数学建模大学课件

数学建模数学建模主讲主讲 张曙光张曙光 副教授副教授 孙中品孙中品 讲讲 师师第一讲数学建模概论一数学建模与数学建模竞赛二数学建模与我们的生活三数学建模概论一数学建模与数学建模竞赛数学建模课程数学建模竞赛二数学建模与我们的生活1.椅子放稳问题2.手机套餐选择3.步长问题雨中行走问题4.最短线路问题5.贮存(进货)模型化工车间排气模型决策模型-年金分配6.公平席位分配7.传染病模型减肥模型赝品的鉴定8.循环比赛的名次9.田忌赛马10.渡河问题 数学建模示例数学建模示例1.椅子能在不平的地面上放稳吗椅子能在不平的地面上放稳吗问题分析问题分析模模型型假假设设通常通常 三只脚着地三只脚着地放稳放稳 四只脚着地四只脚着地 四条腿一样长，椅脚与地面点接触，四脚四条腿一样长，椅脚与地面点接触，四脚连线呈正方形连线呈正方形;地面高度连续变化，可视为数学上的连续地面高度连续变化，可视为数学上的连续曲面曲面;地面相对平坦，使椅子在任意位置至少三地面相对平坦，使椅子在任意位置至少三只脚同时着地。只脚同时着地。模型构成模型构成用数学语言把椅子位置和四只脚着地的关系表示出来用数学语言把椅子位置和四只脚着地的关系表示出来 椅子位置椅子位置利用正方形利用正方形(椅脚连线椅脚连线)的对称性的对称性xBADCODC B A 用用(对角线与对角线与x轴的夹角轴的夹角)表示椅子位置表示椅子位置 四只脚着地四只脚着地距离是距离是 的函数的函数四个距离四个距离(四只脚四只脚)A,C 两脚与地面距离之和两脚与地面距离之和 f()B,D 两脚与地面距离之和两脚与地面距离之和 g()两个距离两个距离 椅脚与地面距离为零椅脚与地面距离为零正方形正方形ABCD绕绕O点旋转点旋转正方形正方形对称性对称性用数学语言把椅子位置和四只脚着地的关系表示出来用数学语言把椅子位置和四只脚着地的关系表示出来f(),g()是是连续函连续函数数对任意对任意,f(),g()至少一个为至少一个为0数学数学问题问题已知：已知：f(),g()是是连续函数连续函数;对任意对任意，f()g()=0;且且 g(0)=0，f(0)0.证明：存在证明：存在 0，使，使f(0)=g(0)=0.模型构成模型构成地面为连续曲面地面为连续曲面 椅子在任意位置椅子在任意位置至少三只脚着地至少三只脚着地模型求解模型求解给出一种简单、粗造的证明方法给出一种简单、粗造的证明方法将椅子将椅子旋转旋转900，对角线，对角线AC和和BD互换。互换。由由g(0)=0，f(0)0，知，知f(/2)=0,g(/2)0.令令h()=f()g(),则则h(0)0和和h(/2)0)(1)其解为：(2)此式称为EOQ公式，Q*称为最佳定货批量，它是(1)的唯一最小值点。然而，对于大多数实际问题，都要求批量Q为正整数，而EOQ公式的计算结果一般不一定是正整数。通常教科书介绍的做法是通过比较Q*左右两旁的整数点对应的函数值，选择较小者确定的整数最优解。现在我们希望能导出其规律性，使能直接从Q*的值确定出(1)式的整数最优解，在应用上更加方便。模型(1)的问题可化简为如下的函数来研究(3)以下假定ba，记n=x0，考察定理定理 若，则n为(3)式的整数最优解；若，则n+1为(3)式的整数最优解。在大多数情况下，可直接利用定理2确定出(3)式的整数最优解，只有当时，才需要用定理1确定(3)式的整数最优解。由此可从(2)式十分简便地获得模型(1)的整数最佳订货批量。10.商人们怎样安全过河商人们怎样安全过河问题问题(智力游戏智力游戏)3名商人名商人 3名随从名随从随从们密约随从们密约,在河的任一在河的任一岸岸,一旦随从的人数比商一旦随从的人数比商人多人多,就杀人越货就杀人越货.但是乘船渡河的方案由商人决定但是乘船渡河的方案由商人决定.商人们怎样才能安全过河商人们怎样才能安全过河?问题分析问题分析多步决策过程多步决策过程决策决策 每一步每一步(此岸到彼岸或彼岸到此岸此岸到彼岸或彼岸到此岸)船上的人员船上的人员要求要求在安全的前提下在安全的前提下(两岸的随从数不比商人多两岸的随从数不比商人多),),经有经有限步使全体人员过河限步使全体人员过河.河河小船小船(至多至多2人人)模型构成模型构成xk第第k次渡河前此岸的商人数次渡河前此岸的商人数yk第第k次渡河前此岸的随从数次渡河前此岸的随从数xk,yk=0,1,2,3;k=1,2,sk=(xk,yk)过程的状态过程的状态S=(x,y)x=0,y=0,1,2,3;x=3,y=0,1,2,3;x=y=1,2S 允许状态集合允许状态集合uk第第k次渡船上的商人数次渡船上的商人数vk第第k次渡船上的随从数次渡船上的随从数dk=(uk,vk)决策决策D=(u,v)u+v=1,2 允许允许决策决策集合集合uk,vk=0,1,2;k=1,2,sk+1=sk dk+(-1)k状态转移律状态转移律求求dk D(k=1,2,n),使使sk S,并并按按转移律转移律由由 s1=(3,3)到达到达 sn+1=(0,0).多步决策多步决策问题问题模型求解模型求解xy3322110 穷举法穷举法 编程上机编程上机 图解法图解法状态状态s=(x,y)16个格点个格点 10个个 点点允许决策允许决策 移动移动1或或2格格;k奇奇,左下移左下移;k偶偶,右上移右上移.s1sn+1d1,d11给出安全渡河方案给出安全渡河方案评注和思考评注和思考规格化方法规格化方法,易于推广易于推广考虑考虑4名商人各带一随从的情况名商人各带一随从的情况d1d11允许状态允许状态S=(x,y)x=0,y=0,1,2,3;x=3,y=0,1,2,3;x=y=1,2三数学建模概论1.数学模型与数学建模数学模型与数学建模2.数学建模的一般步骤数学建模的一般步骤3.数学模型的分类数学模型的分类4.数学建模与能力的培养数学建模与能力的培养5.一些简单实例一些简单实例6.怎样学习数学建模怎样学习数学建模 数学模型数学模型（Mathematical Model）是用数学符号、数学式子、程序、图形等对实际课题是用数学符号、数学式子、程序、图形等对实际课题 本质属性的抽象而又简洁的刻划，它或本质属性的抽象而又简洁的刻划，它或 能解释某些客能解释某些客观现象，或能预测未来的发展规律，或能为控制某一观现象，或能预测未来的发展规律，或能为控制某一现象的发展提供某种意义下的最优策略或较好策略。现象的发展提供某种意义下的最优策略或较好策略。数学建模数学建模（Mathematical Modeling）应用知识从实际课题中抽象、提炼出数学模型的过程。应用知识从实际课题中抽象、提炼出数学模型的过程。1.1 数学模型与数学建模数学模型与数学建模 例例（万有引力定律的发现万有引力定律的发现）十五世纪中期十五世纪中期，哥白尼哥白尼 提出了震惊世界的提出了震惊世界的 日心说日心说。丹麦著名的实验天文学丹麦著名的实验天文学 家家第谷第谷花了二十多年时间花了二十多年时间 观察纪录下了当观察纪录下了当 时已发现的五大时已发现的五大 行星的运动情况行星的运动情况。第谷的学生和助手第谷的学生和助手 开普勒开普勒对这些资料进行了九年时间对这些资料进行了九年时间的分的分 析计算后析计算后 得出著名的得出著名的Kepler三定律三定律。牛顿牛顿根据开普勒三定律和牛顿第二定律，利用微积分根据开普勒三定律和牛顿第二定律，利用微积分方法推导出牛顿第三定律即方法推导出牛顿第三定律即 万有引力定律万有引力定律。1.行星轨道是一行星轨道是一 个椭圆，太个椭圆，太 太阳位于此椭圆的一个焦太阳位于此椭圆的一个焦 点上。点上。2.行星在单位时间内行星在单位时间内 扫过的扫过的 面积不变。面积不变。3.行星运行周期的平方正比行星运行周期的平方正比 于椭圆长半轴的三次方于椭圆长半轴的三次方，比例系数不随行星而比例系数不随行星而 改变改变（绝对常数）（绝对常数）开普勒三大定律开普勒三大定律 这其中必这其中必 定是某一定是某一 力学力学规律规律 的反映，哼哼，我的反映，哼哼，我 要找出它。要找出它。如图，有椭圆方程如图，有椭圆方程:矢径所扫过的面矢径所扫过的面 积积A的微分为的微分为:由开普勒第二定由开普勒第二定 律律:常数常数立即得出立即得出:即即:椭圆面积椭圆面积由此得出由此得出常数常数简单推导如下：简单推导如下：行星行星r太阳太阳我们还需算出行星的加速度，为此需要建立我们还需算出行星的加速度，为此需要建立 两种两种 不同的坐标架。第一个是固定的，以太阳为坐标原点，不同的坐标架。第一个是固定的，以太阳为坐标原点，沿长轴方向的单位向量记沿长轴方向的单位向量记 为为i,沿短轴方向的单位向量记沿短轴方向的单位向量记 为为j，于是：，于是：进而有进而有 加速度加速度以行星为坐标原点建立活动架标，其两个正交的单位向以行星为坐标原点建立活动架标，其两个正交的单位向量分别是量分别是因此得出因此得出由于由于1.了解问题的实际背景，明确建模目的，收集掌握了解问题的实际背景，明确建模目的，收集掌握必要的数据资料。必要的数据资料。2.在明确建模目的，掌握必要资料的基础上，通过在明确建模目的，掌握必要资料的基础上，通过对资料的分析计对资料的分析计 算，算，找出起主要作用的因素，经必找出起主要作用的因素，经必要的精炼、简化，提出若干符合客观实际的假设。要的精炼、简化，提出若干符合客观实际的假设。3.在所作假设的基础上，利用适当的数学工具去刻在所作假设的基础上，利用适当的数学工具去刻划各变量之间的关系，建立相应的数学结构划各变量之间的关系，建立相应的数学结构 即即建立数学模型。建立数学模型。4.模型求解。模型求解。5.模型的分析与检验。模型的分析与检验。在难以得出解析解时，也在难以得出解析解时，也应当借助应当借助 计算机计算机 求出数值求出数值解。解。1.21.2 数学建模的一般步骤数学建模的一般步骤实体信实体信息息(数据数据)假设假设建模建模求解求解验证验证应用应用1.3 数学模型的分类数学模型的分类分类标准分类标准分类标准分类标准具体类别具体类别具体类别具体类别对某个实际问题对某个实际问题了解的深入程度了解的深入程度白箱模型、灰箱模型、黑箱模型白箱模型、灰箱模型、黑箱模型模型中变量的特模型中变量的特征征连续型模型、离散型模型或确定性连续型模型、离散型模型或确定性模型、随机型模型等模型、随机型模型等建模中所用的数建模中所用的数学方法学方法初等模型、微分方程模型、差分方初等模型、微分方程模型、差分方程模型、优化模型等程模型、优化模型等研究课题的实际研究课题的实际范畴范畴人口模型、生人口模型、生 态系统模型态系统模型、交通、交通流模型、经流模型、经 济模型、济模型、基因模型等基因模型等数学建模实践的数学建模实践的 每一步中都每一步中都 蕴含着能力上的蕴含着能力上的 锻炼，在锻炼，在调查研究阶段，需调查研究阶段，需 要用到要用到观察能力观察能力、分析能力分析能力和和数据处理数据处理能力能力等。在提出假设等。在提出假设 时，又需要用到时，又需要用到 想象力和归纳想象力和归纳 简化简化能力。能力。在真正开始自己的研究之前，还应当尽可能先了解一下在真正开始自己的研究之前，还应当尽可能先了解一下前人或别人的工作，使自己的工前人或别人的工作，使自己的工 作成为别人研究工作作成为别人研究工作 的的继续而不是别人工作的重复，你可以把某些已知的研究结继续而不是别人工作的重复，你可以把某些已知的研究结果用作你的假设，去探索新的奥秘。因此我们还应当学会果用作你的假设，去探索新的奥秘。因此我们还应当学会在尽可能短的时间在尽可能短的时间 内内查到并学会查到并学会我想应用的知识的本领。我想应用的知识的本领。还需要你多少要有点还需要你多少要有点 创新的能力创新的能力。这种能力不是生来就。这种能力不是生来就有的，建模实践就为你提供了一个培养创新能力的机会。有的，建模实践就为你提供了一个培养创新能力的机会。1.4 数学建模与能力的培养数学建模与能力的培养 开设数学建模课的主要目的为了提高学开设数学建模课的主要目的为了提高学 生的生的综合素质综合素质，增强，增强 应用数学知识应用数学知识 解决实际问解决实际问 题的本领。题的本领。最近几年，我国大学最近几年，我国大学生参加数学建模竞赛生参加数学建模竞赛空前踊跃空前踊跃.学生在参加学生在参加了半年多的学习和实了半年多的学习和实践后，就能在全国大践后，就能在全国大学生数学建模竞赛中学生数学建模竞赛中交出非常出色的研究交出非常出色的研究论文，夺得特等奖论文，夺得特等奖 一一等奖、二等奖的好成等奖、二等奖的好成绩。我们的目标就是绩。我们的目标就是参与并取得好成绩参与并取得好成绩例例1 某人平时下班总是按预定时间到达某处，然某人平时下班总是按预定时间到达某处，然然后他妻子开车接他回家。有一天，他比平时提早然后他妻子开车接他回家。有一天，他比平时提早了三十分钟到达该处，于是此人就沿着妻子来接他了三十分钟到达该处，于是此人就沿着妻子来接他的方向步行回去并在途中遇到了妻子，这一天，他的方向步行回去并在途中遇到了妻子，这一天，他比平时提前了十分钟到家，问此人共步行了多长时比平时提前了十分钟到家，问此人共步行了多长时间？间？1.51.5 一些简单实例一些简单实例 似乎条件不够哦似乎条件不够哦 。换一种想法，问题就迎刃而换一种想法，问题就迎刃而解了。假如他的妻子遇到他后仍解了。假如他的妻子遇到他后仍载着他开往会合地点，那么这一载着他开往会合地点，那么这一天他就不会提前回家了。提前的天他就不会提前回家了。提前的十分钟时间从何而来？十分钟时间从何而来？显然是由于节省了从相遇点到显然是由于节省了从相遇点到会合点，又从会合点返回相遇点这一会合点，又从会合点返回相遇点这一段路的缘故，故由相遇点到会合点需段路的缘故，故由相遇点到会合点需开开5分钟。而此人提前了三十分钟到分钟。而此人提前了三十分钟到达会合点，故相遇时他已步行了二十达会合点，故相遇时他已步行了二十五分钟。五分钟。请思考一下，本题解答中隐含了哪些假设请思考一下，本题解答中隐含了哪些假设请思考一下，本题解答中隐含了哪些假设请思考一下，本题解答中隐含了哪些假设？例例2 2 某人第一天由某人第一天由 A A地去地去B B地，第二天由地，第二天由 B B地沿原路返回地沿原路返回 A A 地。问：在什么条件下，地。问：在什么条件下，可以保证途中至少存在一地，此人在两天可以保证途中至少存在一地，此人在两天中的同一时间到达该地。中的同一时间到达该地。分析分析分析分析 本题多少本题多少本题多少本题多少 有点象有点象有点象有点象 数学中数学中数学中数学中 解的存在解的存在解的存在解的存在 性条件性条件性条件性条件 及证明，当及证明，当及证明，当及证明，当 然然然然 ，这里的情况要简单得多。，这里的情况要简单得多。，这里的情况要简单得多。，这里的情况要简单得多。假如我们换一种想法，把第二天的返回改变成另一人在同假如我们换一种想法，把第二天的返回改变成另一人在同一天由一天由B B去去A A，问题就化为在什么条件下，两人至少在途中，问题就化为在什么条件下，两人至少在途中相遇一次，这样结论就很容易得出了：只要任何一人的到相遇一次，这样结论就很容易得出了：只要任何一人的到达时间晚于另一人的出发时间，两人必会在途中相遇。达时间晚于另一人的出发时间，两人必会在途中相遇。（请自己据此给出严格证明）请自己据此给出严格证明）例例3 3 交通灯在绿灯转换成红灯时，有交通灯在绿灯转换成红灯时，有一个过渡状态一个过渡状态亮一段时间的黄灯。亮一段时间的黄灯。请分析黄灯应当亮多久。请分析黄灯应当亮多久。设想一下黄灯的作用是什么，不难看设想一下黄灯的作用是什么，不难看出，黄灯起的是警告的作用，意思是出，黄灯起的是警告的作用，意思是马上要转红灯了，假如你能停住，请马上要转红灯了，假如你能停住，请立即停车。停车是需要时间的，在这立即停车。停车是需要时间的，在这段时间内，车辆仍将向前行驶一段距段时间内，车辆仍将向前行驶一段距离离 L。这就是说，在离街口距离为。这就是说，在离街口距离为 L处处存在着一条停车线（尽管它没被画在存在着一条停车线（尽管它没被画在地上），见图地上），见图1-4。对于那些黄灯亮时。对于那些黄灯亮时已过线的车辆，则应当保证它们仍能已过线的车辆，则应当保证它们仍能穿过马路。穿过马路。马路的宽度马路的宽度 D是容易测得是容易测得 的，问题的关键在的，问题的关键在 于于L的确定。为确定的确定。为确定 L，还应当将，还应当将 L划分为两段：划分为两段：L1和和L2，其中其中 L1是司机在发现黄灯亮及判断应当刹是司机在发现黄灯亮及判断应当刹车的反应时间内驶过的路程车的反应时间内驶过的路程 ，L2为刹车制动后为刹车制动后车辆驶过的路程。车辆驶过的路程。L1较容易计算，交通部门对司较容易计算，交通部门对司机的平均反应时间机的平均反应时间 t1早有测算，反应时间过长早有测算，反应时间过长将考不出驾照），而此街道的行驶速度将考不出驾照），而此街道的行驶速度 v 也是也是交管部门早已定好的，目的是使交通流量最大，交管部门早已定好的，目的是使交通流量最大，可另建模型研究，从而可另建模型研究，从而 L1=v*t1。刹车距离。刹车距离 L2既可用曲线拟合方法得出，也可利用牛顿第二定既可用曲线拟合方法得出，也可利用牛顿第二定律计算出来律计算出来（留作习题）留作习题）。黄灯究竟应当亮多久现在已经变得清楚多了。第黄灯究竟应当亮多久现在已经变得清楚多了。第一步，先计算出一步，先计算出 L应多大才能使看见黄灯的司机应多大才能使看见黄灯的司机停得住车。第二步，黄灯亮的时间应当让已过线停得住车。第二步，黄灯亮的时间应当让已过线的车顺利穿过马路，即的车顺利穿过马路，即T 至少应当达到至少应当达到 （L+D）/v。DL例例4 4餐馆每天都要洗大量的盘子，为了方便，餐馆每天都要洗大量的盘子，为了方便，某餐馆是这样清洗盘子的：先用冷水粗粗洗某餐馆是这样清洗盘子的：先用冷水粗粗洗一下，再放进热水池洗涤，水温不能太高，一下，再放进热水池洗涤，水温不能太高，否则会烫手，但也不能太低，否则不干净。否则会烫手，但也不能太低，否则不干净。由于想节省开支，餐馆老板想了解一池热水由于想节省开支，餐馆老板想了解一池热水到底可以洗多少盘子，请你帮他建模分析一到底可以洗多少盘子，请你帮他建模分析一下这一问题。下这一问题。盘子有大小吗盘子有大小吗?是什么样的盘子是什么样的盘子？盘子是怎样洗的？盘子是怎样洗的?不不妨妨假设假设我们了解到：盘子大小相我们了解到：盘子大小相同，均为瓷质菜盘，洗涤时先将同，均为瓷质菜盘，洗涤时先将一叠盘子浸泡在热水中，然后一叠盘子浸泡在热水中，然后 一清洗。一清洗。不难看出，是水不难看出，是水 的温度在决的温度在决 定定洗盘子的数量洗盘子的数量。盘子是先用冷水。盘子是先用冷水洗过的，其后可能还会再用清水洗过的，其后可能还会再用清水冲洗，更换热水并非因为水太脏冲洗，更换热水并非因为水太脏了，而是因为了，而是因为 水不够热了水不够热了。那么热水为什么会变冷呢？假如那么热水为什么会变冷呢？假如你想建一个较精细的模型，你当你想建一个较精细的模型，你当然应当把水池、空气等吸热的因然应当把水池、空气等吸热的因素都考虑进去，但餐馆老板的原素都考虑进去，但餐馆老板的原意只是想了解一下一池热水平均意只是想了解一下一池热水平均大约可以洗多少盘子，大约可以洗多少盘子，杀鸡杀鸡 焉用牛刀？焉用牛刀？不妨可以提出以下不妨可以提出以下 简化假设简化假设：（1）水池、空气吸热不计，只考虑水池、空气吸热不计，只考虑 盘子吸热，盘子的大小、材料相同盘子吸热，盘子的大小、材料相同（2）盘子初始温度与气温相同，洗盘子初始温度与气温相同，洗完后的温度与水温相同完后的温度与水温相同（3）水池中的水量为常数，开始温水池中的水量为常数，开始温度为度为T1，最终换水时的温度为，最终换水时的温度为 T2（4）每个盘子的洗涤时间每个盘子的洗涤时间 T是一个是一个常数。（常数。（这一假设甚至可以去掉这一假设甚至可以去掉 不不要要）根据上述简化假设，利用热量守根据上述简化假设，利用热量守衡定律，餐馆老板的问题就很容衡定律，餐馆老板的问题就很容易回答了，当然，你还应当调查易回答了，当然，你还应当调查一下一池水的质量是多少，查一一下一池水的质量是多少，查一下瓷盘的吸热系数和质量等。下瓷盘的吸热系数和质量等。可见可见，假设条件，假设条件 的提出不的提出不 仅和你仅和你 研的研的 问题问题 有关，还和有关，还和 你准备利用哪些知你准备利用哪些知 识识、准备建立什么样的模型以及你准、准备建立什么样的模型以及你准 备备研究的深入程度有关，即在你提出假设研究的深入程度有关，即在你提出假设时，你建模的框架已经基本搭好了。时，你建模的框架已经基本搭好了。例例5 5 将形状质量相同的砖块一一向右往外将形状质量相同的砖块一一向右往外叠放，欲尽可能地延伸到远方，问最远可叠放，欲尽可能地延伸到远方，问最远可以延伸多大距离。以延伸多大距离。设砖块是均质的，长度与重量均设砖块是均质的，长度与重量均 为为1 1，其，其 重重心在中点心在中点1/21/2砖长处，现用砖长处，现用归纳法归纳法推导。推导。Zn(n1)n(n1)由第由第 n块砖受到的两个力的力矩相等，有：块砖受到的两个力的力矩相等，有：1/2-Zn=(n1)Zn故故Zn=1/(2n)，从而上面，从而上面 n块砖向右推出的块砖向右推出的总距离为总距离为 ，故砖块向右可叠至故砖块向右可叠至故砖块向右可叠至故砖块向右可叠至 任意远任意远任意远任意远 ，这一结果多少，这一结果多少，这一结果多少，这一结果多少有点出人意料。有点出人意料。有点出人意料。有点出人意料。例例6 6 某人住在某公交线附近，该公交线路某人住在某公交线附近，该公交线路为在为在A A、B B两地间运行，每隔两地间运行，每隔 1010分钟分钟A A、B B两两地各发出一班车，此人常在离家最近的地各发出一班车，此人常在离家最近的 C C点等车，他发现了一个令他感到奇怪的现点等车，他发现了一个令他感到奇怪的现象：在绝大多数情况下，先到站的总是由象：在绝大多数情况下，先到站的总是由 B B去去A A的车，难道由的车，难道由 B B去去A A的车次多些吗？请的车次多些吗？请你帮助他找一下原因你帮助他找一下原因ABABABAB发出车次显然是一样多的，发出车次显然是一样多的，发出车次显然是一样多的，发出车次显然是一样多的，否则一处的车辆将会越积越多。否则一处的车辆将会越积越多。否则一处的车辆将会越积越多。否则一处的车辆将会越积越多。由于距离不同，设由于距离不同，设 A A到到C C行驶行驶3131分分钟，钟，B B到到C C要行驶要行驶 3030分钟，考察一分钟，考察一个时间长度个时间长度 为为1010分钟的区间，例分钟的区间，例如，可以从如，可以从 A A方向来的车驶方向来的车驶 离离C C站站时开始，在其后的时开始，在其后的 9 9分钟内到达的分钟内到达的乘客见到先来的车均为乘客见到先来的车均为 B B开往开往A A的，的，仅有最仅有最 后后1 1分钟到达的乘客才见到分钟到达的乘客才见到 由由A A来的车先到。由此可见，如果来的车先到。由此可见，如果此人此人 到到C C站等车的时间是随机的，站等车的时间是随机的，则他先遇则他先遇 上上B B方向来的车的概率为方向来的车的概率为 90%90%。例例4 4 飞机失事时，黑匣子会自动打开，发射飞机失事时，黑匣子会自动打开，发射出某种射线。为了搞清失事原因，人们必须出某种射线。为了搞清失事原因，人们必须尽快找回匣子。确定黑匣子的位置，必须确尽快找回匣子。确定黑匣子的位置，必须确定其所在的方向和距离，试设计一些寻找黑定其所在的方向和距离，试设计一些寻找黑匣子的方法。由于要确定两个参数，至少要匣子的方法。由于要确定两个参数，至少要用仪器检测两次，除非你事先知道黑匣子发用仪器检测两次，除非你事先知道黑匣子发射射线的强度。射射线的强度。方法一方法一点光源发出的射线在各点处的照度与其到点光源的点光源发出的射线在各点处的照度与其到点光源的 距离距离的平方成反比，即的平方成反比，即 黑匣子所在黑匣子所在 方向方向很容易确定，关键在于确定很容易确定，关键在于确定 距离距离。设在设在同一方向不同位置检测了两次，测得的照度分别为同一方向不同位置检测了两次，测得的照度分别为I1和和I2，两测量点间的距离为两测量点间的距离为 a，则有，则有方法二方法二在在方法一方法一中，两检测点与黑匣子中，两检测点与黑匣子 位于一直线上，这一点比较容易位于一直线上，这一点比较容易 做到，主要缺点是结果对照度测做到，主要缺点是结果对照度测 量的精度要求较高，很少的误差会造成结果的很量的精度要求较高，很少的误差会造成结果的很大变化，即敏感性很强，现提出另一方法，在大变化，即敏感性很强，现提出另一方法，在 A A点测得黑匣子方向后点测得黑匣子方向后 ，到，到B B点再测方向点再测方向 ，ABAB 距距离为离为a ，BACBAC=，ABCABC=，利用正弦定理得，利用正弦定理得出出 d=asinsin/sin(/sin(+)。需要指出的是，当。需要指出的是，当黑匣子位于较远处而黑匣子位于较远处而 又较小时，又较小时，+可能非可能非常接近常接近（ACBACB接近于接近于0 0），而），而sinsin（+）又又恰好位于分母上，因而对结果的精确性影响也会恰好位于分母上，因而对结果的精确性影响也会很大，为了使结果较好，应使很大，为了使结果较好，应使a也相对较大。也相对较大。BACa1.6 怎样学习数学建模怎样学习数学建模数学建模与其说是一门技术，不如说是一门艺术数学建模与其说是一门技术，不如说是一门艺术技术大致有章可循技术大致有章可循艺术无法归纳成普遍适用的准则艺术无法归纳成普遍适用的准则想象力想象力洞察力洞察力判断力判断力 学习、分析、评价、改进别人作过的模型学习、分析、评价、改进别人作过的模型 亲自动手，认真作几个实际题目亲自动手，认真作几个实际题目学好数学建模将会提高我们的综合素质谢谢2007.10.13