2023年《数学模型》考试试卷.pdf
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1、优秀学习资料 欢迎下载 1.“商人怎样安全过河”模型中状态随决策变化的规律是kkkkdss)1(1。(允许决策模型)1、2、“公平的席位分配”模型中的 Q 值法计算公式是)1(2iiiinnpQ。3、“存贮模型”的平均每天的存贮费用计算公式为)(TC221rTcTc,当Trcc212时,)(TC最小。4、LINGO 中,表示决策变量 x 是 0-1变量的语句是 gin(x)。5、一阶自治微分方程()xf x&的平衡点是指满足()0f x 的点,若()0fx 成立,则其平衡点是稳定的。6、市场经济中的蛛网模型中,只有当fK gK时,平衡点 0P 才是稳定的。7、“传染病模型”中 SIS 模型是指
2、被传染者康复以后,还有可能再次感染该传染病。8、传送系统的效率模型中,独立地考虑每个钩子被触到的概率为p,则共有n个钩子的系统中,一周期内被触到k个钩子的概率为 (1)kkn knC pp 。9、我们所建立的“人口指数增长”模型是根据微分方程rtextx0)(建立的。我们所建立的“人口阻滞增长”模型是根据微分方程)1(mxxrxdtdx 建立的。10、“商人怎样安全过河”模型中,从初始状态到终止状态中的每一步决策都是集合 D 中的元素 。11、建立起的“录像机计数器的用途”模型bnant2中的参数a和b可用 数值积分 方法求得。12、“双层玻璃的功效”模型中,建筑规范一般要求双层玻璃的间隙约为
3、玻璃厚度的 1/2 。“双层玻璃的功效”模型中,按建筑规范实施的双层玻璃可节能 97%。13、“传染病模型”中所未涉及的模型是 SIS 模型.14、下列正则链和吸收链的说法中,错误的是 吸收链存在唯一极限状态概率。15、“人口阻滞增长”模型是在“指数增长模型”的前提下,假设人口增长率是人口数量的减函数。16、“人口阻滞增长”模型中,当人口数)(tx2/mx时,人口增长率最大;当人口数)(txmx时,人口增长率为 0。17、“录像带计数器的读数”多种方法建立的模型都是nvrknvwkt222。“录像机计数器的用途”模型中,计数器的读数 的增长速度越来越慢 。18、“双层玻璃的功效”模型中,所依据
4、的基本物理公式是QdTk。19、“经济增长模型”中,衡量经济增长的指标有 总产值的增长、单位劳动力产值的增长。“经济增长模型”中,要保持总产值)(tQ增长,即要求。0dtdQ 20、“传染病模型”中 SIR 模型是指被传染者康复以后具有免疫性,不再感染该传染病。21.存贮模型的优化目标是 平均每天费用最小。优秀学习资料 欢迎下载 22.“经济增长模型”中,要保持平均每个劳动力的产值)(tz增长,即要求 劳动力的增长率小于初始投资增长率。23.“层次分析模型”中成比对矩阵)(ijaA如果满足如下 ikjkijaaa式,则称为一致阵。二:概念题 1、一般情况下,建立数学模型要经过哪些步骤?(5 分
5、)答:数学建模的一般步骤包括:模型准备、模型假设、模型构成、模型求解、模型分析、模型检验、模型应用。2、学习数学建模应注意培养哪几个能力?(5 分)答:观察力、联想力、洞察力、计算机应用能力。3、人工神经网络方法有什么特点?(5 分)答:(1)可处理非线性;(2)并行结构;(3)具有学习和记忆能力;(4)对数据的可容性大;(5)神经网络可以用大规模集成电路来实现。三:问答题 1、请用简练的语言全面的描述数学建模的过程和数学模型的特点。(10)答:(1)建模过程:模型准备模型假设模型构成模型求解模型检验模型应用。(2)数学模型的特点:逼真性和可行性;渐进性;强健性;可转移性;非预制性;条理性;技
6、艺性;局限性;2、某家具厂生产桌子和椅子两种家具,桌子售价 50 元/个,椅子销售价格 30 元/个,生产桌子和椅子要求需要木工和油漆工两种工种。生产一个桌子需要木工 4 小时,油漆工 2 小时。生产一个椅子需要木工 3 小时,油漆工 1 小时。该厂每个月可用木工工时为 120 小时,油漆工工时为 50 小时。问该厂如何组织生产才能使每月的销售收入最大?(建立模型不计算)(10)解:(1)确定决策变量:x1=生产桌子的数量 x2=生产椅子的数量 (2)确定目标函数:家具厂的目标是销售收入最大 max z=50 x1+30 x2(3)确定约束条件:4x1+3x250(油漆工工时限制)(4)建立的
7、数学模型为:max S=50 x1+30 x2 s.t.4x1+3x250 x1,x2 0 3、有四个工人,要分别指派他们完成四项不同的工作,每人做各项工作所消耗的时间如下表所示,问应如何指派工作,才能使总的消耗时间为最少?(建立模型不计算)解:令0,1,ijijxi指派第 人完成第 项工作不指折派第 项工作目标函数:111231421222431323334414244min1518212419231826171619192117Zxxxxxxxxxxxxxx 约束条件:方程的平衡点是指满足的点若成立则其平衡点是稳定的市场经济中的蛛率模型中独立地考虑每个钩子被到的概率为钩子的概率为我们所建立
8、的策都是集合中的元素建立起的录像机计数器的用途模型中的参数和可用优秀学习资料 欢迎下载 1121314112223242132333431424344411.11xxxxxxxxstxxxxxxxx 4、结合自身的实际情况,谈谈数学建模的方法和自身能力的培训。(10)答:(1)方法:机理分析、测试分析、实例研究 ;(2)能力:想象力、洞察力 。5、试用简练的语言全面的描述“商人怎样安全过河”该类问题。(10)答:求决策),2,1(nkDdk,使状态Ssk按照转移律kkkkdss)1(1,则初始状态)3,3(1s经有限步n到达状态)0,0(1ns。6、分别采用三种方法,用一句话和一个公式描述录像
9、带计数器读数与经过的时间之间的关系模型。(10)答:(1)当右轮盘转到第i圈时其半径为wir,周长为)(2wir,m圈的总长度恰等于录像带转过的长度,即:vtwirmi 1)(2;(2)考虑录像带转过的长度与厚度的乘积,等于右轮盘面积的增加,即:wvtrwknr)(22;(3)考虑用微积分的理论,有某小时间段dt内录像带转过的长度为速度v乘以dt,它等于右轮盘绕上的录像带长度(由于knm),即:kdnknwrvdt)(2;以上三种方法都可得到:nvrknvwkt222。7、简述差分方程平衡点的稳定性定义、三阶线性常系数差分方程平稳点稳定性的判别条件和非线性差分方程平稳点的稳定性判别条件。答:(
10、1)差分方程的平衡点*x若满足:当k时,*xxk,则称平衡点*x是稳定的。(2)若 三 阶 线 性 常 系 数 差 分 方 程bxaxaxkkk2112的 特 征 方 程baa212的 根)3,2,1(ii均有1i,则该差分方程的平衡点*x是稳定的,否则是不稳定的。(3)非线性差分方程)(1kkxfx的平衡点*x若满足1*)(xf,则平衡点*x是稳定的;否则若1*)(xf,方程的平衡点是指满足的点若成立则其平衡点是稳定的市场经济中的蛛率模型中独立地考虑每个钩子被到的概率为钩子的概率为我们所建立的策都是集合中的元素建立起的录像机计数器的用途模型中的参数和可用优秀学习资料 欢迎下载 则平衡点*x是
11、不稳定的。8:某中学有三个年级共 1000 名学生,一年级有 219 人,二年级 316 人,三年级有 465 人。现要选 20 名校级优秀学生,请用下列办法分配各年级的优秀学生名额:(1)按比例加惯例的方法;(2)Q 值法。另外如果校级优秀学生名额增加到 21 个,重新进行分配,并按照席位分配的理想化准则分析分配结果。解:20 个席位:(1)、38.4201000219,32.6201000316,30.9201000465因此比例加惯例分配结果为 5、6、9 个。(2)三方先分得 4、6、9 个,5421921Q2398.05,7631622Q2377.52 10946523Q2402.5
12、,3Q最大,按Q值法分配结果为 4、6、10 个。21 个席位:(1)599.4211000219,636.6211000316,765.9211000465因此比例加惯例分配结果为 4、7、10 个。(2)三方先分得 4、6、10 个,111046523Q195.68,1Q最大,按Q值法分配结果为 5、6、10 个。显然此例中比例加惯例的方法违背了席位分配的理想化准则 1,而Q值法分配结果恰好也满足准则 2,因此Q值法分配结果是同时符合准则 1 和准则 2.。9:大学生毕业生小李为选择就业岗位建立了层次分析模型,影响就业的因素考虑了收入情况、发展空间、社会声誉三个方面,有三个就业岗位可供选择
13、。层次结构图如图,已知准则层对目标层的成对比较矩阵12/15/1213/1531A,方案层对准则层的成对比较矩阵分别为1272/1147/14/111B,13/17/1313/17312B,12/16/1214/16413B。请根据层次分析方法为小李确定最佳的工作岗位。解:用“和法”近似计算得:矩阵A对应的权向量为:T)12.0,23.0,65.0(,最大特征根为 3.003697,0018.0CI,0031.0CR 矩阵1B对应的权向量为:T)60.0,32.0,08.0(,最大特征根为 3.001982,001.0CI,0017.0CR 选择发展就业收入 发展 声誉 岗位1 岗位2 岗位3
14、 方程的平衡点是指满足的点若成立则其平衡点是稳定的市场经济中的蛛率模型中独立地考虑每个钩子被到的概率为钩子的概率为我们所建立的策都是集合中的元素建立起的录像机计数器的用途模型中的参数和可用优秀学习资料 欢迎下载 矩阵2B对应的权向量为:T)09.0,24.0,67.0(,最大特征根为 3.00703,0035.0CI,006.0CR 矩阵3B对应的权向量为:T)11.0,19.0,70.0(,最大特征根为 3.00922,0046.0CI,008.0CR 组合权向量为T)423664.0,283708.0,292628.0(因此最佳的岗位为岗位 3。10:某保险公司欲开发一种人寿保险,投保人需
15、要每年缴纳一定数的额保险费,如果投保人某年未按时缴纳保费则视为保险合同终止(退保)。保险公司需要对投保人的健康、疾病、死亡和退保的情况作出评估,从而制定合适的投保金额和理赔金额。各种状态间相互转移的情况和概率如图。试建立马氏链模型分析在投保人投保时分别为健康或疾病状态下,平均需要经过多少年投保人就会出现退保或死亡的情况,以及出现每种情况的概率各是多少?解:由题意,转移概率矩阵为3.06.007.003.001.7.005.015.000100001,从而知状态“退保”和“死亡”为两个吸收状态,此为吸收链。117.06.01.03.0)(QIM=2432324Mey=T)6,315(,因此在投保
16、时健康或疾病状态下,平均需要经过315或 6 年投保人就会出现退保或死亡的情况。MRF=34.066.028.072.0,因此在投保时健康状态下,被“退保”和“死亡”吸收的概率分别为 0.72 和 0.28;在投保时疾病状态下,被“退保”和“死亡”吸收的概率分别为 0.66 和 0.34。1、某人早 8:00 从山下旅店出发,沿一条路径上山,下午 5:00 到达山顶并留宿.次日早 8:00 沿同一路径下山,下午 5:00 回到旅店.证明:这人必在 2 天中同一时刻经过路途中某一地点(15 分)证明:记出发时刻为 t=a,到达目的时刻为 t=b,从旅店到山顶的路程为 s.设某人上山路径的运动方程
17、为 f(t),下山运动方程为g(t),t是一天内时刻变量,则 f(t),g(t)在a,b 是连续函数。作辅助函数 F(t)=f(t)-g(t),它也是连续的,则由 f(a)=0,f(b)0和g(a)0,g(b)=0,可知 F(a)0,由介值定理知存在 t0 属于(a,b)使 F(t0)=0,即 f(t0)=g(t0)。2、三名商人各带一个随从乘船过河,一只小船只能容纳二人,由他们自己划行,随从们秘约,在河的任一岸,一旦随从的人数比商人多,就杀人越货,但是如何乘船渡河的大权掌握在商人们手中,商人们怎样才能安全渡河呢?(15 分)解:模型构成:记第 k 次渡河前此岸的商人数为kx,随从数为ky,k
18、=1,2,.,kx,ky=0,1,2,3。将二维向量ks=退保 健康 死亡 疾病 0.15 0.05 0.1 0.07 0.03 0.6 方程的平衡点是指满足的点若成立则其平衡点是稳定的市场经济中的蛛率模型中独立地考虑每个钩子被到的概率为钩子的概率为我们所建立的策都是集合中的元素建立起的录像机计数器的用途模型中的参数和可用优秀学习资料 欢迎下载(kx,ky)定 义 为 状 态。安 全 渡 河 条 件 下 的 状 态 集 合 称 为 允 许 状 态 集 合,记 做S。S=2,1;3,2,1,0,3;3,2,1,0,0|,yxyxyxyx 记第 k 次渡船上的商人数为ku随从数为kv将二维向量kd
19、=(ku,kv)定义为决策。允许决策集合记作 D,由小船的容量可知 D=2,1,0,1|,vuvvuvu 状态ks随kd的变化规律是:1ks=ks+kkd 1 模型求解 用图解法解这个模型更为方便,如下:五:计算题(共 5 小题,每小题 9 分,本大题共 45 分)1、14/13/1411311A试用和法求出 A 的最大特征值,并做一致性检验(n=3 时,RI=0.58)。答:14/13/1411311A 中各 列归 一化 8/19/17/18/49/47/38/39/47/3,各行 求和 569.0373.1248.1=w 而328.1897.4328.4Aw,所以最大特征根为123.3)5
20、69.0328.1373.1897.4248.1328.4(31)(3131iiiwAw 其一致性指标为:CI=061.023123.3133,CR=1.0106.058.0061.0RICI,所以 A 不通过一致性检验。2、一块土地,若从事农业生产可收 100 元,若将土地租给某乙用于工业生产,可收 200 元。若租给某丙开发旅游业可收300 元。当丙请乙参与经营时,收入达 400 元,为促成最高收入的实现,试用 shapley 值方法分配各人的所得。(9 分)答:甲、乙、丙所得应为 250 元,50 元,100 元(步骤略)3、产品每天需求量为常数 r,每次生产准备费用为 C1,每天每件产
21、品贮存费用为 C2,缺货损失费为 C3,试作一合理假设,建立允许缺贷的存贮模型,求生产周期及产量使总费用最小。(9 分)解:模型假设:1.产品每天需求量为常数 r 2.每次生产准备费用为 c1,每天每件产品贮存费用为 c2 3.生产能力无限大,缺货损失费为 C3 ,当 t=T1时产品已用完 4.生产周期为 T,产量为 Q 模型 建立:一周 期总 费用 如下:2)(2213121TTrCQTCCC一周 期平 均费 用 为 rTQrTCrTQCTCQTf2)(2),(23221模型求解:用微分法解得周期32321)(2CrCCCCT(1 分)产量方程的平衡点是指满足的点若成立则其平衡点是稳定的市场
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- 数学模型 2023 考试 试卷
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