数学建模问题，考试的，急急！！！

Question

题目一：煤矸石堆积（江小平老师提供）
煤矿采煤时，会产出无用废料煤矸石。在平原地区，煤矿不得不征用土地堆放矸石。通常矸石的堆积方法是：

架设一段与地面角度约为 β=25゜ 的直线形上升轨道（角度过大，运矸车无法装满），用在轨道上行驶的运矸车将矸石运到轨道顶端后向两侧倾倒，待矸石堆高后，再借助矸石堆延长轨道，这样逐渐堆起如下图所示的一座矸石山来。

现给出下列数据：

矸石自然堆放安息角（矸石自然堆积稳定后，其坡面与地面形成的夹角）α<=55゜；
矸石容重（碎矸石单位体积的重量）约2吨/米3；
运矸车所需电费为 0.50元/度（不变）；
运矸车机械效率（只考虑堆积坡道上的运输）初始值（在地平面上）约30%，坡道每延长10米，效率在原有基础上约下降2%；
土地征用费现值为8万元/亩，预计地价年涨幅约10%；
银行存、贷款利率均为5%；
煤矿设计原煤产量为300万吨/年；
煤矿设计寿命为20年；
采矿出矸率（矸石占全部采出的百分比）一般为7%～10%。
另外，为保护耕地，煤矿堆矸土地应比实际占地多征用10%。

现在煤矿设计中用于处理矸石的经费（只计征地费及堆积时运矸车用的电费）为100万元/年，这笔钱是否够用？试制订合理的年度征地计划，并对不同的出矸率预测处理矸石的最低费用。

题目二：易拉罐形状和尺寸的最优设计（梅志红老师提供）
我们只要稍加留意就会发现销量很大的饮料 (例如饮料量为355毫升的可口可乐、青岛啤酒等) 的饮料罐(即易拉罐)的形状和尺寸几乎都是一样的。看来，这并非偶然，这应该是某种意义下的最优设计。当然，对于单个的易拉罐来说，这种最优设计可以节省的钱可能是很有限的，但是如果是生产几亿，甚至几十亿个易拉罐的话，可以节约的钱就很可观了。

现在就请你们小组来研究易拉罐的形状和尺寸的最优设计问题。具体说，请你们完成以下的任务：

1． 取一个饮料量为355毫升的易拉罐，例如355毫升的可口可乐饮料罐，测量你们认为验证模型所需要的数据，例如易拉罐各部分的直径、高度，厚度等，并把数据列表加以说明；如果数据不是你们自己测量得到的，那么你们必须注明出处。

2． 设易拉罐是一个正圆柱体。什么是它的最优设计？其结果是否可以合理地说明你们所测量的易拉罐的形状和尺寸，例如说，半径和高之比，等等。

3． 设易拉罐的中心纵断面如下图所示，即上面部分是一个正圆台，下面部分是一个正圆柱体。

什么是它的最优设计？其结果是否可以合理地说明你们所测量的易拉罐的形状和尺寸。

4． 利用你们对所测量的易拉罐的洞察和想象力，做出你们自己的关于易拉罐形状和尺寸的最优设计。

题目三：“报童的诀窍”模型的改进（陈勇明老师提供）
《数学模型》（第三版，姜启源、谢金星 等编著，高等教育出版社，2003.）“报童的诀窍”模型有如下一些因素没有考虑：
（1） 没有考虑到当进货量少于需求量时缺货将对报童造成损失；
（2） 报童卖报地点与进货地点通常有一定路程的距离，假设报童退货时乘坐公共汽车到进货地点退货，报童还需支付车票费用。
任选一题就行，拜托，详细点，给点书面说明-。-！！！

Answer 1

2