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文档简介
1、高等数学应用(建模)题 (图书馆参考图书:高等数学应用205例)1货币兑换问题已知美元兑换成加拿大元时,币面数值增加12%,把加拿大元兑换成美元时,币面数值减少12%。某人准备从美国到加拿大去度假,他把1000美元兑换成加拿大元,但因故未能去成,于是他又将加拿大元兑换成了美元,问他是否亏损?解:设为将美元兑换成的加拿大元数,为将加拿大元兑换成的美元数。则:,1000-985.6=14.4,即亏损14.4美元。2住房是居民消费的一个重要部分。大部分选择银行按揭贷款,然后再若干年内逐月分期还款。如果你借了10万元,还款额一定超过10万元。设贷款总额为,贷款期限为个月,采取逐月等额方式还本息。若为第
2、个月的欠款数,为月还款数,为月利率。我们得到下列迭代关系式:那么,当时,。由此可以得到月还款计算公式:例题1:农夫老李有一个半径为10米的圆形牛栏,里面长满了草,老李要将家里一头牛拴在一根栏桩上,但只让牛吃到一半草,它想让上大学的儿子告诉他,栓牛鼻的绳子应为多长?例题2:通道中的细杆10m5m要运送一根细杆通过由宽5m和宽10m的通道垂直交叉口,在运送过程中必须保持细杆水平,问这根细杆最多可以多长?又通道为圆柱 形的且细杆不必保持水平,细杆至多可以有多长?3房租如何定价使利润最大一房地产公司有50套公寓要出租。当租金定为每月180元时,公寓会全部租出去。当租金每增加10元时,就有一套租不出去,
3、而租出去的房子每月需花费20元的整修维护费。试问房租定为多少可获得最大收入?解 设租金为元/月,租出的公寓有套,总收入为令,得唯一驻点,此时。所以,当租金定为350元/月时可获得最大收入,最大收入为10890元。*4拉船靠岸问题如图所示,在离水面高度为米的岸上,有人用绳子拉船靠岸,假定绳长为米,船位于离岸壁米处,试问:当收绳速度为米/秒时,船的速度、加速度各是多少?解:、h、s三者构成了直角三角形,由勾股定理得 (1)两端同时对时间求导,得,即 (2)为绳长,按速度定义,即为收绳速度,船只能沿线在水面上行驶逐渐靠近岸壁,因而应为船速,将它们代入(2)式得船速 (3)利用(1)式消去,得(m/s
4、) (4)(注:原先是的函数,现改为的函数)(4)中,都是常数,只有s是变量。按加速度定义将(4)式代入上式,得(m/s) (5)(这里的负号表明加速度的方向与x轴的正向相反)*5飞机俯冲时机翼影子的速度一架飞机沿抛物线的轨道向地面俯冲,如图所示,轴取在地面上。机翼到地面的距离以100m/s的固定速度减少。问机翼离地面2501米时,机翼影子在地面上运动的速度是多少(假设太阳光线是铅直的)解:机翼到地面的距离以100m/s的速度递减,所以机翼垂直下降的速度是(取负号是因为下降,方向向下)。因为太阳光是垂直的,所以机翼影子在地面的运动速度就是飞机机翼的水平速度,故本题是求当时,=?等式 (1)两边
5、对t求导,得 (2)由(1),有,当时,.把,代入(2)即得=1(m/s)*6如何选择最优批量某工厂生产某型号车床,年产量为台,分若干批(每一批台数相同)进行生产,每批生产准备费为元,设产品均匀投入市场,且上一批用完后立即生产下一批(不考虑生产需要的时间),即平均库存为批量的一半。设每年每台库存费为元。显然,生产批量大则库存费高,生产批量少则批数增多,因此生产准备费高。如何选择批量,才能使一年中库存费与生产准备费的和最小。解:设批量为,库存费与生产费的和为,首先求出。因年产量为,所以每年生产的批数为,则生产准备费为,因年库存量为,故年库存费为,因此可得,其次,在不考虑生产能力的条件下,问每批生
6、产多少台(即批量)时,为最小?这是一个一元函数极值问题,对求导得,令,得,舍去负根,得驻点,又因,因此,当时,取得极小值即最小值。于是得出:要使一年中库存费与生产准备费之和最小的最优批量应为。7您的书写灯应该挂多高一个灯泡吊在半径为r的圆桌的正上方,桌上任一点受到的照度与光线的入射角的余弦值成正比(入射角是光线与桌面的垂直直线之间的夹角),而与光源的距离平方成反比。欲使桌子的边缘得到最强的照度,问灯泡应挂在桌面上方多高?灯解:如图,在桌子边缘处的照度,其中为比例常数,为灯到桌子边缘的距离。设为灯到桌面的距离,于是,所以,对求导,得,,容易验证此时取得最大值。(做了这道题后,当您在晚上阅读或书写
7、时,是否考虑设计一下您的书写灯的位置,使您在学习时能得到最佳的照度?)8何处看塑像最好海洋公园中有一高为a米的鱼美人塑像,其底座高为b米。为了观赏时看得最清楚(即对塑像张成的夹角最大),应该站在离底座脚多远的地方?解:设游人的水平视线距地面c(c0是比例常数。上式即为物体冷却过程的数学模型。求解后得可计算20分钟后温度为,当时,温度(推广:双层玻璃的功效)13投入产出分析一个城镇有三个主要企业:煤矿、电厂和地方铁路作为它的经济系统。生产价值1元的煤,需消耗0.25元的电费和0.35元的运输费;生产1元的电,需消耗0.4元的煤费、0.05元的电费和0.1元的运输费;而提供价值1元的铁路运输服务,
8、则需消耗0.45元的煤费、0.1元的电费和0.1元的运输费。在某个星期内,除了这三个企业间的彼此需求,煤矿得到50000元的订单,电厂得到25000元的电量供应要求,而地方铁路得到价值30000元的运输需求。试问:(1)这三个企业在这星期各应生产多少产值才能满足内外需求?(2)除了外部需求,试求这星期各企业之间的消耗需求,同时求出各企业新创造的价值(即产值中除去各企业的消耗所剩的部分)。解:(1)设煤矿、电厂和铁路在这星期生产总产值分别为、元,则有 (方程组1)该方程每个等式以价值形式说明了对每一企业:中间产品(作为系统内各企业的消耗)+最终产品(外部需求)=总产品。求解方程组1得,。即在该星期中,煤矿、电厂和地方铁路的总产值分别为11458元、65395元和85111元。(2)另外,若设、元分别为煤矿、电厂和地方铁路在这星期的新创价值,则有: (方程组2)方程组2说明对每一企业:对系统内各企业产品的消耗+新创价值=总产值。由方程组1求解,代入方程组2,得:煤矿、电厂和地方铁路在这星期的新创价值为、元。课后问题1:某人看到一飞机在其垂直的头顶飞过,经过30秒后飞
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