数学建模 · 中五

数学建模:例题(中等)

本组先建立模型,再做真正的工作:比较两个模型,或用因式分解解二次方程并检验哪个根合理。适合已能建立模型、现在需要求解并诠释的学生。

例题 1

A 公司出租小巴,固定收费 RM120 加每公里 RM0.80。B 公司同样行程统一收费 RM200。

为每种费用建立模型,然后求两家公司收费相同时的距离。

  1. A 公司:CA = 120 + 0.8d,d 为距离(km)。
  2. B 公司:CB = 200(固定)。
  3. 费用相同即 CA = CB:120 + 0.8d = 200。
  4. 两边减 120:0.8d = 80。
  5. 除以 0.8:d = 80 ÷ 0.8 = 100。

例题 2

一个长方形菜圃的长比宽多 2 米,面积为 48 m²。建立二次模型并求菜圃的宽。

  1. 设宽为 w 米,则长为 (w + 2) 米。
  2. 面积模型:w(w + 2) = 48。
  3. 展开并整理:w² + 2w − 48 = 0。
  4. 因式分解:(w + 8)(w − 6) = 0。
  5. 所以 w = −8 或 w = 6;舍去 w = −8,因为宽不能为负。

例题 3

一个摊位以每杯 RM x 卖饮料,其每日利润 RM P 的模型为 P = −2x² + 40x − 150。求利润为零时的两个价格。

  1. 利润为零即 P = 0:−2x² + 40x − 150 = 0。
  2. 每项除以 −2 化简:x² − 20x + 75 = 0。
  3. 因式分解:(x − 5)(x − 15) = 0。
  4. 所以 x = 5 或 x = 15。
  5. 在 x = 5 检验:P = −2(25) + 40(5) − 150 = −50 + 200 − 150 = 0。✓

例题 4

健身房 A 收取一次性注册费 RM80,外加每月 RM40。健身房 B 收取注册费 RM200,外加每月 RM25。

多少个月后两家健身房的总费用相同?那笔费用是多少?

  1. 设 m 为月数。A 的费用 = 80 + 40m;B 的费用 = 200 + 25m。
  2. 令费用相等:80 + 40m = 200 + 25m。
  3. 整理:40m − 25m = 200 − 80 → 15m = 120 → m = 8。
  4. 8 个月的费用:80 + 40(8) = 80 + 320 = RM400(验证 B:200 + 25(8) = 400)。

例题 5

一张长方形海报的长比宽多 5 cm,面积为 84 cm²。为宽 w(cm)建立二次模型,并求海报的宽。

  1. 长 = w + 5,所以面积 = w(w + 5) = 84。
  2. 展开并整理成二次方程:w² + 5w − 84 = 0。
  3. 因式分解:(w + 12)(w − 7) = 0,所以 w = −12 或 w = 7。
  4. 宽不能为负,故舍去 w = −12;因此 w = 7。

例题 6

一个球被竖直向上抛出,它离地面的高度由 h = 20t − 5t² 米建模,其中 t 为抛出后的秒数。求球回到地面的时间及它到达的最大高度。

  1. 球在地面时 h = 0:20t − 5t² = 0。
  2. 因式分解:5t(4 − t) = 0,所以 t = 0(抛出)或 t = 4(落回)。
  3. 最大高度在顶点,位于两根中点:t = (0 + 4)/2 = 2 s。
  4. 代入 t = 2:h = 20(2) − 5(2²) = 40 − 20 = 20 m。

例题 7

某餐饮承办商的成本模型为C(n) = an + 150,其中n为宾客人数,a为每位宾客的费用(令吉)。为40位宾客提供餐饮的费用是950令吉。

求a的值,然后利用该模型求65位宾客的费用。

  1. 把n = 40,C = 950代入模型:950 = 40a + 150。
  2. 40a = 800,所以a = 20。
  3. 模型变为C(n) = 20n + 150。当n = 65时:C(65) = 20(65)+150 = 1300+150 = 1450。

例题 8

一面三角形帆的底边比其高h米长4米。它的面积为30平方米。

写出一个二次模型,并求这面帆的高度。

  1. 三角形面积 = ½ × 底 × 高,所以½(h+4)(h) = 30。
  2. h(h+4) = 60 → h² + 4h − 60 = 0。
  3. 因式分解:(h+10)(h−6) = 0,所以h = −10或h = 6。
  4. 由于高度不能为负,h = 6米。

资料来源:DSKP KSSM Mathematics Form 4 and 5 (Versi English)

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常见问题

中阶数学建模题目有什么不同?

中阶题目通常涉及两个相关的量或条件,而不只是一个,所以你要同时列出并解两条方程,或者在用额外给出的信息检验之后,改进最初的模型。题目也可能问,条件改变之后原来的模型是否还适用。

当模型需要修正时,考官希望看到什么?

先清楚写出原始模型,说明它为什么不完全适用(用上额外给出的数据),再给出修正或扩展后的版本,并在每一步都写出过程。只写一条新方程而不解释原来那条为什么不够,得分会比展示完整推理少。

中阶建模阶段最常见的错误是什么?

只解了一条方程,却忘了模型其实需要两个条件同时满足;列出两条方程后把数值代入错的那一条;以及在给出最终答案之前,没有把修正后的模型拿所有给定数据重新检验一遍。省略检验这一步,常常让不一致之处被忽略。

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