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2017年全國數(shù)學(xué)建模論文

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  數(shù)學(xué)建模是從現(xiàn)實(shí)問題中建立數(shù)學(xué)模型的過程.在對實(shí)際問題本質(zhì)屬性進(jìn)行抽象提煉后,用簡潔的數(shù)學(xué)符號、表達(dá)式或圖形,形成便于研究的數(shù)學(xué)問題,并通過數(shù)學(xué)結(jié)論解釋某些客觀現(xiàn)象,預(yù)測 發(fā)展 規(guī)律,或者提供最優(yōu)策略。下文是學(xué)習(xí)啦小編為大家搜集整理的關(guān)于2017年全國數(shù)學(xué)建模論文的內(nèi)容,歡迎大家閱讀參考!

  2017年全國數(shù)學(xué)建模論文篇1

  淺論數(shù)學(xué)建模中最優(yōu)化方法的使用

  摘要:隨著計(jì)算機(jī)等各項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展,用數(shù)學(xué)思維解決實(shí)際問題顯得越來越重要。結(jié)合2006年全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽A題,本文給出了整數(shù)線性規(guī)劃模型的建模過程,體現(xiàn)了最優(yōu)化方法在數(shù)學(xué)建模中的重要作用。并通過介紹幾個(gè)簡單的數(shù)學(xué)模型,加深了對最優(yōu)化方法與數(shù)學(xué)建模的認(rèn)識,闡述了數(shù)學(xué)建模與最優(yōu)化方法之間的緊密關(guān)系,最優(yōu)化方法是數(shù)學(xué)建模的本質(zhì),數(shù)學(xué)模型是最優(yōu)化方法的實(shí)現(xiàn)方式。

  關(guān)鍵詞:最優(yōu)化;數(shù)學(xué)建模;數(shù)學(xué)規(guī)劃

  .1.引言

  數(shù)學(xué)建模是從實(shí)際課題中抽象、提煉出數(shù)學(xué)模型的過程。人們常對實(shí)際事物建立種種數(shù)學(xué)模型以期通過對該模型的考察來描述、解釋、預(yù)計(jì)或分析出實(shí)際事物相關(guān)的規(guī)律。

  2.最優(yōu)化模型

  典型的最優(yōu)化模型可以描述成如下形式:

  Min{f(X)|X∈D}

  其中,X=(x1,x2,…xn)T表示一組決策變量,xi(i=1,…,n)通常在實(shí)數(shù)域R內(nèi)取值,稱決策變量的函數(shù)f(X)為該最優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)。D為n維歐式空間Rn的某個(gè)子集,通常由一組關(guān)于決策變量的等式或不等式刻畫,形如:

  Minf(X)

  s.t.Ci(X)≥0(i=1,2,…m1)

  Ci(X)=0(I=m1+1,…m)

  這時(shí),稱模型中關(guān)于決策變量的等式或不等式Ci(X)≥0(i=1,2,…m1)、Ci(X)=0(I=m1+1,…m)為約束條件,而稱滿足全部約束條件的空間Rn中的點(diǎn)X為該

  模型的可行解,稱

  即由所有可行解構(gòu)成的集合為該模型的可行域。

  稱X*∈D為最優(yōu)化模型Min{f(X)|X∈D}的(全局)最優(yōu)解,若滿足:對?X∈D

  均有f(X*)≤f(X),這時(shí)稱X*∈D處的目標(biāo)函數(shù)值f(X*)為最優(yōu)化模型

  Min{f(X)|X∈D}的(全局)最優(yōu)值;稱X*∈D為最優(yōu)化模型Min{f(X)|X∈D}的局部最優(yōu)解,若存在δ>0,對?X∈D∩{X∈Rn| }

  均有f(X*)≤f(X)。(全局)最優(yōu)解一定是局部最優(yōu)解,但反之不然。

  4.一個(gè)具體實(shí)例:出版社資源優(yōu)化配置模型的建立

  2006年全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽A題是關(guān)于出版社資源的優(yōu)化配置。

  4.1 問題的提出

  某個(gè)以教材類出版物為主的出版社,下有9個(gè)分社,分社以學(xué)科劃分,總社領(lǐng)導(dǎo)每年需要針對分社提交的資料,將總量一定的書號數(shù)合理的分配給各個(gè)分社,使出版的教材產(chǎn)生最好的經(jīng)濟(jì)效益。分社提交的資料包括:生產(chǎn)計(jì)劃申請書、人力資源情況、市場信息分析。

  4.2問題分析

  問題要求給出以量化分析為基礎(chǔ)的資源配置方法,由于出版社人力資源、生產(chǎn)資源、資金和管理資源等都捆綁在書號上,這樣,問題就可以轉(zhuǎn)化為合理分配書號數(shù),使總社獲取的利益最大。由于自變量是分配到各個(gè)課程的書號數(shù),應(yīng)為大于等于零的整數(shù);同時(shí)它們受到總書號數(shù)、申請的書號數(shù)、人力資源等方面的約束,這樣就需建立整數(shù)線性規(guī)劃模型。

  根據(jù)已知條件可以提取出模型的約束條件:

  (1)總出版社發(fā)放的書號數(shù)目之和為500;

  (2)申請書號數(shù)的一半≤各分社分得的書號數(shù)≤申請的書號數(shù);

  (3)各門課程分得書號數(shù)是一個(gè)大于等于零的整數(shù);

  (4)分配到各分社的書號數(shù)不能超過此分社所能完成的書號數(shù)的上限。

  4.3整數(shù)線性規(guī)劃模型的建立

  由于出版社是在保持對所有教材利潤率同一的基礎(chǔ)上制定教材單價(jià)的,并且同一課程的不同書目價(jià)格差別不大、銷量相近,所以分出版社分得不同的書號數(shù)不會對出版社獲取的利潤產(chǎn)生影響,由此分析可知求解利潤最大的問題就轉(zhuǎn)化為求解銷售額最大的問題。“課程單價(jià)”(第i課程的單價(jià)記為Pi)取的是同一課程不同書目的價(jià)格均值。

  記qi(i=1,2,…,72)為課程i在2006年對于每一書號出版圖書的平均值。

  對已知數(shù)據(jù)分析可知,不同課程平均出版的教材數(shù)量差別很大,有些之間甚至相差2個(gè)數(shù)量級,若不作任何處理得出的結(jié)果誤差很大或者得不出結(jié)果??梢杂孟率綄@些數(shù)據(jù)進(jìn)

  行無量綱處理。

  (i=1,2,…,72)

  在進(jìn)行資源優(yōu)化配置時(shí),考慮到增加強(qiáng)勢產(chǎn)品支持力度的原則,此處給每個(gè)課程實(shí)際分得的書號數(shù)xi(i=1,2,…,72)一個(gè)權(quán)值r6i,以此來表示總社對不同課程的支持力度。

  由上述分析可得,此整數(shù)線性規(guī)劃模型的目標(biāo)函數(shù)為:

  總社每年發(fā)放到分社的書目總數(shù)是固定的(其值為500),由此可以得到約束條件:

  (i=1,2…72)

  課程i分到的書號數(shù)xi應(yīng)為非負(fù)整數(shù),并且不超過申請的書號數(shù)fi,即有下述約束:

  0≤xi≤fii=1,2…72

  總出版社在分配書號時(shí)至少保證分給各分社申請書號數(shù)量的一半,由此可以得到約束條件:

  (i=1,2…72,j=1,2…9)

  其中aj表示分社j在2006年申請的書號數(shù),bj的取值由下式給出。

  b1=0,b2=10,b3=20,b4=30,b5=40,b6=48,b7=54,b8=60,b9=66,b10=72

  分別記第j分出版社的策劃人員數(shù)量、編輯人員數(shù)量、校對人員數(shù)量為dj1,dj2,dj3,記第j分出版社的每個(gè)策劃人員、編輯人員、校對人員的工作能力(題設(shè)中工作能力是指每人每年最多能夠完成的書號個(gè)數(shù))分別為ej1,ej2,ej3,由于分配到第j分出版社的書號數(shù)不能超過此分出版社所能完成的書號數(shù)的上限(此處的上限定義為總共的策劃人員完成的書號數(shù)、總共的編輯人員完成的書號數(shù)、總共的校對人員完成的書號數(shù)這三者中的最小值,記為cj)。即:

  由此可以得到約束條件:

  (i=1,2…72,j=1,2…9)

  綜合上述分析,可以得到如下數(shù)學(xué)模型:

  5.幾種數(shù)學(xué)模型的建立

  5.1非線性規(guī)劃模型

  例1.某公司有6個(gè)建筑工地要開工,每個(gè)工地的位置(用平面坐標(biāo)系a,b表示,距離單位:千米)及水泥日用量d(噸)由下表給出。目前有兩個(gè)料場位于A(5,1),B(2,7),日儲量各有20噸。假設(shè)從料場到工地之間均有直線道路相連。試制定每天的供應(yīng)計(jì)劃,即從A,B兩料場分別向各工地運(yùn)送多少噸水泥,使總的噸千米數(shù)最小。

  表2工地位置(a,b)及水泥日用量d

  1工地 2工地 3工地 4工地 5工地 6工地

  a 1.25 8.75 0.5 5.75 3 7.25

  b 1.25 0.75 4.75 5 6.5 7.25

  d 3 5 4 7 6 11

  解:記工地的位置為(ai,bi),水泥日用量為di(i=1,2,…,6);料場位置為xj,yj,日儲量為ej(j=1,2);從料場j向工地i的運(yùn)送量為Xij。則目標(biāo)函數(shù)為:

  約束條件為:

  6.小結(jié)

  可以得出這樣的結(jié)論:最優(yōu)化方法是數(shù)學(xué)建模的靈魂,數(shù)學(xué)模型是最優(yōu)化方法的載體。90%以上的數(shù)學(xué)建模都可以歸結(jié)為最優(yōu)化問題,而不建立數(shù)學(xué)模型,就不可能有最優(yōu)化方法的實(shí)現(xiàn)。

  參考文獻(xiàn)

  [1]陳寶林.最優(yōu)化理論與算法[M].北京:清華大學(xué)出版社,2005

  [2]袁亞湘.最優(yōu)化理論與方法[M].北京:科學(xué)出版社,2001

  [3]姜啟源.數(shù)學(xué)模型(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2003

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2017年全國數(shù)學(xué)建模論文

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