2013年美国数学建模A题论文 中文版
2013年美赛MCM题目A评委点评中文翻译
介绍今年的焦点问题是如何实现质量和数量的平衡。
在质量方面，尽可能使热量均匀地分布。
目标是降低或避免矩形烤盘四个边角发生热量聚集的情况。
所以解决热量均匀分布这方面的问题，使用圆形烤盘是最佳的选择。
在数量方面，应该使烤盘充分的占据烤箱的空间。
所以我们的目的是使用尽可能多的烤盘来充分占据烤箱的空间，此时矩形烤盘是最佳选择。
对于这方面的问题的解决，就要考虑烤盘在烤箱水平截面上所占的比率。
在这个评论中，我们首先描述判断步骤，然后再讨论队伍对于三个问题的求解。
下一个话题就是论文的灵敏度和假设，紧随其后讨论确定一个给定方法的优势和劣势。
最后，我们简短的讨论一下参考和引用之间的区别。
过程第一轮的判别被称为“分流轮”。
这些初始轮的主要思想是确定论文应被给予更详细的考虑。
每篇论文应该至少阅读两次。
在阅读一篇论文的时候，评审的主要问题是论文是否包含所有必要的成分,使它成为一个候选人最详细的阅读。
在这些初始轮中，评审的时间是有限制的，所以我们要尽量让每一篇论文得到一个好的评判。
如果一篇论文解决了所有的问题，就会让评审觉得你的模型建立是合理的。
然后评审可能会认为你的论文是值得注意的。
有些论文在初轮评审中可能会得到不太理想的评论。
特别值得注意的是，一篇好的摘要应该要对问题进行简要概述，另外，论文的概述和方法，队员之间应该互相讨论，并且具体的结果应该在某种程度上被阐述或者表达出来。
在早期的几轮中，一些小细节能够有突出的表现，包括目录，它更便于评委看论文，同时在看论文的时候可能会有更高的期待。
问题求解也很重要。
最后，方法和结果要清晰简明的表达是至关重要的。
另外，在每个部分的开始，应该对那个部分进行一个概述。
在竞赛中，建模的过程是很重要的，同时也包括结论的表达。
如果结果没有确切和充分的表达，那么再好的模型和再大努力也是没有用的。
最后的回合最后一轮阅读的第一轮开始于评委会会议。
在这个会议中，评委将进行讨论，他们会分享他们各自认为的问题的关键方面。
2013 美国数学建模竞赛题目中文 MCM
2013 竞赛题目
MCM
问题A：
当在矩形平底锅上烘烤食物时，热量集中在四个角，因此食物在四个角上容易烤焦（边上焦的程度较轻一点）。
在圆形平底锅内烘烤时，热量均与地分布于整个外部边缘，食物的边缘部分不会烤焦。
然而，由于大部分烤炉形状为矩形，就利用烤炉中的空间而言，使用圆形平底锅并不是最有效率的做法。
开发一个模型来展现平底锅外边缘热量分布，该平底锅的形状可为矩形或圆形，也可能是其它形状。
假设
1．矩形烤炉长宽比W/L
2．每个平底锅面积为A
3．初始烤炉中的两个架子在空间上平均分布。
开发一模型可用于在下列条件下挑选最佳类型的平底锅（形状）：
1．最大限度提高放入烤炉中的平底锅数量（N）
2．最大限度均匀分布在平底锅上的热量分布（H）
3．最优组合条件（1）和（2），其中指定权值p和（1-p）来解释这些结果如何随W/L和p 的不同值变动。
除了MCM格式化的解决方案，为新的《布朗尼美食家杂志》准备一至两页的广告，表达你的思路。
问题B：水，水，到处都是水
新鲜的水对于世界各地的发展是一个限制性因素。
建立一个数学模型用于决定一个有效、可行且成本效益最大的2013水战略来应对投射出来的2025年水需求[从下列国家中挑选一个国家]，并确认最佳水资源战略。
尤其要注意的是，你的模型必须强调存储量和水的运动；去盐渍及保水。
如果可能的话，使用你的模型来讨论你拟定战略的经济、物理和环境影响。
向政府官员提供一个非技术性意见书，阐述你的方法、可行性和成本，以及你的战略之所以为“最佳水资源战略选择”的原因。
国家：美国，中国，俄国，埃及或沙特阿拉伯。
2013美国大学生数学建模竞赛论文
summaryOur solution paper mainly deals with the following problems:·How to measure the distribution of heat across the outer edge of pans in differentshapes and maximize even distribution of heat for the pan·How to design the shape of pans in order to make the best of space in an oven·How to optimize a combination of the former two conditions.When building the mathematic models, we make some assumptions to get themto be more reasonable. One of the major assumptions is that heat is evenly distributedwithin the oven. We also introduce some new variables to help describe the problem.To solve all of the problems, we design three models. Based on the equation ofheat conduction, we simulate the distribution of heat across the outer edge with thehelp of some mathematical softwares. In addition, taking the same area of all the pansinto consideration, we analyze the rate of space utilization ratio instead of thinkingabout maximal number of pans contained in the oven. What’s more, we optimize acombination of conditions (1) and (2) to find out the best shape and build a function toshow the relation between the weightiness of both conditions and the width to lengthratio, and to illustrate how the results vary with different values of W/L and p.To test our models, we compare the results obtained by stimulation and our models, tofind that our models fit the truth well. Yet, there are still small errors. For instance, inModel One, the error is within 1.2% .In our models, we introduce the rate of satisfaction to show how even thedistribution of heat across the outer edge of a pan is clearly. And with the help ofmathematical softwares such as Matlab, we add many pictures into our models,making them more intuitively clear. But our models are not perfect and there are someshortcomings such as lacking specific analysis of the distribution of heat across theouter edge of a pan of irregular shapes. In spite of these, our models can mainlypredict the actual conditions, within reasonable range of error.For office use onlyT1 ________________T2 ________________T3 ________________T4 ________________ Team Control Number18674 Problem Chosen AFor office use only F1 ________________ F2 ________________ F3 ________________ F4 ________________2013 Mathematical Contest in Modeling (MCM) Summary Sheet(Attach a copy of this page to your solution paper.)Type a summary of your results on this page. Do not includethe name of your school, advisor, or team members on this page.The Ultimate Brownie PanAbstractWe introduce three models in the paper in order to find out the best shape for the Brownie Pan, which is beneficial to both heat conduction and space utility.The major assumption is that heat is evenly distributed within the oven. On the basis of this, we introduce three models to solve the problem.The first model deals with heat distribution. After simulative experiments and data processing, we achieve the connection between the outer shape of pans and heat distribution.The second model is mainly on the maximal number of pans contained in an oven. During the course, we use utility rate of space to describe the number. Finally, we find out the functional relation.Having combined both of the conditions, we find an equation relation. Through mathematical operation, we attain the final conclusion.IntroductionHeat usage has always been one of the most challenging issues in modern world. Not only does it has physic significance, but also it can influence each bit of our daily life. Likewise,space utilization, beyond any doubt, also contains its own strategic importance. We build three mathematic models based on underlying theory of thermal conduction and tip thermal effects.The first model describes the process and consequence of heat conduction, thus representing the temperature distribution. Given the condition that regular polygons gets overcooked at the corners, we introduced the concept of tip thermal effects into our prediction scheme. Besides, simulation technique is applied to both models for error correction to predict the final heat distribution.Assumption• Heat is distributed evenly in the oven.Obviously, an oven has its normal operating temperature, which is gradually reached actually. We neglect the distinction of temperature in the oven and the heating process, only to focus on the heat distribution of pans on the basis of their construction.Furthermore, this assumption guarantees the equivalency of the two racks.• Thermal conductivity is temperature-invariant.Thermal conductivity is a physical quantity, symbolizing the capacity of materials. Always, the thermal conductivity of metal material usually varies with different temperatures, in spite of tiny change in value. Simply, we suppose the value to be a constant.• Heat flux of boundaries keeps steady.Heat flux is among the important indexes of heat dispersion. In this transference, we give it a constant value.• Heat conduction dom inates the variation of temperature, while the effects ofheat radiation and heat convection can be neglected.Actually, the course of heat conduction, heat radiation and heat convectiondecide the variation of temperature collectively. Due to the tiny influence of other twofactors, we pay closer attention to heat conduction.• The area of ovens is a constant.I ntroduction of mathematic modelsModel 1: Heat conduction• Introduction of physical quantities:q: heat fluxλ: Thermal conductivityρ: densityc: specific heat capacityt: temperature τ: timeV q : inner heat sourceW q : thermal fluxn: the number of edges of the original polygonsM t : maximum temperaturem t : minimum temperatureΔt: change quantity of temperatureL: side length of regular polygon• Analysis:Firstly, we start with The Fourier Law:2(/)q gradt W m λ=- . (1) According to The Fourier Law, along the direction of heat conduction, positionsof a larger cross-sectional area are lower in temperature. Therefore, corners of panshave higher temperatures.Secondly, let’s analyze the course of heat conduction quantitatively.To achieve this, we need to figure out exact temperatures of each point across theouter edge of a pan and the variation law.Based on the two-dimension differential equation of heat conduction:()()V t t t c q x x y yρλλτ∂∂∂∂∂=++∂∂∂∂∂. (2) Under the assumption that heat distribution is time-independent, we get0t τ∂=∂. (3)And then the heat conduction equation (with no inner heat source)comes to:20t ∇=. (4)under the Neumann boundary condition: |W s q t n λ∂-=∂. (5)Then we get the heat conduction status of regular polygons and circles as follows:Fig 1In consideration of the actual circumstances that temperature is higher at cornersthan on edges, we simulate the temperature distribution in an oven and get resultsabove. Apparently, there is always higher temperature at corners than on edges.Comparatively speaking, temperature is quite more evenly distributed around circles.This can prove the validity of our model rudimentarily.From the figure above, we can get extreme values along edges, which we callM t and m t . Here, we introduce a new physical quantity k , describing the unevennessof heat distribution. For all the figures are the same in area, we suppose the area to be1. Obviously, we have22sin 2sin L n n n ππ= (6) Then we figure out the following results.n t M t m t ∆ L ksquare 4 214.6 203.3 11.3 1.0000 11.30pentagon 5 202.1 195.7 6.4 0.7624 8.395hexagon 6 195.7 191.3 4.4 0.6204 7.092heptagon 7 193.1 190.1 3.0 0.5246 5.719octagon 8 191.1 188.9 2.2 0.4551 4.834nonagon 9 188.9 187.1 1.8 0.4022 4.475decagon 10 189.0 187.4 1.6 0.3605 4.438Table 1It ’s obvious that there is negative correlation between the value of k and thenumber of edges of the original polygons. Therefore, we can use k to describe theunevenness of temperature distribution along the outer edge of a pan. That is to say, thesmaller k is, the more homogeneous the temperature distribution is.• Usability testing:We use regular hendecagon to test the availability of the model.Based on the existing figures, we get a fitting function to analyze the trend of thevalue of k. Again, we introduce a parameter to measure the value of k.Simply, we assume203v k =, (7) so that100v ≤. (8)n k v square 4 11.30 75.33pentagon 5 8.39 55.96hexagon 6 7.09 47.28heptagon 7 5.72 38.12octagon 8 4.83 32.23nonagon9 4.47 29.84 decagon 10 4.44 29.59Table 2Then, we get the functional image with two independent variables v and n.Fig 2According to the functional image above, we get the fitting function0.4631289.024.46n v e -=+.(9) When it comes to hendecagons, n=11. Then, v=26.85.As shown in the figure below, the heat conduction is within our easy access.Fig 3So, we can figure out the following result.vnActually,2026.523tvL∆==.n ∆t L k vhendecagons 11 187.1 185.8 1.3 0.3268 3.978 26.52Table 3Easily , the relative error is 1.24％.So, our model is quite well.• ConclusionHeat distribution varies with the shape of pans. To put it succinctly, heat is more evenly distributed along more edges of a single pan. That is to say, pans with more number of peripheries or more smooth peripheries are beneficial to even distribution of heat. And the difference in temperature contributes to overcooking. Through calculation, the value of k decreases with the increase of edges. With the help of the value of k, we can have a precise prediction of heat contribution.Model 2: The maximum number• Introduction of physical quantities:n: the number of edges of the original polygonsα: utility rate of space• Analysis:Due to the fact that the area of ovens and pans are constant, we can use the area occupied by pans to describe the number of pans. Further, the utility rate of space can be used to describe the number. In the following analysis, we will make use of the utility rate of space to pick out the best shape of pans. We begin with the best permutation devise of regular polygon. Having calculated each utility rate of space, we get the variation tendency.• Model Design:W e begin with the scheme which makes the best of space. Based on this knowledge, we get the following inlay scheme.Fig 4Fig 5According to the schemes, we get each utility rate of space which is showed below.n=4 n=5 n=6 n=7 n=8 n=9 n=10 n=11 shape square pentagon hexagon heptagon octagon nonagon decagon hendecagon utility rate(％)100.00 85.41 100.00 84.22 82.84 80.11 84.25 86.21Table 4Using the ratio above, we get the variation tendency.Fig 6 nutility rate of space• I nstructions:·The interior angle degrees of triangles, squares, and regular hexagon can be divided by 360, so that they all can completely fill a plane. Here, we exclude them in the graph of function.·When n is no more than 9, there is obvious negative correlation between utility rate of space and the value of n. Otherwise, there is positive correlation.·The extremum value of utility rate of space is 90.69％,which is the value for circles.• Usability testing:We pick regular dodecagon for usability testing. Below is the inlay scheme.Fig 7The space utility for dodecagon is 89.88％, which is around the predicted value. So, we’ve got a rather ideal model.• Conclusion:n≥), the When the number of edges of the original polygons is more than 9(9 space utility is gradually increasing. Circles have the extreme value of the space utility. In other words, circles waste the least area. Besides, the rate of increase is in decrease. The situation of regular polygon with many sides tends to be that of circles. In a word, circles have the highest space utility.Model 3: Rounded rectangle• Introduction of physical quantities:A: the area of the rounded rectanglel: the length of the rounded rectangleα: space utilityβ: the width to length ratio• Analysis:Based on the combination of consideration on the highest space utility of quadrangle and the even heat distribution of circles, we invent a model using rounded rectangle device for pans. It can both optimize the cooking effect and minimize the waste of space.However, rounded rectangles are exactly not the same. Firstly, we give our rounded rectangle the same width to length ratio (W/L) as that of the oven, so that least area will be wasted. Secondly, the corner radius can not be neglected as well. It’ll give the distribution of heat across the outer edge a vital influence. In order to get the best pan in shape, we must balance how much the two of the conditions weigh in the scheme.• Model Design:To begin with, we investigate regular rounded rectangle.The area224r ar a A π++= (10) S imilarly , we suppose the value of A to be 1. Then we have a function between a and r :21(4)2a r r π=+--(11) Then, the space utility is()212a r α=+ (12) And, we obtain()2114rαπ=+- (13)N ext, we investigate the relation between k and r, referring to the method in the first model. Such are the simulative result.Fig 8Specific experimental results arer a ∆t L k 0.05 0.90 209.2 199.9 9.3 0.98 9.49 0.10 0.80 203.8 196.4 7.4 0.96 7.70 0.15 0.71 199.6 193.4 6.2 0.95 6.56 0.20 0.62 195.8 190.5 5.3 0.93 5.69 0.25 0.53 193.2 189.1 4.1 0.92 4.46Table 5According to the table above, we get the relation between k and r.Fig 9So, we get the function relation3.66511.190.1013r k e -=+. (14) After this, we continue with the connection between the width to length ratioW Lβ=and heat distribution. We get the following results.krFig 10From the condition of heat distribution, we get the relation between k and βFig 11And the function relation is4.248 2.463k β=+ (15)Now we have to combine the two patterns together:3.6654.248 2.463(11.190.1013)4.248 2.463r k e β-+=++ (16)Finally, we need to take the weightiness (p) into account,(,,)()(,)(1)f r p r p k r p βαβ=⋅+⋅- (17)To standard the assessment level, we take squares as criterion.()(,)(1)(,,)111.30r p k r p f r p αββ⋅⋅-=+ (18) Then, we get the final function3.6652(,,)(1)(0.37590.2180)(1.6670.0151)1(4)r p f r p p e rββπ-=+-⋅+⋅++- (19) So we get()()3.6652224(p 1)(2.259β 1.310)14r p f e r r ππ--∂=-+-+∂⎡⎤+-⎣⎦ (20) Let 0f r∂=∂,we can get the function (,)r p β. Easily,0r p∂<∂ and 0r β∂>∂ (21) So we can come to the conclusion that the value of r decreases with the increase of p. Similarly, the value of r increases with the increase of β.• Conclusion:Model 3 combines all of our former analysis, and gives the final result. According to the weightiness of either of the two conditions, we can confirm the final best shape for a pan.• References:[1] Xingming Qi. Matlab 7.0. Beijing: Posts & Telecom Press, 2009: 27-32[2] Jiancheng Chen, Xinsheng Pang. Statistical data analysis theory and method. Beijing: China's Forestry Press, 2006: 34-67[3] Zhengshen Fan. Mathematical modeling technology. Beijing: China Water Conservancy Press, 2003: 44-54Own It NowYahoo! Ladies and gentlemen, please just have a look at what a pan we have created-the Ultimate Brownie Pan.Can you imagine that just by means of this small invention, you can get away of annoying overcookedchocolate Brownie Cake? Pardon me, I don’t want to surprise you, but I must tell you , our potential customers, that we’ve made it! Believing that it’s nothing more than a common pan, some people may think that it’s not so difficult to create such a pan. To be honest, it’s not just a simple pan as usual, and it takes a lot of work. Now let me show you how great it is. Here we go!Believing that it’s nothing more than a common pan, some people may think that it’s not so difficult to create such a pan. To be honest, it’s not just a simple pan as usual, and it takes a lot of work. Now let me show you how great it is. Here we go!Maybe nobody will deny this: when baked in arectangular pan, cakes get easily overcooked at thecorners (and to a lesser extent at the edges).But neverwill this happen in a round pan. However, round pansare not the best in respects of saving finite space in anoven. How to solve this problem? This is the key pointthat our work focuses on.Up to now, as you know, there have been two factors determining the quality of apan -- the distribution of heat across the outer edge of and thespace occupied in an oven. Unfortunately, they cannot beachieved at the same time. Time calls for a perfect pan, andthen our Ultimate Brownie Pan comes into existence. TheUltimate Brownie Pan has an outstandingadvantage--optimizing a combination of the two conditions. As you can see, it’s so cute. And when you really begin to use it, you’ll find yourself really enjoy being with it. By using this kind of pan, you can use four pans in the meanwhile. That is to say you can bake more cakes at one time.So you can see that our Ultimate Brownie Pan will certainly be able to solve the two big problems disturbing so many people. And so it will! Feel good? So what are you waiting for? Own it now!。
美赛数学建模A题翻译版论文
美赛数学建模A题翻译版论文The document was finally revised on 2021数学建模竞赛(MCM / ICM)汇总表基于细胞的高速公路交通模型自动机和蒙特卡罗方法总结基于元胞自动机和蒙特卡罗方法,我们建立一个模型来讨论“靠右行”规则的影响。
首先,我们打破汽车的运动过程和建立相应的子模型car-generation的流入模型,对于匀速行驶车辆，我们建立一个跟随模型,和超车模型。
然后我们设计规则来模拟车辆的运动模型。
我们进一步讨论我们的模型规则适应靠右的情况和,不受限制的情况, 和交通情况由智能控制系统的情况。
我们也设计一个道路的危险指数评价公式。
我们模拟双车道高速公路上交通(每个方向两个车道,一共四条车道),高速公路双向三车道（总共6车道)。
通过计算机和分析数据。
我们记录的平均速度,超车取代率、道路密度和危险指数和通过与不受规则限制的比较评估靠右行的性能。
我们利用不同的速度限制分析模型的敏感性和看到不同的限速的影响。
左手交通也进行了讨论。
根据我们的分析,我们提出一个新规则结合两个现有的规则(靠右的规则和无限制的规则)的智能系统来实现更好的的性能。
1介绍术语假设2模型设计的元胞自动机流入模型跟随模型超车模型超车概率超车条件危险指数两套规则CA模型靠右行无限制行驶规则3补充分析模型加速和减速概率分布的设计设计来避免碰撞4模型实现与计算机5数据分析和模型验证平均速度快车的平均速度密度超车几率危险指数6在不同速度限制下敏感性评价模型7驾驶在左边8交通智能系统智能系统的新规则模型的适应度智能系统结果9结论10优点和缺点优势弱点引用附录。
1 Introduction今天,大约65%的世界人口生活在右手交通的国家和35%在左手交通的国家交通流量。
[worldstandards。
欧盟,2013] 右手交通的国家,比如美国和中国,法规要求驾驶在靠路的右边行走。
多车道高速公路在这些国家经常使用一个规则,要求司机在最右边开车除非他们超过另一辆车,在这种情况下,他们移动到左边的车道、通过，返回到原来的车道。
2013年数学建模美赛题目中文翻译_共4页
Problem c:背景：社会正致力于运用和开发模型来预测地球的生物和环境情况。
很多科学研究总结了逐渐增长的地球环境和生物系统压力，但很少有人用全球范围的模型来检测这些观点。
联合国发表的千年生态系统评估综合报告发现：近三分之二的地球生命支持生态系统——包括净水，洁净的空气，稳定的气候——正在因非可持续性使用而逐渐衰减。
其中大部分破坏归咎于人类行为。
暴增的对于食物，淡水，燃料，木材的需求导致了剧烈的环境变化；从森林砍伐到空气，土壤和水污染。
尽管已存在大量关于局部习惯和地区因素的研究，目前的模型还不能告知决定人他们的局部策略是如何影响整个地球的健康的。
许多模型忽略了复杂的全球因素，这些模型无法判断重大政策的长期影响。
尽管科学家们意识到巨大环境和生物系统中存在的复杂关系和交叉作用，当前的模型通常忽略这些管理或限定了系统间的影响。
系统的复杂性体现在多元交互（多个元素的相关性），反馈，突发行为，即将发生的状态变化或触发点。
最近的自然杂志中一篇由22位国际知名科学家撰写的题为“迫近地球生物圈的状态变化”的文章讨论了许多有关科学模型对于预测行星健康系统潜在状态变化的重要性与必需性。
文章提供了两种具体定性的模型，并寻求更好的预测模型：1）通过在全球模型中加入相关系统的复杂性（包括局部情况对全球系统的影响，反之亦然）来优化生物状态预测。
2）辨别不同因素在产生非健康全球状态变化中的作用并展示如何运用有效的生态系统管理来预防或限制这些即将发生的状态变化。
研究最终归结于问题：我们是否能利用全球健康的局部或地区性组成部分预测潜在状态变化来帮助决策者制定基于对全球健康状况潜在影响的，有效的策略。
尽管有越来越多的警示信号出现，没人知道地球是否确实在接近全球性的转折点（极端状态），这种极端的状态是否是不可避免的。
自然杂志等研究指出了地球生态系统中的一些重要工作元素。
（例如：局部因素，全球变化，多维元素与关系，变化的时间与空间范围）。
2013美国数学建模A题优秀论文
终极布朗尼烤烤盘一、摘要根据题意，我们把把要解决的分成三个问题；第一个就是建立一个模型来表示整个烤盘的外边缘热量的分布。
第二个就是优化组合题目中条件1和条件2，使得权重p和(1- p)能够描述随着W/L和p值的改变，最佳的烤烤盘形状和热量分布情况是如何改变的第三个问题就是为布朗尼美食家杂志准备一到两页的宣传广告，需要突出设计和结果。
对于第一个问题，我们结合傅里叶定律构建了二维热传导模型；然后通过模型中的S来限定范围得到六种不同形状烤盘对应的热传导偏微分方程。
然后对模型赋值和第二类边界条件（Neumann边界条件）下，应用comsol得出六种烤盘稳定热量分布图像和烤盘外边缘热量分布图像。
通过输出的图像，我们得出结论：矩形四角处温度较高，圆形外边缘热量分布比较均匀；随着烤盘边数的增加，烤盘外边缘热量分布愈加均匀，但在角处温度仍然会高一些对于问题二对于问题三关键词：二、问题重述当用一个长方形的平底烤盘（盘）烘烤时，热量被集中在4个角，在角落处，食物可能被烤焦了，而边缘处烤的不够熟。
在一个圆形的平底烤盘（盘）热量被均匀地分布在整个外边缘，在边缘处食物不会被烤焦。
但是，大多数的烤箱的形状是矩形的，采用了圆形的烤盘（盘）相对于烤箱的使用空间而言效率不高。
为所有形状的烤盘（盘）----包括从矩形到圆形以及中间的形状，建立一个模型来表示整个烤盘（盘）的外边缘热量的分布。
假设：1. 形状是矩形的烤箱宽长比为W/L；2. 每个烤烤盘（盘）的面积为A；3. 每个烤箱最初只有两个均匀放置的烤架。
根据以下条件，建立一个能使用的最佳类型或形状的烤烤盘（盘）：1.放入烤箱里的烤烤盘（盘）数量的最大值为(N)；2.烤烤盘（盘）的平均分布热量最大值为(H)；3.优化组合条件1和条件2，使得权重p和(1- p)能够描述随着W/L和p值的改变，最佳的烤烤盘形状和热量分布情况是如何改变的。
除了完成规定的解决方案，为布朗尼美食家杂志准备一到两页的宣传广告，需要突出你的设计和结果。
2013年美赛数模A题答案
中国水资源战略摘要Summary为了确定中国最佳的水资源战略，将中国分为九大流域，首先借助MATLAB建立多项式拟合模型来预测出中国2013年到2025年每年各流域的供水量和需水量，接着在可持续发展的原则指导下建立区域水资源合理配置模型，对每一个流域，采用水资源综合短缺度最小为目标函数, 对地表水、地下水等多种水源统筹考虑, 用权重区别对待工业、农业、生活、生态环境等不同领域的用水需求, ,从而求出各个流域最小的缺水量。
再根据前面的两个模型所预测出来的各流域的缺水量，建立最佳的补水模型解决缺水问题：通过对实际问题的分析，可能的补水方案有两个：方案一是直接从珠江流域调水到缺水的流域，方案二是沿海流域采取海水淡化补水，内陆流域采取直接从珠江流域调水过去，经过分析、计算发现方案二是最佳的。
最后，我们统筹考虑我们所制定的水策略，发现其无论是对经济、社会还是生态环境都将产生重大影响。
In order to determine the best water resources strategy, we divided China into nine basins. Firstly, we established polynomial fitting model with the use of MATLAB to predict the water supply and the water demand of every basin from 2013 to 2025. Secondly, we established the regional water resources rational allocation model under the guidance of the principle of sustainable development. In this model, through taking the minimum comprehensive water shortage degree as objective , surface water , groundwater and other water are considered, and different weightings are used for industrial, agricultural, domestic and ecological water users in order to realize regional water resources rational allocation .In this way can we obtained the minimum amount of water scarcity in every basin. Thirdly, according to the data predicted based on the previous two models, we can establish the optimal replenishment model to solve the problem of water shortage. We identified two possible replenishment program based on the analysis of the actual problems. One is to transfer the water of the Pearl River to basins where lack of water resources, another is to transfer the water of the Pearl River to inland basins directly while we meet the water shortage of coastal basins by desalination. After analysis and calculation, we find second program is the best. Finally, we find the water strategy we developed has a significant impact on the economic, social and ecological environment after we considered the models we established.关键字：水策略多项式拟合模型区域水资源合理配置模型补水模型Keywords：Water strategythe Polynomial fitting modelThe Regional water resources rational allocation modelthe Replenishment model§1.问题重述Problem restatement水是生命之源, 是人类生存和发展不可替代的资源, 是经济、社会可持续发展的基础。
2013数学建模A题问题一解析--车道被占用对城市道路通行能力的影响
车型
小型载货汽车 中型载货汽车 大型载货汽车 特大型载货汽车
拖挂车 集装箱车 小型客车 大型客车 摩托车
折算系数
1.0 1.5 2.0 3.0 3.0 3.0 1.0 1.5 .04-0.6
车型辆数
e f g h i j k p m
n
移 标准车当量数：M= AiB（i i=1，2…） i=1
（1）
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车辆通过能力 根据表 1 和公式（1），采集数据周期 1min 断面内，随着时间的增加，图像呈上升趋势，堵塞的车辆越
时，记录统计视频一中每一个数据周期事故所处横断面距 来越多，车辆实际通行能力[1]越来越差。
离上游路口为 120m 的标准堵塞车辆数，然后运用 Excel
3 问题一的答题要点解析
统计整理数据得表 2。
降，好的结果应该明确指出这一点。事故横断面下游交通
问题一数据的合理收集也是答题的必备条件。根据视
流方向需求不同，会导致上游每条车道分配到的车辆数不 频收集数据的类型：车流量（堵车点的车流量、上游路口的车
同，使两种情况事故所处道路横断面形成多车道排队的机 流量、小区出入的车流量、大车、小车、摩托车），排队长度。时
高外，具有重量轻，携带性好等特点。因此，上述产品价格均 想，电气控制系统包括充、供电
电气控制系统
较高。本文研究一种低价位多功能助站轮椅，更有助于患关 系统和速度控制等功能转换系 图 1 系统结构框图
（上接第 319 页）
以上四点为问题一的关键所在。道路被占用后，实际的通 整程度、行车视野、驾驶员对交通规则的遵守情况、车辆的
由的陈述或分析；在被占用道路没有车辆排队时，通行能 基本通行能力为基础，考虑到实际的地形、道路和交通状
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其占用率为：Q=
4A *100%=100%. A1
（2） 正六边形的分布
X
根据上面假设，烤箱平面长为 L,宽为 W， 烤箱平面长边容纳正六边形边长的个数：
m=[
宽边容纳正六边形边长的个数：
L 3X
],
p=2[
W
X 2 3X
]=2[ W
3X
1 6
],
则烤箱平面可以容纳正六边形的数量为：
N=m*p=2[ W
首先我们分别求解烤箱长边 L 和宽 W 边最多所能容纳的正多边形的边 长个数 p 和 m，于是整个烤箱平面可以容纳的烤盘数量为 N=p*m
然后，我们再计算多边形在烤箱平面中的占用率（Q） ，从而进一步描 述何种多边形在烤箱平面中是利用率最高的，也就是最有效的形状。 （1） 正方形的分布 在一个长方形烤炉内，正方形的烤盘可以像图中那样排列， 正方形边长为 X，因此，每个烤盘的面积为： X2=A, 对于烤炉平面的每边来说，长边可以容纳正方形的边长数量为： a=[
3X
1 6
] [
L 3X
]=2[ WL
2A
L 6 3A
]=2[ L
2
2A
L 6 3A
]
我们再计算其占用率 Q:
2[
L2
2A
Q= NA = WL
(3)正八边形的分布
-
L 6 3A
]
93 % .
L2
对于正八边形：
m=[
L A
],
t an（ ） 8
p=[
L A
],
t an（ ） 8
于是：N=mp=[
2 u 2u 2 u a 2 2 (1) t x y
如果我们考虑稳恒温度场,即在热传导方程中物体的温度趋于某种平衡状态 ,这时温度
u 已与时间 t 无关,所以
u =0,此时方程 1 就变成拉普拉斯方程,如下: t
2u 2u =0 (2) x 2 y 2
4.2.2 热量的均匀分布
4.2.3(二) 如何得到最佳烤盘 从上边两种情况可以分别得到不同形状的烤盘排列在烤炉中时的空 间利用率，以及它们各自在达到平衡时的热量分布，同时我们由温度 的方差得出温度的分布均匀性。考虑到实际情况中，我们常常既想追 求温度的最均匀分布，因为此时得到的蛋糕品味最佳，又想使空间得 到最有效利用，不致于资源浪费，显然这两者不能同时满足。这时我 们应该考虑针对不同的需要，使用不同形状的烤盘，下面我们来解决 这个问题。 就像在招聘员工考虑不同因素来为求职者打分一样， 我们从温度的均 匀分布和空间利用率两方面考察一个烤盘的性能时， 可以给以不同的 权重 p 与 1-p，我们将在不同的 p 值下考察不同形状烤盘的性能。
占用率 Q=
NA 84 % . WL
WL 2(2 3 ) X 2
]=2[Βιβλιοθήκη L22(2 3 ) A],
由此，我们比较四种不同图形在烤箱平面中数目和占用率，可以容易 的得知：矩形（以正方形为例）烤盘在烤箱平面中占用率最高，为 100%，而圆形盘占用率最小仅为 84%。矩形盘和圆盘分为两个极端， 中间分布着其他图形的数目和占用率。 当选用烤箱平面中烤盘的最大 数量时，显然矩形(正方形)最大。
为了减少由于方差 S 过大而引起的影响，我们引入了参数 U，以正方 形的温度分布为基准，表示温度分布的相对不均匀度 Ui =
Si S1
由此得到不同情况下温度分布的相对不均匀度 从而， U1 = 1， U2 = 0.526， U3 = 0.427， U4 = 0.397 U1 , U2 , U3 , U4 分 别对应于正方形，正六边形，正八边形，圆形。 我们再引入一个参数 R 来反映烤盘的相对综合性能 R=p∗Q− 1−p ∗U 这里的 R 相当于烤盘的性能得分，R 的值越大，则说明其性能越好。 注意， 这里对 U 的处理比较特殊， 因为其值越小反映的烤盘的温度分 布越均匀，故这里要用减号。 （1） p 一定时，不同烤盘的性能比较
因此：Q=
NA 89 % . WL
L A
][
L A
]=[tan( ) L ],
2
8
A
t an（ ） 8
t an（ ） 8
(4)圆形的分布
对于圆形烤盘的分布：每个圆形烤盘的半径为 X，显然图二中的排列 数目比图一中数目多。
m=2[
L (2 3 ) X
],
P=[ W ],
2X
N=mp=2[
由此可见稳恒温度场内的温度 u 也满足拉普拉斯方程. 作为描述稳定和平衡等物理现象的拉普拉斯方程,它不能提初始条件,至于边界条件,我 们认为当烤盘的温度趋于某种动态平衡状态时 ,其边界上的热量流速是一定的,故满足第二 类边值问题,即 Neumann 问题. 在二维平面内,当烤盘为圆形时,问题归结为圆域内二维拉普拉斯方程的定解问题,我们 在极坐标系下求解.假设半径用 r 表示,圆的半径为 r 0 ,温度用 u 表示,问题可以表示为:
2u
1 u 1 2u 0, r r0 ,0 2 (3) r r r r r 2 2
我们假设热量在满足 Dirichlet 问题条件,得出边界条件: (4)
u 0, 有限值 （5）
4.2 modle two-the best type of pan 二、模型二 4.2.1（一）烤箱中烤盘的最大数量 当考虑不同形状的烤盘在烤架上的排列问题时，我们结合实际情况， 分别考虑烤盘是正方形，正六边形，正八边形，以及圆形的情形。在 这里我们假设烤炉的宽为 W,长为 L，且有 W/L=μ ，设正多边形边长 为 X，而对于圆来说，X 则是其半径。 对于此问题，我们分两步来描述烤盘中数量的最大化。
模型一 一块热的物体,如果体内没一点的温度不全一样,则在温度较高的点处的热量就要向温度 较低的点处流动,这种现象就是热传导.由于热量的传导过程总是表现为温度随时间和点的位 置的变化,所以解决传热问题都要归结为求物体内温度的分布,我们把烤盘当作是均匀且各向 同性的导热体.其在二维平面内的传热过程中所满足的微分方程,如下:
4.3 conclusion
5 modle evaltion 5.1 advertage
6 refrences 7 advertising é simpática ¡! niña
L W ]，宽边容纳正方形的边长为：b=[ ],“[ ]”表示取整运算。 X X
于是，我们得到烤箱平面内最多可以容纳的正方形烤盘数量为： N=[
W L ][ ]=ab。 X X
我们计算下正方形烤盘的占用率问题：
X
我们假设烤箱平面填充四个烤盘，全部填满，没有空隙，则烤箱平面 的面积为 A1=L*W= L ,而每个烤盘的面积为 A， 全部填满后， N=ab=4，