很久很久以前,在拉格朗日照耀下,有几座城:分别是常微分方城和偏微分方城这两座兄弟城,还有数理方城、随机过城。从这几座城里流出了几条溪,比较著名的有:柯溪、数学分溪、泛函分溪、回归分溪、时间序列分溪等。其中某几条溪和支流汇聚在一起,形成了解析几河、微分几河、黎曼几河三条大河。
河边有座古老的海森堡,里面生活着亥霍母子,穿着德布罗衣、卢瑟服、门捷列服,这样就不会被开尔蚊骚扰,被河里的薛定鳄咬伤。城堡门口两边摆放着牛墩和道尔墩,出去便是鲍林。鲍林里面的树非常多:有高等代树、抽象代树、线性代树、实变函树、复变函树、数值代树等,还有长满了傅立叶,开满了范德花的级树…人们专门在这些树边放了许多的盖(概)桶,高桶,这是用来放尸体的,因为,挂在上面的人,太多了,太多了…
这些人死后就葬在微积坟,坟的后面是一片广阔的麦克劳林,林子里有一只费马,它喜欢在柯溪喝水,溪里撒着用高丝做成的ε-网,有时可以捕捉到二次剩鱼。
后来,芬斯勒几河改道,几河不能同调,工程师李群不得不微分流形,调河分溪。几河分溪以后,水量大涨,建了个测渡也没有效果,还是挂了很多人,连非交换代树都挂满了,不得不弄到动力系桶里扔掉。
有些人不想挂在树上,索性投入了数值逼井(近)。结果投井的人发现井下生活着线性回龟和非线性回龟两种龟:前一种最为常见的是简单线性回龟和多元线性回龟,它们都喜欢吃最小二橙。
柯溪经过不等市,渐近县和极县,这里房子的屋顶都是用伽罗瓦盖的,人们的主食是无穷小粮。
极县旁有一座道观叫线性无观,线性无观里有很多道士叫做多项士,道长比较二,也叫二项士。线性无观旁有一座庙叫做香寺,长老叫做满志,排出咀阵,守卫着一座塔方。一天二项士拎着马尔可夫链来踢馆,满志曰:“正定!正定!吾级数太低,愿以郑太求和,道友合同否?”二项士惊呼:“特真值啊!”立退。不料满志此人置信度太低,不以郑太求和,却要郑太回归。二项式大怒在密度函树下展开标准分布,布里包了两个釵釵,分别是标准釵和方釵。满志见状央(鞅)求饶命。二项式将其关到希尔伯特空间,命巴纳赫看守。后来,巴纳赫让其付饭钱,满志念已缴钱便贪多吃,结果在无参树下被噎死(贝叶斯)。
来源,作者不详。
问题分析
男生追女生,对男生来说最重要的是学习、爱情两不误。因此我们引进男生的学业成绩函数Y(t)。
首先,我们不考虑男生的追求攻势,则影响该函数的因素主要是两个人的关系程度。为了便于分析,我们将两人的关系简化为女生对该男生的疏远度,于是引入疏远度函数X(t)。
问题就转化为求解Y(t)和X(t)的相互作用关系。利用微分,很容易就可以求出两者的关系。但现实中男生可能会对该女生发起一轮轮的追求攻势,因此还要考虑到追求攻势对模型的影响。而追求攻势又与女生的疏远度有关,可以简化地将两者看成是正比关系。将追求攻势加入到模型中,就可以找出攻势与Y(t)和 X(t)的关系了。
模型假设
1、t时刻A君的学业成绩为Y(t);
2、t时刻B女对A君的疏远度为X(t);
3、当A君没开始追求B女时B女对A君的疏远度增长(平时发现的A君的不良行为)符合Malthus模型,即dX/dt=aX(t)其中a为正常数。
4、当Y(t)存在时,单位时间内减少X(t)的值与X(t)的值成正比,比例常数为b,从而 dX(t)/dt=aX(t)-bX(t)Y(t)。
5、A君发起对B女追求后,立即转化为B女对A君的好感,并设定转化系数为 α,而随着的A君发起对B女的追求,A君学业的自然下降率与学业成绩成正比,比例系数为e。于是有dY(t)/dt=αbX(t)Y(t)-eY(t)。
模型构成
由假设4和假设5,就得到了学业与疏远度在无外界干扰的情况下互相作用的模型:
{dX(t)/dt=aX-bXY;dY(t)/dt=cXY-eY} 其中c=αb. (1)
这是一个非线性自治系统,为了求两个数X与Y的变化规律,我们对它作定性分析。令{aX-bXY=0;cXY-eY=0} 解得系统(1)的两个平衡位置为:O(0,0),M (e/c,a/b)。从(1)的两方程中消去dt,分离变量可求得首次积分:
F(X,Y)=cX-dln|X|-aln|Y|=k (2)
容易求出函数F(X,Y)有唯一驻点为M(e/c,a/b)。再用极值的充分条件判断条件可以判断M是F的极小值点。同时易见,当X→∞(B女对A君恨之入骨)或Y→∞ (A君是一块只会学习的木头)时均有F→∞;而X→0(A君作了变形手术,B女对他毫无防备)或Y→0(A君不学无术,丝毫不学习)时也有F→∞。由此不难看出,在第一象限内部连续的函数z=F(X,Y)的图形是以M为最小值点,且在第一卦限向上无限延伸的曲面,因而它与z=k(k>0)的交线在相平面 XOY的投影F(X,Y)=k (k>0)是环绕点M的闭曲线簇。这说明学业成绩和疏远度的指数成周期性变化。
结果解释
从生态意义上看这是容易理解的,当A君的学习成绩Y(t)下降时,B女会疏远 A君,疏远度X(t)上升;于是A君就又开始奋发图强,学习成绩Y(t)又上升了。于是B女就又和A君开始了来往,疏远度X(t)又下降了。与B女交往多了,当然分散了学习时间,A君的学习成绩Y(t)下降了。
然而我们可证明,尽管闭轨线不同,但在其周期内的X和Y的平均数量都分别是一常数,而且恰为平衡点M的两个坐标。事实上,由(1)的第二个方程可得: dY/Ydt=cX- e,两端在一个周期时间T内积分,得:
∫(dy/Ydt)dt=c∮Xdt-dT (3)
注意到当t经过一个周期T时,点(X,Y)绕闭轨线运行一圈又回到初始点,从而:∫(dY/Ydt)dt=∮dY/Y=0。所以,由(3)式可得: (∫Xdt)/T=e/c。
同理,由(1)的第一个方程可得:(∫Ydt)/T=a/b。
模型优化
考虑到追求攻势对上述模型的影响。设追求攻势与该时刻的疏远度成正比,比例系数为h,h反映了追求攻势的作用力。在这种情况下,上述学业与疏远度的模型应变为:
{dX/dT=aX-bXY-hX=(a-h)X-bXY;dY/dt=cXY-eY-hY=cXY-(e+h)Y} (4)
将(4)式与(1)式比较,可见两者形式完全相同,前者仅是把(1)中X与Y的系数分别换成了a-h与e+h。因此,对(4)式有
x’=(∫Xdt)/T=(e+h)/c,y’=(∫Ydt)/t=(a-h)/b (5)
利用(5)式我们可见:攻势作用力h的增大使X’增加,Y’减少。
我们的建议
考试期间,由于功课繁忙,使得追求攻势减少,即h减小,与平时相比,将有利于学业成绩Y的增长。这就是Volterra原理。 此原理对男生有着重要的指导意义:强大的爱情攻势有时不一定能达到满意的效果,反而不利与学业的成长;有时通过慢慢接触,慢慢了解,再加上适当的追求行动,女生的疏远度就会慢慢降低。学习成绩也不会降低!
来源。作者不详。
推荐几个数学建模论坛或者社区,方便大家查找资料。
1、数学中国http://www.madio.net
让我印象最深的是2009年全国大学生数学建模竞赛第一个发布试题,比别的网站提前了一点。论坛里面关于数学建模方面的资料很多,而且论坛版块设置全面,关于CUMCM、GMCM、MCM/ICM等资料都很多。在算法,软件方面也有很多的教程。
2、赛才数学建模竞赛http://mcm.saicai.com/bbs/
起初是华中农业大学的汪小银老师建立的shumo.cn,后来论坛与赛才网合作,里面资料很丰富。很多优秀论文、资料可以下载。
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曾经最红火的一个论坛。