章绍辉习题2作业讲评(5)

2019-05-18 15:39

C:=t->3.2*t:

w:=(t,wm)->90*wm/(90+(wm-90)*E^(-t/60)): p:=t->12-0.08*t:

Q:=(t,wm)-->w(t,wm)*p(t)-C(t)-90*12; plot(plot::Function2d(Q(t,270),t=0..30));

90wm?12?0.08t??3.2t?1080,绘得图13. 算得Q(t,wm)??t6090??wm?90?e

0)图13 Q(t,27的图像

运行以下MuPAD语句:

T:=solve(diff(Q(t,270),t),t); ts:=T[1]; Qs:=Q(ts,270);

可解出Q的驻点的数值解ts?14.43357158(天),根据函数图像和问题的实际意义,可知这是所求的最佳出售时机,对应的多赚

的纯利润为Qs?12.15129217元.

(3)接着上一小题,运行以下MuPAD语句,但是求不出当Q(t,wm)达到最大值时t关于wm的函数解析式:

solve(diff(Q(t,wm),t),t);

运行以下MuPAD语句:

solve(diff(Q(t,wm),t),wm);

可见当Q(t,wm)达到最大值时wm关于t的反函数解析式却有可能求得出,只是MuPAD给出的表达式很复杂. 其实可以按如下步骤推出wm关于t的反函数解析式:

g1:=diff(Q(t,wm),t)=0;

?Q?0即: 算得?t3wm?0.08t?12??wm?90?7.2wm???3.2?02 wm?90w?90??t60m?902e?90?t60?t60e?e?观察上式,发现分母大于零,而且去分母之后,合并wm的同类项,可以表示为wm的二次方程:

g2:=g1*((wm-90)/E^(t/60)+90)^2*25*E^(t/60); //去分母 g2:=collect(g2,wm); //合并wm的同类项,t当作参数

?801440016200et30??2??38700?wm?270?t60?3t?wm??270t?t60?t60eee????648000et30648000?1296000??t60?0t60ee

运行以下MuPAD语句,由图像(图14)可知在实际问题

80关心的0

eplot(plot::Function2d((270-80/E^(t/60)-3*t),t=0..100));

图4 二次项系数的符号

于是,运行以下MuPAD语句,解方程:

S:=solve(g2,wm);

MuPAD给出解的四种情况,其中第一种是二次项系数非零,正是本问题所要求的解. 但是二次方程有两个根,要检验哪一个根才是当Q(t,wm)达到最大值时wm关于t的反函数解析式.

float(subs(S[1][1],t=ts));

算得当t?ts时,有wm??0.8519704108,这是增根,舍去;

float(subs(S[1][2],t=ts));

算得当t?ts时,有wm?270,这是要找的根;

wms:=S[1][2]; //当Q达到最大值时wm关于t的反函数解析式

float(subs(1/(diff(wms,t))*wm/t,t=ts,wm=270)); //t对wm的灵敏度,利用反函数求导数

利用反函数求导数算得t对wm的灵敏度:

dtwm1wmS(t,wm)?????3.80183985.

dwdwmttmdtQ对wm的灵敏度则比较简单,运行以下MuPAD语句:

float(subs(diff(Q(t,wm),wm)*wm/Q(t,wm), t=ts,wm=270)); //Q对wm的灵敏度

利用导数算得Q对wm的灵敏度:

dQwmS(Q,wm)???7.786585188.

dwmQ结论:wm的微小变化对t和Q存在一定影响,不算厉害.

(4)模型假设(2)式以阻滞增长模型来刻画生猪体重的变化趋势,如果考虑的时间段长达数月,(2)式比(2.3.2)式更符合实际,但是本问题的最佳出售时机不超过20天,(2)式与(2.3.2)式在最佳出售时机附近非常近似,(2)式导致的模型解答可以由(2.3.2)式导致的解答加上灵敏度分析所代替. 所以采用更为简单的(2.3.2)式作为假设更好. 具体分析如下:

由90??r??r?t?w(t,wm),得

?r?w(t,wm)?90?r, t代入wm?270,t?ts?14.43357158,r=1,得

?r?r??0.03656535279. r1?t?r?S(t,r)由于,根据2.3节,代入S(t,r)?6.5,t=10,trr=1,算得t??t?12.37674793,与ts?14.43357158只相差两天.

以上计算可以用以下MuPAD语句实现:

dr:=float((w(ts,270)-90)/ts-1); 10+dr*10*6.5;


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