第二章 初等模型

1.    席位分配:

a)      问题描述:三个系学生共200名(甲系100、乙系60,丙系40)。代表会议共20席,按比例分配,三个系分别为10,6,4席。

b)     问题存在:现因学生转系,三系人数分别变为:103,63,34.问20个席位如何分配?才能使得尽量“公平”。

c)      解决方法:提出不同的假设,进行不同方法的讨论,对不同方法进行对比分析(满足哪些公平条件),得出结论。

如何衡量公平?

比例法

相对不公平度

Q值法

最小二乘法求解方程系数


 

2.    双层玻璃窗的功效:

a)      问题描述:双层玻璃窗与同样多材料的单层玻璃窗相比,减少多少热量损失?

b)     问题假设:热量传播只有传单,没有对流;T1,T2不变,热传导过程处于稳态;材料均匀,热传导过程处于稳态。

c)      建模:热传导定律模型。(有公式)

d)     分析:属于“测试分析“类型,建模分析,计算得结果,下结论。

e)      延伸:考虑实际情况,进一步分析下结论会更好。

3.    划艇比赛的成绩:

a)      问题描述:对四种赛艇(单人、双人、四人、八人)4次国际大赛冠军的成绩进行比较,发现与桨手数有某种关系。试建立数学模型揭示这种关系。

b)     属于统计,数学模型拟合类型;

c)      问题分析:赛艇速度与桨手数量之间的关系:前进阻力与前进动力等

d)     问题建模:作出假设,运用合适物理定律建立模型;

e)      模型检验:最重要的一部分!即通过实际数据,使用最小二乘法进行模型检验!     

4.    录像机计数器的用途:机理分析

a)      问题描述:经试验,一盘录像带从头走到尾,时间用了183分30秒,计数器读数从0000变到6152.

问在一次使用中录像带已经转过大半,计数器读数为4580,问剩下的一段还能否录下一小时的节目?

b)     要求:不仅回答问题,而且建模计数器读数与录像带转过时间的关系;

c)      思考:计数器读数是均匀增长的吗?

d)     问题分析:通过实际观察录像机计数器的工作原理,发现问题实质;之后进行模型假设,与已有物理知识,进行建模,确定参数,之后进行实际模型检验!

5.    实物交换:

a)      问题描述:甲有物品X,乙有物品Y,双方为满足更高的需要,商定相互交换一部分。研究实物交换方案。

b)     根据实际情况建立二维模型:(x,y)表示;

c)      根据不同假设,进行不同建模处理。

6.    传送带的效率:物理实际模型

a)      问题描述:工人将生产出的产品挂在经过他上方的空钩运走,若工作台数量固定,挂钩数量越多,传送带运走的产品越多,在产品进入稳态后,给出衡量传送带效率的指标,研究提高传送带效率的途径。

b)     问题分析:进行假设,之后因为衡量指标需要自选,所以需要根据实际情况做决定,确定指标。

c)      模型建立,提出提高效率的途径。

7.    起帆远航:

a)      问题描述:帆船在海面上乘风远航,确定最佳的航行方向及帆的朝向。

b)     简化问题:海面上东风劲吹,设帆船要从A点驶向正东方的B电,确定起航时的航向,以及帆的朝向。

c)      问题分析:完全根据实际情况进行受理分析,进行模型建立,并求解。

总结:

1.    席位分析:进行不同假设,得出不同模型,进行对比分析;

2.    双层玻璃窗的功效:合理假设,根据已有物理知识,进行模型建立,分析不同情况,下结论;

3.    划艇比赛的成绩:合理假设,根据已有物理知识,进行模型假设,再实际数据可测量的情况下!进行模型检验!最后下结论;

4.    录像机计数器的用途:“机理分析”实物真实物理情况!之后进行假设,模型建立,参数估计(经常使用最小二乘估计),最后进行模型检验,之后下结论。

5.    实物交换:二维建模,不同假设,不同原则,不同处理方式。

6.    传送带的效率:根据实际情况,与已有知识,进行合理假设,建模分析,此题重在提出“提高效率”的途径!

7.    起帆远航:根据实际情况,进行受理分析,在一定合理假设的前提下,进行模型建立并求解。

以上列举了一些基本的模型建立的方式,当然实际比赛中的题目不会如此简单,但通过其还是能稍微体会建模的实际意义与内涵。

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