2022年菜篮子工程数学建模 .pdf
《2022年菜篮子工程数学建模 .pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2022年菜篮子工程数学建模 .pdf(23页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、周口师范学院第三届数学建模竞赛参赛题号 (从 A/B 中选择一项填写 ):A 所属学院 (请填写完整的全名 ):数学与统计学院参赛队员 (打印并签名 ) :1.张一 2. 张二 3. 张三日期: 2015年 5月 30 日周口师范学院第三届数学建模竞赛评 阅 专 用 页评阅人一评阅人二评阅人三评阅人评分评阅意见精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 23 页菜篮子工程中的蔬菜种植问题摘要: 为缓解我国副食品供不应求的矛盾,农业部于1988 年提出建设“菜篮子工程”。一期工程建立了中央和地方的肉、蛋、奶、水产和蔬菜生产基地及良种繁
2、育、饲料加工等服务体系,以保证居民一年四季都有新鲜的副食品供应。蔬菜作为“菜篮子工程”中的主要产品,备受各级政府的重视。到1995 年,我国蔬菜种植的人均占有量已达到世界人均水平。对于一些中小城市,蔬菜种植采取以郊区和农区种植为主,结合政府补贴的方式来保障城区蔬菜的供应。这样不仅提高了城区蔬菜供应的数量和质量,还带动了郊区和农区菜农种植蔬菜的积极性。由于郊区和农区种植点的分散,以及市场需求中心的不集中,高成本的运费和市场迫切的需求成为了“菜篮子工程”中的两大头疼难题。要解决的问题的突破口是如何获得最优经济方案并且满足市场对蔬菜的基本需求,要获得最优的经济方案可以从运输路费的政府补贴和蔬菜分配两
3、方面进行合理的分配,通过一定的假设,采用线性回归的方法,对现有数据进行处理,从而获得最优的运输和蔬菜分配方案。另外,通过考虑市场供需关系的平衡,对模型进行优缺点的分析,使所得到的模型方案更具有使用价值。关键词 :菜篮子工程线性规划模型最优分配一、 问题的重述JG市的人口近 90万,该市在郊区和农区建立了8个蔬菜种植基地,承担全市居民的蔬菜供应任务,每天将蔬菜运送到市区的35 个蔬菜销售点。市区有15 个主要交通路口,在蔬菜运送的过程中从蔬菜种植基地可以途径这些交通路口再到达蔬菜销售点。如果蔬菜销售点的需求量不能满足,则市政府要给予一定的短缺补偿。同时市政府还按照蔬菜种植基地供应蔬菜的数量以及路
4、程,发放相应的运费补贴,以此提高蔬菜种植的积极性,运费补贴标准为0.04 元/(1吨.1公里)。附件 1 蔬菜种植基地日供应量(吨/ 天)种植基地1 2 3 4 5 6 7 8 供应量40 45 30 38 29 35 25 28 附件 2 蔬菜销售点日需求量(吨/ 天)及短缺补偿(元 / 吨. 天)销售点1 2 3 4 5 6 7 8 9 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 23 页需求量6.5 10.2 12 14.3 13 11 14 9.5 10短缺补偿710 700 580 600 570 480 500 610
5、440销售点13 14 15 16 17 18 19 20 21需求量8.5 12 11.6 12.5 13.6 9 7.3 10 12.短缺补偿590 490 570 460 530 640 665 650 580销售点25 26 27 28 29 30 31 32 33需求量9.6 15 7.2 8.9 10.3 9 7.7 8 11.短缺补偿660 430 540 620 630 680 695 690 560存在直达道路的位置距离( km )(基地 1,销售点 4)14 (基地 1,销售点 14)16 (基地 1,路口 3)10 (基地 2,销售点 14)15 (基地 2,销售点 15
6、)5 (基地 2,路口 11)9 (基地 2,路口 13)7 (基地 3,销售点 27)11 (基地 3,销售点 28)12 (基地 3,路口 11)19 (基地 4,销售点 29)25 (基地 4,销售点 35)10 (基地 4,路口 12)15 (基地 5,销售点 33)3 (基地 5,销售点 34)14 (基地 5,路口 6)26 (基地 6,销售点 9)6 (基地 6,销售点 10)25 (基地 6,销售点 19)16 (基地 6,销售点 20)8 (基地 7,销售点 1)7 (基地 7,路口 8)15 (基地 7,路口 9)8 (基地 8,销售点 3)15 精选学习资料 - - -
7、- - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 23 页(基地 8,销售点 4)30 (基地 8,路口 9)17 (基地 8,路口 10)20 (销售点 1,销售点 2)15 (销售点 1,销售点 7)11 (销售点 2,销售点 6)13 (销售点 2,路口 9)6 (销售点 2,路口 14)5 (销售点 3,路口 9)6 (销售点 3,路口 10)4 (销售点 3,路口 14)4 (销售点 4,路口 3)3 (销售点 4,路口 10)9 (销售点 5,销售点 12)13 (销售点 5,销售点 13)8 (销售点 5,路口 2)4 (销售点 5,路口 3)7 (
8、销售点 5,路口 10)10 (销售点 5,路口 13)15 (销售点 6,销售点 7)8 (销售点 6,销售点 11)13 (销售点 6,路口 14)3 (销售点 6,路口 15)14 (销售点 7,路口 7)5 (销售点 7,路口 8)12 (销售点 8,销售点 9)20 (销售点 8,路口 7)3 (销售点 8,路口 8)10 (销售点 9,路口 7)4 (销售点 10,路口 7)7 (销售点 10,路口 15)3 (销售点 11,销售点 12)7 (销售点 11,销售点 18)5 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共
9、23 页(销售点 11,路口 2)17 (销售点 12,销售点 13)11 (销售点 12,销售点 17)16 (销售点 12,路口 1)5 (销售点 13,销售点 15)15 (销售点 13,路口 1)8 (销售点 13,路口 4)11 (销售点 13,路口 13)6 (销售点 14,路口 3)2 (销售点 14,路口 13)2 (销售点 15,路口 4)2 (销售点 15,路口 11)4 (销售点 15,路口 13)2 (销售点 16,销售点 17)3 (销售点 16,销售点 25)4 (销售点 16,销售点 26)7 (销售点 16,路口 1)9 (销售点 16,路口 4)3 (销售点
10、17,销售点 18)11 (销售点 17,销售点 23)5 (销售点 17,销售点 24)18 (销售点 17,路口 1)10 (销售点 18,销售点 22)10 (销售点 18,销售点 23)9 (销售点 18,路口 15)2 (销售点 19,销售点 20)10 (销售点 19,销售点 21)8 (销售点 19,销售点 22)7 (销售点 19,路口 15)5 (销售点 20,销售点 21)6 (销售点 20,路口 6)4 (销售点 21,销售点 22)4 (销售点 21,销售点 32)7 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,
11、共 23 页(销售点 21,路口 6)6 (销售点 22,销售点 23)4 (销售点 22,销售点 31)6 (销售点 23,销售点 24)13 (销售点 23,销售点 31)8 (销售点 24,销售点 25)6 (销售点 24,销售点 29)7 (销售点 24,销售点 30)9 (销售点 24,路口 12)11 (销售点 25,销售点 26)4 (销售点 25,销售点 28)3 (销售点 26,销售点 27)3 (销售点 26,路口 4)4 (销售点 26,路口 11)5 (销售点 27,销售点 28)6 (销售点 27,路口 11)6 (销售点 28,销售点 29)5 (销售点 29,路口
12、 12)5 (销售点 30,销售点 31)7 (销售点 30,销售点 35)8 (销售点 30,路口 12)6 (销售点 31,销售点 34 )5 (销售点 32,销售点 33 )6 (销售点 32,路口 6 )5 (销售点 33,销售点 34 )9 (销售点 34,销售点 35 )9 (销售点 34,路口 5 )2 (路口 2,路口 14 )10 二、问题的分析会议筹备组要制定预订宾馆客房,租借会议室,租用客车的方案,需综合考虑经济、方便、代表满意等方面,即使租借客房的空房费用最少、租借会议室总费用最少和租用客车总费用最少,且各预定宾馆之间距离比较靠近;由附图知,三个宾馆相对较分散,可不予考
13、虑。对客房预订方案问题,其优化目标为使空房费用最少,由于空房费与预定的客房数量有关,可将客房预订方案转化为以预订客房总数量最少为目标函数,以各宾馆的精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 23 页客房数量及价格与参加会议的代表数量为约束条件的线性规划模型,用LINGO 软件计算出每个宾馆各种客房的预定间数及所需宾馆数量;其中参加会议的与会代表是一个未知的量,因为从以往几届会议情况看,有一些发来回执的代表不来开会,同时也有一些与会的代表事先不提交回执,所以可以根据前几届的会议代表回执和与会情况和本届回执中有关住房要求的数据进行预测
14、,表1 只给出了前四届相关数据,可用灰色理论的 GM(1,1)模型进行预测,该方法在数据量较少的情况下预测结果较为准确。通过估算预测值中合住与独住人数,从而确定出单人间客房和双人间客房的预定数量。对会议室的租用问题,以租借总费用最少为目标函数,以总的可用会议室间数,可用会议室的租用价格,参加每个会议的人数为约束条件,建立线性规划模型。对客车租用问题,可由宾馆的入住人数和会议室地点的数据,使用线性规划模型求出租用客车费用最少情况下的客车租用方案。逐步优化模型,在参会代表满意的情况下,使筹备组所支付的总费用最小,最终制定出预订宾馆客房、租借会议室与租用客车的最优方案。三、模型假设1. 与会代表都在
15、同一天登记住房;2. 预测的与会代表中代表的住房比例与回执数据中人员的住房比例一致;3. 租借的会议室在与会代表下榻的某几个宾馆中选取;4. 与会代表距离其会议地点小于400M 时不需要租用客车;5. 预订宾馆时间按整天计算,租借会议室与租用汽车时间按半天计算;6. 所有需要用客车接送的与会代表都在第家宾馆门口下车,且中途不停车。四、符号说明1. :各届会议发来回执的代表数量;2. :各届会议发来回执但未与会的代表数量;3. :各届会议未发回执而与会的代表数量;4. :七个宾馆中每种房间的预定间数;5. :每个宾馆中租用会议室的间数;6. :预订宾馆中的双人间中合住的房间数;7. :预订宾馆中
16、的双人间中独住的房间数;8. :,四家宾馆中预定每一种车的辆数。五、模型的建立与求解5.1 测本届与会代表数量以往几届会议代表回执和与会情况见表1. 表 1:以往几届会议代表回执和与会情况第一届第二届第三届第四届发来回执的代表数量( m )315 356 408 711 发来回执但未与会的代表数量(n) 89 115 121 213 未发回执而与会的代表数量(v) 57 69 75 104 由表 1 可以计算每届会议发来回执但未与会的代表数量与发来回执的代表数量的比值,未发回执而与会的代表数量与发来回执的代表数量的比值见表2。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 -
17、- - - - - -第 7 页,共 23 页表 2:各类代表数量在发回执代表数量中的比例第一届第二届第三届第四届n/m 0.2825 0.3230 0.2966 0.2996 v/m 0.1810 0.1938 0.1838 0.1463 根据表 2 的相关数据,利用GM(1,1)预测模型预测第五届会议的数值并进行相关检验。GM(1,1)预测模型的具体步骤如下:设有原始时间数列,对其作一次累加生成运算,即令(1)从而可得新的生成数列,新的生成数列一般近似地服从指数规律,因此它满足如下灰色预测的微分方程GM(1,1),其白化形式为(2)其中为辨识参数。为了估计参数,可以将式(2)进行离散化处理
18、得(3)其中为生成数列在第时刻的累减生成,即 (4) 在灰色预测中,式( 3)中的为在第时刻的背景值,一般取其均值生成,即(5)将式( 4),( 5)代入式( 3)中,有( 6)令,则式( 6)可简化为如下线性模型 (7) 由最小二乘估计方法得(8) 式(8)估计出来的参数代入到式(2)的白化形式 . 令则有,由分离变量法得其中为常数,考虑到初值所以从而有 (9) 式(9)就是 GM(1,1)模型的时间响应函数形式,将它离散化得 (10) 对序列再作累减生成可进行预测。即(11) 式(11)便是 GM(1,1)模型的预测的具体计算式。根据以上 GM(1,1)模型的基本步骤,建立GM(1,1)预
19、测模型。使用MATLAB 软件进行计算。结果见表3(MATLAB 计算程序见附录4):表 3:由 GM(1,1) 模型预测的各类代表数量在发回执代表数量中的比例第一届第二届第三届第四届第五届n/m 0.2825 0.3183 0.3062 0.2945 0.2833 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 23 页v/m 0.1810 0.1980 0.1735 0.1520 0.1331 并对 GM(1,1)预测模型进行相关后验差检验。GM(1,1)预测模型的检验步骤如下:第一步 计算原始时间数列的均值和方差,第二步 计算残差
20、数列的均值和方差,其中,为残差数列。第三步 计算后验差比值第四步 计算小误差频率其中,为集合的个数。第五步根据表 4,按照后验差值比和小误差频率判别预测精度等级。表 4:预测精度等级等级好合格勉强不合格如果后验差检查发现GM(1,1)模型预测精度等级为不合格,那么可以进行残差修正的 GM(1,1)预测模型。1)对发来回执但未与会的代表数量与发来回执的代表数量的预测比值n/m 进行后验差检验,可得:,2)对未发回执而与会的代表数量与发来回执的代表数量的预测比值v/m 进行后验差检验,可得:,对照表 4,其预测精度等级均为好,所以由GM(1,1)预测模型得到的数据较为准确。经过统计本次会议共收到回
21、执人数,根据表 3 的数据可以预测本届会议的参会人数:5.2 预订宾馆客房数量在以上预测的与会代表数量的基础上,利用附表2,可得回执人数 =755,预测本届参加会议的人数,根据假设2,可得合住1 中的男士人数在预测与会代表总人数中的数量为:同理可得预测的代表人数的住房信息(单位:人),如下表5 所示:表 5:由预测的代表人数估算的代表住房信息合住 1 合住 2 合住 3 独住 1 独住 2 独住 3 男131 88 27 91 58 35 女67 41 14 50 24 16 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 23 页由于
22、预定房间的最终目的是既要使与会代表满意,又要使筹备组支付的空房费最少,问题可以转化为预定房间数最少的问题,考虑到选择的宾馆数量要尽量少,并且距离上比较靠近,由附图可知,宾馆,相对比较分散,并且下余宾馆完全可以满足本次会议的房间需求,因此可以将上述宾馆排除在考虑的范围之外达到简化建模的目的。可建立线性规划模型如下:目标函数为:约束条件为:(1)与会代表住房要求限制:(2)各个宾馆客房数量限制:(3) 预定的双人间客房数量限制:由于一个人可单独住在一个双人间,所以预定的双人间数要大于代表要求合住的双人间数,小于最多需要的房间数(4)双人间客房合住数量的限制:根据预测人数,双人间客房中合住的间数等于
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 2022年菜篮子工程数学建模 2022 年菜 篮子 工程 数学 建模
限制150内