数学建模课程设计 下载本文

A7 (北纬 50度,西经130度); A8 (北纬 47度,西经125度); A8 (北纬 47度,西经122度); A10 (北纬 42度,西经87度)。

请对“北京至底特律的飞行时间可节省4小时“从数学上作出一个合理的解释,分两种情况讨论: (1) 设地球是半径为6371千米的球体;

(2) 设地球是一旋转椭球体,赤道半径为6378千米,子午线短半轴为6357千米。 十一、道路改造项目中碎石运输的设计

在一平原地区要进行一项道路改造项目,在A,B之间建一条长200km,宽15m,平均铺设厚度为0.5m的直线形公路。为了铺设这条道路,需要从S1,S2两个采石点运碎石。1立方米碎石的成本都为60元。(S1,S2运出的碎石已满足工程需要,不必再进一步进行粉碎。)S1,S2与公路之间原来没有道路可以利用,需铺设临时道路。临时道路宽为4m,平均铺设厚度为0.1m。而在A,B之间有原来的道路可以利用。假设运输1立方米碎石1km运费为20元。此地区有一条河,故也可以利用水路运输:顺流时,平均运输1立方米碎石1km运费为6元;逆流时,平均运输1立方米碎石1km运费为10元。如果要利用水路,还需要在装卸处建临时码头。建一个临时码头需要用10万元。

建立一直角坐标系,以确定各地点之间的相对位置: A(0,100),B(200,100),s1(20,120),s2(180,157)。

河与AB的交点为m4(50,100) (m4处原来有桥可以利用)。河流的流向为m1→m7,m4的上游近似为一抛物线,其上另外几点为m1(0,120),m2(18,116),m3(42,108);m4的下游也近似为一抛物线,其上另外几点为m5(74,80),m6(104,70),m7(200,50)。

桥的造价很高,故不宜为运输石料而造临时桥。 此地区没有其它可以借用的道路。

为了使总费用最少,如何铺设临时道路(要具体路线图);是否需要建临时码头,都在何处建;从s1,s2所取的碎石量各是多少;指出你的方案的总费用。

十二、超额录取留学生的策略

众所周知,选择出国留学学生越来越多。不可避免的,他们需要向国外的大学提出申请,同时需要交纳一定金额的申请费。如果你所申请的学校给你发来“offer”,并且你顺利地通过签证,你就可以预订机票了。

通常说来,国外学校录取留学生的数量A由该校提供给留学生奖学金的经费数决定。但是,出于以下的原因:

(1)得到“offer”的学生出于自身的原因(比如收到多封“offer”),未去报到;

(2)得到“offer”的学生未能顺利拿到签证。发出“offer”的数量B往往要多于录取留学生的数量A。但是不同的学校面临的情况并不相同,也许收到一所知名学校“offer”的人中,90%的人都会去,而去一所普通学校的人可能不到50%。由于经费有限,如果报到的学生太多,学校往往没有太多的办法。因此,发出“offer”需要一定的策略。 当前的情况为:

学生从一个学校调到另一个学校的情形越来越少。 学生出于各自的偏好,不愿意更换学校。 签证被拒的比例在上升。

所有学校都必须先交申请费,再决定是否考虑发放offer。 问题:

(1)如果奖学金经费C确定,学校该发多少封“offer”?给出最佳方案。

(2)如果你是一个学生,考虑到申请过程中的所有费用,(申请的学校越多,费用越高),同时还能去一个理想的学校,你应该向多少个学校提出申请?

十三、最佳捕鱼方案

一个水库,由个人承包,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,因此放水清库。水库现有水位平均为15米,自然放水每天水位降低0.5米,经与当地协商,水库水位最低降至5米,这样预计需要二十天时间,水位可达到目标。 据估计水库内尚有草鱼25000余公斤,鲜活草鱼在当地市场上,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, 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%。 承包人提出了这样一个问题:如何捕捞鲜活草鱼投放市场,效益最佳?请你建立相关模型求解,给出最佳答案。

十四、电站建设问题

某地区在制定十年电力发展规划时遇到这样一个问题:根据电力需求预测得知,该地区在十年后发电装机容量需要增加180万千瓦,那时的年发电量需要增加100亿度。根据调查和讨论,电力规划的备选技术方案有三个:扩建原有的火电站,但最多只能再安装五台10万千瓦的发电机组;新建水电站,但最多只能安装四台25万千瓦的发电机组;或再新建一个火电站,最多只能安装四台30万千瓦的发电机组。通过调研和计算,获得有关的参数如表1所示。

表中负荷因子为全年满功率运行天数与全年总天数之比。根据该地实际调查原有火电站平均全年满功率运行天数为241天,水电站和新建的火电站应分别为146天和255天,而全年365天,故折算得表中数据。表中资本回收因子是由如下数据所确定的,火电站的回收年限取15年,年利息率为0.06;水电站的回收年限取30年,年利息率为0.04,即得表中所列数值。

请在满足上述技术要求的前提下,选取经济效果最优的建设方案。 1.原来的火电站应如何扩建?

2.新建的水电站应如何确定单机容量为25万千瓦的发电机组的数量? 3.新建的火力发电站应如何确定单机容量为30万千瓦的发电机组的数量? 表1 :备选技术方案参数表

工程投资 单机容量(万千瓦) 允许装机台数 资本回收因子 年运行成本(百万元/亿度) 负荷因子 前期工程投资(百万元) 单机设备投资(百万元)

1 扩建旧火电站 21 10 20 5 0.103 4.11 0.66 2 新建水电站 504 70 25 4 0.0578 2.28 0.4 3 新建火电站 240 65 30 4 0.103 3.65 0.7

十五、草原鼠患问题

在我国的内蒙古大草原,由于各种人为因素对自然生态系统的破坏(如过度放牧、大量消灭草原上的狼群等),造成草原鼠患问题严重,并由此引发了严重的生态问题。

老鼠在草原上是家族式掘洞群居。它们食量巨大,每年都得在洞内外囤积大量牧草。以一个大沙鼠的洞为例,里面经常囤草25—40公斤之多。而且,老鼠的繁殖力强,在自然界堪称独一无二。老鼠对草原危害最大的莫过于它们挖掘洞穴的习性。由于挖掘造成的环境损失远远大于单纯的食草所造成的危害。所有鼠害发生的地方,洞道纵横,水土流失严重。有的甚至形成了大面积寸草不生的“鼠荒地”。

更糟糕的是至今我们尚未找到能有效控制进而消灭草原老鼠的办法。也就是说,至少以目前的技术力量,我们还不能用人工种草的办法永久地恢复自然植被。就像有句名言所说的那样:大自然不可以被模仿和重复。而这才是我们之所以对鼠害之类忧心忡忡的真正原因。那么,我们还能做些什么呢?也许只有不停地灭鼠种草了。有科学家说,人类自打开始灭鼠的第一天起,就背上了一个日益沉重的包袱。因为不当的灭治方法,鼠害日益泛滥,而且越灭越多,因而也就不得不继续灭下去了。但是,能否最终将老鼠赶出草原,目前尚难以作出定论。

控制草原鼠患,现在人们通常采用的有下面几种方法:

(1) 灭鼠药 现在所用的灭鼠药在杀死老鼠的同时,也杀死了老鼠的天敌。因此,实际的情况是,撒灭鼠药后老鼠的数量反而以几何级数增长。改进的方法是,可以研制无公害的灭鼠药,但这需要一定的时间和大量资金的投入。

(2) 引入老鼠的天敌 通过人工喂养和驯化老鼠的天敌,如鹰、狐狸、狼等, 将一定数量的老鼠的天敌引入鼠患严重的草原,利用它们控制老鼠的数量。这种方法在短期内有效,但也有一定的问题:一是费用比较高,例如,喂养和驯化一只银狐的费用要上千元;二是引入的数量难以确定,数量太小,难以控制鼠患,数量太多就会引起新的生态问题。

(3) 人工种植牧草 鼠类是一种需要开阔视野的生物种,只要有茂密的牧草生长,它们就无法生存。它们的视线之内如果毫无遮拦,便会肆意横行。在草场植被密集的地方,老鼠并不容易打洞,而且在这样的环境中,老鼠遇到天敌追捕时也难以及时躲避,所以数量不会激增。但是,据有关资料显示,青藏高原上几乎所有的人工种草都会在一定时间内自行退化。

任务1、建立恰当数学模型,对上述灭鼠方法的效果进行评估分析,要考虑到短期和长期的效果以及资金投入的问题;

任务2、对控制草原鼠患,恢复生态平衡,提出你认为切实可行的建议;

任务3、通过网络或其它途径(如公开出版的文献、研究论文等)搜集、收集实际数据,验证你的模型及结果。