数学建模上机练习习题及答案
数学建模题目及答案

09级数模试题1. 把四只脚的连线呈长方形的椅子往不平的地面上一放,通常只有三只脚着地,放不稳,然后稍微挪动几次,就可以使四只脚同时着地,放稳了。
试作合理的假设并建立数学模型说明这个现象。
(15分)解:对于此题,如果不用任何假设很难证明,结果很可能是否定的。
因此对这个问题我们假设 :(1)地面为连续曲面(2)长方形桌的四条腿长度相同(3)相对于地面的弯曲程度而言,方桌的腿是足够长的(4)方桌的腿只要有一点接触地面就算着地。
那么,总可以让桌子的三条腿是同时接触到地面。
现在,我们来证明:如果上述假设条件成立,那么答案是肯定的。
以长方桌的中心为坐标原点作直角坐标系如图所示,方桌的四条腿分别在A 、B 、C 、D 处,A 、B,C 、D的初始位置在与x 轴平行,再假设有一条在x 轴上的线ab,则ab 也与A 、B ,C 、D 平行。
当方桌绕中心0旋转时,对角线 ab 与x 轴的夹角记为θ。
容易看出,当四条腿尚未全部着地时,腿到地面的距离是不确定的。
为消除这一不确定性,令 ()f θ为A 、B 离地距离之和,()g θ为C 、D 离地距离之和,它们的值由θ唯一确定。
由假设(1),()f θ,()g θ均为θ的连续函数。
又由假设(3),三条腿总能同时着地, 故()f θ()g θ=0必成立(∀θ)。
不妨设(0)0f =,(0)0g >g (若(0)g 也为0,则初始时刻已四条腿着地,不必再旋转),于是问题归结为:已知()f θ,()g θ均为θ的连续函数,(0)0f =,(0)0g >且对任意θ有00()()0f g θθ=,求证存在某一0θ,使00()()0f g θθ=。
证明:当θ=π时,AB 与CD 互换位置,故()0f π>,()0g π=。
作()()()h f g θθθ=-,显然,()h θ也是θ的连续函数,(0)(0)(0)0h f g =-<而()()()0h f g πππ=->,由连续函数的取零值定理,存在0θ,00θπ<<,使得0()0h θ=,即00()()f g θθ=。
数学建模习题集及标准答案

3.动态模型:描述对象特征随时间(空间)的演变过程,分析对象特征的变化规律,预报对象特征的未来性态,研究控制对象特征的手段;微分方程建模:模根据函数及其变化率之间的关系确定函数,根据建模目的和问题分析作出简化假设,按照内在规律或用类比法建立微分方程。
4.按照你的观点应从那几个方面来建立传染病模型。
5.叙述Leslie人口模型的特点。并讨论稳定状况下种群的增长规律。
6.试比较连续形式的阻滞增长模型(Logistic模型)和离散形式阻滞增长模型,并讨论离散形式阻滞增长模型平衡点及其稳定性。
第二部分
1.优点:短期预报比较准确;缺点:不适合中长期预报;原因:预报时假设人口增长率为常数,没有考虑环境对人口增长的制约作用。
(4)你能提出其他的方法吗。用你的方法分配上面的名额。
2.在超市购物时你注意到大包装商品比小包装商品便宜这种现象了吗。比如洁银牙膏50g装的每支1.50元,120g装的3.00元,二者单位重量的价格比是1.2:1。试用比例方法构造模型解释这个现象。
(1)分析商品价格C与商品重量w的关系。价格由生产成本、包装成本和其他成本等决定,这些成本中有的与重量w成正比,有的与表面积成正比,还有与w无关的因素。
根据上述分析我们可以看出,该博弈比较明确可以预测的结果有这样几种情况:
(1) ,此时本博弈的结果是乙在第一阶段不愿意借给对方,结束博弈,双方得益
(1,0),不管这时候b的值是多少;(2) ,此时博弈的结果仍然是乙在第一阶段选择不借,结束博弈,双方得益(1,0);(3) ,此时博弈的结果是乙在第一阶段选择借,甲在第二阶段选择不分,乙在第三阶段选择打,最后结果是双方得益
数学建模上机实验题目1

数学建模上机实验题目1
某储蓄所每天的营业时间是上午9:00到下午5:00. 根据经验,每天不同阶段所需要的服务员数量如下:
储蓄所可以雇佣全时和半时两类服务员. 全时服务员每天报酬100元,从上午9:00到下午5:00工作,但中午12:00到下午2:00之间安排1小时的午餐时间。
储蓄所每天可以雇佣不超过3名的半时服务员,每个半时服务员必须连续工作4小时,报酬40元.
(1)问该储蓄所应如何雇佣全时和半时两类服务员?试建立模型,并利用数学软件编写相关程序。
(2)如果不能雇佣半时服务员,每天至少增加多少费用?
(3)如果雇佣半时服务员的数量没有限制,每天可以减少多少费用?。
数学建模试题(带答案)

数学建模试题(带答案)第一章4.在1.3节“椅子能在不平的地面上放稳吗”的假设条件中,将四脚的连线呈正方形改为长方形,其余不变。
试构造模型并求解。
答:相邻两椅脚与地面距离之和分别定义为)()(a g a f 和。
f 和g 都是连续函数。
椅子在任何位置至少有三只脚着地,所以对于任意的a ,)()(a g a f 和中至少有一个不为零。
不妨设0)0(,0)0(g >=f 。
当椅子旋转90°后,对角线互换,0π/2)(,0)π/2(>=g f 。
这样,改变椅子的位置使四只脚同时着地。
就归结为证明如下的数学命题:已知a a g a f 是和)()(的连续函数,对任意0)π/2()0(,0)()(,===⋅f g a g a f a 且,0)π/2(,0)0(>>g f 。
证明存在0a ,使0)()(00==a g a f证:令0)π/2(0)0(),()()(<>-=h h a g a f a h 和则, 由g f 和的连续性知h 也是连续函数。
根据连续函数的基本性质,必存在0a (0<0a <π/2)使0)(0=a h ,即0)()(00==a g a f 因为0)()(00=•a g a f ,所以0)()(00==a g a f8第二章7.10.用已知尺寸的矩形板材加工半径一定的圆盘,给出几种简便有效的排列方法,使加工出尽可能多的圆盘。
第三章5.根据最优定价模型 考虑成本随着销售量的增加而减少,则设kx q x q -=0)( (1)k 是产量增加一个单位时成本的降低 ,销售量x 与价格p 呈线性关系0,,>-=b a bp a x (2) 收入等于销售量乘以价格p :px x f =)( (3) 利润)()()(x q x f x r -= (4) 将(1)(2)(3)代入(4)求出ka q kbp pa bp x r --++-=02)(当k q b a ,,,0给定后容易求出使利润达到最大的定价*p 为bakb ka q p 2220*+--=6.根据最优定价模型 px x f =)( x 是销售量 p 是价格,成本q 随着时间增长,ββ,0t q q +=为增长率,0q 为边际成本(单位成本)。
数学建模线性规划上机题

例1 (任务安排)某厂计划在下月内生产4种产品B1,B2,B3,B4。
每种产品都可用三条流水作业线A1,A2,A3中旳任何一条加工出来.每条流水线(Ai)加工每件产品(Bj)所需旳工时数(i=1,2,3,j=1,2,3,4)、每条流水线在下月内可供运用旳工时数及多种产品旳需求均列表于4.1中.又A1,A2,A3三条流水线旳生产成本分别为每小时7,8,9元。
现应怎样安排各条流水线下月旳生产任务,才能使总旳生产成本至少?例2 (外购协议)某企业下月需要B1,B2,B3,B4四种型号旳钢板分别为1000,1200,1500,2023吨。
它准备向生产这些钢板旳A1,A2,A3三家工厂订货。
该企业掌握了这三家工厂生产多种钢板旳效率(吨/小时)及下月旳生产能力(小时),如表4.2所示。
而它们销售多种型号钢板旳价格如表4.3所示。
该企业当然但愿能以至少旳代价得到自己所需要旳多种钢板,那么,它应当向各钢厂订购每种钢板各多少吨?假设该企业订购时采用如下原则,要么不订购,要么至少订购100吨以上。
该怎样处理这个问题。
若至少订购50吨,怎样处理?例3 (广告方式旳选择) 中华家电企业近来生产了一种新型洗衣机.为了推销这种新产品,该企业销售部决定运用多种广告宣传形式来使顾客理解新洗衣机旳长处。
通过调查研究,销售部经理提出了五种可供选择旳宣传方式.销售部门并搜集了许多数据。
如每项广告旳费用,每种宣传方式在一种月内可运用旳最高次数以及每种广告宣传方式每进行一次所期望得到旳效果等.这种期望效果以一种特定旳相对价值来度量、是根据长期旳经验判断出来旳.上述有关数据见表4.8中华家电企业拨了20230元给销售部作为第一种月旳广告预算费、同步提出,月内至少得有8个电视商业节目,15条报纸广告,且整个电视广告费不得超过12023元,电台广播至少隔日有一次,现问该企业销售部应当采用怎样旳广告宣传计划,才能获得最佳旳效果?例4 长城家电企业近来研制了一种新型电视机.准备在三种类型旳商场即一家航空商场、一家铁路商场和一家水上商场进行销售.由于三家商场旳类型不同样,它们旳批发价和推销费都不同样。
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一、名词解释1.Table命令的使用格式;2.Solve命令的使用格式;3.Do命令的使用格式;4.Plot命令的使用格式;5.ListPlot命令的使用格式;6.Reduce命令的使用格式;7.Expand命令的使用格式;8.FindRoot命令的使用格式;9.Switch命令的使用格式;lO.ConstrainedMin命令的使用格式;11 .Factor命令的特点与几种使用格式。
12.Clear命令的特点与使用格式二、计算题1. 1959年8月4日是星期几,这一天与2001年12月4日之间共有多少天?2.求我国北京市的地理经纬度。
3.北美地区有几个国家?写出它们的名字。
4.求解递归关系式a” = 3% _2a”_2,ao =1,4 = 2。
5.求斐波那契(Fibonacci)数列Fibonacci[n]从n=l至【Jn = 50的值。
6.分别以0.1、0.01、0.001为误差上限,将J方化成近似分数。
7 .求下列矩阵的特征值与对应的特征向量:13•求解方程7% -和"—张+ 1X 14.求1+ 28+38+...+n 8的简洁表达式。
15.求Pell 方程.r 2 -234y 2 -1的最小正整数解。
16.将16进制的数字20转化为10进制的数字。
17.求下列矩阵的行列逆矩阵与转置矩‘1 2 3、A= 2 3 1、3 1 2,8.求多项式 f=( X1 + X2 +X3 + X4 + X5严中 Xi 3 x 23 X35 X42 X55 的系数。
9•求208素因子分解。
10. 用Lindo 求解下列整数线性规划问题。
max / = 20 兀 1 +10%兀1 +兀2 +兀3 = 30y, + y 2 + = 2020x l +10% = 30X 2 + 20y 2 = 25 x 3 + 15y 3s.tA 20兀i +10% <20*30 + 10*2030兀2+20y2 <30*30 + 20*20 25兀3+15儿 <25*30 + 15*20 x t , y j > 0,integers11. 求中国香港的地理经纬度。
数学建模作业题+答案

数学建模MATLAB 语言及应用上机作业11. 在matlab 中建立一个矩阵135792468101234501234A ⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥-----⎢⎥⎣⎦答案:A = [1,3,5,7,9;2,4,6,8,10;-1,-2,-3,-4,-5;0,1,2,3,4]2. 试着利用matlab 求解出下列方程的解(线性代数22页例14)123412423412342583692254760x x x x x x x x x x x x x x +-+=⎧⎪--=⎪⎨-+=-⎪⎪+-+=⎩ 答案:A=[2 ,1,-5,1;1,-3,0,-6;0,2,-1,2;1,4,-7,6]; B=[8;9;-5;0]; X=A\B 或A=[2,1,-5,1;1,-3,0,-6;0,2,-1,2;1,4,-7,6] b=[8,9,-5,0]' X=inv(A)*b3. 生成一个5阶服从标准正态分布的随机方阵,并计算出其行列式的值,逆矩阵以及转置矩阵。
答案:A=randn(5) det(A) inv(A) A'4. 利用matlab 求解出110430002A -⎡⎤⎢⎥=-⎢⎥⎢⎥⎣⎦的特征值和特征向量。
答案:A=[-1,1,0;-4,3,0;0,0,2] [V,D]=eig(A)5.画出衰减振荡曲线3sin3t y et -=在[0,4]π上的图像。
要求,画线颜色调整为黑色,画布底面为白色。
(在实际中,很多打印机时黑白的,因此大多数作图要考虑黑白打印机的效果。
) 给出恰当的x ,y 坐标轴标题,图像x 轴的最大值为4π。
6. 生成一个0-1分布的具有10个元素的随机向量,试着编写程序挑选出向量中大于0.5的元素。
数学建模和Matlab 上机作业2(2016-9-20)跟老师做(不用整合进作业中):上机演示讲解:函数,递归的两个例子的写法。
附:1. Fibonacci Sequence (斐波那契数列)在数学上,费波那西数列是以递归的方法来定义: F1= 1;F2= 1;F (n )=F (n-1)+F (n-2) 2. 阶乘举例:数学描述:n!=1×2×……×n ;计算机描述:n!=n*(n-1)!自己做(需要整合进作业中,提交到系统中):1. 写一个m 文件完成分值百分制到5分制的转换(即输入一个百分制,转换后输出一个5级对应的得分,联系条件控制语句)。
高二数学数学建模练习题及答案

高二数学数学建模练习题及答案一、简答题1. 什么是数学建模?数学建模是将现实问题抽象为数学模型,通过数学方法进行分析、求解并得出相应结论的过程。
它将数学知识与实际问题相结合,帮助我们理解问题的本质,预测和优化相关情况。
2. 数学建模的步骤有哪些?数学建模通常包括以下步骤:(1)问题的理解和描述:明确问题的背景、目标和限制条件,并对问题进行适当的简化和抽象。
(2)建立数学模型:将问题转化为数学表达式,建立合适的数学模型。
(3)模型的求解:利用数学方法对模型进行求解,得到定量的结果或结论。
(4)模型的验证和分析:对模型的结果进行检验,分析结果的合理性和可靠性。
(5)结果的解释与应用:解释模型结果,为实际问题提供有效的解决方案,并给出具体的应用建议。
3. 数学建模的意义是什么?数学建模在许多领域都具有重要意义:(1)在科学研究中,数学建模可以帮助解决实际问题,推动科学发展。
(2)在工程技术中,数学建模可以优化设计,提高效率和质量。
(3)在经济管理中,数学建模可以帮助决策者制定合理的策略和政策。
(4)在社会科学中,数学建模可以辅助分析社会问题,提供决策依据。
(5)数学建模还培养了学生的创新思维和解决问题的能力。
4. 数学建模过程中需要的数学知识有哪些?数学建模需要的数学知识包括但不限于:(1)数学分析:微分方程、积分、极限等。
(2)线性代数:矩阵运算、特征值与特征向量等。
(3)概率与统计:概率分布、统计推断等。
(4)最优化理论:线性规划、非线性规划等。
(5)图论与网络优化:最短路径、最小生成树等。
二、应用题1. 盒子问题已知一长方体盒子的长为20cm,宽为15cm,高为10cm。
现在要将一个边长为2cm的小正方体放入该盒子中,问最多可以放多少个小正方体?解答:盒子的体积为20 cm × 15 cm × 10 cm = 3000 cm³。
小正方体的体积为2 cm × 2 cm × 2 cm = 8 cm³。
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练习1基础练习一、矩阵及数组操作:1.利用基本矩阵产生3×3和15×8的单位矩阵、全1矩阵、全0矩阵、均匀分布随机矩阵([-1,1]之间)、正态分布矩阵(均值为1,方差为4)。
A=eye(3) B=eye(15,8)C=ones(3)D=ones(15,8)E=zeros (3) F=zeros(15,8) G=(-1+(1-(-1))*rand(3)) H=1+sqrt(4)*randn(5)2.利用fix及rand函数生成[0,10]上的均匀分布的10×10的整数随机矩阵a,然后统计a中大于等于5的元素个数a=fix(0+(10-0)*rand(10));K=find(a>=5);Num=length(K)或者num=sum(sum(a>=5))num =533.在给定的矩阵中删除含有整行内容全为0的行,删除整列内容全为0的列。
如已给定矩阵A在给定的矩阵中删除含有整行内容全为0的行在命令窗口中输入A(find(sum(abs(A'))==0),:)=[];删除整列内容全为0的列。
A(:,find(sum(abs(A'))==0))=[];二、绘图:4.在同一图形窗口画出下列两条曲线图像: y1=2x+5; y2=x ^2-3x+1, 并且用legen d标注 x=0:0.01:10; y1=2*x+5;y 2=x.^2-3*x+1; plot(x,y 1,x,y2,'r') leg en d('y 1', 'y2')12345678910-10010203040506070805.画出下列函数的曲面及等高线: z=x^2+y^2+sin(xy). 在命令窗口输入:[x,y]=meshgrid(0:0.25:4*pi);z=x.^2+y.^2+sin(x.*y);contour3(x,y,z);meshc(x,y,z)5101551015100200300400三、程序设计:6.编写程序计算(x在[-3,3],间隔0.01)建立M文件d.mx=input('请输入x的值:');if x>=-3&x<-1y=(-x.^2-4*x-3)/2;elseif x>=-1&x<1y=-x.^2+1;elseif x>=1&x<=3y=(-x.^2+4*x-3)/2;elsey='error'endy在命令窗口输入x 的值:7.有一列分数序列:求前15项的和。
a=1;b=2;sum=0;fork=1:15c=b/a;sum=sum+c;t=b;b=a+b;a=t;endsumsum =24.57018.用至少三种方法编写函数实现求任意整数n的阶乘。
方法一:function f=factor(n)if n<=1f=1;elsef=factor(n-1)*n;end方法二:functionresult=fa(n)n=input('please input n:');result = 1;for i = 1:nresult =result * i;end方法三:n=input('please input n:');x=1:n;prod(x)9.将任意大于6的偶数m写成两个素数p1、p2的和(试着写出所有的m=p1+p2的可能形式)。
解:functiony=f(n);n=input('请输入n的值:');if mod(n,2);error('n不是素数.请重新运行程序.')elseif n<=6;error('n必须大于6.请重新运行程序.')elsefor m=1:n;for k=m:n;if(isprime(m))&(isprime(k))&(m+k==n);disp([num2str(n),'=',num2str(m),'+',num2str(k)]);break;end;end;end;end;10.是否任意3的倍数m可以写成三个素数p1、p2、p3的和(试着写出所有的m=p1+p2+p3的可能形式)?解:functiony=fg(n);n=input('请输入n的值:');if mod(n,3);error('n不是3的倍数.请重新运行.')elseif n<6;error('n必须不小于6.')elsefor m=1:n;for k=m:n;for p=k:nif(isprime(m))&(isprime(k))&(isprime(p))&(m+k+p==n);disp([num2str(n),'=',num2str(m),'+',num2str(k),'+',num2str(p)]);break;end;end;end;end;end;四、数据处理与拟合初步:11.通过测量得到一组数据:分别采用y=c1+c2e^(-t)和y=d1+d2te^(-t)进行拟合,并画出拟合曲线进行对比。
解:t=1:10;y=[4.842,4.362,3.754,3.368, 3.169,3.038,3.034,3.016,3.012,3.005];x1=exp(-t)x1=0.36790.1353 0.0498 0.0183 0.0067 0.00250.0009 0.00030.0001 0.0000x2=t.*exp(-t)x2 =0.36790.2707 0.14940.0733 0.0337 0.0149 0.00640.0027 0.00110.0005y1=polyfit(x1,y,1)y1 =5.21653.1564y1=5.2165*exp(-t)+3.1564y1 =5.0754 3.86243.4161 3.2519 3.1915 3.16933.1612 3.1581 3.1570 3.1566y2=polyfit(x2,y,1)y2 =5.0273 2.9973y2=5.0273*t.*exp(-t)y2=1.8494 1.36070.7509 0.3683 0.16940.07480.0321 0.0135 0.00560.0023plot(t,y,t,y1,'r--',t,y2,'gx')12345612.计算下列定积分第一个:建立m文件:function f=jifen1(x)f=exp(-2*x);在命令窗口输入:[z1,n]=quad(@jifen1,0,2)得到结果:z1=0.4908n=25第二个:x=0:0.01:2;z2=exp(2*x);trapz(x,z2)得到结果:ans =26.8000第三个:t=-1:0.01:1;z3=x.^2-3*x+0.5;trapz(x,z3)得到结果:ans =1.666713.微分方程组当t=0时,x1(0)=1,x2(0)=-0.5,求微分方程t在[0,25]上的解,并画出相空间轨道图像。
t=0:0.01:25;[x,y]=dsolve('Dx=0.5-x','Dy=x-4*y','x(0)=1','y(0)=-0.5','t') x=1/2+1/2*exp(-t)y =1/8+1/6*exp(-t)-19/24*exp(-4*t)plot(t,x,t,y)图像如下:t=0:0.01:25;x=1/2+1/2*exp(-t);y =1/8+1/6*exp(-t)-19/24*exp(-4*t);plot(t,x,t,y)0510152025-0.50.5114.设通过测量得到时间t 与变量y的数据:t=[0 0.3 0.8 1.1 1.6 2.3];y=[0.5 0.82 1.14 1.25 1.35 1.41]; 分别采用多项式: y=a0+a 1t+a2t^2 和指数函数 y=b0+b 1e^t +b 2te^t 进行拟合,并计算均方误差、画出拟合效果图进行比较。
解:t=[0 0.3 0.8 1.1 1.6 2.3];y=[0.5 0.82 1.14 1.25 1.35 1.41]; tt =0:0.01:2.3;a=polyfit(t,y,2)yy1=polyval(a,tt);z1=polyval(a,t);wucha1=sqrt(sum((z1-y).^2))B=[ones(size(t'))exp(-t)'( t.*exp(-t))']; b=B\y'yy2=b(1)+b(2)*exp(-tt)+b(3)*tt.*exp(-tt); z2=b(1)+b(2)*exp(-t)+b(3)*t.*exp(-t);wucha2=sqrt(sum((z2-y).^2))figure(1);plot(t,y,'+',tt,yy1,t,z1,'o')figure(2);plot(t,y,'+',tt,yy2,t,z2,'o')00.51 1.52 2.515.观察函数:y=e^x-1.5cos(2*pi*x)在区间[-1,1]上的函数图像,完成下列两题:(1)用函数fzero求解上述函数在[-1,1]的所有根,验证你的结果;(2)用函数fminbnd求解上述函数在[-1,1]上的极小、极大、最小和最大值,在函数图像上标出你求得的最小值点作出验证。
注:可以用help fzero命令查看fzero的调用格式,fzero典型的调用方法是:fzero(@myfun,x0)%返回函数myfun在x0附近的根;fminbnd典型的调用方法是:fminbnd(@myfun,x1,x2)%返回函数myfun在区间[x1,x2]上的最小值。
(1)x=-1:0.01:1;y=exp(x)-1.5*cos(2*pi*x); plot(x,y,'g')hold on>>y0=0;>> plot(x,y0,'k')z=fzero('f',-0.8)z =-0.7985>> z=fzero('f',-0.1)z =-0.1531>> z=fzero('f',0.1)z =0.1154(2)f.mfunction y=f(x);y=exp(x)-1.5*cos(2*pi*x);x=fminsearch('f',-0.2,0.2) x=-0.0166>> x=fminsearch('f',-1,1)x =-1.0062f1.mfunction y=f(x);y=-exp(x)+1.5*cos(2*pi*x); x=fminsearch('f1',0.4,0.6)x =0.5288>> x=fminsearch('f1',-0.6,-0.4)x =-0.4897x1=-1.0062 ;y1=exp(x1)-1.5*cos(2*pi*x1)y1 =-1.1333plot(x1,y1,'*')练习2气象观察站调整问题某地区内有12个气象观察站(位置如图),现有10年各观察站的年降水量数据.为了节省开支,想要适当减少气象站.问题:减少哪些观察站可以使得到的降水量的信息量仍然足够大? 试结合方差分析和回归分析方法确定最终保留的观察站。