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        培養(yǎng)工科院校學(xué)生數(shù)學(xué)建模能力的大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的探索
        ——以《運籌學(xué)》教學(xué)為例

        2019-12-05 01:43:28
        福建茶葉 2019年9期
        關(guān)鍵詞:運籌學(xué)售價定價

        張 杰

        (東北電力大學(xué)理學(xué)院,吉林吉林 132012)

        數(shù)學(xué)是幾乎所有自然科學(xué)和工程技術(shù)研究的基礎(chǔ),隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計算機(jī)的普及,數(shù)學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛,以空前的廣度和深度向經(jīng)濟(jì)、管理、金融、生物、醫(yī)學(xué)、環(huán)境、地質(zhì)、人口、交通等新的領(lǐng)域滲透,數(shù)學(xué)理論與計算技術(shù)的不斷進(jìn)步使得數(shù)學(xué)已經(jīng)成為當(dāng)代高科技的一個重要組成部分。大學(xué)數(shù)學(xué)教育在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力方面具有獨特的地位和難以替代的重要作用。人們對各種問題的要求越來越精確,使得數(shù)學(xué)的應(yīng)用越來越廣泛和深入,數(shù)學(xué)理論與方法的不斷擴(kuò)充。

        在創(chuàng)新人才的培養(yǎng)過程中,需要改變數(shù)學(xué)教學(xué)的觀念,不僅需要學(xué)生掌握數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識,而且要有科技人才應(yīng)具備的數(shù)學(xué)素質(zhì),即科學(xué)思維方法、邏輯推理能力、應(yīng)用數(shù)學(xué)能力和計算機(jī)應(yīng)用能力。通過這種教學(xué)使學(xué)生了解如何利用數(shù)學(xué)知識和方法去分析問題和解決問題,使他們在以后的工作中能經(jīng)常性地想到用數(shù)學(xué)和利用計算機(jī)軟件去解決問題。在保持傳統(tǒng)數(shù)學(xué)教學(xué)優(yōu)點的同時,融入討論式、問題式、案例式教學(xué)。使學(xué)生能在教師的指導(dǎo)下,選擇從自己周圍遇到的和社會生活中出現(xiàn)的有興趣的問題,用類似科學(xué)研究的方式去解決。這樣做法既有利于教師組織教學(xué),也適合于教師引導(dǎo)學(xué)生對一些問題進(jìn)行“研究”和“探索”訓(xùn)練。這種探索有利于訓(xùn)練學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題的能力,鍛煉學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識和方法及數(shù)學(xué)軟件解決問題的能力,有利于培養(yǎng)和發(fā)掘優(yōu)秀人才。

        1 算例分析

        某染料廠用甲、乙、丙三種原料混合配制出A、B、C三種不同的產(chǎn)品。原料甲、乙、丙每天的最大供應(yīng)量分別為100、100、60千克,每千克單價分別為65、25、35元。

        由于A、B、C三種產(chǎn)品的質(zhì)量限制,要求產(chǎn)品A中含原料甲不少于50%,含原料乙不超過25%;產(chǎn)品B中含原料甲不少于25%,含原料乙不超過50%;產(chǎn)品C的原料配比無限制,產(chǎn)品A、B含原料丙比例無限制。產(chǎn)品A、B、C每千克的售價分別為50、35、25元。

        問應(yīng)如何安排生產(chǎn),才能使所獲利潤達(dá)到最大?

        首先,將信息提煉并制表,可得問題的全部信息見表1。

        表1 產(chǎn)品信息表

        (1)確定決策變量

        設(shè)xij表示第i種產(chǎn)品中含第j種原料的數(shù)量(單位:千克),見表2

        產(chǎn)品 原料乙甲丙A B C x11x12x13x21x22x 23 x31x32x33

        (2)確定約束條件

        原料配比約束:

        日供應(yīng)量約束:

        (3)確定目標(biāo)函數(shù)

        此問題的目標(biāo)為獲利最大,因此目標(biāo)函數(shù)為:

        問題的數(shù)學(xué)模型為:

        利用LINGO軟件求解,結(jié)果見下表

        產(chǎn)品 原料甲乙丙A B C 100 50 50 0 0 0 0日供應(yīng)量上限100 100 0 0 6 0

        日獲利最大值為500元。

        2 問題的進(jìn)一步討論分析

        2.1 產(chǎn)品最低售價的確定

        進(jìn)一步分析可知,原料過剩。在原有決策變量的基礎(chǔ)上,添加三個價格變量,設(shè)

        產(chǎn)品A的售價為x1,產(chǎn)品B的售價為x2,產(chǎn)品C售價為x3,單位不變。

        原料產(chǎn)品甲乙售價A B C x x 11 x13 x1 12 22 x 21 x x 23 x丙2 x31 x32 x33 x3

        定價原則為:

        (1)滿足產(chǎn)品配比限制;

        (2)三種資源消耗完畢;

        (3)每種產(chǎn)品的售價不低于其成本價。

        即除原料配比約束外,增加兩個約束條件:

        (1)三種資源消耗完畢:

        (2)售價不低于成本:

        由于要確定三種產(chǎn)品的最低定價,因此目標(biāo)函數(shù)為求利潤的最小值:

        問題的數(shù)學(xué)模型為:

        利用LINGO軟件求解,得

        在滿足定價原則的前提下,最低定價為:產(chǎn)品A—48元,產(chǎn)品B—40元,產(chǎn)品C—39元,此時為零利潤。

        2.2 最低定價下,原料消耗完畢的最大利潤

        下面計算在最低定價下,原料消耗完畢時的最大利潤

        利用LINGO軟件求解,得

        日獲利最大值:840元

        日獲利最大值:840元。

        2.3 產(chǎn)品售價增加對配比方案的影響

        進(jìn)一步分析產(chǎn)品售價增加對配比方案的影響,設(shè)

        則問題的數(shù)學(xué)模型為:

        利用LINGO軟件對目標(biāo)函數(shù)中變量u、v、w的系數(shù)進(jìn)行靈敏度分析,結(jié)果如下:

        分析結(jié)果如下:

        (1)產(chǎn)品A的售價增加對配比方案沒有影響;

        (2)產(chǎn)品B的售價增加幅度不超過3.5元時,方案不變;

        (3)產(chǎn)品C的售價增加幅度不超過9元時,方案不變。

        對該案例的研究過程做如下總結(jié):

        (1)本案例在原有的條件下建模求解,其結(jié)果存在原料過剩以及利潤偏低的問題,原因是產(chǎn)品定價不合理造成的;

        (2)在合理的定價原則下,建立產(chǎn)品定價模型并求解,得到了三種產(chǎn)品的最低定價;

        (3)在最低定價下,重新求最大利潤,并且對產(chǎn)品售價的變化做靈敏度分析。

        3 結(jié)論

        解決實際問題過程中需要注意以下四點:

        (1)在建立數(shù)學(xué)模型的時候盡量避免使用等式約束;

        (2)對求解結(jié)果要給予解釋及合理性分析,逐步改進(jìn)模型;

        (3)對實際案例中繁雜的信息要善于提煉、列表;

        (4)對于具有兩個腳標(biāo)的決策變量,最好用表格的形式表示。

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