大学生数学建模竞赛常用方法的调研报告

目录一、大学生数学建模竞赛常用方法的调研报告....................................2二、【摘要】................................................................2三、【关键词】..............................................................2四、【引言】................................................................4五、【本论】................................................................41、问题的提出......................................................42、调查对象及方法..................................................52.1调查对象...................................................52.1.1DVD在线租赁问题......................................52.1.2SARS病毒的传播.......................................52.1.3饮酒驾车问题..........................................62.2.1DVD在线租赁问题解决方法..............................62.2.2SARS病毒传播问题解决方法.............................72.2.3饮酒驾车问题解决方法..................................8六、【结果及讨论】..........................................................8七、【参考文献】............................................................92大学生数学建模竞赛常用方法的调研报告【摘要】全国大学生数学建模竞赛创办于1992年，每年一届，目前已成为全国高校规模最大的基础性学科竞赛，也是世界上规模最大的数学建模竞赛。数学建模就是建立数学模型，建立数学模型的过程就是数学建模的过程。数学建模是一种数学的思考方法，是运用数学的语言和方法，通过抽象、简化建立能近似刻画并解决实际问题的一种强有力的数学手段。本次调研，通过分析以往数学建模竞赛试题运用的解决方法，总结大学生参加数学建模解决实际问题时常用的方法和解答形式。【关键词】大学生数学建模竞赛；竞赛题目；解决方法3RESEARCHREPORTONTHECOMMONMETHODSOFMATHEMATICALMODELINGCONTESTFORCOLLEGESTUDENTS【ABSTRACT】NationalCollegeStudents'mathematicalmodelingcontestwasfoundedin1992,andhasbecomethelargestbasicsubjectcompetitioninthenationalcollege,andisalsotheworld'slargestmathematicalmodelingcontest.Themathematicalmodelistheestablishmentofthemathematicalmodel,theprocessofbuildingthemathematicalmodelistheprocessofmathematicalmodeling.Mathematicalmodelingisakindofthinkingmethodofmathematics,whichisapowerfulmathematicaltooltodescribeandsolvepracticalproblemsbyusingthelanguageandmethodofmathematics.Thisinvestigation,throughtheanalysisofthepreviousmathematicalmodelingcontestquestionsusingthesolutionmethod,summarizesthestudentstoparticipateinmathematicalmodelingtosolvethepracticalproblemsofcommonmethodsandsolutions.【Keywords】CollegeStudents'MathematicalModelingContest；Contestquestions；Solutionmethod4【引言】1、调查目的：通过调查大学生数学竞赛常用的解决问题的方法，汇总统计后明确大学生遇到题目时的思考方向，将建模比赛简单化。2、选题背景：暑期参加数学建模培训，真题训练时没有思路，不知从何下手解题，遇到了很多问题。3、调研地的选择：运用互联网搜索往年数学建模比赛的参赛论文，分类汇总论文中运用的方法。4、研究优势说明：○1运用互联网搜集资料较为方便；○2大学生数学建模论文本身具有很大的研究价值；○3常用方法汇总后，在思考问题时有更鲜明的方向；○4对马上要参加的建模比赛由参考性作用。【本论】1、问题的提出数学建模就是通过计算得到的结果来解释实际问题，并接受实际的检验，来建立数学模型的全过程。当需要从定量的角度分析和研究一个实际问题时，人们就要在深入调查研究、了解对象信息、作出简化假设、分析内在规律等工作的基础上，用数学的符号和语言作表述来建立数学模型。暑期参加数学建模培训时，进行了多次真题的训练，每次看到题目都不知如何下手，对于题目运用的数学方法也大都是一知半解。因此，想对数学建模常用方法进行总结，以便更好的解决题目。52、调查对象及方法2.1调查对象（历年真题）2.1.1DVD在线租赁问题考虑如下的在线DVD租赁问题。顾客缴纳一定数量的月费成为会员，订购DVD租赁服务。会员对哪些DVD有兴趣，只要在线提交订单，网站就会通过快递的方式尽可能满足要求。会员提交的订单包括多张DVD，这些DVD是基于其偏爱程度排序的。网站会根据手头现有的DVD数量和会员的订单进行分发。每个会员每个月租赁次数不得超过2次，每次获得3张DVD。会员看完3张DVD之后，只需要将DVD放进网站提供的信封里寄回（邮费由网站承担），就可以继续下次租赁。请考虑以下问题：1）网站正准备购买一些新的DVD，通过问卷调查1000个会员，得到了愿意观看这些DVD的人数。此外，历史数据显示，60%的会员每月租赁DVD两次，而另外的40%只租一次。假设网站现有10万个会员，对表1中的每种DVD来说，应该至少准备多少张，才能保证希望看到该DVD的会员中至少50%在一个月内能够看到该DVD？如果要求保证在三个月内至少95%的会员能够看到该DVD呢？2）表2中列出了网站手上100种DVD的现有张数和当前需要处理的1000位会员的在线订单，如何对这些DVD进行分配，才能使会员获得最大的满意度？请具体列出前30位会员分别获得哪些DVD。3）继续考虑表2，并假设表2中DVD的现有数量全部为0。如果你是网站经营管理人员，你如何决定每种DVD的购买量，以及如何对这些DVD进行分配，才能使一个月内95%的会员得到他想看的DVD，并且满意度最大？4）如果你是网站经营管理人员，你觉得在DVD的需求预测、购买和分配中还有哪些重要问题值得研究？请明确提出你的问题，并尝试建立相应的数学模型。2.1.2SARS病毒的传播SARS是21世纪第一个在世界范围内传播的传染病。SARS的爆发和蔓延给我国的经济发展和人民生活带来了很大影响，我们从中得到了许多重要的经验和教训，认识到定量地研究传染病的传播规律、为预测和控制传染病蔓延创造条件的重要性。对SARS的传播建立数学模型，具体要求如下：（1）对附件1所提供的一个早期的模型，评价其合理性和实用性。（2）建立模型，说明为什么优于附件1中的模型；特别要说明怎样才能建立一个真正能够预测以及能为预防和控制提供可靠、足够的信息的模型，这样做的困难在哪里？对于卫生6部门所采取的措施做出评论，如：提前或延后5天采取严格的隔离措施，对疫情传播所造成的影响做出估计。附件2提供的数据供参考。（3）收集SARS对经济某个方面影响的数据，建立相应的数学模型并进行预测。附件3提供的数据供参考。（4）给当地报刊写一篇通俗短文，说明建立传染病数学模型的重要性2.1.3饮酒驾车问题针对因饮酒驾车而造成严重交通事故的道路交通情况，国家质量监督检验检疫局发布了新的《车辆驾驶人员血液、呼气酒精含量阈值与检验》国家标准，规定，车辆驾驶人员血液中的酒精含量大于或等于20毫克／百毫升，小于80毫克／百毫升为饮酒驾车，血液中的酒精含量大于或等于80毫克／百毫升为醉酒驾车。大李在中午12点喝了一瓶啤酒，下午6点检查时符合新的驾车标准，紧接着他在吃晚饭时又喝了一瓶啤酒，凌晨2点才驾车回家，又一次遭遇检查时却被定为饮酒驾车，为什么喝同样多的酒，两次检查结果会不一样呢？建立饮酒后血液中酒精含量的数学模型，并讨论以下问题：1、对大李碰到的情况做出解释；2、在喝了3瓶啤酒或者半斤低度白酒后多长时间内驾车就会违反上述标准，在以下情况下回答：1）酒是在很短时间内喝的；2）酒是在较长一段时间（比如2小时）内喝的。3、怎样估计血液中的酒精含量在什么时间最高。4、根据模型论证：如果天天喝酒，是否还能开车？5、根据模型并结合新的国家标准写一篇短文，给想喝一点酒的司机如何驾车提出忠告。2.2.1DVD在线租赁问题解决方法建立基于概率统计及0-1线性规划的DVD在线租赁问题的数学模型。对问题1，假设网站对1000名会员的抽样调查足以反映10万名会员的情况，运用概率统计的知识，通过表格呈现10万会员愿意观看各DVD的人数。60%的会员每月租两次，40%的会员每月租一次，假设一个月是30天，通过分布密度函数计算会员提交订单的时间分布。最后运用均值方法，分别求解出有10万会员时，一个月满足50%会员的要求和三个月满足95%会员的要求，网站对每种DVD至少应该准备的张数。对问题2，通过题目得到第i个会员与第j个DVD之间只有租赁和未租赁两种关系，建立0-1规划模型。以会员满意度指数作为目标函数11nmijijijMaxZCX，以会员得到的第j种7DVD数不得超过其总数目及每位会员得到的DVD数不得超过三张为约束条件：10013,(i1,21000)ijjx，10001(1,2,100)ijijiXYj（其中，ijC为第i名会员对第j种DVD的偏爱；ijX为第i个会员对第j种DVD时的0-1变量；𝑌𝑗为表示第j种DVD的数目）。运用Lingo进行求解，求出了最大满意度为22717，得出100种DVD的分配方案。对问题3，要求DVD购买量最少，满意度最高。针对多目标函数规划，通过表格统计，得出每个会员想看的DVD数量都在8-10之间，而每个会员每月可租两次，每次可获三张DVD，容易使95%的会员看到想看的DVD。在确定购买方案后，运用0-1规划结合数值模拟的方法进行第一次分配。而后把60%的会员第一次租赁归还后的DVD再次用0-1规划模型进行下一次分配。最终通过MATLAB画出准备的DVD总数关于会员在一个月内的满意度关系的曲线，得出DVD总数在3000以下时，此曲线近似呈线性，DVD在3000以上时，再增加DVD并不能使满意度增加。因此网站准备2300张左右的DVD最合理，此时获得0.8的满意度。对问题四，提出制定提高碟片发放的实时性等DVD在线租赁运营的