2009 年西南民族大学学生数学建模论文
承 诺 书
我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则.
我们完全明白,在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式(包括电话、电子邮
件、网上咨询等)与队外的任何人(包括指导教师)研究、讨论与赛题有关的问
题。
我们知道,抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他
公开的资料(包括网上查到的资料),必须按照规定的参考文献的表述方式在正
文引用处和参考文献中明确列出。
我们郑重承诺,严格遵守竞赛规则,以保证竞赛的公正、公平性。如有违反
竞赛规则的行为,我们将受到严肃处理。
我们参赛选择的题号是(从A/B/C/D中选择一项填写):
我们的参赛报名号为(如果赛区设置报名号的话):
所属学校(请填写完整的全名):西南民族大学
参赛队员 (打印并签名) :1. 潘霄
2. 雷小龙
3. 刘莹莹
指导教师或指导教师组负责人 (打印并签名):
日期: 2009年 08月 27日
1
赛区评阅编号(由赛区组委会评阅前进行编号):
2009 年西南民族大学学生数学建模论文
编 号 专 用 页
赛区评阅编号(由赛区组委会评阅前进行编号):
评
阅
人
评
分
备
注
全国统一编号(由赛区组委会送交全国前编号):
2
全国评阅编号(由全国组委会评阅前进行编号):
3
基金分配问题
摘要 本文对基金优化分配问题进行探讨,为了得出最优化的分配方案我们将 M
1M 存一年, 2M 存两年, , nM 存 n 年。这样对前
分成 n 份(
2M , ,
1M ,
nM ),
面的(n-1)年,第 i 年终时 M1 到期,将 Mi 及其利息均取出来作为当年的奖金
发放;而第 n 年,则用除去 M 元所剩下的钱作为第 n 年的奖金发放,按这样的方
式发放,引入定期资金增长系数将其转化为线性回归问题,通过 Lingo 软件将问
题解出。
关键词:最优化分配 线性规划 Lingo 基金分配
1
2
1. 问题的提出
某校基金会有一笔数额 M 万元的基金,打算将其存入银行或购买国库券。
当前时间不定。取款政策参考银行的现行政策。
校基金会在 n 年内每年用部分本息奖励优秀师生,要求每年的奖金额大致相
同,且在 n 年末仍保留原基金数额。校基金会希望获得最佳的基金使用计划,以
提高每年的奖金额。请你帮助校基金会在如下设计基金使用方案,并对 M=8146
万元,n=10 年给出具体结果:
(1) 只存款不购买国库券;
(2) 可存款也可购买国库券;
(3) 学校在基金到位的第 3 年举行百年校庆,基金会希望这一年的奖金比其
他年多 20%。
期限
活期
半年定期
一年定期
二年定期
三年定期
五年定期
银行存款税后年利率(%)
国库劵年利率(%)
0.972
1.664
1.800
1.944
2.160
2.304
2.55
2.89
3.14
2.模型的假设
问题的本身尚有一些不确定的因素,为使问题简化,我们给出如下假设:
(1)该笔资金于年底一次性到位,自下年起每年年底一次性发放奖金,每年发
放的奖金额为固定的,记为 yn。
(2)仅考虑购买二年、三年、五年期国库券的情况,假设三种期限的国库券每
年至少发行一次,且只要想买,就一定能买到。
3
(3)银行存款利率和国库券的利率执行现行利率标准,且在 n 年内不发生变化。
3.符号说明
4.问题的分析及模型的建立和求解
问题一:
问题的分析:
在本小题中, 条件要求只存款不购国库券, 为了使得每年所得奖金最多, 即获
利最大, 因此活期存款及半年定期不考虑(利率较低). 我们考虑在每一年的到
期日从银行取出到期款, 并把所得金额分为: 发放奖金, 转存一年期存款、二
年期存款、三年期存款、五年期存款五个款项.
模型的建立及求解:
模型一 只存款模型
设将一元钱存入银行 k 年(包括中途转存),到期时本息最多可达 rk 元,则
假如第 k 年
有 Mk 元的存款到期,到期时取出,本息和最大可达 rkMk。现将 M 元分成 n 份,
分别记为 M1,M2,…,Mn。将 Mk 存入银行 k 年,到期时取出,将本息和作为
第 k 年的奖金(第 n 年本息和除作奖金外,还要留下原始本金 M),则应有
rkMk=yn
k=1,2,…,n-1, rnMn=yn+M
上式给出了 n 年内每年的奖金额 yn 与 M 的比值。但关键在于如何求出 rk,
k=1,2,…,n。下面给出 rk 的算法。
设将 1 元钱存入银行 k 年,k 年存期中有 x1 个一年期,x2 个二年期,x3 个三
年期,x5 个五年期,记 Ak(x1,x2,x3,x5)为其本息和,则
Ak(x1,x2,x3,x5)=
5
3
2
x
2
x
1
1
x
3
x
5
1
4
其中 x1+2x2+3x3+5x5=k, j 表示 j 年定期的存款利率,
r
k
max
k
,
xxA
k
(
1
,
x
3
,
x
4
)
2
k={(x1,x2,x3,x5)| x1+2x2+3x3+5x5=k,x1,x2,x3,x5 N }, N 表示非负整
数集。
上述问题可以表示为如下规划问题:
x
2
x
1
x
,
max (
)
f x x x x
5
3
5
5
3
. .
x
x
s t
x
3
5
1
N
,
x x x x
1
5
,
2
2
x
,
,
1
,
k
x
3
2
2
3
1
实际上,这个问题还可以用其它方法求解,容易看出,任意交换二个存期的
次序不改变本息和。例如,先存一年期后存三年期与先存三年期后存一年期,到
期时本息和是一样的。不仅如此,经计算可知以下五式成立
2
1 <2
,12<3,
2
2 <13
,23<5
,
2
3 <15
上式表明,存 2 个一年期不如一次存 1 个二年期,存 1 个一年期再转存 1 个二年
期不如一次存 1 个三年期,以此类推,存 2 个三年期不如先存 1 个一年期再转存
1 个五年期。故若 Ak(x1,x2,x3,x5)在(
)点取得最大值,则应有
,
*
,
xx
3
*
5
*
,
xx
1
*
2
s.t.
1x ≤1, *
*
1x + *
*
1x +2 *
*
2x ≤1, *
2x +3 *
2x ≤1, *
2x + *
3x ≤4;
3x ≤1;
3x ≤1;
所以当有 M 元存入银行时,rk=
max=
*
x
1
*
x
2
*
x
3
*
x
5
,问题一的目标函数为:
1
*
x
1
5
*
x
5
1
3
*
x
3
2
*
x
2
M
M
2
3
5
此非线性规划问题可用 LINGO 软件求解(程序见附录 1),得如下结果:
Global optimal solution found.
Objective value:
Extended solver steps:
Total solver iterations:
8525.692
0
0
Variable
X0
X1
X2
X3
X5
Value
0.000000
0.000000
0.000000
0.000000
2.000000
Reduced Cost
-121.2798
-113.2570
-86.46776
-65.67233
0.000000
Row
1
Slack or Surplus
8525.692
Dual Price
1.000000
5