例3.3.1,节水洗衣机(96年B题)
我国淡水资源有限.节约用水人人有责,洗衣机在家庭用水中占有相当大的份额,目前洗衣机已非常普及,节约洗衣机用水十分重要.假设在放入衣物和洗涤剂后洗衣机的运行过程为:加水—漂洗—脱水—加水—漂洗—脱水—…—加水—漂洗—脱水(称“加水—漂洗—脱水”为运行一轮).请为洗衣机设计一种程序(包括运行多少轮、每轮加水量等),使得在满足一定洗涤效果的条件下,总用水量最少.选用合理的数据进行运算,对照目前常用的洗衣机的运行情况,对你的模型和结果出评价.
例3.3.2最优捕鱼策略(96年A题)
为了保护人类赖以生存的自然环境,可再生资源(如渔业、林业资源)的开发必须适度,一种合理、简化的策略是,在实现可持续收获的前提下,追求最大产量或最佳效益.
考虑对某种鱼的最优捕捞策略:假设这种鱼分4个年龄组,称1龄鱼,…,4龄鱼,各年龄组每条鱼的平均重量(单位:g)分别为5.07、11.55、17.86、22.99,各个年龄组的鱼的自然死亡率均为0.8(1/年),这种鱼为季节性集中产卵繁殖,平均每条4龄鱼的产卵量为1.109×105个,3龄鱼的产卵量为这个数的一半,2龄鱼和1龄鱼不产卵,产卵和孵化期为每年的最后4个月,卵孵化并成活为1龄鱼,成活率(1龄鱼条数与产卵总量n之比)为
1.22×1011/(1.22×1011+n)
渔业管理部门规定,每年只允许在产卵孵化期前的8个月内进行捕捞作业。如果每年投入的捕捞能力(如渔船数、下网次数等)固定不变,这时单位时间捕捞量将与各年龄组鱼群条数成正比,比例系数不妨称捕捞强度系数。通常使用13mm 网眼的拉网,这种网只能捕3龄鱼和4龄鱼,其两个强度系数之比为0.42,1。渔业上称这种方式为固定努力捕捞。
1)建立数学模型分析如何实现可持续捕获(即每年开始捕捞时渔场中各年龄组鱼群条数不变),并且在此前提下得到最高的年收获量(捕捞总重量)。
渔业公司承包这种鱼的捕捞业务5年,合同要求5年后鱼群的生产能力不能受到太大破坏。已知承包时各年龄组鱼群的数量分别为:122,29.7,10.1,3.29(×109为)条),
如果仍用固定努力量的捕捞方式,该公司应采取怎样的策略才能使总收获量最高.