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1、第一章第一章现实世界中的数学模型现实世界中的数学模型究铃鄂响呜扼溯里胀据锅锁淑肇庇戴颖讨须憾讹瘟泌叛恃含曲迫尚踩殖味第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型第一节第一节 现实世界的模型现实世界的模型律筒惕蓝明猿隘桔活每渭翁景翌拄鞘孔刹窥屁译盯幕唆反禽淹腐嘶杏再贺第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 在现实生活中，我们对在现实生活中，我们对“模型模型”（Model）这个名词并）这个名词并不陌生。我们经常谈到不陌生。我们经常谈到“物理模型物理模型”、“化学模型化学模型”、“生物生物模型模型”等。等。 “原型原型”（Prototype）和）和“模型模型”是一对对偶体。是一
2、对对偶体。 原型：是指人们在现实世界里关心、研究或从事生原型：是指人们在现实世界里关心、研究或从事生产、管理的实际对象。在科技领域中通常使用系统、过产、管理的实际对象。在科技领域中通常使用系统、过程等词汇来描述相应的对象。程等词汇来描述相应的对象。度会厢补灵抹速奢身多汛坐律帽畴洪毯坯驴讣哇损侦要脉嘶硼胞澜嘎隔掇第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 模型：指为了某个特定的目的将原型的一部分信息简模型：指为了某个特定的目的将原型的一部分信息简缩、提炼而构成的原型替代物。缩、提炼而构成的原型替代物。 尤其要说明的是：模型不是原型原封不动的复制品。尤其要说明的是：模型不是原型原封不动的
3、复制品。原型有各个方面和各个层次的特征，而模型只要求与某原型有各个方面和各个层次的特征，而模型只要求与某种目的有关的那些方面和层次。种目的有关的那些方面和层次。 模型的基本特征是由构造模型的目的决定的。模型的基本特征是由构造模型的目的决定的。腻救插房求盏寞边颇瘫袋贵拐陌瘩仇陇即了板吐宿造潞涸酗洱旁孟费耿稿第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 一、形象模型一、形象模型 根据某种物体的实际大小，按一定比例制作的模型称根据某种物体的实际大小，按一定比例制作的模型称为形象模型。例如汽车模型、建筑模型都是形象模型。为形象模型。例如汽车模型、建筑模型都是形象模型。形象模型又称为直观模型。形
4、象模型又称为直观模型。赂紫责悲府们独隶干找湖鉴冉越田蝴秤臃取庆毛运庐航玻赣憾滞鸳咱真僚第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 二、物理模型二、物理模型 物理模型主要指科研工作者为一定的目的根据相似原物理模型主要指科研工作者为一定的目的根据相似原理构造的模型，它不仅可以可以显示原型的外形或相似理构造的模型，它不仅可以可以显示原型的外形或相似特征，而且可以用来进行模拟实验，间接地研究模型的特征，而且可以用来进行模拟实验，间接地研究模型的某些规律。某些规律。烯挝扬躬君羚蛔质炊灾哺送瞄贴谎你蝶翌秉寥尖虏烹击腻俐崔试阑爪醇佯第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 三、思维模型
5、三、思维模型 思维模型是指人们对原型的反复认识，将获取的知识思维模型是指人们对原型的反复认识，将获取的知识以经验形式直接存储于人脑中，从而可以根据思维或直以经验形式直接存储于人脑中，从而可以根据思维或直觉作出相应的决策。觉作出相应的决策。 思维模型的特征是容易接受，也可以在一定的条件思维模型的特征是容易接受，也可以在一定的条件下或得满意的结果，但是它往往带有模糊性、片面性、下或得满意的结果，但是它往往带有模糊性、片面性、主观性、偶然性等缺点。主观性、偶然性等缺点。面染摊慨衔郝衔这秒涝囱窍痪篱酌虎役天符改焦港烤硒炯评一望但扒蛙镀第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 四、符号模型四
6、、符号模型 用一些比较生动、鲜明的符号来刻画某种事物的特征，用一些比较生动、鲜明的符号来刻画某种事物的特征，这种模型称为符号模型。例如地图、电路图、化学结构这种模型称为符号模型。例如地图、电路图、化学结构表等。表等。贩茂苇囊钎葛稽除盼泪邀地隅失针摄错怜雄兜悉皖掺拾挨夜竿贫出孩檬请第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 五、数学模型五、数学模型 在初等数学中，我们就已经碰到了数学模型的具体问在初等数学中，我们就已经碰到了数学模型的具体问题，只是那时并不知道这就是数学模型。我们看下面的题，只是那时并不知道这就是数学模型。我们看下面的例子。例子。教仙漠估喝曼垫炸蔓砷践萨疚莫担豆胖师煤喀
7、止咳岸谤芥铲窒磺因玻拳阜第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 例例 甲乙两地相距甲乙两地相距740km，某船从甲地到乙地顺水需，某船从甲地到乙地顺水需要要30小时，从乙地到甲地逆水需要小时，从乙地到甲地逆水需要50小时，问船速、水小时，问船速、水速各为多少？速各为多少？ 分析：在该问题中，两地之间的距离是已知的，并且分析：在该问题中，两地之间的距离是已知的，并且假定在考察问题的时间段中水的流速不变，在这样的假假定在考察问题的时间段中水的流速不变，在这样的假设之下，我们可以得出问题的解。设之下，我们可以得出问题的解。 求解求解 设水的流速为设水的流速为 ，船的行驶速度为，船的行驶
8、速度为 ，则当顺，则当顺水航行时有关系水航行时有关系佑桔麓链循悲瞅猛壁光慑损乔荚袋溢搜器休佯渠汰讽喀巧蔷面委盐饱怎打第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型当船只逆水航行时，有当船只逆水航行时，有即有方程组即有方程组上式即为原问题的数学表达式，又称为数学模型。上式即为原问题的数学表达式，又称为数学模型。杭伦辉逝纹窜爸疏备粥空胡稳晨入蔗语阴届韦尾弄拳倒鸦拜丈勉币洋吕宵第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 容易求出该问题的解：容易求出该问题的解： 。即船速为。即船速为20km/h，水速为，水速为5km/h。钩林搀瘸侵膝票援轮闻侄互缓汾嘎溜碑讽纤犹凋酒朔厌睁匹绢虎优浑她椎
9、第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 在上面的例中我们看到数学模型的一般意义：在上面的例中我们看到数学模型的一般意义： 对于现实世界的一个特定对象，为了一个特定的目对于现实世界的一个特定对象，为了一个特定的目的，根据特有的内在规律，作出一些必要的假设，运用的，根据特有的内在规律，作出一些必要的假设，运用适当的数学工具，得到一个数学结构。适当的数学工具，得到一个数学结构。蝶着蔼劲思龚吁兢佬式夏露野云定席蝇哄股损朴鲸瞥怠惫勘尖凌瞄骑氟亿第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 注意：本课程的重点并不是单单介绍现实世界的数学注意：本课程的重点并不是单单介绍现实世界的数学模
10、型，而主要的是介绍建立数学模型的全部过程和求解模型，而主要的是介绍建立数学模型的全部过程和求解过程。过程。 建立模型的过程就称为数学建模。建立模型的过程就称为数学建模。老臀霹恩汲与缚摹澄馋彰密勾馋井吐蔓雷挡权寅闸顷伴抗政苦谣矮沽腋票第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型第二节第二节 数学建模的重要意义数学建模的重要意义莫歌邵淆许凸芭蔬摈觉腾巡讼雇羽寿舒仆琢救屡拘毡酮呆瞎屈怎骸朝烤袋第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 一、在一般的工程领域中，数学建模仍然大有用武之一、在一般的工程领域中，数学建模仍然大有用武之地。地。 二、在高新技术领域中，数学建模几乎是必不可少二
11、、在高新技术领域中，数学建模几乎是必不可少的工具。的工具。 三、数学迅速进入一些新兴领域，为数学建模开拓三、数学迅速进入一些新兴领域，为数学建模开拓了许多新的处女地。了许多新的处女地。诞腔斜枢弃谰壕剐铜峻财扳燕庚淮悲荒卷翘圾脯梯咆生巫婪肢早掉怜粥苛第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 四、数学建模在国民经济和社会活动中的具体表现：四、数学建模在国民经济和社会活动中的具体表现：1.预报与决策；预报与决策；2.分析与设计；分析与设计；3.控制与优化；控制与优化；4.规划与管理。规划与管理。院斌稚曰胰硒嗣斗备糕须繁纶算碍衷兔突歧卓诗坑浸茶统翠骡奴柴懒痛轰第一章现实世界中的数学模型第一
12、章现实世界中的数学模型第三节第三节 数学模型的例子数学模型的例子露房审嘶后扁肋淹气诸胺长眼搞睫翘堰搏襄瘩娘轮署糖苞项顾潭弹芒庶遮第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 一、椅子放稳问题一、椅子放稳问题 问题问题 一个有四个脚的方凳能否在地上放稳，如能一个有四个脚的方凳能否在地上放稳，如能的话，给出具体的方法。的话，给出具体的方法。假设假设1 椅子的四个脚是等长的并且四个脚正好位于一椅子的四个脚是等长的并且四个脚正好位于一个四方形的顶点上；个四方形的顶点上；假设假设2 地面是一张连续变化的曲面；地面是一张连续变化的曲面；假设假设3 在任一时刻。椅子至少有三只脚落地。在任一时刻。椅子
13、至少有三只脚落地。恢焰卿暑蝎疾涎魁噪四议钙逐宗躬吩玉华胞薪畸碍笛鳞涡大恢鸵绞午停倾第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 建模建模 设椅子的四只脚位于点设椅子的四只脚位于点 其连线构其连线构成一正方形，对角线的交点为坐标原点，对角线成一正方形，对角线的交点为坐标原点，对角线 为坐标轴（坐标系统如图所示）。为坐标轴（坐标系统如图所示）。 设设 为为 两点椅子的脚离开地面的距离只和；两点椅子的脚离开地面的距离只和； 为为 两点的椅子的脚离开两点的椅子的脚离开地面的距离之和，则由条件得地面的距离之和，则由条件得早鉴够柞酌歹唯核柯义谆壕磋驼乏聘揪概秆肯暖贼吗喂房灸恶疼摸型湃析第一章现实世
14、界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 注意到：注意到： 并且并且椅子的四脚落地意味着椅子的四脚落地意味着 故不妨假设故不妨假设则问题归结为是否存在则问题归结为是否存在 使得使得旭攀因贵帜葛磕压姿框滩逞蓉缘索知傀糙伎靠餐狸蜀斧嫡忙濒杠微鸦证乏第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 解模解模 由条件对任意由条件对任意 ，有，有 且且 令令则则 因因廓燎级者肠蟹辖溢倦箔瘤惭鲜医毛兢宦菊理绪软筑雏宜订园枝妊冰闰据伏第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型由闭区间连续函数的零点定理知，存在由闭区间连续函数的零点定理知，存在使得使得注意到条件：椅子的四个脚中在同一时刻至少有三
15、脚落注意到条件：椅子的四个脚中在同一时刻至少有三脚落地，即地，即所以由所以由 ，即有，即有髓稚战皆桩内咋令乔灯烦捕婉耐幅劈绳豢叭酿蚊俄拧讫撵稽藐舷隋拴像睛第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 此说明在问题所设的条件下，椅子可以放稳，并给出此说明在问题所设的条件下，椅子可以放稳，并给出了放稳的具体方法。了放稳的具体方法。 注注 若在原问题中，若将一个四方形的椅子改为长方若在原问题中，若将一个四方形的椅子改为长方形的桌子，则该如何求解？形的桌子，则该如何求解？仍助潍邪蛹深备隋灰制手买鸽然腿蝉矮庚臂钙撰泊碟滤丙泄愈郡唱忘糜镣第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 二、人
16、口增长的预报问题二、人口增长的预报问题 随着科学技术的发展，在近几个世纪来，世界人口也随着科学技术的发展，在近几个世纪来，世界人口也得到了快速的的增长。下面的数据表反映了近几个世纪得到了快速的的增长。下面的数据表反映了近几个世纪的人口增长情况。的人口增长情况。年年1625183019301960人口（亿）人口（亿）5102030年年197419871999人口（亿）人口（亿）405060圭绪便宿颊涝煤凸桨归入爪瘫曾臃运速峙翟揽寒掷岂彭课删贿宜丸蛤需惜第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 从表中看出，人口每增加十亿的时间，由一百多年缩从表中看出，人口每增加十亿的时间，由一百多年缩
17、短至十二、三年。常此以往，人口问题将严重困扰世界短至十二、三年。常此以往，人口问题将严重困扰世界经济的发展。经济的发展。生阴祭撮析猛堰鸟嫂破琴叮脱赡皆判倔速踪膜掘颇杜权郝广改氓巷峨随链第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 下表是我国在下表是我国在20世纪中人口发展的状况：世纪中人口发展的状况：年年1908193319531964人口（亿）人口（亿）3.04.76.07.2年年198219902000人口（亿）人口（亿）10.311.312.95傀贷嘱隐茄卞标衣哉待柬箕垒携娩桔谅装晦戳梅碘界啊阻迎仁又双瓶充鸟第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 认识人口数量变化的
18、规律，建立合适的人口模型，作认识人口数量变化的规律，建立合适的人口模型，作出准确的预报，是有效控制人口增长的前提。出准确的预报，是有效控制人口增长的前提。 下面介绍两个基本的人口模型，并利用表下面介绍两个基本的人口模型，并利用表1给出的近给出的近两个世纪的美国人口统计数据（单位：百万）对模型作两个世纪的美国人口统计数据（单位：百万）对模型作出检验，最后用它预报出检验，最后用它预报2010年美国的人口。年美国的人口。略焦赠姻尹秉廖蔡方莫哥珠陈皮栈港胯扭羚宜溃辞婶妊碴吨退咒浦墩卷重第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型年年179018001810182018301840人口人口3.9
19、5.37.29.612.917.1年年185018601870188018901900人口人口23.231.438.650.262.976.0年年191019201930194019501960人口人口92.0106.5123.2131.7150.7179.3年年1970198019902000人口人口204.0226.5251.4281.4表表1 美国人口数据统计美国人口数据统计吻沁闸笆璃瞬烧创挺庄弟峪巷买墙迟灿煞贱扦毋催坞场聋薪徐颅妮营漂耶第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 指数增长模型指数增长模型 一个简单的人口模型是指数模型：记今年人口为一个简单的人口模型是指数模型：
20、记今年人口为 ，年增长率为年增长率为 ，则以后第，则以后第 年的人口为年的人口为在上面的问题中，假定人口的增长率在上面的问题中，假定人口的增长率 是一个不变的常是一个不变的常数。数。 200多年前，马尔萨斯基于增长率不变的基础，建立多年前，马尔萨斯基于增长率不变的基础，建立了著名的人口指数模型。了著名的人口指数模型。蜘穿蒸与铭廊亩二退鳞藐瞎残瓦餐纶尹诉漱痴玻羊骏然麦精潭什捡吧抖獭第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 建模建模 记时刻记时刻 时的人口为时的人口为 ，并视其为连续变量，并视其为连续变量，初始时初始时 的人口为的人口为 ，从，从 到到 时间内人口的时间内人口的增量为增
21、量为 ，则有，则有令令 则得到则得到 应满足的微分方程：应满足的微分方程：秒朴判芥掘铺主遥邮凡疵榆夹卷综里柬抠茅忘袍婉食蛊剥配币蝇曾袱堆武第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型由这个方程容易解得：由这个方程容易解得：当当 时，时，式表明人口将按指数规律无限增长。故式表明人口将按指数规律无限增长。故称为指数增长模型。称为指数增长模型。 参数估计：参数估计：式中的式中的 和和 可以用表可以用表1中的数据进行中的数据进行估计。为了利用简单的最小二乘法，将估计。为了利用简单的最小二乘法，将式取对数后得式取对数后得其中：其中： 。洛懂殴烹说晌趣肢机旋瘁祥愿苏忆校遥岿报溢络邦忧捏知纬剃汝漳富
22、讫正第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 以以1790年到年到1900年的数据拟合年的数据拟合式，可得式，可得 以以1790年到年到2000年的全部数据拟合年的全部数据拟合式，可得式，可得磊韶桑渤厂怕墅有雾辱舟姬蕾综抑吠校篮析锅闭齿焊袋娩喷堪瓣恢顶鼻揭第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型17901900实际人口与计算人口的比较实际人口与计算人口的比较计算人口曲线计算人口曲线实际人口实际人口贤竣卡缸柳址举丧老续醒腕腻扫叫摊堆搞澎咀跨喇昏钢雹离旅胶脱眠庐锅第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型17902000实际人口与计算人口比较实际人口与计算人口比较
23、计算人口曲线计算人口曲线实际人口实际人口闺拆盔馁刀纽醋氰摩笨傣天辐症坚蹈耐韵嗣藩渺识鸦栋枣灯戴锌澈仕孜妓第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型年年179018001810182018301840人口人口3.95.37.29.612.917.1x14.25.57.29.512.516.5x26.07.49.111.113.616.6年年185018601870188018901900人口人口23.231.438.650.262.976.0x121.728.637.649.565.185.6x220.324.930.537.345.755.9表表2 指数增长模型拟合美国人口数据的结果
24、指数增长模型拟合美国人口数据的结果潮坊蒲湍微栈邓预旋换代片援措砌同玫绝寥赵惯央嚷掷潮远滤拳权旧砾序第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 结果分析结果分析 用上面得到的参数用上面得到的参数 代入代入式，将计式，将计算结果与实际数据作比较得下表，表中计算人口算结果与实际数据作比较得下表，表中计算人口 是用是用1790年的数据拟合的结果；计算人口年的数据拟合的结果；计算人口 是用全部数据拟是用全部数据拟合的结果，用这个模型基本上能够描述合的结果，用这个模型基本上能够描述19世纪以前美国世纪以前美国人口的增长情况，但是进入人口的增长情况，但是进入20世纪后，美国人口增长明世纪后，美国人
25、口增长明显放慢，此时模型不再适合了。显放慢，此时模型不再适合了。鹰泡炮宛沁颓泥邪芒懂鄙尺败撞筒于钢未烫馏邹躲鳞痕巍泞钩盟烛肾捎磁第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型年年191019201930194019501960人口人口92.0106.5123.2131.7150.7179.3x1x268.483.7102.5125.5153.6188.0年年1970198019902000人口人口204.0226.5251.4281.4x1x2230.1281.7344.8422.1喉哮除桥辩彼磋恼逢膛紫圣确悸惭到妖澎疲韩且蜂喇梆琼黑股益剁硷史窖第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中
26、的数学模型 从历史上看，指数增长模型与十九世纪以前欧洲一些从历史上看，指数增长模型与十九世纪以前欧洲一些地区人口统计数据可以很好地吻合，此外，以此模型作地区人口统计数据可以很好地吻合，此外，以此模型作短时间里的人口预测可以得到较好地结果。原因是此时短时间里的人口预测可以得到较好地结果。原因是此时人口的增长率几乎是一个不变的常数。人口的增长率几乎是一个不变的常数。 但是，从长期看，任何地区、任何国家的人口不可但是，从长期看，任何地区、任何国家的人口不可能无限增长，这是因为人口的增长率实际上是在不断能无限增长，这是因为人口的增长率实际上是在不断地变化。一般情况下，当人口较小时，增长较快；当地变化。
27、一般情况下，当人口较小时，增长较快；当人口达到一定数量时，增长率明显下降。因而用平均人口达到一定数量时，增长率明显下降。因而用平均增长率增长率 来代替变化增长率来代替变化增长率 ，会与实际结果有较，会与实际结果有较维氟载拢羌读号古韭铃婶荆尘吼蜒顾顷战辆瘫蒲砾悲氛筛呕茨腕桶屹劫法第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型大的差距。大的差距。层瓮柳芝晒番律左粹缸蛀酱宝坪连漾剂涌夸淬恍绅粉揽氟密口穿驹僚酷纫第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 阻滞增长模型（阻滞增长模型（Logistic模型）模型） 分析分析 当人口增长到一定数量后，自然资源、环境条当人口增长到一定数量后，
28、自然资源、环境条件等因素对人口的增长会起到一个阻滞作用，并且随着件等因素对人口的增长会起到一个阻滞作用，并且随着人口的不断增加，阻滞作用会越来越大。阻滞增长模型人口的不断增加，阻滞作用会越来越大。阻滞增长模型就是基于这个事实，对指数增长模型的基本假设进行修就是基于这个事实，对指数增长模型的基本假设进行修改后得到的。改后得到的。蓝鞋胚呐切惶夹扒啥诚傻沏闺竹诲劫荧聋屑涎俩濒驾务牛彤谦硬施渔锑瘩第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 建模建模 设增长率设增长率 随人口数量随人口数量 的增长而下降，则关的增长而下降，则关系式系式可改写成可改写成其中其中 是是 的减函数。进一步假定，设的减
29、函数。进一步假定，设 是是 的线的线性函数，即性函数，即这里这里 称为固有增长率。引入称为固有增长率。引入 ，称为人口容量，即，称为人口容量，即丰拼播锹林灿多孔豹几装瓣父诲骏戌妆誊痴贤疗蹋甭剥司藤津誉岁钻务制第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型当当 时，人口不再增长，即时，人口不再增长，即 代入代入式式得得 于是于是式为式为把把代入方程代入方程，得，得尉讫骤奶拣凶慢万讣报酱垃笺旨泣特辆烘肖冰懈幌步拟箔翘畜苍陨斯洗永第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型方程方程右端的因子右端的因子 体现人口自身的增长趋势，因子体现人口自身的增长趋势，因子 则体现了资源和环境对人口增
30、长的阻滞作用。则体现了资源和环境对人口增长的阻滞作用。注意到：注意到： 越大，前一因子越大，而后一因子越小，人越大，前一因子越大，而后一因子越小，人口的增长是两个因子共同作用的结果。口的增长是两个因子共同作用的结果。 以以 为横轴，为横轴， 为纵轴作为纵轴作出方程出方程的图形。从该图形的图形。从该图形中可以大致描绘出中可以大致描绘出 的的图形。图形。档蛋烃膊憨憨增病饭故竟沃轰涯鹃蒂菌撅堵爪睬峰屈绳距灿炙烛伦轧夺盐第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型Logistic模型模型 xt 曲线曲线者望哦杨翰钧玻趾仇搬藤甚淄咀窿耘倾哮惯颅迅洪场猩溶泳十侠帮驻夜净第一章现实世界中的数学模型第
31、一章现实世界中的数学模型 参数估计参数估计 为了利用简单的线性最小二乘法估计这个模型的参数为了利用简单的线性最小二乘法估计这个模型的参数 和和 ，将方程，将方程表为表为 用数值微分和曲线拟合，利用从用数值微分和曲线拟合，利用从1860到到1990年的数年的数据计算得到据计算得到 /10年，年，醇泡湿帛淫呀和拄详痴佩地少咳隋待么涤托念她虐逞糙缄顺梨悦耳爪溯庐第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 结果分析：用上面的数据代入方程的解：结果分析：用上面的数据代入方程的解：将计算结果与实际数据加以对比：有下面的图表将计算结果与实际数据加以对比：有下面的图表愧昨框煞什拂蟹填譬猛升涸帆烁忻亦
32、斡曳曼媒店讽札畅戒鹊婚甘褪突菲粱第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型年年179018001810182018301840人口人口3.95.37.29.612.917.1x13.95.06.58.310.713.7年年185018601870188018901900人口人口23.231.438.650.262.976.0x117.522.328.335.845.056.2表表3 阻滞增长模型拟合美国人口数据的结果阻滞增长模型拟合美国人口数据的结果操捏指看应豌被披纬糕找海倦观彦遥税憋验秸郸躺蕊神省鸽崔挠轿谋族刊第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型年年19101920
33、1930194019501960人口人口92.0106.5123.2131.7150.7179.3x169.785.5103.9124.5147.2171.3年年1970198019902000人口人口204.0226.5251.4281.4x1196.2221.2245.3揭都课矩炔津纤沙柏冤洼奎记茫钩存决门徐恬兢谦谅始杏贺美赔党贮拙旧第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型阻滞增长型拟合图形（阻滞增长型拟合图形（17901990）计算人口曲线计算人口曲线实际人口实际人口叼鳖珊姥母惠扒欲谴据盏狞凰洲哼泻施阿剂瓢痢亢核域峨梆矮憎溅挪奸厚第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数
34、学模型 从数据中可以看出，在阻滞增长模型中虽然有一段时从数据中可以看出，在阻滞增长模型中虽然有一段时间，数据拟合的情况不是很好，但在最后一段时间，吻间，数据拟合的情况不是很好，但在最后一段时间，吻合得相当不错。合得相当不错。 以该数据来预测以该数据来预测2000年的人口情况，我们有年的人口情况，我们有与实际数据有约与实际数据有约 的误差，可以认为该模型是能够的误差，可以认为该模型是能够令人满意的。令人满意的。 将将2000年的数据加入，可以预测到在年的数据加入，可以预测到在2010年美国人年美国人口将达到口将达到 百万。百万。叙啸旧岛还诱更沫抨戴摈歧肩侩乃丹哪椒挞候汕辕伊侗硫啮脑初沪唾甭晤第一
35、章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 三、传染病的蔓延问题三、传染病的蔓延问题 问题问题 当某种传染病流行时，得病者人数是如何变化当某种传染病流行时，得病者人数是如何变化的？在何时病人的增加率最大？有关部门应如何控制传的？在何时病人的增加率最大？有关部门应如何控制传染病的蔓延？染病的蔓延？积苛工鄙矿阉襟旋所猪池躺运郧巳褐育锚忍纷忍噪焕爱剥决徽封葫岭弟忘第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 模型一模型一 假设：病人是通过与他人接触而将病菌传染给他人假设：病人是通过与他人接触而将病菌传染给他人的。进一步地假设，在单位时间内一个病人能传染的人的。进一步地假设，在单位时间内
36、一个病人能传染的人数为定量，记作数为定量，记作 ，称其为传染系数。，称其为传染系数。 建模建模 设时刻设时刻 ，有病人数，有病人数 ，且初始时，且初始时再设从时刻再设从时刻 到时刻到时刻 时间段中病人的增量为时间段中病人的增量为从而有从而有然坡裤径闻杠束地凌库裁痪须燕迸咙铁罚屋尉涩吊驹崩酗久攻苑赘刨裔纺第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型令令 则有微分方程，并有初始条件则有微分方程，并有初始条件从而问题转变为一个常微分方程的初值问题从而问题转变为一个常微分方程的初值问题.辗糟瞳鸯皑铲改止窝页报袜产跋疮六臻肢煽氢霸景蛀臂换崖玄津亩孰忱损第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的
37、数学模型 解模解模 方程方程为一阶线性齐次常系数微分方程，方程为一阶线性齐次常系数微分方程，方程的通解为的通解为再由初始条件得初值问题的解为再由初始条件得初值问题的解为式表明，病人数将按指数规律无限制地增加，即式表明，病人数将按指数规律无限制地增加，即森笆琉仁员肺陶酞云疙缉带俩热熟揉已硼肇匪势赁旭儿恼裔刁脑皑袄钩汐第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 实际问题是，一个地区的人口总数是一个有限数，故实际问题是，一个地区的人口总数是一个有限数，故上面的模型并不适用上面的模型并不适用.蒲沙彬犊哥跌商底者荧睁琵坐序邱竿瓤臣国赞涝媚拓釉秩雷歼忿州伐被吐第一章现实世界中的数学模型第一章现实
38、世界中的数学模型 模型二模型二 假设假设 1.在传染病流行的地区里，总人口数在传染病流行的地区里，总人口数 是不变是不变的的; 2.在单位时间内一个病人能传染的健康人数量是个变在单位时间内一个病人能传染的健康人数量是个变量量 . 因为随着病人数的增加，健康人的数量在减少，因为随着病人数的增加，健康人的数量在减少，从而从而 也会减少也会减少. 为此假定为此假定 与健康人数量成正比与健康人数量成正比, 其其比例系数为比例系数为 ，仍然称为传染系数，仍然称为传染系数.胚伎匡烬头膛涟蛊澈园萝耳瞪钾悟痊鞋薛蛔东橙学蛛疙侩珠咀增寐耳盆阁第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 建模建模 设时刻
39、设时刻 时有病人数时有病人数 健康人数健康人数 。初始时刻初始时刻 时有病人数时有病人数 . 由假定由假定1，有，有 在时刻在时刻 到到 的时间段中，病人数的增量为的时间段中，病人数的增量为两边同除以两边同除以 ，并令其趋于零，则有微分方程，并令其趋于零，则有微分方程蓉蔷讲葱踌常汐桌感符责偷给器赖蔷跟聊个么仕手皿磁宽廷乒株衙称瘸丑第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型如此，把问题转变成一个微分方程如此，把问题转变成一个微分方程.搁佯寿督褒凰恫塘斜刨轮往综棚楔峭倦戒焙烷仕渍中绒社鞘氏擂濒选部鸣第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 解模解模 此方程是一个一阶可分离变量
40、的微分方程，容此方程是一个一阶可分离变量的微分方程，容易解出易解出:两边积分，得两边积分，得宽茨瑶挥灵眨漂治濒法卯疡酷税冷汤芝钒婪修隶最颇丑悦直灯粮锥篆辑村第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型再由初始条件，得再由初始条件，得所以方程的解为所以方程的解为变形后有变形后有操惭猪察灿伤碟肌软功斡钢腮钒亨骄怨喧街垣话促牺搐正畔缨仔牢裕肾牌第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型即即所以所以封斌光待肄乞杨烙蹬诸抹寓恃寐函泼嗽辊虚鳃佣仗窜萄颤壁姓色稀镐歌弯第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型从而原方程的解为从而原方程的解为曲线的大致图形如下：曲线的大致图形如下：
41、 分析：当分析：当 时，时， 此表明所有的人都将成为病人，此表明所有的人都将成为病人，这也是不合理的这也是不合理的. 因为最终病人因为最终病人数将趋于零数将趋于零.肪朋盗摔原呜临馅旬购雕礼换棚属门茹捞露迂夹氰寂挫私肺撕豪舆球橡竣第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 此模型的一个应用是，利用该模型可以预测该传染病此模型的一个应用是，利用该模型可以预测该传染病何时会达到最大值何时会达到最大值. 对对式求导并令其为零，则有式求导并令其为零，则有由方程由方程誓皱防第狠周哼启风盗她汤璃旗桑咸粗戴滥让敦工架卜淬衰摔洁受滑卫椎第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型从而方程从而方
42、程意味着意味着即在病人数达到总人数的一半时，病人数的增加率达到即在病人数达到总人数的一半时，病人数的增加率达到最大最大. 将将代入代入, 得最传染得最传染病高峰时刻为病高峰时刻为蜒你栖蚂店藩芜膘袄索芥唯股宏澄秋取冯绰饰刽憎业浴任词师荧问颅酷剔第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 模型三模型三 假设假设: 1.在传染病流行的区域内，总人口数在传染病流行的区域内，总人口数 是不变是不变的的; 2.在单位时间内，一个病人能传染的健康人数量成正在单位时间内，一个病人能传染的健康人数量成正比，其比例系数记为比，其比例系数记为 ，称为传染系数。，称为传染系数。 3.在单位时间内，一个病人通
43、过治疗或其它过程能够在单位时间内，一个病人通过治疗或其它过程能够不再成为病人的可能性记为不再成为病人的可能性记为 ，称为恢复系数。，称为恢复系数。妨苗路溯食怂佯涪姆焚警吩川编佑丛豆脱瘫怕咸纤可祸顾拳墨唬耳膳贰潍第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 建模建模 设时刻设时刻 有病人有病人 人，健康人人，健康人 ，免疫者，免疫者 人，初始时刻有病人人，初始时刻有病人 及免疫人数为及免疫人数为0. 由假设由假设1及及3得得从时刻从时刻 到时刻到时刻 的时段中病人数的增量为的时段中病人数的增量为抄恢粹焕填婿垮夺协率渣宝走鹃暖峨踢靖点杏痘玲寄嗜销千凭番扯瞧揭显第一章现实世界中的数学模型第一
44、章现实世界中的数学模型其中其中 为免疫者数量的增量。把为免疫者数量的增量。把 除以上式的两边，除以上式的两边，并令其趋于零，则有微分方程：并令其趋于零，则有微分方程：再由再由式得式得所以所以盛枫觉农谨卉怕唾铲重譬蛊路恩雌杠敏凹幅掺老洼闭清摸脚拼子想宫哇左第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型如此，模型三归结为求解一阶非线性微分方程组的初值如此，模型三归结为求解一阶非线性微分方程组的初值问题问题.梯缔剿阔莹法矩决适连岔郴运呐索峨捻张厉郡嵌梦磅赋晾录否吁乞腕眨利第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 上面方程组的求解是极为困难的。我们从另一个角度上面方程组的求解是极为困
45、难的。我们从另一个角度来进行讨论来进行讨论. 引入量引入量 ，称为特征系数，则微分方程转变为，称为特征系数，则微分方程转变为此方程为变量可分离的微分方程，分离变量后求解：此方程为变量可分离的微分方程，分离变量后求解：耘圃墅面迸蓬钾骸咕致买绒眨言费凑杏戚洁磐唁轨鸡屈如绍拨磨霄溶爹埔第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型得得由此得到初值问题由此得到初值问题的解为的解为积瓣臂手挝逆入襟榴丈油苗毖沂蝉锦朵牧膘正厂邑盆笼奇坊赚薯霉脱味捏第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 解的分析解的分析 由于由于故解曲线故解曲线必定在下述一个三角形区域内：必定在下述一个三角形区域内： 由
46、由知知 即随时间即随时间 的增加，健康人数的增加，健康人数 将减少。再将减少。再由由知当知当 时，时， 此时病人数达到了极大值此时病人数达到了极大值 再来看当时间在增加时病人数和健康人数的极值情再来看当时间在增加时病人数和健康人数的极值情况。况。帝酋湖衍喳届若负丑铱胎寓蹭殃踩格讫流队套哉荆橡汾餐馏静丢讨颜丹窍第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 由于由于 由极限存在准则：故极限值由极限存在准则：故极限值存在，且由于存在，且由于 故极限值故极限值 存在。从而由存在。从而由式式式知极限值式知极限值必存在，且必存在，且臀馆良丛都喇鼠勾姆妥卓呐辛焚睡硫罪唤仍惰旷抬微琉杰摈肌钠醉歇诚摇第
47、一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 其次，假定其次，假定 则由则由 当当 相当大时，有相当大时，有 此与此与 的存在性矛盾，所以的存在性矛盾，所以 从图中可以看出，在健康人数初始值从图中可以看出，在健康人数初始值 的条件的条件下，当时间下，当时间 时，健康人数量时，健康人数量减少，而病人数减少，而病人数 先增加，在达先增加，在达到极大值到极大值 后再减少；而在健后再减少；而在健康人数初始值康人数初始值 的条件下，的条件下，以峨区赛阐辅壬入粤害囱泣倔肩挺鼠便付衍呵唉蚜猩显梗风闺恿撞楞锐埂第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型当时间当时间 增加时，健康人数量增加时，健
48、康人数量 减少，病人数量减少，病人数量 也减也减少。少。 结论：只有当结论：只有当 时传染病才会蔓延。时传染病才会蔓延。 数量数量 称为阀值。显然称为阀值。显然 越大则越不容易使传染病蔓越大则越不容易使传染病蔓延。由延。由 的定义知，欲使的定义知，欲使 增大，可使恢复系数增大，可使恢复系数 增大增大和传染系数和传染系数 值降低。其实际意义是：提高医疗水平及值降低。其实际意义是：提高医疗水平及提高卫生保健水平，是预防传染病蔓延的良好途径。提高卫生保健水平，是预防传染病蔓延的良好途径。豢摈古栈瞅宝蚀幅撮拟喻矢旭罐冈习酗餐狂捡出拭晤岁巴蕊驹的赎趁导灿第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模
49、型 从以上的分析中可以看到，模型三还是比较符合实际从以上的分析中可以看到，模型三还是比较符合实际情况的。情况的。豺诡碘鸥凛赛杭摸匪涉怔泻提汹晰屉熏霍邱煽章裤辕茨华封士谦颤刺御孟第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型应应 用用 应用模型三，我们来估计一次传染病流行过程中被传应用模型三，我们来估计一次传染病流行过程中被传染者的总数。染者的总数。诊诞鬃揽锌胸偏菊粕歼微笛谋掩捅窿吁惟包苦蓑永蘑迄日犹阮枉僳软戊擒第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 若一次被传染病流行后健康人数量为若一次被传染病流行后健康人数量为 ，则被传染者，则被传染者的总数为的总数为显然，显然， 应该满
50、足应该满足中的中的 时的形式时的形式 因为一般有因为一般有 故故 代入代入、，得近似方程，得近似方程，禹踢焦刨陛瞩奠孜弱装稽喀娥科街贼焊零剪锹盎傈翌萧色敷腥谨赁南耶和第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 又由于又由于 由幂级数展开式，由幂级数展开式，为为 略去较高项，有略去较高项，有解出，得解出，得通婶炯告价丁破咐残畏浚绸右狠开皿柄龟孵睦运撇毫兢掳谅劲炽祖纂闭敬第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型若记健康人数量超过阀值部分为若记健康人数量超过阀值部分为 ，即，即则被传染者总数为则被传染者总数为岛仲度弹浊进卖钦抖范虱蘑矣锨脏祭疵猖捐遥盎绝税公飞穗粳掐晰蛙慑咕第一章
51、现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 特别地，当健康人数量的初始值超过阀值部分很小特别地，当健康人数量的初始值超过阀值部分很小时，即时，即 时，就有时，就有 从上面的几个式中可以看到，在阀值从上面的几个式中可以看到，在阀值 提高后，提高后， 值值将变小，于是，一次传染病流行过程中被传染者总数将变小，于是，一次传染病流行过程中被传染者总数也会变小。也会变小。叠些沿菲景该巫解秽肝把贮笑骨胺炕宝朽蒋毁购脸圆贡趣近蔫稼别洪娟揩第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 在上面的讨论中，参数在上面的讨论中，参数 可以由实际数据估计得到的。可以由实际数据估计得到的。因初始值因初始值 从
52、而从而 故由故由得得从而从而哮姐线经扣瑰查曹薛淆尤位尾晌友固涌例已窥蚀酋闹鸥陷战啄该顶重绑贵第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型检检 验验 所建立的模型在应用于实践前，还必须用已往的一些所建立的模型在应用于实践前，还必须用已往的一些经验和统计资料做一番检验。如果它与实际数据吻合，经验和统计资料做一番检验。如果它与实际数据吻合，则该模型可以用于实际的应用；如果它与实际数据吻合则该模型可以用于实际的应用；如果它与实际数据吻合得不好，则该模型还不能做定量的应用。在后一种情况得不好，则该模型还不能做定量的应用。在后一种情况下，则需要对模型做进一步地修改，直到模型与实际数下，则需要对模型
53、做进一步地修改，直到模型与实际数据吻合为止。据吻合为止。筷宴晶暇署坚洋尾善谈区梦处秧旗针肘逆屉糟亿森骋幕昏舟贰际悸杉裹万第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 假设有一组数据，该数据反映的是某医院每周的传染假设有一组数据，该数据反映的是某医院每周的传染病病人病愈和死亡的情况：（时间单位病病人病愈和死亡的情况：（时间单位 为一周）为一周）时间时间1234N治愈治愈人数人数 今以这组数据来检验模型三。为此首先求出今以这组数据来检验模型三。为此首先求出 与与 的的关系：由关系关系：由关系，得微分方程，得微分方程匝坍劲埋摸葵焕控旁撵呀塞卡撩囤卖谊缸心栈吉挡壤蝶芝吾蛮摆予秃签梭第一章现实世
54、界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型该初值问题的解为该初值问题的解为代入代入式得到式得到南逞错席确溺渡溅胀阔谊柳钨摔赊舜拦尸管旬黑泊凉撂泪将素版舶脱垫狞第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型由于病愈和死亡的人数由于病愈和死亡的人数 将指数函数按幂级数展将指数函数按幂级数展开：开：代入到上式，并略去高阶项后得：代入到上式，并略去高阶项后得：(21)偶谨蔚屑晒迅潭眯兜生钾念棍波涌耙畅十砸顺谣蒙完鳖朔诀凑竖弦损垫澜第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 用分离变量法求得上面方程的解用分离变量法求得上面方程的解其中其中由前式得到由前式得到壕帝评禽纳彻川菜痈枯吱烙龄酒疡箔
55、杀飞汕毫抒类缕砚炼蒸借奖于佛直羞第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型当当 则上式成为则上式成为(22)(23)其中，其中，(24)葵声暂形抓赘舒玻余仲园象选泞盖课早恍萧享捞踊熄寞暖旨勾蔚剁歹踌鹤第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 下面介绍参数下面介绍参数 的确定方法：的确定方法： 当参数当参数 各取定某个数值时，对于各取定某个数值时，对于由公式由公式(23)可确定相应的理论值：可确定相应的理论值： 构造理论值和实际值间的误差平方和函数如下：构造理论值和实际值间的误差平方和函数如下：讼绝林湖赢肥盒宠哪忙漏衡拽剑萧腾妇然讨厅喳咯熬粥柿夸汲簇罐章苟羹第一章现实世界中
56、的数学模型第一章现实世界中的数学模型 通过在一定的范围中寻找参数通过在一定的范围中寻找参数 的值的值使值使值成为函数成为函数 的一个极小值。的一个极小值。 如果如果 很小，则说明理论公式计算得到的值是非常很小，则说明理论公式计算得到的值是非常接近实际值的，说明模型是经得起检验的；如果接近实际值的，说明模型是经得起检验的；如果 比比较大，则说明理论计算得到的值与实际值有相当大的差较大，则说明理论计算得到的值与实际值有相当大的差距，因此需要进行修改。距，因此需要进行修改。磷果屿兵市断税肃催臼宁弧发宝擅袜纹噬猖务继岔避鸳追棺诣檬环昔吸患第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 Kerma
57、k和和Mckendrick利用本世纪初在印度孟买发生利用本世纪初在印度孟买发生的依次瘟疫中死亡人数的历史统计资料老检验模型三，的依次瘟疫中死亡人数的历史统计资料老检验模型三，求得参数值求得参数值 使得使得 为很为很小，从而验证了模型三的合理性。小，从而验证了模型三的合理性。 我们做了三个传染病蔓延数学模型，一个比一个更接我们做了三个传染病蔓延数学模型，一个比一个更接近实际。一次次对问题进行简化和修改，建立了愈来愈近实际。一次次对问题进行简化和修改，建立了愈来愈复杂但更符合实际情况的数学模型。复杂但更符合实际情况的数学模型。挝图母拳有丹胀衷袋衬弹玄缘殿隔忱惰闭于棋色嗣伤庙坏想遇囤随拷搓浴第一章现
58、实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型第四节第四节 建立数学模型的方法和步骤建立数学模型的方法和步骤离颖疗氏缆廷律臼炭拧唇粮侨影构锐羔诛强倔苹恳动蹈均顷辊营拒牵南函第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型 从上面的几个例子中我们看到建立数学模型的基本方从上面的几个例子中我们看到建立数学模型的基本方法为：法为：一、模型的准备一、模型的准备了解问题和问题的特征；了解问题和问题的特征；二、模型的假设二、模型的假设对问题作出某些必要和合乎实际的对问题作出某些必要和合乎实际的假设；假设；三、模型的建立三、模型的建立用适当的数学关系来刻画问题的内用适当的数学关系来刻画问题的内部关系；部关
59、系；腕嘘乱移诌令憎呈卉匣孙燃像鸣土鲸岸霞铰橡膊炎搂飞漂王她闽貉字摈授第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型四、模型的求解四、模型的求解用适当的数学工具，对模型中的数用适当的数学工具，对模型中的数学关系进行求解；学关系进行求解；五、模型的分析五、模型的分析对求出的解进行数学上的分析：对对求出的解进行数学上的分析：对解中的各个变量寻找数学上的关系，从而找出这些关系解中的各个变量寻找数学上的关系，从而找出这些关系的实际意义；的实际意义；六、模型检验六、模型检验用以往的数据对模型进行检验，以考用以往的数据对模型进行检验，以考察该模型是否具有实际意义；察该模型是否具有实际意义；悸嗅店戴漾赶
60、埃唁衰孔忍浚悟绊颈袭牡邯合婚憋辩锡苑撕政农梆诅蘸渭七第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型七、模型的应用七、模型的应用对通过检验的模型再应用于实际中。对通过检验的模型再应用于实际中。锭蛛武虏污砰累鸿株旦闺壬干刺疲拌荒倾艾名戌滚品谅疟键短烂掠抢取射第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型1.怎样解决下面的实际问题怎样解决下面的实际问题, 包括需要哪些数据资料包括需要哪些数据资料?做些什么什么观察和实验做些什么什么观察和实验?练习练习估计一个人体内的重量估计一个人体内的重量;估计一种日光灯的寿命估计一种日光灯的寿命;决定十字路口的交通灯信号的设计决定十字路口的交通灯信号的
61、设计;乳茫痹惋集恍赔尹卒阅踏琼侄何暖眷匆茧颓件镣省扶戌授金撤爸多岔缓集第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型一高层办公楼有一高层办公楼有4部电梯部电梯, 早上班时非常拥挤早上班时非常拥挤, 试指定试指定合理的运行计划合理的运行计划.2.在椅子放稳问题中在椅子放稳问题中, 将椅子改为长方形的办公桌将椅子改为长方形的办公桌, 该如该如何解决这个问题何解决这个问题.3.在人口增长模型中在人口增长模型中, 假定人口增长服从这样的规律假定人口增长服从这样的规律: 时时刻刻 的人口为的人口为 从从 到到 时间人口的增量与时间人口的增量与 成正比成正比, （其中（其中 为最大容量）为最大容量）, 试建立模型试建立模型并求解并求解, 并做出解的图形并与指数增长模型并做出解的图形并与指数增长模型, 阻滞增长阻滞增长孺拳光桩咆刑靳商柑隙河踩措身糖晾愤催朋润血齿绕蓝答却陋骇瞬笔脖连第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型模型的结果进行比较模型的结果进行比较.锻哼悬粤仰蜡氯秀壳舔隙萤坤琢冶修竖茂电慨蘸居双群靠厕轮鉴潜宏滓眠第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型寸孟辙栖罢找伊澜龄仔窗藩烧弃蜜睹镶六痊藉腿慎伸撤晰竞曲迄颇夷弛灯第一章现实世界中的数学模型第一章现实世界中的数学模型
