数学模型之慢跑者与狗

慢跑者与狗

1.问题的提出

一个慢跑者在平面上沿椭圆以恒定的速率v=1跑步,设椭圆方程为:x=10+20cost, y=20+5sint.突然有一只狗攻击他. 这只狗从原点出发,以恒定速率w 跑向慢跑者,狗的运动方向始终指向慢跑者.分别求出w=20,w=5时狗的运动轨迹.

2. 模型建立

设时刻t 慢跑者的坐标为(X(t)，Y(t))，狗的坐标为(x(t)，y(t)).则X=10+20cost, Y=20+15sint, 狗从(0,0)出发，建立狗的运动轨迹的参数方程:

3. 模型求解

3.1

3.1.1

w=20时,建立m-文件eq3.m 如下:

function dy=eq3(t,y)

dy=zeros(2,1);

dy(1)=20*(10+20*cos(t)-y(1))/sqrt((10+20*cos(t)-y(1))^2+(20+15*sin (t)-y(2))^2);

dy(2)=20*(20+15*sin(t)-y(2))/sqrt((10+20*cos(t)-y(1))^2+(20+15*sin (t)-y(2))^2);

3.1.2

再取t0=0,tf=10,输入如下命令：

[t,y]=ode45('eq3',[0,10],[0;0]);

T=0:0.1:2*pi;

X=10+20*cos(T);

Y=20+15*sin(T);

plot(X,Y,'-')

plot(y(:,1),y(:,2),'r*')

相应图形如下图一所示：

?????????==-+-++-+=-+-++-+=0

)0( ,0)0()sin 1520()sin 1520()cos 2010()cos 2010()sin 1520()cos 2010(2222y x y t y t x t w dt dy x t y t x t w dt dx

图1. w=20时小狗与慢跑者的运动轨迹

3.1.3

在3.1.2所示命令中不断修改tf的值，二分法分别取tf=5,2.5,3.75,…,至3.15时，狗刚好追上慢跑者。此时的图像为：

图2. w=20时小狗刚好追上慢跑者的运动轨迹

附：相应程序段如下：

[t,y]=ode45('eq3',[0,3.15],[0;0]);

T=0:0.1:2*pi;

X=10+20*cos(T);

Y=20+15*sin(T);

plot(X,Y,'r*')

plot(X,Y,'b*',y(:,1),y(:,2),'r*')

3.2

3.2.1

w=5时,建立m-文件eq4.m如下:

function dy=eq4(t,y)

dy=zeros(2,1);

dy(1)=5*(10+20*cos(t)-y(1))/sqrt((10+20*cos(t)-y(1))^2+(20+15*sin( t)-y(2))^2);

dy(2)=5*(20+15*sin(t)-y(2))/sqrt((10+20*cos(t)-y(1))^2+(20+15*sin( t)-y(2))^2);

3.2.2

再取t0=0,tf=10,输入如下命令：

[t,y]=ode45('eq4',[0,10],[0;0]);

T=0:0.1:2*pi;

X=10+20*cos(T);

Y=20+15*sin(T);

plot(X,Y,'b+',y(:,1),y(:,2),'r*')

相应图形如下图三所示：

图3.w=5时小狗与慢跑者的运动轨迹

3.2.3

在3.2.2所示命令中不断修改tf的值，二分法分别取tf=20,40,80,…, 可以看出狗永远追不上上慢跑者。此时的图像为：

注：+椭圆为慢跑者的轨迹，*线为狗的轨迹，随时间增加，狗沿着一个小椭圆奔跑，永远追不上人。

图4.w=5时小狗永远追不上慢跑者的运动轨迹附：相应程序段如下：

[t,y]=ode45('eq4',[0,800],[0;0]);

T=0:0.1:2*pi;

X=10+20*cos(T);

Y=20+15*sin(T);

plot(X,Y,'b+',y(:,1),y(:,2),'r*')

培养数学建模能力解决实际应用问题

培养数学建模能力解决实际应用问题 内容提要：数学应用问题 是有实际意义或有生活实际背景的数学问题，着眼于应用所学的数学知识解决生活、生产中的实际问题。初中学生普遍对应用问题感到有困难，如何让学生掌握有 效的方法来解决应用问题，这是每一位初中数学教师都在考虑的问题。培养与提高学 生的数学建模能力是解决初中数学应用问题的重要方法，也有利于培养学生的数学应 用意识、创新意识以及分析和解决实际问题的能力，实现数学“源自于生活、用之于 生活”的目的。 关键词：初中数学；应用问题；数学建模能力 一、数学建模与实际应用问题 数学问题来源于生活，又应用于生活。《义务教育数学新课程标准（修改稿）》十分强调数学与现实生活的联系，在《新课标》的“基本理念与设计思路”中特别指出：“要在呈现作为知识与技能的数学结果的同时，重视学生已有的经验，让学生体验从实际背景中抽象出数学问题、构建数学模型、寻求结果、体验解决问题的过程”。“从现实生活或者具体情境中抽象出数学问题，是建立模型的出发点；用符号表示数量关系和变化规律，是建立模型的过程；求出模型的结果、并讨论结果的意义，是求解模型的过程。这些内容有助于学生初步形成模型思想，提高学习兴趣和应用意识。” 做为初中数学教师，我们经常可以发现：许多学生在解决计算、解方程、求函数解析式等“纯数学”问题时得心应手，但一遇到应用题、实际问题时却抓耳挠腮，

不知从何入手了。教师与家长在查找问题原因时往往将之归结为学生做题时灵活性不够、生活常识欠缺，甚至认为主要是学生“太笨”。笔者认为：学生在解决实际应用问题时出现困难，数学建模能力的缺失应该是很大的原因。 那么什么是数学建模？数学建模(Mathematical Modelling)就是把把现实世界中的实际问题加以提炼，抽象为数学模型，求出模型的解，验证模型的合理性，并用该数学模型所提供的解答来解释现实问题，我们把数学知识的这一应用过程称为数学建模。 数学建模的常规流程是：创设问题情境，通过实例引导学生探索，建立数学模型，进行数学处理，解决实际问题。 其流程图为： 简而言之，我们可以通过培养与提高学生的数学建模能力来达到解决初中数学应用问题的目的。 二、建构数学模型的实践 应用数学去解决各类实际问题时，建立数学模型是十分关键的一步，同时也是十分困难的一步。建立教学模型的过程，是把错综复杂的实际问题简化、抽象为合理的数学结构的过程。如何提高学生的数学建模能力来解决实际应用问题,这是每一位数学教师在教学过程中都应考虑的问题。笔者认为首先要做好初中阶段数学建模思想在教学过程中的贯彻与落实，笔者是从以下几个方面来实践的。 建模 解释

猎狗追兔子问题仿真实验报告

1. 有一只猎狗在B 点位置发现了一只兔子在正东北方距离它200米的地方O 处，此时兔子开始以8米/秒的速度向正西北方距离为120米的洞口A 全速跑去，假设猎狗在追赶兔子的时候始终朝着兔子的方向全速奔跑，用计算机仿真法等多种方法完成下面的实验： (1) 问猎狗能追上兔子的最小速度是多少 (2) 在猎狗能追上兔子的情况下，猎狗跑过的路程是多少 (3) 画出猎狗追赶兔子奔跑的曲线图。 (4) 假设在追赶过程中，当猎狗与兔 子之间的距离为30米时，兔子由于害怕, 奔跑的速度每秒减半，而猎狗却由于兴 奋奔跑的速度每秒增加倍，在这种情 况下，再按前面的（1）—（3）完成实验任务。 问题分析： （1） 以O 点为原点，OA 为y 轴正方向建立平面直角坐标系。用T(X,Y),G(x,y) 分别表示兔子和狗的位置。用e 来表示猎狗速度方向的单位向量。则 。 则有，。 由于兔子的速度是8m/s ，狗要追上兔子，速度一定大于8m/s 。我们根据常识估算狗的速度不会超过100m/s 。不妨建立一个for 循环，逐个尝试从8开始的速度。直到得到一个可以使追击到时，T 的纵坐标小于等于120的速度。 （2） 由于狗是匀速运动，路程s 即（1）中得到的v 和t 的积。 （3） 根据（1）中的思路，以dt=为时间步长我们可以算得每个时间点T 与G 的坐标。这里为了方便描点，不再用向量表示，而是直接用坐标x,y,X,Y 表示。 （4） 只需要在前面的基础上加上：①一个if 条件，当距离d ≤30时，狗的速 度v k+1=v k ·^dt ，兔子的速度u k+1=u k ·^dt ；②s 的计算改为s k+1=s k +vdt 。 程序设计： （1）~（2）问： 流程图： 否 否 是 是 速度 兔子猎狗的距离是否大于 求下一个点 兔子的纵坐标是否≤120 输出v

数学建模与计算机小论文

一、引言 (2) 二、数学建模的特点 (2) 三、数学建模与计算机的关系 (3) 四、计算机在数学建模中的运用 (3) 1、通用数学软件 (4) 2、Lingo/Lindo 计算最优化问题的专用数学软件 (4) 3、统计分析软件 (4) 4、绘图软件 (4) 五、程序案例 (5) 1、代码 (5) 2、运行结果 (5) 3、图例 (6) 六、结束语 (6) 七、参考文献 (6)

一、引言 在利用数学方法分析和解决实际问题时，要求从实际错综复杂的关系中找出其内在的规律，然后用数学的语言--即数字、公式、图表、符号等刻画和描述出来，然后经过数学与计算机的处理--即计算、迭代等得到定量的结果，供人们进行分析、预报、决策和控制，这种把实际问题进行合理的简化假设归结为数学问题并求解的过程就是建立数学模型，简称建模。而这种成功的方法和技术反映在培养专门人才的大学教学活动中，就是数学建模教学和竞赛。数学建模简而言之就是应用数学模型来解决各种实际问题的过程，也就是通过对实际问题的抽象、简化、确定变量和参数，并应用某些规律建立变量与参数间的关系的数学问题(或称一个数学模型)，再借用计算机求解该数学问题，并解释、检验、评价所得的解，从而确定能否将其用于解决实际问题的多次循环、不断深化的过程。 二、数学建模的特点 从1985年开始美国都会举办一年一度的数学建模竞赛(MathematicalContestinModeling，缩写：MCM)，而我国自1992年举办首届全国大学生数学建模竞赛以来，它已经成为全国大学生科技竞赛的重要项目之一，全国大学生数学建模竞赛是面向全国大学生的群众性科技活动；竞赛要求学生(可以是任何专业)以三人为一组参加竞赛，可以自由的收集信息、调查研究，包括使用计算机和任何软件，甚至上网查询，但不得与团队以外的任何人讨论，在三天时间内，完成一篇包括模型的假设、建立、求解，计算方法的设计和用计算机对解的实现，以及结果的分析和检验，模型的改进等方面的论文。这一活动对于提高大学生素质，促进高校数学与计算机教学改革都起着积极的推动作用。 多年来，一年一度的全国大学生数学建模竞赛和国际大学生数学建模竞赛，给传统的高等数学教育改革带来了新的思路和评价标准，《数学建模》课也从仅仅为参赛队员培训，扩展为一门比较普及的选修课，同时，《数学试验》作为一门新的课程也应运而生。数学建模与数学试验教学的重点是高等与现代数学的深层应用和面向问题的设计，而不是经典理论的深入研讨和系统论证。数学建模问题绝大部分来自一些具体的科研课题或实际工程问题，而不同于普通的数学习题或竞赛题。数学建模问题的特点是：面向现实生活的应用，有相关的科研背景，综合性强，涉及面广，因素关系复杂，缺乏足够的规范性，难以套用传统成熟的解决手段，数据量庞大，可采取的算法也比较复杂，结果具有一定的弹性空间，需要一定的伴随条件，许多问题得到的只能是近似解。 另一方面，建模问题不同于理论研究，它重在对实际问题的处理，而不是深层次纯粹数学理论或者世界难题。所以，求解建模问题大都借助各种辅助工具或手段，尤其是计算机软件的应用，大大地提高了解题效率和质量。总之,《数学建模》是一门技术应用的课程，而不是基础教育课程，它强调的是如何更好更快地解决问题，如何充分利用各种科技手段作为技术支持，因而计算机的应用已经成为其不可或缺的一项基本组成。与此相关的计算机技术主要有两部分：一是如何将实际问题或模型转化或表述为可用计算机软件或编程实现的算法；二是采用哪些应用软件或编程技术可以解决这些问题。显然，后者是前者的基础，确定了工具方案，才有相应的解决方案。 由于数学建模的以上特点，决定了数学建模与计算机具有密切相关的联系，计算机在数学建模思想意识培养中发挥了重要的作用，主要是提供了有力工具和技术支持，它是更好更

数学建模及全国历年竞赛题目

数学建模及全国历年竞赛题目 (2010-09-28 21:58:01) 标签： 分类：专业教学 数学建模 应用数学模型 教育 一、数学建模的涵 （一）数学建模的概念 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。使用数学语言描述的事物就称为数学模型，这个建立数学模型的全过程就称为数学建模。（二）应用数学模型 应用数学去解决各类实际问题，把错综复杂的实际问题简化、抽象为合理的数学结构。通过调查、收集数据资料，观察和研究实际对象的固有特征和在规律，抓住问题的主要矛盾，建立起反映实际问题的数量关系，然后利用数学的理论和方法去分析和解决问题。需要诸如数理统计、最优化、图论、微分方程、计算方法、神经网络、层次分析法、模糊数学，数学软件包如 Mathematica,Matlab,Lingo,Spss,Mapple的使用，甚至排版软件等知识的基础。

（三）数学建模的特点 数学建模具有难度大、涉及面广、形式灵活，对教师和学生要求高等特点；数学建模的教学本身是一个不断探索、不断创新、不断完善和提高的过程。（四）数学建模的指导思想 数学建模的指导思想就是：以实验室为基础、以学生为中心、以问题为主线、以培养能力为目标来组织教学工作。 （五）数学建模的意义 数学建模是联系数学与实际问题的桥梁，是数学在各个领械广泛应用的媒介，是数学科学技术转化的主要途径。通过教学使学生了解利用数学理论和方法去分析和解决问题的全过程，提高他们分析问题和解决问题的能力；提高他们学习数学的兴趣和应用数学的意识与能力，使他们在以后的工作中能经常性地想到用数学去解决问题，提高他们尽量利用计算机软件及当代高新科技成果的意识，能将数学、计算机有机地结合起来去解决实际问题。 1.培养创新意识和创造能力； 2.训练快速获取信息和资料的能力； 3.锻炼快速了解和掌握新知识的技能； 4.培养团队合作意识和团队合作精神； 5.增强写作技能和排版技术；

数学建模-猎狗追兔子问题

数学建模论文

《数学建模》(2014春)课程期末论文 摘要 （一）对于问题一：自然科学中存在许多变量，也有许多常量，而我们要善于通过建立合适的模型找到这些变量之中的不变量。 猎狗追赶兔子的问题是我们在生活中常见的实例，而题目把我们生活中的普通的例子抽象成为高等数学中微分方程的例子，通过对高阶微分方程的分析，建立微分方程模型，并用数学软件编写程序求解，得出结论，解决生活中常见的实际问题。 （二）对于问题二：学习使用matlab进行数学模型的求解，掌握常用计算机软件的使用方法。 关键词 微分方程导数的几何意义猎狗追兔子数学建模数学软件

一、问题重述 如图1所示，有一只猎狗在B 点位置，发现了一只兔子在正东北方距离它250m 的地方O 处，此时兔子开始以8m/s 的速度正向正西北方向，距离为150m 的洞口A 全速跑去. 假设猎狗在追赶兔子的时候，始终朝着兔子的方向全速奔跑。 请回答下面的问题： ⑴ 猎狗能追上兔子的最小速度是多少？ ⑵ 在猎狗能追上兔子的情况下，猎狗跑过的路程 是少？ ⑶ 假设猎狗在追赶过程中，当猎狗与兔子之间的 距离为30m 时，兔子由于害怕导致奔跑速度每秒减半， 而狗却由于兴奋奔跑速度每秒增加0.1倍，在这种情 况下回答前面两个问题。 二、问题分析与假设 在猎狗追赶兔子的时候猎狗一直朝着兔子的方向追赶，所以可以建立平面直角坐标 系，通过导数联立起猎狗运动位移，速度和兔子的运动状态。 1.假设兔子的运动是匀速的。 2.假设猎狗的运动轨迹是一条光滑并且一阶导数存在的曲线。 3.猎狗的运动时匀速或者匀变速的。 4.猎狗运动时总是朝向兔子。 三、模型的建立及求解 3.1 符号规定 1.（x ，y ）：猎狗或者兔子所在位置的坐标。 2. t ：从开始到问题结束经过的时间。 3. a:猎狗奔跑的路程。 4. v:猎狗的奔跑速度。 3.2 模型一的建立与求解 猎狗能够抓到兔子的必要条件：猎狗的运动轨迹在OA 要有交点 以OA 为y 轴，以OB 为x 轴建立坐标系，则由图有 O(0，0)，A(0,150),B(250，0)，兔子的初始位置0点,而猎狗初始位置是B 点，t （s ）后猎狗到达了C （x ，y ），而兔子到达了D （0，8t ），则有CD 的连线是猎狗运动轨迹的一条切线，由导数的几何意义有 ： N W

数学建模的基本步骤

数学建模的基本步骤 一、数学建模题目 1）以社会，经济，管理，环境，自然现象等现代科学中出现的新问题为背景，一般都有一个比较确切的现实问题。 2）给出若干假设条件： 1. 只有过程、规则等定性假设； 2. 给出若干实测或统计数据； 3. 给出若干参数或图形等。 根据问题要求给出问题的优化解决方案或预测结果等。根据问题要求题目一般可分为优化问题、统计问题或者二者结合的统计优化问题，优化问题一般需要对问题进行优化求解找出最优或近似最优方案，统计问题一般具有大量的数据需要处理，寻找一个好的处理方法非常重要。 二、建模思路方法 1、机理分析根据问题的要求、限制条件、规则假设建立规划模型，寻找合适的寻优算法进行求解或利用比例分析、代数方法、微分方程等分析方法从基本物理规律以及给出的资料数据来推导出变量之间函数关系。 2、数据分析法对大量的观测数据进行统计分析，寻求规律建立数学模型，采用的分析方法一般有： 1）. 回归分析法(数理统计方法)-用于对函数f（x）的一组观测值（xi,fi）i=1,2,…,n，确定函数的表达式。 2）. 时序分析法--处理的是动态的时间序列相关数据，又称为过程统计方法。 3）、多元统计分析（聚类分析、判别分析、因子分析、主成分分析、生存数据分析）。 3、计算机仿真（又称统计估计方法）：根据实际问题的要求由计算机产生随机变量对动态行为进行比较逼真的模仿，观察在某种规则限制下的仿真结果（如蒙特卡罗模拟）。 三、模型求解： 模型建好了，模型的求解也是一个重要的方面，一个好的求解算法与一个合

适的求解软件的选择至关重要，常用求解软件有matlab，mathematica，lingo，lindo，spss，sas等数学软件以及c/c++等编程工具。 Lingo、lindo一般用于优化问题的求解，spss，sas一般用于统计问题的求解，matlab，mathematica功能较为综合，分别擅长数值运算与符号运算。 常用算法有：数据拟合、参数估计、插值等数据处理算法,通常使用spss、sas、Matlab作为工具. 线性规划、整数规划、多元规划、二次规划、动态规划等通常使用Lindo、Lingo,Matlab软件。 图论算法,、回溯搜索、分治算法、分支定界等计算机算法, 模拟退火法、神经网络、遗传算法。 四、自学能力和查找资料文献的能力： 建模过程中资料的查找也具有相当重要的作用，在现行方案不令人满意或难以进展时，一个合适的资料往往会令人豁然开朗。常用文献资料查找中文网站：CNKI、VIP、万方。 五、论文结构： 0、摘要 1、问题的重述，背景分析 2、问题的分析 3、模型的假设，符号说明 4、模型的建立（局部问题分析，公式推导，基本模型，最终模型等） 5、模型的求解 6、模型检验:模型的结果分析与检验，误差分析 7、模型评价:优缺点，模型的推广与改进 8、参考文献 9、附录 六、需要重视的问题 数学建模的所有工作最终都要通过论文来体现，因此论文的写法至关重要：

第1节 数学建模与数学探究

第1节数学建模与数学探究 【内容要求】 数学建模活动是对现实问题进行数学抽象，用数学语言表达问题、用数学方法构建模型解决问题的过程.主要包括：在实际情境中从数学的视角发现问题、提出问题，分析问题、构建模型，确定参数、计算求解，检验结果、改进模型，最终解决实际问题.数学建模活动是基于数学思维运用模型解决实际问题的一类综合实践活动，是高中阶段数学课程的重要内容. 【基本过程】 数学建模活动的基本过程如下： 数学探究活动是围绕某个具体的数学问题，开展自主探究、合作研究并最终解决问题的过程.具体表现为：发现和提出有意义的数学问题，猜测合理的数学结论，提出解决问题的思路和方案，通过自主探索、合作研究论证数学结论.数学探究活动是运用数学知识解决数学问题的一类综合实践活动，也是高中阶段数学课程的重要内容. 【过程解读】 掌握建模基本过程，会对实际问题进行问题分析，善于合理假设. ·问题分析也常称为模型准备或问题重述.由于数学模型是建立数学与实际现象之

间的桥梁，因此，首要的工作是要设法用数学的语言表述实际现象.所谓问题重述是指把实际现象尽量地使用贴近数学的语言进行重新描述.为此，要充分了解问题的实际背景，明确建模的目的，尽可能弄清对象的特征，并为此搜集必需的各种信息或数据.要善于捕捉对象特征中隐含的数学因素，并将其一一列出.至此，我们便有了一个很好的开端，而有了这个良好的开端，不仅可以决定建模方向，初步确定用哪一类模型，而且对下面的各个步骤都将产生影响. ·模型假设(即合理假设)是与问题分析紧密衔接的又一个重要步骤.根据对象的特征和建模目的，在问题分析基础上对问题进行必要的、合理的取舍简化，并使用精确的语言作出假设，这是建模至关重要的一步.这是因为，一个实际问题往往是复杂多变的，如不经过合理的简化假设，将很难于转化成数学模型，即便转化成功，也可能是一个复杂的难于求解的模型从而使建模归于失败.当然，假设作得不合理或过分简单也同样会因为与实际相去甚远而使建模归于失败.一般地，作出假设时要充分利用与问题相关的有关学科知识，充分发挥想象力和观察判断力，分清问题的主次，抓住主要因素，舍弃次要因素. 【实际意义】 数学建模的实际意义 1.在一般工程技术领域，数学建模仍然大有用武之地. 在以声、光、热、力、电这些物理学科为基础的诸如机械、电机、土木、水利等工程技术领域中，数学建模的普遍性和重要性不言而喻，虽然这里的基本模型是已有的，但是由于新技术、新工艺的不断涌现，提出了许多需要用数学方法解决的新问题；高速、大型计算机的飞速发展，使得过去即便有了数学模型也无法求解的课题(如大型水坝的应力计算，中长期天气预报等)迎刃而解；建立在数学模型和计算机模拟基础上的CAD技术，以其快速、经济、方便等优势，大量地替代了传统工程设计中的现场实验、物理模拟等手段. 2.在高新技术领域，数学建模几乎是必不可少的工具. 无论是发展通讯、航天、微电子、自动化等高新技术本身，还是将高新技术用于传统工业去创造新工艺、开发新产品，计算机技术支持下的建模和模拟都是经常使用的有效手段.数学建模、数值计算和计算机图形等相结合形成的计算机软件，已经被固化于产品中，在许多高新技术领域起着核心作用，被认为是高新技术的特征之一.

猎狗追兔问题巧解

猎狗追兔问题是行程问题中比较典型的一类题，该类问题除考察追及问题的基本公式外，还要综合运用比例、份数等手段解决。解题思想是将两种动物单位化为统一，然后用路程差除以速度差得到追及时间，或者由速度比得出路程比，再引入份数思想，进而解决问题。以下题为例： 【例1】一猎狗正在追赶前方20米远兔子,已知狗一跳前进3米,而兔子一跳前进2.1米,但狗跳3次的时间兔子可以跳4次,问猎狗跑多少米能追上兔子? 【李老师分析】狗跳3次的时间兔子可以跳4次，设都等于一秒 则狗速度为9米/秒，兔速度为8.4米/秒，狗和兔子的速度都得以确定，接下来将是一个非常简单的追及问题，路程差为20米，可列式子20（9－8.4）=100/3（秒）能够追上兔子。用时20/(9-8.4)秒时间追上，即狗跑了9100/3=300米 从以上例题我们可以看出，解决此类问题的关键在于：根据时间相同，将其设为单位时间（1秒），问题简单解决。 我们再看下一道题： 【例2】猎狗前面26步远有一只野兔,猎狗追之,兔跑8步的时间狗跑5步,兔跑9步的距离等于狗跑4步的距离,问:兔跑多少步后被猎狗抓获?此时猎狗跑了多少米? 【李老师分析】兔8步的时间狗跑5步,设都为1秒（一次设数） 再根据兔跑9步的距离等于狗跑4步的距离 设兔子一步4米，狗一步9米（二次设数） 从而得出狗速度为45米/秒，兔速度为32米/秒 进而狗兔相距269=234米，追及时间为234(45-32)=18（秒） 兔子一秒跑8步，总共跑了918=144步 狗一秒跑45米，总共跑了4518=810米 此题不同于第一道题的地方在于并未直接告诉我们狗与兔的步长，而给出两者步长的关系，解决问题时可再一次设数，将狗与兔的数据调换，作为其步长，问题转化同例1. 根据以上两道例题，李老师做以下总结，称之为两次设数法： 猎狗追兔问题两次设数法： ①设单位时间，得出每秒几步； ②设步长，从而得出各自速度； 之后运用追及基本公式解决。但要注意开始时的距离是步长还是米，以及最终所问的是米还是狗步或兔步。 记住以上方法，猎狗追兔问题轻松解决。 【练习】猎狗发现离它110米处有一只奔跑的兔子，马上紧追上去，猎狗跑5步的距离兔子要跑9步，猎狗跑2步的时间兔子要跑3步，问猎狗跑多远才能追上兔子？

狗追兔子问题

实验三 实验问题： 如图所示，有一个猎狗在B 点位置发现了一只兔子正东北方距离它200米的地方O 处，此时兔子开始一8米/秒的速度正西北方距离位120米的洞口A 全速跑去，假设猎狗在追逐兔子的时候始终朝着兔子的方向全速奔跑，，按要求完成下面的实验： （1） 问猎狗能追上兔子的最小速度是多少？ （2) 在猎狗能追上兔子的情况下，猎狗跑过的路程是多少？ (3) 画出猎狗追赶兔子奔跑的曲线图。 (4) 假设在追赶过程中，当猎狗与兔子之间的距离为30米时，兔子由于害怕, 奔跑的速度每秒减半，而猎狗却由于兴奋奔跑的速度每秒增加0.1倍，在这种情况下，再按前面的（1）—（3）完成实验任务。 问题分析： 此题是以缉私船追赶走私船为背景的一道数学追击问题。 理论基础： 设t 时刻狗的位置： ，兔子的位置是：（，k y ）追赶方向可用方向余弦表示为：22)()(cos k k k k k k k y y x x x x -+--=α 22)()(sin k k k k k k k y y x y y x -+--=α ),(k k y x

取时间步长为△t ，则在t+△t 时，狗的位置),(11++k k y x ，可表示为： 之后比较追击点的纵坐标与兔子洞的纵坐标，以判断是否可以追上。 在第一问中，利用狗的速度的循环，以是否能在规定范围内追击到为限制条件，找出能追击到的最小速度，作为狗的最小速度。在循环的过程中，避免超出界限而造成无限循环。 运用了if 语句，对是否可以追击到进行了选择，以达到预期的筛选目标。 程序设计流程图： ⑴．建立狗与兔子的横纵坐标的数组→对兔子和狗的坐标赋初值并赋值变量→按照狗速度的可能值设定循环范围→循环的条件（即追击住的条件）→按照数学理论基础编写循环内容→判断是否能在入洞追击住→①是，则退出循环，此时的速度即为狗的最小速度→②否，速度递加，再次进行循环→输出狗的最小速度 ⑵输入狗的速度→对坐标以及一些重要的变量进行初始化赋值→进入循环，循环的条件是是否追击上兔子并且循环中追击的纵坐标不超过兔子洞的纵坐标→按照数学理论基础编写循环内容→循环结束→if 语句判断追击情况→①追击过程中追击的纵坐标超过兔子洞的纵坐标，说明在规定距离没有追上，则输出速度太小→②追击点的纵坐标不超过兔子洞的纵坐标，说明在规定距离内兔子被追到了，则输 ?≈?=-+,cos 1k k k k t b x x x αk k k k t b y y y αsin 1?≈?=-+

猎狗追兔问题常见易错题

1.猎犬发现在离它9米远的前方有一只奔跑的兔子，立刻追赶，猎犬步子大.它跑5步的路程，兔子跑9步，但兔子动作快，猎犬跑2步的时间，兔子跑3步，猎犬至少跑多少米才能追上兔子？ 思路一：狗5步＝兔子9步步幅之比＝9：5 狗2步时间＝兔子3步时间步频之比＝2：3 则速度之比是92：53＝6：5 这个9米应该是9步单位好像错了 是指狗的9步距离 69/(6－5)＝54步 思路二： 速度＝步频步幅 猎犬：兔子＝29：35＝18：15，18－15＝3， 93＝3 183＝54 2.猎狗发现离它110米处有一只奔跑的兔子，马上紧追上去，猎狗跑5步的距离兔子要跑9步，猎狗跑2步的时间兔子要跑3步，问猎狗跑多远才能追上兔子？ 答案：设狗的步进为L1，兔子为L2，狗的跑步频率为f1，兔子为f2，显然有：L1/L2=9/5，f1/f2=2/3又设狗的速度为v1，兔子为v2，则v1/v2=(L1*f1)/(L2*f2)=6/5设狗跑了x米追上兔子，则因为时间相等，有：x/v1=110/(v1-v2)所以：x=110*v1/(v1-v2)=110/(1-v2/v1)=660狗要跑660米设：猎狗跑1步的距离x米，兔子跑1步的距离y米，猎狗跑a米远才能追上兔子∵猎狗跑5步的距离兔子要跑9步5x=9y∵猎狗跑2步的时间兔子要跑3步，而猎狗与兔子跑的时间相等a/2x=a-110/3y解┌5x=9y└a/2x=a-110/3y得(步骤略)a=660答：猎狗跑660米远才能追上兔子。 3.猎狗前面26步远的地方有一野兔，猎狗追之。兔跑8步的时间狗只跑5步，但兔跑9步的距离仅等于狗跑4步的距离。问兔跑几步后，被狗抓获？ 答案： 解法一：设兔的步长为1，则狗的步长为9/4，兔跑一步的时间为1，则狗跑一步的时间为8/5。269/4(9/48/5－1)=144(步) 解法二：设狗的步长为1，则兔的步长为4/9，设兔跑一步的时间为1，则狗跑一步的时间为8/5。26(18/5－4/9)＝144（步） 4.猎犬发现在离它10米的前方有一只奔跑的兔，马上追.猎犬的步子大，它跑5步等于兔跑9步，兔子动作快，猎犬2步时它能跑3步，猎犬至少跑多少米才能追上兔子？ 答案： 解法1：由猎犬跑5步的路程，兔子要跑9步可知当猎犬每步a米，则兔子每步5/9米。由猎犬跑2步的时间，兔子却能跑3步可知同一时间，猎犬跑2a米，兔子可跑5/9a*3＝5/3a 米。从而可知猎犬与兔子的速度比是2a：5/3a＝6：5，也就是说当猎犬跑60米时候，兔子跑50米，本来相差的10米刚好追完。 解法2：在相同的时间里，狗跑的路程与兔子跑的路程的比是：92∶53=6：5狗跑6份可以追上兔子1份把10米看成1份，狗要跑106＝60米 5.猎人带狗去打猎。发现兔子跑出去70米时，猎狗立即去追兔子。猎狗跑2步的时间兔子跑3步，猎狗跑7步的距离兔子跑13步。那么猎狗跑多少米才能追上兔子？ 答案： 解法1：设猎狗要跑x米才能追上兔子兔与狗所用时间比为：13/3（7/2)=26/21速度比为21/26(x-70)：x=21：26x=364猎狗要跑364米才能追上兔子

数学建模中竞赛阅读中的问题

数学建模中竞赛阅读中的问题 摘要 本文主要研究的是数学建模竞赛中试卷的优化配发，评分的标准化处理及对教师的评阅效果定量评价的问题． 问题一:针对试卷的随机分发问题，先利用MATＬＡB软件自带的rａnｄｐerm函数产生一个1至５00的随机矩阵，再用ｒeshaｐe函数对其进行重新排列成２５行２０列的矩阵,对矩阵ｙ进行列列交换的变化成两个新矩阵ｙ1与y2,构成75行20列的新矩阵z＝[]2 ,1 y y，从而实现对试卷的随机分发;针对均匀 ,y 性问题，以交叉数的方差作为评价任务单均匀性的评定指标,从多个随机分配方案中,选取交叉数方差最小的任务单供组委会使用. 问题二:评分的预处理需要对评阅教师的分数进行标准化，评分预处理方法是将不同的评分者变换到同一个尺度下,就是以某一位评分者的均值作为参照点，以其标准差表示距离转化为以零为参照点的标准分;然后采用均值为7０标准差为10将标准分转化为百分制的标准，分这样使得标准分与原始分相差不大；最后将同一份试卷的三个标准评分的几何平均值作为该份试卷的最终标准分。将附录中的２00份试卷的数据根据用Ｅxceｌ软件的统计与函数功能最终得到各份试卷的标准分值. 问题三：针对教师评阅效果的评价问题，本文给出两个评价标准:分别是评阅的原始成绩的可信度和评阅的原始成绩与成绩标准化合成后的最终成绩的偏差值的稳定性．对于可信度，结合评分分制，对评阅的原始成绩与成绩标准化合成后的最终成绩的差分值做百分化处理，建立可信度数学模型,得出可信度最高的有10,１1，15,19，20号教师，高达96％；对于偏差值的稳定性，采用偏差值的方差来反映,得出稳定性最好的是第3号教师,稳定性较好的还有第1，７，１0,11，19号教师。最后,综合可信度和偏差值的稳定性两项指标,得出评阅效果较好的教师有第1,３,10,１1，15，19，20号教师，在下一次阅卷后合成成绩的时候可以考虑给他们以更大的权重. 关键词: 随机数矩阵标准化参照点可信度偏差值

数学建模在处理问题的解决终审稿)

数学建模在处理问题的 解决 文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-

数学建模通过竞赛解决了生活中的问题，应加以推广！ （1）校车安排问题 许多学校都建有新校区，常常需要将老校区的教师和工作人员用校车送到新校区。由于每天到新校区的教师和工作人员很多，往往需要安排许多车辆。如何有效的安排车辆及让教师和工作人员尽量满意是个十分重要的问题。现有如下问题请你设计解决。 假设老校区的教师和工作人员分布在50个区，各区的距离见表1。各区人员分布见表2。问题1：如要建立个乘车点，为使各区人员到最近乘车点的距离最小，该将校车乘车点应建立在哪个点。建立一般模型，并给出时的结果。 问题2：若考虑每个区的乘车人数，为使教师和工作人员满意度最大，该将校车乘车点应建立在哪个点。建立一般模型，并给出时的结果。 问题3：若建立3个乘车点，为使教师和工作人员尽量满意，至少需要安排多少辆车？给出每个乘车点的位置和车辆数。设每辆车最多载客47人。 问题4；关于校车安排问题，你还有什么好的建议和考虑。可以提高乘车人员的满意度，又可节省运行成本。 （2）一家保姆公司专门向雇主提供保姆服务，据估计，下一年的需求是：春季6000人日，夏季7500人日，秋季5500人日，冬季9000人日。公司新招聘的保姆必须经过5天的培训才能上岗，每个保姆每季度工作（新保姆包括培训）65天。保姆从该公司而不是从雇主那里得到报酬，没人每月工资800元。春季开始时，公司拥有120名保姆，在每个季度结束后，将有15%的保姆自动离职。 （1）如果公司不允许解雇保姆，请你为公司制定下一年的招聘计划。 （2）如果公司允许解雇保姆，请你为公司制定下一年的招聘计划。 解决方案：

猎狗追兔子问题

1. 有一只猎狗在B点位置发现了一只兔子在正东北方距离它200米的地 方O处，此时兔子开始以8米/秒的速度向正西北方距离为120米的洞口A全 速跑去，假设猎狗在追赶兔子的时候始终朝着兔子的方向全速奔跑，用计 算机仿真法等多种方法完成下面的实验： (1) 问猎狗能追上兔子的最小速度是多少？ (2) 在猎狗能追上兔子的情况下，猎狗跑过的路程是多少？ (3) 画出猎狗追赶兔子奔跑的曲线图。 (4) 假设在追赶过程中，当猎狗与兔子之间的距离为30米时，兔子由于 害怕, 奔跑的速度每秒减半，而猎狗却由于兴奋奔跑的速度每秒增 加0.1倍，在这种情况下，再按前面的（1）—（3）完成实验任务。

涉及Matlab 的知识： If-and 循环，while-and 循环，绘图。 数学建模与求解的方法： 1．兔子的起始位置是O （0,0）,狗的初始位置是B （-1002，-1002）。 兔子沿OA 直线跑动，OA 的方程是y=-x ，兔子的速度是8米每秒，所以任意时刻t,兔子的位置是)~,~(k k y x =（-42，42）,狗以匀速追赶兔子，速度大小不变，方向时刻指向兔子。 设任意时刻t ，狗的位置是),(k k y x ,兔子的位置是)~,~(k k y x ，则有题意可知:cos α=)2)24(2)2424∧-+∧----y x x ,sin α=)2)24(2)2424∧-+∧---y x y ，设狗的速度大小为 v ，在t+dt 时，兔子的位置变为（-24（t+dt ）, 24*(t+dt)）,狗的位置的横坐标x ′=x+v*cos α*dt,纵坐标y ′=y+v*sin α*dt. 狗和兔子之间的距离211211)~()~ (++++-+-=k k k k k y y x x d ，,当k d =0时，狗追到兔子，但如果在k d =0之前，兔子到达A 点，即兔子跑进了洞穴， 则狗追不到兔子，兔子跑进洞穴所需时间为t=120/8=15秒，所以狗以最小速度追赶兔子时，在洞口初，恰好追到兔子。在运算时，可以任意给狗一速度v,在此速度下，狗能否在洞口处恰好追到兔子，如果在到达洞口之前就追到了，则取比v 小的一速度，在进行运算。如兔子进入洞穴时仍未追上，则在取一比v 大的速度进行运算，直到取到一速度使狗在洞口处追到了兔子。 2．当狗与兔子的距离大于30时，运算过程与1相同，当距离小于30时，兔子的速度每秒减半，而狗的速度每秒增加0.1倍，取间隔

数学建模心得体会

数学建模心得体会 数学建模心得体会（一） 数学建模是利用数学方法解决实际问题的一种实践应用。即通过抽象、简化、假设、引进变量等处理过程后，将实际问题用数学方式来表达，建立起数学模型，然后运用先进的数学方法和计算机技术进行求解。数学建模将各种知识综合应用 于解决实际问题中，是培养和提高学生应用所学知识分析问题、解决问题的能力 的必备手段之一。 一、数学建模在国内的兴起与发展 数学建模是在上世纪六七十年代进入一些西方国家大学的，我国的几所大学 也在80年代初将数学建模引入课堂。经过30多年的发展，现在，绝大多数本科院校和许多专科学校都开设了各种形式的数学建模课程和讲座，为培养学生利用数 学方法分析、解决实际问题的能力开辟了一条有效的途径。 大学生数学建模竞赛最早是1985年在美国出现的，1989年在几位从事数学建模教育的教师的组织和推动下，我国几所大学的学生开始参加美国的竞赛，而且 积极性越来越高，近几年参赛校数、队数占到相当大的比例。可以说，数学建模 竞赛是在美国诞生、在中国开花、结果的。 全国大学生数学建模竞赛已成为全国高校规模最大的基础性学科竞赛，创办 于1992年，每年一届，目前也是世界上规模最大的数学建模竞赛。20xx年，来自全国XX个省/市/自治区（包括香港和澳门特区）及新加坡、美国的1338所院校、25XX个队（其中本科组22233队、专科组3114队）、7万多名大学生报名参加本项竞赛。 二、数学建模的过程与方法

数学建模是一种数学的思想方法，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。其过程主要包 括以下六个阶段： 1.模型准备：了解问题的实际背景，明确其实际意义，掌握对象的各种信息。用数学语言来描述问题。 2.模型假设：根据实际对象的特征和建模的目的，对问题进行必要的简化， 并用精确的语言提出一些恰当的假设。 3.模型建立：在假设的基础上，利用适当的数学工具来刻划各变量之间的数 学关系，建立相应的数学结构。 4.模型求解：利用获取的数据资料，对模型的所有参数做出计算。 5.模型分析：对所得的结果进行数学上的分析。 6.模型检验：将模型分析结果与实际情形进行比较，以此来验证模型的准确性、合理性和适用性。如果模型与实际较吻合，则要对计算结果给出其实际含义，并进行解释。如果模型与实际吻合较差，则应该修改假设，再次重复建模过程。 7.模型应用：应用方式因问题的性质和建模的目的而异。 数学建模心得体会（二） 数学建模是一个经历观察、思考、归类、抽象与总结的过程，也是一个信息 捕捉、筛选、整理的过程，更是一个思想与方法的产生与选择的过程。它给学生 再现了一种“微型科研”的过程。数学建模教学有利于激发学生学习数学的兴趣，丰富学生数学探索的情感体验；有利于学生自觉检验、巩固所学的数学知识，促 进知识的深化、发展；有利于学生体会和感悟数学思想方法。同时教师自身具备 数学模型的构建意识与能力，才能指导和要求学生通过主动思维，自主构建有效 的数学模型，从而使数学课堂彰显科学的魅力。

小学奥数：猎狗追兔问题.专项练习

猎狗追兔问题 教学目标 1．通过本讲学习要学生学会对行程问题中单位进行统一； 2．追及问题在分数应用题的理解与应用； 3．能够理解比例及相关知识的初步引入； 4．解题中追及问题公式、比例(或份数)等知识点的结合； 5．统一及转化思想的应用。 知识精讲 一、猎狗追兔的出题背景 猎狗追兔是奥数中行程问题的一种，它与一般的行程问题有着某种相通性。 解题关键：行程单位要统一是猎狗追兔的解题关键。 通常我们遇到的题给的都是通用单位，如米、公里等等，这类题中会涉及狗步与兔步两个不同的单位，关键就在于将这两者统一，作行程问题最好能够脱离题海，要多注意总结，体会思想方法！很多看似无关的题目，实质思想是相通的！ 二、猎狗追兔问题 问题叙述：兔子动作快、步子小；猎狗动作慢、步子大。通常我们遇到的行程问题给的路程都是通用单位：米或千米等，但这类题中狗步与兔步是不一样的单位，解题关键在于统一单位，然后利用追及问题公式“路程差÷速度差=追及时间”求解。 单位的统一：在猎狗追兔的问题中，狗步与兔步之间在距离上有一定关系。 例如：相同路程内，猎狗跑四步(狗步)＝兔子跑七步(兔步)，据此可以求出狗步与兔步的比，相同时间内(可以认为单位时间内)兔子跑3步(兔步)，猎狗跑2步(狗步) 进而可以求出兔子与猎狗的速度，即单位时间内分别跑多少兔步(或狗步) 关键：具体是统一为狗步或兔步，要视路程差的单位而定，若路程差的单位为狗步则速度要统一为狗步，反之统一为兔步。若路程差为米或千米，则统一成狗步或兔步都行。 例题精讲 【例 1】猎狗前面26步远有一只野兔，猎狗追之. 兔跑8步的时间狗跑5步，兔跑9步的距离等于狗跑4步的距离.问：兔跑多少步后被猎狗抓获?此时猎狗跑了多少步?

(完整word版)数学建模常用软件

0，用数学软件的原则 用数学软件，我始终有一条原则，知道它是干什么的，有什么常用功能，有什么长处和短处，命令的大致语法结构。至于常用命令的使用细节，我有的知道，有的有印象，这些都无所谓，因为可以随时用，随时按F1查帮助。当然，细节知道更好。我的建议是，只要不是英文太烂，并且知道关键字，或者能猜测到关键字的尽量查帮助查不到的时候上网搜。其实那些教程基本也都是从帮助衍生出来的，原创的东西很少，所以学习用数学软件入门也许需要看看书，其他时候几乎不需要书。数学软件不是论文的一切，也不是论文的亮点，就是个工具而已。甚至于即使不会用任何数学软件，很多东西用山寨的办法也是能做的差不多的。没必要过于强调自己怎么用了数学软件，没必要贴的好几页数学软件计算结果。数学建模论文不是数学软件论文。论文要突出模型、算法。 1，关于mathematica和matlab 不需要介绍的数学软件。很多人问我有什么区别，前者强于符号计算，后者强于数值计算。什么是符号计算什么是数值计算自己去查。数学院开了mathematica，没开matlab，所以为了学分绩，我前者更熟悉一些，mathematica做数值计算也做的还不错，matlab做符号计算就比较麻烦了，这也是数学软件任课老师选择教前者的原因之一。不过搞数学建模竞赛的人好象是更偏重后者，也有各自的理由。学这两个软件，基本上入门的时候看点介绍性资料，以后就可以几乎完全依赖于帮助了，还不行就上网搜。主要是要了解这两个软件都能用来算什么，有哪些好用的函数，这个比具体学习细节重要。画图来说，这两个都还不错，可以都画画看看哪个好看用哪个，因为论文反正也不会要太多图，如果太多了的话影响论文重点的突出性。画图的时候要用线的样式来区分，因为不能彩打，所以即使要用颜色区分，也要用灰度相差很大的颜色。另外Excel也可以画图，不过一般来说看上去没有专业数学软件画的好。 2，weka 数据挖掘软件，内置算法很多。比较傻瓜性，点点鼠标就一大堆分析结果。这些结果可以用来支撑你的模型，不过如果你用到了某个数据挖掘算法，说清楚方法本身是什么，别因为软件傻瓜就不去在论文里面写算法本身了。 3，MS Word & MS Excel 不需要介绍的。可能你觉得这两个你都会用了……对于MS Word，如果你设置页眉页脚，页码编号不从第一页开始，自动生成目录等，就应该差不多都竞赛用了。对于MS Excel，如果会在表格中加入公式计算，会画图就OK了。另外有一点要说的是，在word中插入表格，尽量不要用word自带的表格，用插入->对象->Excel 工作表，这种插入表格的方式更适合建模论文。 4，Latex 除了MS Word还有个很NB的论文排版软件Latex，其发明者是D.E.Knuth，如果你是计算机系或者类似专业但不知道这个人的话可以去反省了…… 学Latex最好还是备一本书，因为还是有点小复杂，不过如果只是为了写建模论文，网上都有模板，拿来照着套就行了，只需要你会点Latex基本的东西就能用

(专选) 第一讲 问题解决与数学建模 (周五3,4)

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手机资费问题一直是人们关心的热点问 多少年来资费方案始终没有实质性变化. 题, 多少年来资费方案始终没有实质性变化 但是2007年1月以来上海、北京、广东等地的 月以来上海、 但是 年 月以来上海 北京、 移动和联通两大运营商都相继推出了“手机单 移动和联通两大运营商都相继推出了 手机单 向收费方案”---各种品牌的 套餐 手机 套餐 各种品牌的“套餐 套餐” 向收费方案 各种品牌的 套餐”, 手机“套餐 的花样琳琅满目, 让人眼花缭乱. 的花样琳琅满目 让人眼花缭乱 人们不禁要 问: 手机“套餐 究竟优惠几何? 手机 套餐”究竟优惠几何 套餐 究竟优惠几何 请参照中国移动公司现行的资费标准和 北京的全球通“畅听 套餐”、上海的“全球 畅听99套餐 北京的全球通 畅听 套餐 、上海的 全球 套餐”方案 分析研究. 通68套餐 方案 建立 套餐 方案, 分析研究

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可口可乐、雪碧、健力宝等销量极大的饮料罐 可口可乐、雪碧、 (易拉罐 顶盖的直径和从顶盖到底部的高之比为多少 易拉罐)顶盖的直径和从顶盖到底部的高之比为多少 易拉罐 顶盖的直径和从顶盖到底部的高之比为多少? 为什么? 它们的形状为什么是这样的? 为什么 它们的形状为什么是这样的
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你所在的年级有5个班 你所在的年级有 个班, 每班一支球队在同一块场 个班 地上进行单循环赛, 共要进行10场比赛 场比赛. 地上进行单循环赛 共要进行 场比赛 如何安排赛程 使对各队来说都尽量公平呢. 使对各队来说都尽量公平呢