2017年深圳杯建模挑战赛C题决赛论文（独家）
本人2017年入选了深圳杯建模决赛，这是正式答辩时的论文。仅供各位建模的同学学习参考。基于问趣二中的预测结果,计算得出未来十年的总成本数量及各模式下各分项成本(涵盖直接业务成本、经济技术成本、问接的当下和远期社会成本)比例,分析其变化趋势,并通过作图直观反映。考虑到目前深圳已经开始建立生活垃吸强制分类制度,本文详细分析了家庭分类与专业分类两种前端分流模式对总成本的影响。问题三的分析基于较为完善的模型,对远期效益成木比进行估算,从深圳市具休情况岀发,设计一套生活垃圾处理的优选模式,以供参考。符号说明变量含义生活垃圾处理社会总成本直接成本直接业务成本收集成本第种收集方式的成本第种收集方式中的第种成本运输成木第种运输方式的成本第种运输方式中的第种成本处理成本第种处理方式成本绎济技术成本固定成本第种固定成本可变成本第种可变成本税收减免第种税收减免间接的当下和远期社会成本,即环境损失成本第种环境损失成本年度垃圾处理量湿垃圾占垃圾总量的比例垃圾分类中的干垃圾总量垃圾分类中的湿垃圾总量模型假设假设在估算时间内国家及深圳市相关政策不变。假设在估算时间内折现※为假设在佔算时间内政府对源头分类的补贴保持不变倀设在估算时间内填埋、焚烧、生物处理三种方式下的基准地价的季度增长率分别为模型建立与求解问题一的模型建立模型的准备针对问题一,将生活垃圾处理的社会总成本分为直接业务成本、经济技术成本、问接的当下和远期社会成本,如图生活垃圾处理社会总成本直接业务成本D经济技术成本E间接的当下和远期社会成本图生活垃圾处理社会总成本构成直接业务成本分析在直接业务成木中,我们又将其细化分成了垃圾收集成木、运输成木和处理成本三个部分,如图直接业务成本D收集成本D处理成本D匚运输成本D图直接业务成本构成4()收集成本分析由附件一可知,在不同的垃圾处理模式中,收集方式分别对应混合收集、源头分类收集和混合收集末端分类。即收集成本可划分为混合收集成本源头分类收集成本及混合收集木端分类成本而且每一种收集方式的成本又涵盖了公用垃圾桶成本(分别对应)和运输成本(分别对应),值得注意的是,源头分类收集方式会有额外的政府补贴,而混合收集末端分类方式在末端分类时会占用额外的土地、人力、设备等,因此会产生额外的成本和,如图收集成本De混合收集源头分类成本收集成本集,末端分类成本D公用福政府Dcg成本图收集成本构成()运输成本分析运输成本分为混合运输成本和分类运输成本两类,其中每一种运输成本都包括转运站成本(表示从各公用桶运输到转运站进行进一步处理所需成本,分别对应)和运输成本(分别对应),如图:运输成本Dt混合分类运输运输成本成本转运站成运输站成运输本成本DtD图运输成本构成5()处理成本分析由于处理模式的不同,处理成本可分为焚烧处理成本、填埋处理成本以及生物处理成本,如图处理成本D。焚烧填埋生物处理处理处理成本成本成本DstD图处理成本构成经济技术成本分析经济技术成本包括固定成本、可变成本和税收减免。固定成本分为土地成本和建设成本可变成本包括飞灰补贴、底灰补贴电价补贴、渗沥液补贴以及其他补贴;税收减笕分为増值税减笕、营业税减免和企业所得税减免,如图:经济技术成本E税收减免可变成本定成本E稅减税减税减其他补赎二c5EC2填埋场生物处理厂图经济技术成本构成间接的当下和远期社会成本分析问接的当下和远期成本涵盖了由于环保标准提高所花费的成本、水污染造成的损失、大气污染造成的损失以及固体废弁物污染造成的损失如图6问接的当下和远期社会成本L水污染损失气污染固体废物污染损失L4业损幻1匚人体健康损失[林损头「其他损类图间接的当下和远期社会成本构成模型的建立考虑到不同情况下,决策者会选择不同的模式组合方式。因此,在计算社会总成本时,本文选用各个模式下不同环节所需成本的叠加,从而求得深圳市生活垃圾处理的社会总成木。直接业务成本的计算直接业务成本包括收集成本、运输成本、处理成本直接业务成本的计算公式为:()收集成本的计算公式为=∑∑++代表混合收集成本,代表源头分类收集成本,代表源头混合收集,末端分类成木;代表第种收集方式的公用桶成木,代表第种收集方式的运输成本,代表单位垃圾消耗的公用桶成本,代表生活垃圾年产量,此成本仅包括垃圾桶至小型转运站的成本,如果决策者选择源头混合收集,末端分类方式收集垃圾,则应该加上额外的土地、设各、人工等成本(后面统称为额外成本),如果选择源头分类,则应加上政府补贴;代表单位吨数单位公里运输价格(是一个与距离有关的分段函数),代表距离;代表单位湿垃圾政府补贴成木;代表单位土地、设备、人工等的成木代表湿垃圾占总垃圾量的比重。()运输成本包括混合运输成本、分类运输成本运输成本的计算公式为7代表第种运输方式的转运站成本,包括转运站人工费,以及设备维护费等,代表第科运输方式的运输成本,此成本仅包括小型转运站至末端垃圾处理站的成本,代表单位转运站成本。()处理成本包括焚烧成本、填埋成本和生物处理成本处理成木的计算公式为代表单位垃圾焚烧处理成本;代表单位垃圾填埋处理成木;代表单位垃圾生物处理成本。经济技术成本的计算经济技术成本包括固定成本、可变成本、税收减免经济技术成木的计算公式为固定成本包括焚烧垃圾的十地成本、填埋的十地成本、建设成木。固定成木的计算公式为:代表当年地价,代表十地面积,代表折现率,代表工业用地年;十地机会成本为;代表年地价,代表季度地价增长率,代表时间:代表填哩高度;ρ代表填埋密度代表十地机会成本;代表建设补贴。可变成本包括飞灰补贴、底灰补贴、电价补贴渗沥液补可变成本的计算公式为8=代表单位底灰处理补贴,代表底灰量,代表单位飞灰处理补贴,代表K灰量;代表上网电价补贴,代表超额供电补贴;代表单位污水处理补贴,代表污水处理量税收减免包括增值税减免、营业税减免企业所得税减免税收减免的计算公式为:间接的当下和远期社会成本的计算间接的当下和远期社会成本包括环保标准提高后所需成本(远期环境标准提髙后垃圾处理费升高所需成本)、水污染导致的健康损失、空气污染健康损失、固体废弃物污染损失。水污染导致的健康损失包括早逝引起的健康损失、疾病治疗费用和误工损失;由于垃圾厂排放的气休中对人体造成巨大损失的气体为二嵁英,故将空气污染健康损失考虑为二嗯英造成的健康损失;在计算固休废弃物污染时,采用市场价值法对生活垃圾固休废弃物造成的人工管理费、设备费和运输费等费用进行计算不管对生活垃圾使用哪种处理方式,在计算生活垃圾堆存造成的经济损失时,以需按填埋量来进行计算间接的当下和远期社会成本为:∑∑总数总数指标评价和危险特征阐述,结合国际组织的研究成果,对水污染健康损伤的不良影响进行定量评{,代表年人均收入,代表就诊人数,代表人均治疗费用,代表日均收入,代表住院病例,代表每患病者入住天数;代表不同浓度区域的编码,代表不同浓度区域的二惡英致癌风险代表每平方公里人口密度,代表不同浓度区域所占的面积,代表个体生命价值代表治疗费用;代表生活垃圾堆存损失系数,代表生活垃圾堆存量。综上,由上述各式可得生活垃圾的社会总成本为:+十问题二模型建立及解决各模式的直接成本估算方案完善深圳市生活垃圾直接成木包括直接业务成木和经济技术成木,由式()至式()可知,城市生活垃圾直接成本为:当期社会总成本估算由已知数据代入问题一模型中可知年的社会总成本为:+十元日前仅得到年深圳市生活垃圾年产量数据,如图:s0047544069406图年深圳市生活垃圾年产量无法直接计算出当期以及未来十年各模式下直接成本,故基于灰色预测方法,根捃此数据,估算得出年的生活垃圾年产量如表
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maple中文教程
maple教程，让你更好的学习maple，教程完整而且全面1.3 Maple的基本功能maillist: mathgroupowolfram comMaple的网络资源:http://www.maplesoft.comhttp://daisy.uwaterloo.caftp//ftp.maplesoft.commaillist: maple-listodaisy uwaterloo caMatlab的网络资源http://www.mathworks.comftp//ftp.mathworks.comnews: //comp. soft-sys matlabREDUCE的网络资源http://www.rrz.uni-koeln.de/reducehttp://www.zib.de/symbolik/reduceftp: //ftp. rand. org/software_and_data/reduce符号计算研究机构及信息中心http://t mcs. kelh七七p://ww.cain.nl/http://www.risc.uni-linz.ac.atnews: //sci. math. symbolic其它符号计算软件的网络地址Derivehttp://www.derive.comMacaulay2http://www.math.uiuc.edu/macaulay2/Macsymahttp://www.macsyma.comMagmahttp://www.maths.usydeduau:8000/u/magma,Mathcadhttp://www.mathsoft.com№uPadhttp://www.mupad.deScilabhttp://www-rocq.inria.fr/scilab/13 Maple的基本功能计算札代数系统与其它计算札语言的木质区别是:计算机代数系统具有符号计算的能力,为用户提供交互式的计算环境,可以进行常规的数学计算,可以根据给定的数学函数画出函数的二维或三维图形.下面我们简要描述 Maple的基本功能数值计算对于普通的数, Maple总是进行精确的计算,这种规则对于有理数和无理数是相冋的.因此对于无珥数 Maple按照有关的数学规则进行计算,只有当用户需要计算浮点数近似值时, Maple才按照用户要求的精度计算>1/5+1/49第一章 Maple系统简介5!/21evalf o%)5.7142857141f(Pi,40)3.14159265589793238462643:383279502884197>2.496745643/2;1.248372822>abs(3+5*I);>(3+4*I)/(1+工);从上面的例子可以看到,对于复薮Mape按照复数的规则进行计算.多项式符号计算系统的最基本功能是处理符号表达式,多项式则是最基本的符号表达式.从下面的例子中可以看到 Maple可以用各种方式处理多项式、三角表达式、指数与对数等许多数学表达式> factor(x^4+2*x^3-12米x^2+40*x-64(x-2)(x3+4x2-4x:+32)expand((x+1)"5)+5x4+10x3+10:2+5x+1lify (exp (x*log(y)))simplify(sin(x)2+cos(x)2)> xpand((x2-a)^3*(x+b-1));x7+x6b-26-3:5a-3x4ab+34a+3x3a2+3x2a2b-3x2a2-a3-a3b+a3expand(cos (4*x)+4*cos(2*x)+3, trig)1.3Mapl的基本功能bine(4*cos(x)"3, trig)cos (3 c)+3 cos(a)解方程用 Maple来解简单的方程是毫无问题的,即使是很复杂的方程 Maple也可以用数值计算的方法来处理.>Slve(x^2-3*x=2,x);31>g1sys:={2*x+31,x-y-z=4,3*x+7*z=3solve(glsys)24974311> fsolve({x2+y2=10,x^y=2},{x,y});{=3.102449071,y=.6122170880}矩阵计算Mapl还有许多命令可以处理矩阵和向量,不过需要调用线性代数软件包1inag.还有一点特别的是,作矩阵的乘法需要一个特殊的算子&*>with (linalg)Warning, new definition for normWarning, new definition for traceatrix([[2,3],[1,4]);2314inverse(a), det(a)([L,x],[y,z]])b:=第一章 Maple系统简介eval(a+b)2+03++y4+eval(a &* b)2w+3y2x+3+4yx+4极限,求和与乘积对于普通的求极限问题,可以接用 Maple来计算,它还可以符号的计算级数的和与积.当符号计算不成功时,还可以作数值计算>1imit((sqrt(1+x)-1)/x,x=0);limit(x!/xx, infinity);y);evalf(product(1+1/x"2, x=1.. infinity ));3.676077910微分与积分用 Maple来求微分是相当容易的,使用diff命令即可以求出数学表达式的微分,不过求出的结果可能是相当复杂,因此運常还要用 simplify命令进行化简.求数学表达式的定积分和不定积分就相对复杂一些,需要某些特定的算法.对于复杂的函数,求出的结果可能是某些特殊函数.对于定积分,还可以用eva1f求出积分的数值.simplify(diff((x-1)/(x"2+1), x));1-2diff(sin(x*y),x);g ) yint(1/(1+x+x^2),x);2cH1.3 Maple的基本功能int(sin(x 2),x=a.b)FresnelS(bint(sin (x)/x, x=o.5)eva1.549931245微分方程对于不太复杂的常微分方程, Maple可以求出它的符号解.如果你没有给初始条件,或者给的初始条什或边界条件不全,在解的公式中会带有积分常量> deq: =diff(y(x), x)*y(x)(1+x 2)=x;n:=(ny(x)y()(1+x2)dsolve(deq},{y(x)});y(a)=vIn(1+ c2), y(a)ln(1+x:2)> dsolve((y(x)2-x)*D(y)(x)+x^2-y(x)=0,{y(x)});1- y().r+oy()C1级数展开当数学问题比较复杂时,求出准确解通常是不可能的,用 serles作级数展开是有帮助的series(sin(x), x=0, 10)9+O(x5040362880例如在下列微分方程中,就是用级数方式求出的微分方程级数解>口rder:=10deq: =diff(y(x), x$2)+diff(y(x), x)+(x)=x+sin(x02v(a))+y(a)> sln1:=dsolve((deg, y(0)=0, D(y)(0)=0,y(x)1, series)3nt:y(m)=a2-1412405040x23+O(x21)20160181440第一章 Maple系统筒介Laplace和 Fourier变换Laplace变换和 Fourier变换是常用的数学变换.在 Maple中有一个积分变换的程序包inttrans提供了各种积分变换和它们的逆变换with (inttrans)s);s cos(a)+sin(a+1invlaplace(%,s, t)(a)cos(t)+sin(a)sin(tcombine(%, trig);(t-a)alias(sigma=Heaviside)f: =sigma(t+1)g: =simplify(fourier(f, t, w))I(T Dirac(an)w-Dsin(an)插值与函数拟合的像々命令可以由m个点出发计算m-1阶的插值多项式.在下例中的取值是1到10y的值是1到10之间的10个随机数f是相应的插值多项式datax:=[seq (i, i=1.10)]> data:=[seq(rand(10)(),i=1..10)]dataxy: =zip((x, y)->Lx,y], datax, datay)dater:=[1,1],②2,0],[3.7,[4,3],⑤,6],6,8,[7,5,8,8],[⑨,1,[10,9f:=interp(datax, data, x)1751711699371927323176741652577518404U3206048028801728057603240l8116483166915333602520x-2使用数值逼近程序包 numapprox中的pade命令可以计算一个给定函数的有理逼近函数以及其它类型的逼近函数with(numapprox)>x0:= solve(x^2=Pi/2)[1]T1.3 Maple的基本功能>f:=pade(tan(x^2),x=x0,[3,3])f:=(-17280m19/2√2+10800%17+43200%138-76809%13x103072%12m25/2√2-324007152V2+3840x232√2+2880%179+30729%13712+2010%2x2￥2-14100%1x2y2-1520%1m2)/(-11520丌1+1024x13-1400x9-10800)%1+(7680x23/22-115209/2v2+21600m15/2v2%12+(-7680m12+3156010+648007)%1)1:=evalf(normal(f))45329581221092-.1125313130109+10541843601093+.5353835473109x)/(2(.109716870010x2+.S958248690103-,135628886010)图形最常用的画图命令是plot和plot3d.下面的例子说明了使用在两个命令的方法>plot(sin(x)*exp(1)^(-x/7),x=0,,4*Pi);plot 3d(sin(x)exp(1)"y, x=0.. 2*Pi, y=0.. Pi, axes=boxedMaple编程Maple不仅可以对数学表达式进行计算,还可以编程.他的编程语言和其它的结构化编程语言很相似第一章 Maple系统简介f(x:: nonnegint)2 option rememberif x=0 then olif x=1 then 1else f(x-1)+f(x-2) end ifend>f(40)10233415514 Maple系统的交互使用Maple的窗口环境提供了先进的工作区界面.其护充的数学功能简明易用,用户可以在其中展现数学思想,创建复杂的技术报告,充分发挥 Maple的功能图1.1: Maple的窗凵环境B6型团囚K9 United [u]. 5e e11C wOrksheet ElementsABTAEZHIKAMint((PI/2)3in(x)+22,:NEOIPLYXΩI cor]+-plo({-1/2too8(x),x=10.,10际回四a Maple的上具条B内容工具条,它还包含一个输入和编辑文本的区域C节的头部及标题D Maple的输入,提小符为“>”,显小为红色
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