Смекни!
smekni.com

Построение математических моделей при решении задач оптимизации (стр. 3 из 3)

Расходы на 1км выразится формулой S/V

По условию имеем S=KV2+b, где K- коэффициент пропорциональности, b- расходы, кроме расходов на топливо.

Y=S/V Y=(KV2+b)/V=KV+b/V

Надо найти значение V, при котором функция Y=KV+b/V имеет наименьшее значение.

Y¢=K=b/V2 Y¢=0

V=Öb/V

Таким образом общая сумма расходов на 1 км. пути будет наименьшей при V=Öb/V.

Значение коэффициентов b и K определяются из опыта эксплуатации парохода.

Задача 10.

Над центром круглого стола радиусом r висит лампа. На какой высоте h следует повесить эту лампу, чтобы на краях стола получить наибольшую освещенность?

Из физики известна формула E=k*sinj/(h2+r2)

sinj=h/Ö(h2+r2)

Для упрощения решения задачи вместо функции

E=k*sinj/(h2+r2)=k*h/(h2+r2)3/2 возьмем функцию

T=1/k2*E2=h2/(h2+r2), для упрощения формулы заменим

h2=z

тогда:

T=z/(z+r2)3

T¢= ((z+r2)3-z*3*(z+r2)2)/ (z+r2)6=(z+r2-3*r)/ ((z+r2)4

T¢=0® r2-2*r=0® z=r2/2 h=r/Ö2

Ответ. Освещенность максимальная, если h=r/Ö2

Задача 11.

Нахождение гидравлически наиболее выгодного трапециидального сечения русла.

Из всех сечений русла, представляющих собою равнобедренную трапецию, имеющих одинаковую площадь w и уклон i, найти то, которое будет пропускать наибольший расход Q.

Пояснение:

1. Расход Q –это количество воды, проходящее через поперечное сечение русла в единицу времени

2. Расход Q определяется по формуле: Q=w*cÖr*j

w-площадьсечения

c-коэффициент

r-гидравлический радиус

i-уклон дна русла

3. Гидравлический радиус есть отношение площади сечения к смоченному периметру c: r=w/c

4. Смоченный периметр есть линия соприкосновения жидкости с поверхностью канала.

5. Крутизна 1/m откоса есть отношение высоты откоса к заложению (АО).

Решение. Расход Q зависит от r, и он будет наибольшим при rmax , что будет тогда, когдаcmin

Крутизна откоса 1/m =h/АО, то АО=h*m

Тогда w=1/2*(b+2*m*h+b)h=(b+m*h)*h

c=b+2*hÖ1+m2т.е.

c=(w/h-m*h)+2*hÖ1+m2

c(h)=(- w/h2-m)+2Ö1+m2

c(h)=-(b+m*h)/h-m+2Ö1+m2

c(h)=-b/h+2(Ö(1+m2)-m) c(h)=0 при b/h=2(Ö(1+m2)-m)

c(h)¢¢>0 при h=b/2(Ö(1+m2)-m)

Ответ.c имеет наименьшее значение при условии h=b/2(Ö(1+m2)-m)

Заключение.

В настоящее время получило всеобщее признание то, что успех развития многих областей науки и техники существенно зависит от развития многих направлений математики. Математика становится средством решения проблем организации производства, поисков оптимальных решений и, в конечном счете, содействует повышению производительности труда и устойчивому поступательному развитию народного хозяйства.

Использование экстремальных задач при изучении математики оправдано тем, что они с достаточной полнотой закладывают понимание того, как человек ищет, постоянно добивается решения жизненных задач, чтобы получающиеся результаты его деятельности были как можно лучше. Решая задачи указанного типа, наблюдаем, с одной стороны, абстрактный характер математических понятий, а с другой – большую эффективную их применимость к решению жизненных практических задач.

Экстремальные задачи помогают ознакомиться с некоторыми идеями и прикладными методами школьного курса математики, которые часто применяются в трудовой деятельности, в познании окружающей действительности.

Решение экстремальных задач способствует углублению и обогащению наших математических знаний. Через задачи мы знакомимся с экстремальными свойствами изучаемых функций, с некоторыми свойствами неравенств. Эти задачи могут серьезно повлиять на содержание учебного материала, на аспекты применения положений изучаемой теории на практике.

Список литературы

1. Башмаков М. И. Алгебра и начала анализа 10-11. М.: Просвещение, 1992.

2. Беляева Э. С., Монахов В.М. Экстремальные задачи. М.: Просвещение, 1997.

3. Виленкин Н. Л. Функции в природе и технике. – М.: Просвещение, 1978

4. Возняк Г. М., Гусев В. А. Прикладные задачи на экстремумы. М.: Просвещение, 1985.

5. Гейн А. Г. Земля Информатика. – Екатеринбург: Издательство Уральского университета, 1997

6. Гнеденко Б. В. Введение в специальность математика. – М: Наука, 1991

7. Гнеденко Б. В. Математика в современном мире. М: Просвещение, 1980.

8. Перельман Я. И. Занимательная алгебра. М: АО “Столетие”, 1994

9. Хургин Я. И. Ну и что? (Разговоры математика с биологами и радистами, врачами и технологами… о математике и ее связях с другими науками). М.: Молодая гвардия, 1967.

10. Шибасов Л. П., Шибасова З. Ф. За страницами учебника математики. – М.: Просвещение, 1997