ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ
СФЕРЫ БЫТА И УСЛУГ.
ИНСТИТУТ ЭКОНОМИКИ И УПРАВЛЕНИЯ.
КУРСОВАЯ РАБОТА.
Тема:”Изучение взаимно влияющих друг на
друга математических параметров”.
Выполнена студентом
Максименко Константином Викторовичем.
Группа ИД-1-1 ,
факультет ”Информационные системы
в экономике”.
Преподаватель:
Степанов Сергей Петрович.
Москва
1999
План работы:
1.Постановка задачи-стр.
2.Формализация задачи-стр.
3.Блок-схема программы-стр.
4.Листинг программы-стр.
5.Тестирование программы-стр.
1.Постановка задачи.
Очень часто при решении каких-либо задач на компьютере необ-
ходимо вычислять значения различных взаимозависимых переме-
нных. В частности , подобная задача может возникнуть при обра-
ботке экономической , производственной информации , вообще
любых данных , определяемых взаимозависимыми процессами.
Много подобных параметров в экономике.Для примера можно взять три основных рыночных показателя- спрос , предложение и
цену.В науке также немало взаимозависимых процессов. Именно поэтому столь большое значение будет иметь установление подоб-
ных взаимозависимостей. Поняв их , можно будет прогнозировать и будущее состояние системы этих параметров. А для рынка , для производства , для науки и многих других отраслей жизнедеятель-
ности человека такой прогноз развития просто необходим.
Поэтому в своей работе я решил исследовать данную область
компьютерных задач и понять механизм их решения в программ-
ном виде.
Для этого я взял небольшую задачу по прогнозу состояния
некоторой экосистемы.
Имеется зернохранилище с определённым изначальным количе-
ством зерна. Туда каждый сентябрь складывается урожай пшени-
цы и ежемесячно забирается некоторое количество зерна. Какую-
то массу зерна в конце года необходимо продать.
К сожалению , в зернохранилище водятся мыши. Если не контролировать их количество , они съедят всю пшеницу. Поэтому
туда пускают кошек , которые и должны уничтожать мышей. Но
мыши не исчезают полностью , а между количеством мышей и ко-
шек через некоторое время устанавливается равновесие. По задаче
требуется создать компьютерную модель данного равновесия при
наименьшем количестве мышей и наименьшем количестве кошек.
2.Формализация задачи.
Прежде всего , придётся ввести ряд ограничений- ведь модель и реальность- разные вещи. Основное ограничение- все процессы
в программе дискретны. Разумеется , в реальной жизни данные со-
бытия непрерывны , но для решения данной задачи допустима их
дискретность.
Будем также считать , что запасы пшеницы пополняются лишь раз в году , в августе. Уменьшение идёт за счёт съеденного мышами зерна , за счёт зерна , ежемесячно забираемого из хранилища , а часть продаётся в декабре по усмотрению пользователя. В случае
если пшеница в хранилище кончается , то программа останавлива-
ется.
Каждая мышь съедает в месяц 2 кг зерна. Прирост их числа зависит от количества пшеницы в хранилище : если на мышь при-
ходится не менее двух кг зерна , то их популяция за месяц возрас-
тает в полтора раза. В противном случае прирост составит 10% в месяц. Естественная смерность мышей составляет 1/12 общего чи-
сла мышей в месяц , т.к. мышь живёт в среднем 1 год. Количество
уничтожаемых мышей определяется размером их популяции : ког-
да на одну кошку приходится более 60 мышей , то каждая кошка за месяц ловит в среднем по 40 мышей. При меньшем количестве
мышей один кот может поймать лишь 15 мышей в месяц. Полнос-
тью истребить мышей нельзя , т.к. при нулевом уровне мышиной
популяции с окрестных полей в хранилище за месяц приходит до 20 мышей.
Количество кошек также постоянно изменяется. При доста-
точном количестве мышей , т.е. более 60 мышей на кошку , каж-
дая кошка приносит в марте и в сентябре по 3 котёнка. Если мы-
шей меньше , чем по 20 на кошку , то прирост кошек равен нулю.
Если же значение мышиной популяции лежит между этими преде-
лами , то появляется всего 3-4 котёнка на всю кошачью популя-
цию. В случае полного отсутствия мышей в хранилище за месяц погибает 80% кошек. Естественная смертность среди кошек равна
1/120 части от их общего числа , если их более 120 ; иначе за ме-
сяц может умереть одна из кошек , то есть средняя продолжитель-
ность жизни кошки составляет около 10 лет. В случае гибели всех
кошек хозяева хранилища пускают туда определённое количество
кошек. Особую роль в определении числа кошек в хранилище иг-
рает так называемый предельно терпимое количество мышей- тот уровень их популяции , когда их количество начинает беспокоить хозяев зерна. В этом случае хозяева пускают внутрь хранилища некоторое дополнительное количество кошек и котов , в среднем по одному коту на 30 замеченных грызунов ежемесячно. Минима-
льно допустимое количество кошек- ещё один важный параметр. Он определяет сколько кошек нужно помещать в хранилище в случае их полного отсутствия там. Разумеется , чем больше значе-
ние данного параметра , тем больше затраты на их приобретение.
Правда , избыток кошек можно продать по установленной изнача-
льно цене.
Собственно говоря , все вышеперечисленные действия нуж-
ны для обеспечения максимальной сохранности урожая , а , следо-
вательно и для получения максимальной прибыли от продажи зер-
на. Цена на пшеницу определяется в начале каждого года. По ней в конце года продаётся необходимое количество зерна , определяе-
мое пользователем программы. Если иссякают общие запасы зерна или денежных средств , выполнение программы прерывается. Программа прогнозирует состояние данной системы , в чём-то корректирует его сама, в чём-то требует корректировки от пользо-
вателя.
Все процессы , описанные ранее , нуждаются в математичес-
кой формализации. Для пшеницы значимы 3 параметра : общее ко-
личество пшеницы в хранилище , ежемесячное изменение массы зерна и количество зерна , ежегодно выставляемое на продажу-
W , DW и WS соответственно. W меняется при прибавлении DW ежемесячно и при вычитании WS ежегодно , в декабре. DW в свою очередь изменяется ежемесячно , уменьшаясь из-за мышей , а так-
же увеличиваясь каждый год в августе , за счёт урожая. WS заново
устанавливается также ежегодно , в декабре , самим пользовате-
лем. Исключительным событием , прерывающим программу , для
W считается его неположительное значение- хозяева хранилища не проживут без запасов зерна.
Состояние мышиной популяции определяется более сложно.
Начальное количество определяется случайным образом на интер-
вале от 1 до 20 и обозначается символом M. Ежемесячное измене-
ние количества мышей DМ , от которого зависит М , в свою оче- редь определяется естественным приростом. Он описан выше , а математически выглядит следующим образом : если W >= 2M , то
DМ за данный месяц равно 1,5М. Если же W<2M , то DМ=0,1М.
Кроме того , DМ меняется под воздействием естественной смерт-
ности , составляющей ежемесячно 1/12 от М. Сильно влияет на по-
пуляцию грызунов и количество кошек в зернохранилище. Чем больше мышей приходится на кошку , тем больше их и погибает.
В формализованном виде это выглядит так : если М/С ( С-общее количество кошек и котов) больше 60 , то за месяц гибнет 40*С мышей. Если М/С меньше или равно данному соотношению , то
ежемесячно уничтожается 15*С грызунов. Общее воздействие прироста , смертности и уничтожения мышей и определяет DМ.
DМ , в свою очередь , корректирует М.
Вершиной данной экологической пирамиды является популя-
ция кошек и котов в хранилище. Её состояние прямо зависит от численности мышей. Численность кошек С определяется как внут-
ренними параметрами- естественными смертностью и рождаемос-
тью,- но и внешним- субъективной оценкой целесообразности со-
держания данного числа мышеловов в хранилище , приводящей к покупке или продаже некоторого количества животных. И подчас решающим становится именно внешний , корректирующий равно-
весие между мышами и кошками , субъективный параметр. При
формализации характеристик популяции кошек нужно начать с определения минимально допустимого количества живущих в ам-
баре кошек. Это параметр внешний для этой экогруппы и опреде-
ляется он пользователем при оценке целесообразного размера ко-
шачьего присутствия в хранилище. Здесь допустим и нулевой уро-
вень , как наименее дешёвый. Но он же и наиболее рискованный ,
т.к. отсутствие кошек приведёт к всплеску численности мышей в амбаре. В математическом представлении он называется MNC.
Далее начинают действовать естественные , внутренние парамет-
ры , такие , как рождаемость и смертность кошек. Все эти парамет- ры составляют в суммарном воздействии Рождаемость зависит от количества мышей и в виде формул выглядит так : при M/C >60 DC=3C котят, при 20 < M/C < 40 DC=3 или 4 котёнка , при ещё меньшем – DС=0. Естественная смертность определяется общим количеством кошек. При С>=120 ежемесячно умирает С/120 ко-
шек , а при меньших значениях С – одна кошка или ни одной.Рас-
считать дополнительно необходимое количество мышеловов по-
могает предельно допустимое количество мышей – MN. Если
M > MN , то DС = DС + М/30 , а DS = DS – ( М/30 ) * РС , где DS -
ежемесячное приращение годового дохода , а РС – цена одной кошки. Если же М<=MN , то DC= DC + ( МNС – С) и
DS=DS + PS * ( C – MNC ) , т.е. количество кошек выравнивается по MNC с помощью продажи или покупки необходимого для это-
го числа кошек.
В конце программы высчитываются результаты взаимодейст-
вия всех экологических групп в кокретном финансовом выраже-