与算法。并根 据附录数据,利用你们的模型与算法,求出以下 6对起始站一终到站之间的最佳路线(要有 清晰的评价说明)。 ⑴、S3354 S1828(2)、S155L S0481(3) S0971— S0485 ⑷、S000IS0073(5)、S014I S0485(6) S0087^S 3676 2、 同时考虑公汽与地铁线路,解决以上问题。 3、 假设又知道所有站点之间的步行时间,请你给出任意两站点之间线路选择问题的数学模 型。 【附录1】基本参数设定 相邻公汽站平均行驶时间 (包括停站时间):3分 钟 相邻地铁站平均行驶时间 (包括停站时间):2.5分钟 5分钟(其中步行时间2分钟) 4分钟(其中步行时间2分钟) 7分钟(其中步行时间4分钟) 6分钟(其中步行时间4分钟) 公汽票价:分为单一票价与分段计价两种,标记于线路后;其中分段计价的票价为: 0?20 站:1元;21 ?40站:2元;40站以上:3元 地铁票价:3元(无论地铁线路间是否换乘) 注:以上参数均为简化问题而作的假设,未必与实际数据完全吻合 。 【附录2】公交线路及相关信息(见数据文件 B2007data.ra ) 公汽换乘公汽平均耗时 地铁换乘地铁平均耗时 地铁换乘公汽平均耗时 公汽换乘地铁平均耗时

2013全国数学建模竞赛B题优秀论文

基于最小二乘法的碎纸片拼接复原数学模型 摘要 首先对图片进行灰度化处理,然后转化为0-1二值矩阵,利用矩阵行(列)偏差函数,建立了基于最小二乘法的碎纸片拼接数学模型,并利用模型对图片进行拼接复原。 针对问题一,当两个数字矩阵列向量的偏差函数最小时,对应两张图片可以左右拼接。经计算,得到附件1的拼接结果为: 08,14,12,15,03,10,02,16,01,04,05,09,13,18,11,07,17,00,06。 附件2的拼接结果为: 03,06,02,07,15,18,11,00,05,01 ,09,13, 10,08,12,14,17,16,04。 针对问题二,首先根据每张纸片内容的不同特性,对图片进行聚类分析,将209张图片分为11类;对于每一类图片,按照问题一的模型与算法,即列偏差函数最小则进行左右拼接,对于没有拼接到组合里的碎纸片进行人工干预,我们得到了11组碎纸片拼接而成的图片;对于拼接好的11张图片,按照问题一的模型与算法,即行偏差函数最小则进行上下拼接,对于没有拼接到组合里的碎纸片进行人工干预。我们最终经计算,附件3的拼接结果见表9,附件4的拼接结果见表10。 针对问题三,由于图片区分正反两面,在问题二的基础上,增加图片从下到上的裁截距信息,然后进行两次聚类,从而将所有图片进行分类,利用计算机自动拼接与人工干预相结合,对所有图片进行拼接复原。经计算,附件5的拼接结果见表14和表15 该模型的优点是将图片分为具体的几类,大大的减少了工作量,缺点是针对英文文章的误差比较大。 关键字:灰度处理,图像二值化,最小二乘法,聚类分析,碎纸片拼接

一、问题重述 碎纸片的拼接复原技术在司法鉴定、历史文献修复与研究、军事情报获取以及故障分析等领域都有着广泛的应用。近年来,随着德国“斯塔西”文件的恢复工程的公布,碎纸文件复原技术的研究引起了人们的广泛关注。传统上,拼接复原工作需由人工完成,准确率较高,但效率很低。特别是当碎片数量巨大,人工拼接很难在短时间内完成任务。随着计算机技术的发展,人们试图开发碎纸片的自动拼接技术,以提高拼接复原效率。对于一页印刷文档,针对不同的破碎方法,讨论下列三个问题: (1)将给定的一页印刷文字文件纵切,建立碎纸片拼接复原模型和算法,并针对附件1、附件2给出的中、英文各一页文件的碎片数据进行拼接复原。 (2)对于碎纸机既纵切又横切的情形,设计碎纸片拼接复原模型和算法,并针对附件3、附件4给出的中、英文各一页文件的碎片数据进行拼接复原。 (3)对于双面打印文档,研究如何进行碎纸片的拼接复原问题。附件5给出的是一页英文印刷文字双面打印文件的碎片数据。要求尝试设计相应的碎纸片拼接复原模型与算法,并就附件5的碎片数据给出拼接复原结果。 二、模型的基本假设 (1)待拼接的碎纸片来自同一页印刷文字文件。 (2)待拼接复原的碎纸片是规整的矩形。 (3)模型中的碎纸片长度、宽度和面积都相等。 (4)附件中照片都是同标准拍摄。 三、符号说明

数学建模_B题_球队排名问题_答案详解

2010高教社杯全国大学生数学建模竞赛 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): 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): 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:年月日赛区评阅编号(由赛区组委会评阅前进行编号):

2010高教社杯全国大学生数学建模竞赛 编号专用页 赛区评阅编号(由赛区组委会评阅前进行编号): 全国评阅编号(由全国组委会评阅前进行编号):

一个给足球队排名次的方法 戚立峰毛威马斌 (北京大学数学系,100871) 指导教师樊启洪 摘要本文利用层次分析法建立了一个为足球排名次的数学模型.它首先用来排名次的数据是否充分做出判断,在能够排名次时对数据的可依赖程度做出估计,然后给出名次.文中证明了这个名次正是比赛成绩所体现的各队实力的顺序.文中将看到此模型充分考虑了排名结果对各场比赛的重要性的反馈影响,基本上消除了由于比赛对手的强弱不同造成的不公平现象.文中还证明了模型的稳定性,这保证了各队在发挥水平上的小的波动不会对排名顺序造成大的变动.本模型比较完满地解决了足球队排名次问题,而且经过简单修改,它可以适用于任何一种对抗型比赛的排名. §1 问题的提出及分析 本题的表1给出的是我国12支足球队在1988-1989年全国甲级联赛中的成绩,要求通过建立数学模型,对各队进行排名次. 按照通常的理解,排名的目的是根据比赛成绩排出反映各队真实实力状况的一个顺序.为达到这一点,一个好的排名算法应满足下面一些基本要求:(1)保序性;(2)稳定性;(3)能够处理不同场比赛的权重;(4)能够判断成绩表的可约性;(5)能够准确地进行补残;(6)容忍不一致现象;(7)对数据可依赖程度给出较为精确的描述. 可以想象,各队的真实实力水平在成绩表中反映出来(见§3假定Ⅱ),所以根据排名目的,我们要求排名顺序与成绩表反映的各队实力水平的顺序是一致的,这就是要求(1). 也就是说,如果a比b表现出色,a的名次就应排在b前面.但a比b出色不能只是由a对b这一场比赛所决定,必须参考a,b相对于其他队的成绩,像a平c,c胜d,d平b这组比赛对a,b的相对表现是有影响的.为使一个算法满足保序性,就必须充分考虑到将a,b连结起来的所有场比赛.下面的例子表明积分法布满足保序性. 例1 a平c,c胜d,d平b,a平b. 在上述比赛中a表现应比b出色,但按积分法计算a,b都积2分.其原因就在于积分法没有把a平c,c胜d,d平b这组比赛中所体现的a,b实力对比情况考虑进去; 要求(2)就是说成绩表小的变动不会对排名结果造成巨大影响.这是由于球队发挥水平存在正常波动而必须提供的,如果这种正常的小波动引起名次的巨大变化,那么排名就不令人信服; 要求(3)使得不同场比赛在排名中的地位不同,这是因为在实际比赛中,往往会有的队不幸遇到较强的队而输掉.为了避免由于对手的强弱不同造成的不公平,要求(3)是必须的.但现在的排名制度大都满足不了要求(3),以至于许多时候“运气”对名次起了重要作用;

2016年全国大学生数学建模B题官方答案提示

2016高教社杯全国大学生数学建模竞赛B题评阅要点 本要点仅供参考,各赛区评阅组应根据对题目的理解及学生的解答,自主地进行评阅 本题要求通过建立数学模型,讨论小区开放对周边道路通行的影响,并根据研究结果向城市规划和交通管理部门提出小区开放的合理化建议。 本题目主要考察学生在复杂环境因素下,针对小区开放的实际情况,建立合理简化的交通流模型。 第1问 评价小区开放对车辆通行的影响的指标体系一般应包括以下三类指标:高效性、安全性和稳健性。如何合理地选取评价指标,以及如何度量指标值,是本问的主要考察点。 评价指标可以有各种定义方式,依据其合理性与可计算性判断其价值。 第2问 本问要求建立交通流模型研究小区开放对周边道路通行的影响,重点考虑因素有交通流量及流量分配、车辆的行驶规则、小区开放规则等。尤其需要注意小区开放对道路通行的特殊影响因素,例如,小区道路与主路形成的交叉路口一般无交通信号设置,主路与小区内部道路的车速不同,小区内部车辆进出等。未考虑这类特殊影响的交通模型,对本问题的价值不大。 第3问 根据小区开放对周边道路通行的影响不同,小区应分类型讨论,主要分类因素有小区的大小、居住人口的密集度、进出小区路口的数量等,另外,周边道路上车流量的分布状况也会影响小区开放的效果。 评判时应注意,本问是否根据第二问所建立的模型进行计算,是否根据第一问的指标体系进行效果评价。 第4问 本问主要考察:1.论文的合理化建议是否来自于模型计算结果;2.合理化建议是否充实。 参考文献: 李向朋,城市交通拥堵对策一封闭型小区交通开放研究,长沙理工大学硕士论文,2014 王爽,微观交通仿真及分析技术在交通影响评价中的应用研究,吉林大学硕士论文,2005 芦欣,城市区域交通微循环系统优化研究,北京建筑大学硕士论文,2015 李健华,住宅小区的交通影响分析,华南理工大学硕士论文,2005 王浩苏,基于多目标决策的城市交通微循环系统功能优化研究,西南交通大学硕士论文,2014 张海明,城市居住片区交通微循环系统研究,西安建筑科技大学硕士论文,2011 钟媚,基干可持续发展的城市交通微循环路网优化研究,西南交通大学硕士论文,2013 李文权等,无信号交叉口主车流服从移位负指数分不下支路多车型混合车流的通行能力,系统工程理论与实践,2001 袁绍欣等,无信号交叉口车流通行状况的混杂Petri网模型,中国公路学报,2010. 蔡军,城市路网结构体系研究,同济大学博士论文,2005

2015研究生数学建模竞赛B题

数据的多流形结构分析 我们已经进入了一个信息爆炸的时代,海量的数据不断产生,迫切需要对这些大数据进行有效的分析,以至数据的分析和处理方法成为了诸多问题成功解决的关键,涌现出了大量的数据分析方法。几何结构分析是进行数据处理的重要基础,已经被广泛应用在人脸识别、手写体数字识别、图像分类、等模式识别和数据分类问题,以及图象分割、运动分割等计算机视觉问题(人脸识别、图像分类、运动分割等实例见下文)中。更一般地,对于高维数据的相关性分析、聚类分析等基本问题,结构分析也格外重要。 文献[1]指出一个人在不同光照下的人脸图像可以被一个低维子空间近似,由此产生大量的数据降维方法被用来挖掘数据集的低维线性子空间结构,这类方法假设数据集采样于一个线性的欧氏空间。但是,在实际问题中很多数据具备更加复杂的结构。例如,文献[2]中指出,运动分割(motion segmentation)中的特征点数据具有多个混合子空间的结构,判断哪些特征点属于同一子空间是这个问题能否有效解决的关键。 针对单一子空间结构假设的后续讨论主要是两个方面,首先是从线性到非线性的扩展,主要的代表性工作包括流形(流形是局部具有欧氏空间性质的空间,欧氏空间就是流形最简单的实例)学习等。流形学习于2000年在著名杂志Science上被首次提出,之后逐渐成为了研究热点。基于数据均匀采样于一个高维欧氏空间中的低维流形的假设,流形学习试图学习出高维数据样本空间中嵌入的低维子流形,并求出相应的嵌入映射。流形学习的出现,很好地解决了具有非线性结构的样本集的特征提取问题。然而流形学习方法通常计算复杂度较大,对噪声和算法参数都比较敏感,并且存在所谓的样本溢出问题,例如,当增加新的样本点时,不能快速地提取新特征。 其次是流形或子空间从一个到多个的扩展,即假设数据集采样于多个欧氏空间的混合。子空间聚类(又称为子空间分割,假设数据分布于若干个低维子空间的并)是将数据按某种方式分类到其所属的子空间的过程。通过子空间聚类,可以将来自同一子空间中的数据归为一类,由同类数据又可以提取对应子空间的相关性质。根据综述[2],子空间聚类的求解方法有代数方法、迭代方法、统计学方法和基于谱聚类的方法。其中基于谱聚类的方法在近几年较为流行,这类方法

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