数学函数建模思想在最优化问题中的运用

(整期优先)网络出版时间:2012-12-22
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数学函数建模思想在最优化问题中的运用

刘军亮卢乔万

湖南省临武县三中刘军亮卢乔万

伴随着当今社会的科学技术的飞速发展,数学已经渗透到各个领域,数学建模也显得尤为重要。数学建模在人们生活中扮演着重要的角色,而且随着计算机技术的发展,数学建模更是在人类的活动中起着重要作用,数学建模也更好的为人类服务,在数学建模中函数建模更为重要,它为解决最优化问题起到了很大的作用。

最优化概念反映了人类实践活动中十分普遍的现象,即要在尽可能节省人力、物力和时间的前提下,争取获得可能范围内的最佳效果。最优化问题不仅具有趣味性,而且由于解题方法灵活,技巧性强,对开拓解题思路很有益处。

物资调运方案最优化:

例1:A城有化肥200吨,B城有化肥300吨,现在要把这些化肥全部运往C、D两乡,从A城往C、D两乡的运费分别是每吨20元和25元,从B城往C、D两乡的运费分别是每吨15元和24元,想C乡需化肥240吨、D乡需化肥260吨,怎样调运才能使总运费最少?

分析:此题涉及数据多,关系交错繁杂,但若能利用图表直观形象地理解各数据的实际意义,则题中的数量关系就能达到另一种意义上的数形结合,具体解题过程如下:

例2:某养鸡场职工想在12米长的围墙边用30米长的原材料围一个“日”字型鸡舍,怎样设计才能使所围鸡舍面积最大?

分析:初看这道题总觉得数据少,数量关系简单,当函数值(面积)取最大值时,自变量的取值不在有实际意义的取值范围内,因此,函数值取最大值时,自变量的取值必须有实际意义.

解:设与围墙垂直的一边长为m,鸡舍的面积为S,则与围墙平行的一边长为m.

由题意得:,配方得:,因此,当时,S有最大值75.但是并不符合条件,因为即当时,S有最大值75无实际意义,必须舍去.

而当时,S随的增加而增大,当时,S随的增加而减少,所以当6时,S有最大值,因此鸡舍与墙垂直的一边长为6m,与墙平行的一边长为12m,鸡舍有最大面积72.

生产方案最优化:

例3:某加工厂以每吨3000元的价格购进50吨原材料进行加工,若进行粗加工,每吨加工费用600元,需天,每吨售价4000元,若进行精加工,每吨加工费用900元,需天,每吨售价4500元,现将50吨原料全部加工完,设粗加工吨,共获利元,如果必须在20天内完成,(1)求与的函数关系式并求出自变量的取值范围;(2)如何安排生产才能获得最大利润?最大利润是多少?

以上例题仅为利用函数建模解决最优化问题的冰山一角,新教材比较注重对此类生产生活中的实际问题的最优化解决,但解决这类问题除了需要函数知识外,还需要相当广泛的基础知识,更多的还需老师们继续探讨.