数学建模——优秀论文.doc

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数学建模——优秀论文

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鲈鱼质量分析模型

摘要

本文讨论了鲈鱼的质量和其身长,胸围的关系。首先我们假设鲈鱼的体重和其身长呈正相关,利用题目中所给出的数据进行拟合,并计算出鲈鱼体重和身长的函数关系以及鲈鱼实际体重和估算值之间的相对误差,验证假设成立。通过多次拟合,得出最佳函数关系:,其相对误差如下:

鲈鱼体重实际值与估计值对比及误差表1(方法一)

身长/cm

31.8

32.1

32.1

35.9

36.8

36.8

43.8

45.1

体重/g

482

482

454

652

737

765

1162

1389

拟合值/g

466.6

479.9

479.9

674.4

727.3

727.3

1228.8

1339.4

相对误差/%

3.2

0.44

5.7

3.44

4.93

5.75

3.57

0.86

平均相对误差为:3.49%

从表中的数据,我们可以得出鲈鱼体重的实际值与估计值的相对误差较小,说明用二次函数拟合鲈鱼身长与体重的关系式可行的。

然后,我们利用同样的思想分析鲈鱼体重与胸围的关系,其结果如下:

鲈鱼体重实际值与估计值对比及误差表2

胸围(cm)

21.3

21.6

21.6

22.9

24.8

24.8

27.9

31.8

重量(g)

482

482

454

652

737

765

1162

1389

拟合值(cm)

462.1

489.7

489.7

609.3

784.1

784.1

1069.3

1428.1

相对误差(%)

4.13

1.60

7.86

6.55

6.39

2.50

7.98

2.81

平均相对误差为:4.98%

从表中的数据,我们可以看出方法二的相对误差小于方法一的相对误差,所以方法二的结果更贴近实际。

在原有的基础上,我们进而提出,鲈鱼的体重与其身长和胸围都有关系,其结果如下:

鲈鱼体重实际值与估计值对比及误差表3

重量(g)

765

482

1162

737

482

1389

652

454

估算值(g)

740

472

1115

740

490

1491

616

490

相对误差(%)

3.25

2.12

4.05

0.42

1.60

7.37

5.58

7.87

平均相对误差为:4.0375%

根据表三的数据,可以知道模型三的拟合程度也较好,相对于模型一、二,此模型充分考虑到了身长、胸围对体重的相互影响,用此模型估计鲈鱼的体重可能会更符合实际,更合适推广。

一.问题重述

基本内容

垂钓的乐趣在于修心,放生的乐趣在于养性。一垂钓俱乐部为鼓励垂钓者将钓上的鱼放生,打算按照放生的鱼的质量给予奖励。由于俱乐部只准备了一把用于鱼的身长和胸围的软尺,于是众垂钓者开始考虑根据测量的长度估计鱼的质量的方法,希望体味到垂钓的更大乐趣。因此,利用应用软件以及相应的知识找到所测长度与鱼的质量的变化规律,显得尤为重要。

拟解决的问题

试从鲈鱼的实际质量和身长体重的变化特点出发,利用题中所给数据,建立鲈鱼质量分析的数学模型,并指出最佳模型及模型中存在的优缺点。

二.问题的分析

我们都知道鲈鱼的体重主要由鱼的身长、胸围决定。一般来说,鲈鱼的胸围越大,鱼的体重会越重,身长越长,体重也越重。但影响鲈鱼体重的因素并不唯一,我们要考虑单一变量对鱼体重的影响,即身体长度与体重的关系和胸围与体重的关系,我们要根据已知数据,利用相关软件进行模拟,来确定鲈鱼体重与身长、胸围之间的数量规律。

三.基本假设

假设题目中所给的数据、信息以及网上查阅的数据都是有效准确的,可以充分的说明问题;

假设池塘里只有一种鲈鱼,不存在其他鱼种。

假设池塘里鲈鱼数量众多,分布均匀,密度相同。

假设鲈鱼全都正常生长,没有人为因素影响鲈鱼的发育于成长。

假设鲈鱼的形态近似为与胸围等周长与身长等高的圆柱体。

鲈鱼的身长越长体重越重,体重与身长存在正相关关系;

鲈鱼的胸围越大体重也越重,体重与胸围存在正相关的关系;

鲈鱼的胸围、身长互相影响,共同作用鲈鱼的体重;

符号说明

鲈鱼的身长

L

鲈鱼的胸围

C

鲈鱼的体重

W

模型三的待定系数

模型的建立与求解

模型一:建立鲈鱼的身长与鲈鱼的体重的模型

身长(cm)

36.8

31.8

43.8

36.8

32.1

45.1

35.9

32.1

重量(g)

765

482

1162

737

482

1389

652

454

为了研究鲈鱼身长与体重的关系,我们利用已测量的数据,取出身长及体重的数据,利用MATLAB软件画出散点图,如下:

方法一:我们把图形可以近似看成一条抛物线,身长与体重近似成二次函数关系

通过多次拟合可得:

W=1.6247*L^2-59.3124*L+70

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