1 概述!!
1.1 原型和模型
原型:客觀存在的研究對象稱為原型,也稱為“系統”、“過程”。
機械系統、電力系統、化學反應過程、生產銷售過程等都是原型; 研究原型的結構和原理,?從而進行優化、預測、評價和控制。
研究原型時的困難:無法直接研究,例如恐龍的生活習性、地質演變等問題; 不允許直接研究,例如克隆人、生化武器等; 研究成本高,具有破壞性,例如核爆炸實驗等。
為了解決這些問題,引入模型!
為了一定目的,對原型的一部分進行減縮、抽象、提煉,形成的替代物。
1.2 模型的分類
概念模型:以圖示、文字、符號等組成的流程圖形式對事物的結構和機理進行描述的模型;概念模型只能? “知其然”,無法“知其所以然”
物理模型:根據相似原理,把客觀事物按比例放大或縮小制成的模型,其結構和機理與原事物基本相同。通過dna結構的啟發建立出?港珠澳大橋潮流泥沙物理模型
優點:與原型機理有一定的相似性直觀形象,直觀形象; 缺點:往往需要占用巨大的場地、研究成本昂貴,試驗周期長。
數學模型:基于數學理論和方法,對客觀事物的結構和機理進行數量化和幾何化的模型。
1.3 數學建模
模型建立、模型求解、模型檢驗、模型應用!
2 山崖高度的估計
2.1 不考慮空氣阻力
靈敏度分析
靈敏度比較好的話說明模型和結果的魯棒性比較好!!!
2.2 考慮空氣阻力
注意這個是微分方程注意微分方程的解法!!!
3 行車距離模型
這個模型通過圖就知道誤差太大了,因為沒有考慮到車輛的性能!!!
參數估計:最小二乘法【算一下】
思想:讓誤差平方和達到最小!
就可以解出來了!!!!!matlab指令!!!
4 存貯模型!!!
看之前寫的那個
優化問題:在一定的約束條件下尋找最佳方案達到目的!
?不允許缺貨、允許缺貨兩種問題
不允許缺貨
多少天生產一次,一次生產多少!
生產周期變長的過程中先變小再變大!
目標是:找到目標函數!!!【每天平均下來少才是真正的少!!!】
模型假設:
模型建立:
Q=rT 一次生產就要夠這個周期所有的用量!!!
直線的斜率是r!!!!!!!【連續化】
總費用 = 貯存費+生產費!
讓目標函數最小,求T,那就對T求導!
模型求解:
模型解釋:
敏感性分析:
自變量先變,然后T變,算出變化量!
約等那是因為:當C1趨于0的時候,就相當于求導了,然后其他的C2、r看作是常數!
負的話就是減少,正的話就是增加!
允許缺貨
模型假設:
Q = T1*r
兩個模型比較
在可以缺貨的前提下:生產周期可以長一點,每一個周期的生產量可以減少一點!
當缺貨損失特別大的時候那么 允許缺貨的模型就越來越接近不允許缺貨的了!
每個周期的生產量!!是坑!
5 森林滅火模型
總的費用一共有兩個部分!
主要是目標函數的轉換:從B(t)變成了B'(t)
面積B和t方成正比 則求導之后dB/dt 與t成正比!則面積就是原目標函數咯!!!
確定出森林滅火的面積!
當x?=時,說明火勢蔓延的速度 = 撲滅的速度,也就是說人要再多一點!
分析變大變小的依據只有式子!!!
6 購物效用模型【不買貴的只買對的】
貴的還是好的
增長的越來越慢!!!
三維是不好畫圖的所以按照組合的方法!!!
無差別曲線
效用最大化模型:兩種商品可以相互替代!
幾何解釋相切:【無差別曲線上的效用都是一樣的!!!】
二元函數求極值!
拉格朗日乘子法!
結論
!邊際效用之比等于價格之比是 效用函數最大
結論:
兩種商品的費用之比和商品的價格無關只和效用函數的參數有關,參數可以看作是偏愛程度
結論:
當n個商品時,單位金額邊際效用相等時效用函數最大!
重點是確定效用函數
例題
計算出單位金額的邊際效用!!!水果的價格用比值之后的就可以這樣數比較簡單好除一點!!!
15最大 則花5塊錢買一千克桔子然后是 12? 則再花5塊錢買一千克桔子 依次類推!!!直到花夠100元
兩個方法比較:
7 牛奶加工【數學規劃模型】
難以使用多元函數極值求出最大/最小值是因為:
在這些題目里決策變量的個數n和約束條件個數m較大、最優解在可行域的邊界上取得!
因此可以通過數學規劃進行求解!!
線性規劃模型
模型假設:
小于和小于等于是一樣的!
緊約束還是松約束?
影子價格
敏感性分析【"LINGO|Ranges"】
lingo-option-general solver-Dual Computation - price
看下面
充分條件:在這個范圍里影子價格一定有意義,但不在這個范圍是可能有意義的!!!!
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8 人口模型!!
模型1假設
模型1建立:單位時間內x(t)的增量為rx(t)
與常用公式一致因為進行了泰勒展開哦
模型1求解:最小二乘法
第一個公式是4x1
模型2改進
指數增長模型只適用于短期預測不適用于長期應用
logistic模型 !!!!!
x增加的先快后慢!
參數估計
第二個估計的比較好!
模型檢驗和預測
9 傳染病模型!!!
SI
左右兩邊都是患者的數量!
最大值的一半出現拐點!!!!
SIS
左邊還是一段時間內患者數量的增加!
記住感染期的定義!
SIR
移出者不會被感染了
健康人感染之后就不是健康人了而是移除者
結果分析:
10 飲酒駕車模型
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11 捕魚模型!!
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只需要知道穩定的條件!!!
一階微分方程平衡點!!!
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你就別管:導數小于0就是穩定的,詳情可見高等數學學習筆記——第一百講——微分方程穩定性初步_線性微分方程組的穩定性判據-CSDN博客
最大效益模型
追求最大效益時,捕魚的強度比最大產量時小;當前魚的余量大于x0=(N/2)捕魚強度小則余量剩的多!
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12 減肥模型【差分模型】
13 貸款購房【差分方程!】
等額本息貸款找的是 每個月欠款之間的遞推關系;等額本金還款找的是 每個月所還錢之間的遞推關系!
錢會越還越少,因為每個月所欠的錢都會減少x0/n,那么每個月都會減少相應的利息為(x0/n)*r
則遞推公式就寫出來了
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14 蛛網模型【物價的波動!】!!!
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蛛網模型
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15 教師評價模型
層次分析法
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(1)歸一化處理!
(2)給一個權重!
一致性檢驗:求出差異!
層次法的歸一化就是,除以這一列的和!
例題:
16 考研高校選擇[熵權法]
信息熵:
熵權法:
【1】歸一化
熵權法的歸一化也是除以分量和!!
【2】計算信息熵
各個指標的,一個指標的算!
【3】確定權重
17 公平席位分配!!!
為什么席位少了
比例+慣例的方法:
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每個席位代表的人數多了,則對A不公平!
原則就是讓rA和rB盡量小!
1)分之前對A就不公平,分了之后還是不公平說明就該給A
Q值方法
但是還不是絕對公平的哦!!!!
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18 報童模型【隨機優化問題】
需求具有隨機性
所以平均值就有兩個部分
連續化求最大值!
19 線性回歸
20 市場占有率
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