数学建模课程设计论文
大学数学建模论文范文3000字(汇总5篇)

大学数学建模论文范文3000字第1篇一、小学数学建模_数学建模_已经越来越被广大教师所接受和采用,所谓的_数学建模_思想就是通过创建数学模型的方式来解决问题,我们把该过程简称为_数学建模_,其实质是对数学思维的运用,方法和知识解决在实际过程中遇到的数学问题,这一模式已经成为数学教育的重要模式和基本内容。
叶其孝曾发表《数学建模教学活动与大学数学教育改革》,该书指出,数学建模的本质就是将数学中抽象的内容进行简化而成为实际问题,然后通过参数和变量之间的规律来解决数学问题,并将解得的结果进行证明和解释,因此使问题得到深化,循环解决问题的过程。
二、小学数学建模的定位1.定位于儿童的生活经验儿童是小学数学的主要教学对象,因此数学问题中研究的内容复杂程度要适中,要与儿童的生活和发展情况相结合。
_数学建模_要以儿童为出发点,在数学课堂上要多引用发生在日常生活中的案例,使儿童在数学教材上遇到的问题与现实生活中的问题相结合,从而激发学生学习的积极性,使学生通过自身的经验,积极地感受数学模型的作用。
同时,小学数学建模要遵循循序渐进的原则,既要适合学生的年龄特征,赋予适当的.挑战性;又要照顾儿童发展的差异性,尊重儿童的个性,促进每一个学生在原有的基础上得到发展。
2.定位于儿童的思维方式小学生的特点是年龄小,思维简单。
因此小学的数学建模必须与小学生的实际情况相结合,循序渐进的进行,使其与小学生的认知能力相适应。
实际情况表明,教师要想使学生能够积极主动的思考问题,提高他们将数学思维运用到实际生活中的能力,就必须把握好儿童在数学建模过程中的情感、认知和思维起点。
我们以《常见的数量关系》中关于速度、时间和路程的教学为例,有的老师启发学生与二年级所学的乘除法相结合,使乘除法这一知识点与时间、速度和路程建立了关联,从而使_数量关系_与数学原型_一乘两除_结合起来,并且使学生利用抽象与类比的思维方法完成了_数量关系_的_意义建模_,从而创建了完善的认知体系。
优秀的数学建模论文范文(通用8篇)

优秀的数学建模论文范文第1篇摘要:将数学建模思想融入高等数学的教学中来,是目前大学数学教育的重要教学方式。
建模思想的有效应用,不仅显著提高了学生应用数学模式解决实际问题的能力,还在培养大学生发散思维能力和综合素质方面起到重要作用。
本文试从当前高等数学教学现状着手,分析在高等数学中融入建模思想的重要性,并从教学实践中给出相应的教学方法,以期能给同行教师们一些帮助。
关键词:数学建模;高等数学;教学研究一、引言建模思想使高等数学教育的基础与本质。
从目前情况来看,将数学建模思想融入高等教学中的趋势越来越明显。
但是在实际的教学过程中,大部分高校的数学教育仍处在传统的理论知识简单传授阶段。
其教学成果与社会实践还是有脱节的现象存在,难以让学生学以致用,感受到应用数学在现实生活中的魅力,这种教学方式需要亟待改善。
二、高等数学教学现状高等数学是现在大学数学教育中的基础课程,也是一门必修的课程。
他能为其他理工科专业的学生提供很多种解题方式与解题思路,是很多专业,如自动化工程、机械工程、计算机、电气化等必不可少的基础课程。
同时,现实生活中也有很多方面都涉及高数的运算,如,银行理财基金的使用问题、彩票的概率计算问题等,从这些方面都可以看出人们不能仅仅把高数看成是一门学科而已,它还与日常生活各个方面有重要的联系。
但现在很多学校仍以应试教育为主,采取填鸭式教学方式,加上高数的教材并没有与时俱进,将其与生活的关系融入教材内,使学生无法意识到高数的重要性以及高数在日常生活中的魅力,因此产生排斥甚至对抗的心理,只是在临考前突击而已。
因此,对高数进行教学改革是十分有必要的,而且怎么改,怎么让学生发现高数的魅力,并积极主动学习高数也是作为教师所面临的一个重大问题。
三、将数学建模思想融入高等数学的重要性第一,能够激发学生学习高数的兴趣。
建模思想实际上是使用数学语言来对生活中的实际现象进行描述的过程。
把建模思想应用到高等数学的学习中,能够让学生们在日常生活中理解数学的实际应用状况与解决日常生活问题的方便性,让学生们了解到高数并不只是一门课程,而是整个日常生活的基础。
数学建模课程论文

数学建模课程论文随着科学技术特别是信息技术的高速发展,数学的应用价值越来越得到众人的重视。
下面是店铺为大家整理的数学建模课程论文,供大家参考。
数学建模课程论文范文一:信号驱动的空气管理系统控制逻辑建模方法【摘要】为了提高空气管理系统控制功能的设计与确认效率,研究了信号驱动的空气管理系统控制逻辑建模方法。
结合空气管理系统控制特点,采用自底向上建模的思想,先构建底层系统信号库,再由信号逐层搭建控制逻辑,最后由控制逻辑驱动功能并在功能层进行逻辑确认。
本文方法在空气管理系统CAS与简图页逻辑设计与确认过程中进行了应用验证。
【论文关键词】空气管理系统;信号驱动;控制逻辑建模0 引言空气管理系统是民用飞机上非常重要的机载系统之一,负责控制飞机引气、座舱压力调节、机翼防冰、温度控制等功能[1-5]。
空气管理系统控制是以两个综合空气管理系统控制器(IASC)为控制中枢,以各种传感器发来的监控信号、外部系统发来的通讯信号为输入,经IASC内部逻辑运算后,驱动各种受控设备,如风扇、活门、加热器等,来实现飞机空气温度、压力、流量等控制功能,并将系统状态信息发送给外部系统实现显示、告警及记录功能。
空气管理系统控制功能需求是以系统需求为依据,结合所采用的控制架构细化而来。
各控制功能由若干个控制逻辑组成。
在空气管理系统研制过程中需要进行控制功能的确认与验证。
仿真的方式能有效提高效率,降低成本,而建立各种控制逻辑模型则是进行仿真确认与验证的基础。
本文研究了一种信号驱动的空气管理系统控制逻辑建模方法。
1 信号驱动的控制逻辑建模方法信号驱动是指由各种信号作为基本单元来进行控制逻辑建模。
各个信号表示着不同的状态变量,空气管理系统控制器根据不同的输入状态变量的值来决定发出的指令信号。
通过基本信号来表述逻辑能从最底层关系开始,逐步向上搭建整套控制逻辑。
具体的建模过程包括构建信号库、搭建逻辑树以及驱动功能验证逻辑3个步骤。
1.1 构建信号库构建信号库是为了方便在构建逻辑时随时调用而将一些基本的输入信号信息收集并按照一定的编码方式存储起来。
数学建模优秀论文(精选范文10篇) 2021

根据实际问题来建立数学模型,对数学模型来进行求解,然后根据结果去解决实际问题,这就是数学建模,本篇文章主要是向大家介绍几篇数学建模优秀论文得范文,希望对有这方面参考得学者有所帮助。
数学建模优秀论文精选范文10篇之第一篇:培养低年段学生数学建模意识得微课教学---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------感谢使用本套资料,希望本套资料能带给您一些思维上的灵感和帮助,个人建议您可根据实际情况对内容做适当修改和调整,以符合您自己的风格,不太建议完全照抄照搬哦。
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------摘要:本文阐述了录制微课对培养学生建模意识得必要性和可行性,认为在小学数学教学中,鼓励低年段学生录制微课有积极意义,主张提高小学生建模语言表达能力,通过任务驱动和学生自主录制微课,逐步深入学习建模内容,培养并增强学生得建模意识。
关键词:低年段数学; 微课; 建模意识;当今社会,信息技术高速发展使教学资源高度丰富。
广大教师纷纷探讨如何利用信息技术更好地为教学服务,有效地改进教与学得方式,提高学生学习兴趣。
一、录制微课对培养学生建模意识得必要性和可行性“三年级现象”备受关注,很多人认为小学三年级是道坎,有得学生一、二年级数学成绩很好,到了三年级就断崖式下降。
如果真得出现这种现象,那么学生一、二年级数学成绩好只是表象。
一、二年级是学生初步感知数学得重要时期。
低年段数学知识是基础,对于低年段数学教学包括建模教学必须引起广大教育工作者得重视,让学生从小接受正确得教学模式,真正掌握学习数学得思想方法,避免出现短暂成绩好得现象。
数学建模经典论文五篇

1、 血样的分组检验在一个很大的人群中通过血样检验普查某种疾病,假定血样为阳性的先验概率为p(通常p 很小).为减少检验次数,将人群分组,一组人的血样混合在一起化验.当某组的混合血样呈阴性时,即可不经检验就判定该组每个人的血样都为阴性;而当某组的混合血样呈阳性时,则可判定该组至少有一人血样为阳性,于是需要对这组的每个人再作检验.(1)、当p 固定时(如0.01%,…,0.1%,…,1%)如何分组,即多少人一组,可使平均总检验次数最少,与不分组的情况比较. (2)、当p 多大时不应分组检验.(3)、当p 固定时如何进行二次分组(即把混合血样呈阳性的组再分成小组检验,重复一次分组时的程序).模型假设与符号约定1 血样检查到为阳性的则患有某种疾病,血样呈阴性时的情况为正常2 血样检验时仅会出现阴性、阳性两种情况,除此之外无其它情况出现,检验血样的药剂灵敏度很高,不会因为血样组数的增大而受影响. 3 阳性血样与阳性血样混合也为阳性 4 阳性血样与阴性血样混合也为阳性 5 阴性血样与阴性血样混合为阴性 n 人群总数 p 先验概率血样阴性的概率q=1-p血样检验为阳性(患有某种疾病)的人数为:z=np 发生概率:x i P i ,,2,1, = 检查次数:x i R i ,,2,1, = 平均总检验次数:∑==xi i i R P N 1解1设分x 组,每组k 人(n 很大,x 能整除n,k=n/x ),混合血样检验x 次.阳性组的概率为k q p -=11,分组时是随机的,而且每个组的血样为阳性的机率是均等的,阳性组数的平均值为1xp ,这些组的成员需逐一检验,平均次数为1kxp ,所以平均检验次数1kxp x N +=,一个人的平均检验次数为N/n,记作:k k p kq k k E )1(1111)(--+=-+=(1) 问题是给定p 求k 使E(k)最小. p 很小时利用kp p k -≈-1)1(可得kp kk E +=1)( (2) 显然2/1-=p k 时E(k)最小.因为K 需为整数,所以应取][2/1-=p k 和1][2/1+=-p k ,2当E (k )>1时,不应分组,即:1)1(11>--+k p k,用数学软件求解得k k p /11-->检查k=2,3,可知当p>0.307不应分组.3将第1次检验的每个阳性组再分y 小组,每小组m 人(y 整除k,m=k/y ).因为第1次阳性组的平均值为1xp ,所以第2次需分小组平均检验1yxp 次,而阳性小组的概率为m q p -=12(为计算2p 简单起见,将第1次所有阳性组合在一起分小组),阳性小组总数的平均值为21yp xp ,这些小组需每人检验,平均检验次数为21yp mxp ,所以平均总检验次数211yp mxp yxp x N ++=,一个人的平均检验次数为N/n,记作(注意:n=kx=myx)p q q q mk p p m p k m k E m k -=-+-+=++=1),1()1(111),(211 (3) 问题是给定p 求k,m 使E (k,m )最小.P 很小时(3)式可简化为21),(kmp mkpk m k E ++≈ (4)对(4)分别对k,m 求导并令其等于零,得方程组:⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+-=++-0012222kp m kp mp mp k 舍去负数解可得:2/14/3,21--==p m p k (5)且要求k,m,k/m 均为整数.经在(5)的结果附近计算,比较E(k,m),得到k,m 的最与表1比较可知,二次分组的效果E(k,m)比一次分组的效果E(k)更好.2、铅球掷远问题铅球掷远比赛要求运动员在直径2.135m 的圆内将重7.257kg 的铅球投掷在 45的扇形区域内,建立模型讨论以下问题1.以出手速度、出手角度、出手高度 为参数,建立铅球掷远的数学模型;2.考虑运动员推铅球时用力展臂的动 作,改进以上模型.3.在此基础上,给定出手高度,对于 不同的出手速度,确定最佳出手角度 问题1模型的假设与符号约定1 忽略空气阻力对铅球运动的影响.2 出手速度与出手角度是相互独立的.3 不考虑铅球脱手前的整个阶段的运动状态. v 铅球的出手速度 θ 铅球的出手角度 h 铅球的出手高度 t 铅球的运动时间 L 铅球投掷的距离g 地球的重力加速度(2/8.9s m g=)铅球出手后,由于是在一个竖直平面上运动.我们,以铅球出手点的铅垂方向为y 轴,以y 轴与地面的交点到铅球落地点方向为x 轴构造平面直角坐标系.这样,铅球脱手后的运动路径可用平面直角坐标系表示,如图.因为,铅球出手后,只受重力作用(假设中忽略空气阻力的影响),所以,在x 轴上的加速度0=,在y 轴上的加速度g a y -=.如此,从解析几何角度上,以时间 t 为参数,易求得铅球的运动方程:⎪⎩⎪⎨⎧+-==h gt t v y t v x 221sin cos θθ 对方程组消去参数t ,得h x x v gy ++-=)(tan cos 2222θθ……………………………………………(1) 当铅球落地时,即是0=y ,代入方程(1)解出x 的值v ggh gh v g v x θθθθθ2222sin 22cos sin cos sin 2-++=对以上式子化简后得到铅球的掷远模型θθθ22222cos 22sin 222sin g v h g v g v L +⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=………………………………(2) 问题2我们观察以上两个阶段,铅球从A 点运动到B 点,其运动状态是匀加速直线运动的,加速距离是2L 段.且出手高度与手臂长及出手角度是有一定的联系,进而合理地细化各个因素对掷远成绩的约束,改进模型Ⅰ.在投掷角度为上进行受力分析,如图(3)由牛顿第二定 律可得,ma mg F =-θsin 再由上式可得,θsin g mFa -=………………………………………(3) 又,22022aL v v =-,即22022aL v v += (4)将(3)代入(4)可得,θsin 2222202g L m FL v v -⎪⎭⎫⎝⎛+= ………………………(5) (5)式进一步说明了,出手速度v 与出手角度θ有关,随着θ的增加而减小.模型Ⅰ假设出手速度与出手角度相互独立是不合理的. 又根据图(2),有θsin 1'L h h += (6)由模型Ⅰ,同理可以得到铅球脱手后运动的距离θθθ22222cos 22sin 222sin g v h g v g v L +⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+= 将 (4)、(5)、(6)式代入上式整理,得到铅球运动的距离()⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⎪⎭⎫⎝⎛++++-⎪⎭⎫ ⎝⎛+=θθθθθ22220'2220sin sin 22sin 2112sin 2sin 22g L m FL v h g g g L m FL v L 对上式进行化简:将m=7.257kg,2/8.9s m g = 代入上式,再令m h 60.1'= (我国铅球运动员的平均肩高),代入上式进一步化简得,()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-++-++⨯θθθθθ2222232222sin sin 6.192756.06.19sin 6.19sin 2756.0sin 1L FL v L FL v ………………(7) 所以,运动员投掷的总成绩θcos 1L L S +=问题3给定出手高度,对于不同的出手速度,要确定最佳的出手角度.显然,是求极值的问题,根据微积分的知识,我们要先求出驻点,首先,模型一中L 对θ求导得,g hv g v g hv v g v d dL θθθθθθθθ22224242cos 82sin sin cos 42cos 2sin 2cos +-+=令0=θd dL,化简后为, 0sin cos 42cos 2sin cos 82sin 2cos 2422242=-++θθθθθθθhgv v hgv v v根据倍角与半角的三角关系,将以上方程转化成关于θ2cos 的方程,然后得,hv g g vgh gh222cos +=+=θ (3)()θθ2sin sin 6.192756.051.0222L FL v L -+=从(3)式可以看出,给定铅球的出手高度h ,出手速度v 变大,相应的最佳出手角度θ也随之变大.对(3)式进行分析,由于0,0>>θh ,所以02cos >θ,则40πθ≤<.所以,最佳出手角度为)arccos(212vgh gh +=θ θ是以π2为周期变化的,当且仅当N k k ∈⎪⎭⎫⎝⎛∈±,4,02ππθ时,πθk 2±为最佳出手角度.特别地,当h=0时(即出手点与落地点在同一高度),最佳出手角度︒=45α3、零件的参数设计粒子分离器某参数(记作y )由7个零件的参数(记作x x 12,,…x 7)决定,经验公式为:y x x x x x x x x x x x =⎛⎝ ⎫⎭⎪-⎛⎝ ⎫⎭⎪⨯--⎛⎝ ⎫⎭⎪⎡⎣⎢⎢⎤⎦⎥⎥⎛⎝ ⎫⎭⎪-17442126210361532108542056324211667......y 的目标值(记作y 0)为1.50。
大学生数学建模论文(专业推荐范文10篇)

大学生数学建模是一项基础性得学科竞赛,可以交流更多得经验,学习更多得知识,所以大学生数学建模很受学者们得欢迎,本篇文章就向大家介绍一些大学生数学建模论文,供给大家作为一个参考。
大学生数学建模论文专业推荐范文10篇之第一篇:数学建模对大学生综合素质影响得调查研究---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------感谢使用本套资料,希望本套资料能带给您一些思维上的灵感和帮助,个人建议您可根据实际情况对内容做适当修改和调整,以符合您自己的风格,不太建议完全照抄照搬哦。
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------摘要:文章通过问卷网以调查问卷得形式和线下访谈得方法 ,对笔者所在学校参加过数学建模竞赛得同学和未参加过数学建模竞赛得同学对数学建模对自身综合素质得影响进行了调查研究。
调查表明,大部分学生都能认识到数学建模学习和竞赛对其自身综合素质得提升是有帮助得,但是大多数学生对数学建模得意义认识还不到位。
文章对调查结果进行分析,结合笔者得切身体会对地方高校数学建模课程教学及学生参加竞赛提出某些建议。
关键词:数学建模; 大学生; 综合素质; 研究;一、前言随着社会得不断进步和发展,大学生想要在激烈得人才竞争中脱颖而出,就必须要不断提高自己得综合素质,而良好得综合素质不仅应具有坚实得理论基础,扎实得专业知识,还应该具有较强得创新能力、与他人合作得能力、较强得语言表达能力、以及稳定得心理状态。
许多科学家断言未来科学技术得竞争是数学技术得竞争,这无疑对数学能力提出了更高得要求,不可否认数学建模课程教学及建模竞赛是提升大学生数学能力得有效途径。
有关数学建模优秀论文

有关数学建模优秀论文摘要:教师组织安排教学内容时,必须要对教学内容要有透彻的理解,教学设计要有较强针对性,切实可行,要使学生通过完成任务,实现教学目标、达到教学目的;在学生口主协作学习过程中,教师要注意监控学生的学习进程,了解学生学习过程中碰到有哪些困难,给予学生适当的指导或组织学生攻坚克难。
关键词:数学建模;教学一、数学建模教学现状分析在数学建模教学中,“讲授法”还是主流教学法,虽也有启发,借助多媒体辅助教学, 但由于互动不足,学生白主参与较少,主动性和积极性没能有效调动起來,导致教学效果不够理想,学生没懂多少,没有理解掌握数学建模的思想和方法。
二、数学建模教学的改革举措1.加强宣传。
为了让更多的学生了解数学建模,可通过纸质媒体、电子媒体进行宣传, 还可通过组建学生数学建模协会开展活动广而告之,还可通过在高等数学的教学中融入数学建模的案例,让学生初步了解数学建模及其特点,产生学习数学建模的兴趣。
2.分类开课。
为了让更多学生受益,虽有竞赛任务,数学建模选修课还是不应限定选课学生范围,比如只限定一年级学生或者有意参赛的学生,而应而向全体学生开设,乂考虑到选课的学生不全是以参加竞赛为目的,不全是对数学建模感兴趣,甚至有些是因为没得选而乂必须完成选修课学分的要求,可将选修课班级分“普及班”和“竞赛班”两类供学生选择,既满足学生选课的需求乂兼顾竞赛的需耍,对不同班级提出不同的教学耍求。
3.优化教学内容。
在选择教学内容时,应注意如下儿点:一是模型类型不宜太多,不要搞得太复杂,比如只讲初等模型、简单的优化模型;二是模型数量不宜太多,以4-6个为宜;三是难度不宜太大,还应循序渐进,内容最好为学生了解、喜闻乐见,所选模型应有利于培养学生求异思维、创新思维;四是加入数学软件的教学,让学生“玩起來”,初步学会数学软件的使用,体会数学建模与普通数学的不同之处,体验到数学的用武之地。
4.改进教学方法。
传统的讲授式教学法,学生一般处于被动状态,不利于发挥学生的主观能动性,而要学好数学建模需要学生主动积极参与,更多参与到教学过程当中來,因此应该采用任务驱动教学法、互动式教学法、研讨式教学法等。
数学建模论文(最新9篇)

数学建模论文(最新9篇)大学数学具有高度抽象性和概括性等特点,知识本身难度大再加上学时少、内容多等教学现状常常造成学生的学习积极性不高、知识掌握不够透彻、遇到实际问题时束手无策,而数学建模思想能激发学生的学习兴趣,培养学生应用数学的意识,提高其解决实际问题的能力。
数学建模活动为学生构建了一个由数学知识通向实际问题的桥梁,是学生的数学知识和应用能力共同提高的最佳结合方式。
因此在大学数学教育中应加强数学建模教育和活动,让学生积极主动学习建模思想,认真体验和感知建模过程,以此启迪创新意识和创新思维,提高其素质和创新能力,实现向素质教育的转化和深入。
一、数学建模的含义及特点数学建模即抓住问题的本质,抽取影响研究对象的主因素,将其转化为数学问题,利用数学思维、数学逻辑进行分析,借助于数学方法及相关工具进行计算,最后将所得的答案回归实际问题,即模型的检验,这就是数学建模的全过程。
一般来说",数学建模"包含五个阶段。
1、准备阶段主要分析问题背景,已知条件,建模目的等问题。
2、假设阶段做出科学合理的假设,既能简化问题,又能抓住问题的本质。
3、建立阶段从众多影响研究对象的因素中适当地取舍,抽取主因素予以考虑,建立能刻画实际问题本质的数学模型。
4、求解阶段对已建立的数学模型,运用数学方法、数学软件及相关的工具进行求解。
5、验证阶段用实际数据检验模型,如果偏差较大,就要分析假设中一些因素的合理性,修改模型,直至吻合或接近现实。
如果建立的模型经得起实践的检验,那么此模型就是符合实际规律的,能解决实际问题或有效预测未来的,这样的建模就是成功的,得到的模型必被推广应用。
二、加强数学建模教育的作用和意义(一)加强数学建模教育有助于激发学生学习数学的兴趣,提高数学修养和素质数学修养和素质自然而然得以培养并提高。
(二)加强数学建模教育有助于提高学生的分析解决问题能力、综合应用能力因此通过数学建模活动学生的视野将会得以拓宽,应用意识、解决复杂问题的能力也会得到增强和提高。
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数学建模课程设计题目:最佳捕鱼方案第九组:组员一组员二组员三姓名:崔健萍王晓琳吴晓潇学号: ********* ********* ********* 专业:数学与应用数学数学与应用数学数学与应用数学成绩:湖北民族学院理学院二零一五年五月三十一日最佳捕鱼方案问题摘要捕鱼方案问题在实际生活中应用广泛,如何捕鱼投放市场效益最佳这是一个一直需要讨论的问题。
本文通过建立一个数学模型的方式把捕鱼方案问题这种实际问题转化为数学模型的方式进行解答。
在本文中,首先我们对于这个问题进行了分析假设,排除了一些实际生活中不可避免但是我们又无法预计的实际情况,然后对本题进行了分析,选择了最合适的建模方式。
在已知鱼的总量、水位、水位随时间的变化关系、鱼损失的变化率随水位的变化关系、捕鱼成本随水位的变化关系及不同供应量时鱼的价格的情况如下,要求下面几个问题:问题一:建立草鱼的销售收益随供应量变化的函数关系,主要是考虑当随捕鱼量取不同值时,鱼的价格,然后再把其联系在一块,做出其函数关系。
问题二:建立草鱼的捕捞成本随时间变化的函数关系,由于是自然放水,所以水的深度和时间是一个一次函数的关系,但水的深度降低时,捕捞成本越来越低,并且降低的速度越来越快。
经过一系列的模型建立与求解最终得出捕捞成本随时间的函数关系。
问题三:当水位下降时捕鱼的损失率会越来越大,并且其损失率会加速增大,据查询的可靠资料,最后得出水位和损失率的关系跟反函数图像最接近,最后就采用以水位为自变量,损失率为因变量建立模型,最终得出其函数模型,然后再联系水位与时间的关系,最终可以得出草鱼的损失率与时间变化的函数关系。
问题四:为取得最大的总经济效益,保证在放水的过程中,每一天都达到了最大的经济效益,其中要考虑到捕鱼成本随水深的变化和损失率随水深的变化,同时水深又是随时间的变化,建立相应的目标规划模型。
关键词:0-1变量规划问题多目标 LINGO一、问题重述该问题阐述的是一个水库的经营商为了提高经济效益,保证优质鱼类有良好的生活环境,必须对水库的杂鱼做一次彻底清理。
因此经营商打算放水清库,同时为使捕捞鲜活草鱼投放市场时,获得最佳效益。
现有如下条件:(1)水库现有水位平均为15米,自然放水每天水位降低0.5米,水库水位最低降至5米。
(2)据估计水库内尚有草鱼25000余公斤。
(3)若日供应量在500公斤以下,其价格为30元/公斤;日供应量在500—1000公斤,其价格降至25元/公斤,日供应量超过1000公斤时,价格降至20元/公斤以下,日供应量到1500公斤,已处于饱和。
(4)关于放水清库的过程的成本计算大致如下:捕捞草鱼的成本水位于15米时,每公斤6元;当水位降至5米时,为3元/公斤。
同时随着水位的下降草鱼死亡和捕捞造成损失增加,至最低水位5米时损失率为10%。
二、问题分析通过简单的分析和思考,我们可以将获得最佳效益视为求解最优值的问题,即该问题可以归为一个数学规划问题。
条件(1)(2)是针对目前状况的约束,条件(3)是通过卖鱼可以获得的利润,条件(4)是对成本的约束。
在四个条件约束的情况下,我们可以建立模型。
由于对损失率的理解不同,我们进行了不同的假设,并在这些假设下建立了模型一和模型二、三。
模型一中,损失率是基于水库草鱼的总量,草鱼的损失是一些定值的累加。
而在模型二、三中,为了更接近现实生活中的情况及人们的认知观,我们对第n天草鱼的损失率的理解是基于第n-1天剩下的草鱼而言。
模型二将不考虑日供应量超过1500kg的情况,而模型三考虑。
模型三的建立采用多目标的规划方法进行求解。
三、条件假设1、在整个售鱼的过程中,顾客都只到该经营商处购鱼。
2、水位的变化除了每天的自然放水,不考虑蒸发等其他的情况。
3、每日售出的草鱼数量即为当天捕捞的草鱼,不出现有当天捕捞的鱼留到第二天卖的情况。
4、假设在放水清库的过程中,随着水位的下降,捕捞成本成呈递减等差数列,而草鱼的损失成递增等差数列。
高放水的前一天为t=0,则水位降至5米时的那一天为t=20。
故每公斤草鱼的捕捞成本为bt=6-0.15t,草鱼的损失率cn=0.5%t ( t ≤20,t ∈N)5、在模型二、三中,(1)无论造成草鱼损失的原因是什么,我们假设每天草鱼损失的数量为前一天的水库里草鱼的余量乘以当天的损失率。
(2)每日捕捞前均对已死亡的鱼进行处理,使捕捞出的草鱼皆为活鱼,且在运输到售卖点的途中无死亡。
即售出的鱼与当日捕捞的鱼的数量一致。
四、符号及变量说明w ——水库草鱼的总量(M=25000Kg )h ——水库水位(5≤h ≤15)C ——草鱼的单价(C=30 25 20)bt ——每公斤草鱼的捕捞成本(bn=6-0.15t)ct ——第t 天草鱼的损失率(cn=0.5%t )t x ——第t 日草鱼的售出量(500≤n x ≤1500)i t ——表示第i 天;w1——第n 天的利润Y ——所有草鱼卖出后所得的钱;Z ——捕捞所有草鱼的成本;i x ——第i 天草鱼的捕捞量;i y ——第I 天每公斤草鱼的售价;i z ——第i 天成本;i m ——第i 天鱼的死亡量;i s ——第i 天的鱼的死亡率;i n ——第i 天鱼的存活率;i w ——第i 天的早上水库的鱼量;i k ——第i 天晚上水库里排除当天的是捕捞量与死亡量剩下的鱼量;i a i b i c i d :表示0-1规划的变量;i P :i 天内实际售出的总的草鱼量;五、模型的建立与求解通过查找资料,我们得知草鱼的损失与水位并无直接的联系,通常是由于水中的溶氧量,水温等因素造成的。
模型一:我们令草鱼的损失与水位无关且在假设3的情况下,首先,我们先将条件(3)用数学符号表示出来,则有:每公斤草鱼售价:302520C ⎧⎪=⎨⎪⎩元元元 500500100010001500t t t x kg kg x kg kg x kg ≤≤≤≤≤在该假设下,损失鱼的总量容易求出,为2625公斤。
设第t 天捕捞草鱼t x 公斤,其价为y 元/公斤,则该天的实际捕捞量为(10.5%)t n x - 该天的利润w1为:21(10.5%)()(10.5%)(60.15)(0.000750.180.0056)t t n w t x y bt t x y t x t t ty y =--=--+=-+-+-若t x ≤500kg ,则y=30元,则21(0.000750.0324)t w x t t =-++,对称轴为20。
若500≤t x ≤1000kg ,则y=25元,则21(0.000750.05519)t w x t t =-++,对称轴大于20。
若1000≤t x ≤1500kg ,则y=20元,则21(0.000750.0814)t w x t t =-++,对称轴大于20。
由此可知随着天数的增加,W1值递增。
即当价格不变的情况下,第20天时,当天利润最大。
由上面的分析可知,在市场容量允许的范围内,草鱼捕捞时间越后,获利越大。
但市场的容量是有限的,投放量不能超过1500公斤,且随着投放量的增加,价格随着下降。
我们可以通过下表来反映出来。
在该模型下,我们可以采取以下的方案来捕捞鱼。
由损失的鱼量(2625kg ),计算出水库能够售出的鱼的数量为22375kg 。
方案一,每天捕捞500kg 。
显然,若维持每天的捕捞量不变,1000kg 的利润明显比500kg 的利润多。
故不计算了。
方案二,每天捕捞1000kg 的捕捞量,总利润为38940元。
方案三,价格为20元的情况下,最多维持14天,还剩下的鱼有1375公斤,则第15天,采用25元的售价,售出1000kg ,第16天用20元的价格,售出375kg 。
则在这种情况下的总利润为305460+19656+8898.8=343414元。
方案四,第20天售出1375kg 的情况,另外让售价为25元维持15天(前15天),售价为20元的维持4天(第16天至第19天),这样取得的最大部利润为290670+ 91016+ 22950=404636元。
在这样的假设前提下,我们可以选择方案4,使利润最大。
但是实际情况常常与此不是很符合。
所以我们又对问题进行了进一步的分析,建立了模型二和模型三。
模型二:虽然草鱼的损失与水位并无直接的联系,但是溶氧量,水温等因素可能也是由于水位的降低造成的。
所以,在模型二的假设前提条件下,我们假设损失率与水位成一次线性关系,且不存在草鱼日供应量大于1500kg 的情况,则有:当时500i x kg ≤,30i y = ;当5001000i x << 时 ,25i y = ;当10001500i x ≤≤:此时假设其货价与售量成一次线性关系过点(1000,20),(1500,6);0.02848i i y x =-+;第i 天的售价为[3025(0.02848)]i i i i i i Y a b x c x =++-+且(1,,01)i i i i i i a b c a b c ++==;或 ;所以总售价201[3025(0.02848)]i i i i i i Y a b x c x ==++-+∑ 且(1,,01)i i i i i i a b c a b c ++==;或 ;成本: 此时假设其货价与水位成一次线性关系,因捕捞草鱼的成本水位于15米时,每公斤6元;当水位降至5米时,为3元/公斤。
故此时成本与水位的关系为0.3 1.5Z h =+(515h ≤≤);因为水位与时间的关系0.515h t =-+;第i 天的成本为[0.3(0.515) 1.5][0.156]i i i i i Z t x t x =-++=-+;所以总成本与时间的关系:202011[0.3(0.515) 1.5[0.156]i i i i i Z t t x ===-++=-+∑∑;存活量:此时假设其损失率与水位成一次线性关系由随着水位的下降草鱼死亡和捕捞造成损失增加,至最低水位5米时损失率为10%,且在水位为15米时损失率为0。
故第i 天的损失率与时间的关系1%15%0.01(0.515)0.150.005i i i S h t t =-+=--++= 且(120)i t ≤≤即第i 天的存活率与时间的关系110.005i i i n S t =-=-;第一天早上的存活量125000w =;第i 天早上的存活量为第i-1天早上的存活量与第i 天的存活率之积即11(10.005)i i i i i w w n w t --==-;第一天晚上的存活量111(25000)(10.005)k x t =--; 第 i 天晚上的存活量为第i-1天晚上的存活量减去第i 天的售量与第i 天的存活率之积即1()(10.005)i i i i k k x t -=--;第一天的死亡量111(25000)0.005m x t =-; 第 i 天晚上死亡量为第i-1天晚上的存活量减去第i 天的售量与第i 天的死亡率之积即1()0.005i i i i m k x t -=-;由上可知20天内实际售出鱼的总量为总草鱼量减去总死亡量即20202011225000i i i i P x m m ====--∑∑该模型的纯收入()Y Z -由LINGO 编程求解得,最大利润为373260.0元,草鱼的死亡量为7113.960kg 当且仅当水库放水售鱼的20天的具体情况如下表:第1天 1000kg 第6天 1000kg 第11天 1000kg 第16天 1000kg 第2天 1000kg 第7天 1000kg 第12天 1000kg 第17天 500kg 第3天 1000kg 第8天 1000kg 第13天 1000kg 第18天 500kg 第4天 1000kg 第9天 1000kg 第14天 1000kg 第19天 886.04kg 第5天 1000kg 第10天 1000kg 第15天 500kg 第20天 500kg模型三:虽然草鱼的损失与水位并无直接的联系,但是溶氧量,水温等因素可能也是由于水位的降低造成的。