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数学建模 第二轮学校复习资料.doc

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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.
2009年西南民族大学学生数学建模论文
全国评阅编号(由全国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 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
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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 ,12<3, 2 2 <13 ,23<5 , 2 3 <15 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
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