数学建模汽车租赁问题.docx

一家汽车租赁公司在3个相邻的城市运营，为方便顾客起见公司承诺，在一个城市租赁的汽车可以在任意一个城市归还。根据经验估计和市场调查，一个租赁期内在A市

租赁的汽车在A,B,C市归还的比例分别为0.6,0.3,0.1;在B市租赁的汽车归还比例

0.2,0.7,0.1;C市租赁的归还比例分别为0.1,0.3,0.6。若公司开业时将600辆汽车平均分配到3个城市，建立运营过程中汽车数量在3个城市间转移的模型，并讨论时间充分长以后的变化趋势。

二、模型假设

假设在每个租赁期开始能把汽车都租出去，并都在租赁期末归还；

假设一个租赁期为一年；

假设在每个租赁期该租赁公司都有600辆汽车可供租赁。

三、符号说明

k：租赁期（k=0,1,2,3……）

n：年数

x(k)：第k个租赁期A市的汽车数量

1

x(k)：第k个租赁期B市的汽车数量

2

x(k)：第k个租赁期C市的汽车数量

3

A：刻画汽车在A,B,C三市归还比例的矩阵x(:,1)：第一年A,B,C三市拥有的汽车数量的矩阵x(:,k?1)：第k?1年A,B,C三市拥有的汽车数量矩阵

四、模型分析

该问题是差分方程下的一个简单问题，根据题目中给出的初始条件和三个城市的归还比例，可以列出差分方程的模型公式，便可清晰的看出每个租赁期三个城市的汽车数量与下一个租赁期三个城市汽车数量之间的关系。建模过程中可直接选择10年后或是20年之间的汽车变化情况，得出具体的模型，大致如下：

x2(k)x1(k)

x2(k)

x1(k)

x3(k)

280

260

240

220

200

180

160

140

120

0 5 10 15 20 25 30

从图中我们可以清晰的看出，大概在8年以后，三个城市的汽车数量基本趋于稳定，是一个定值，而这三个城市归还比例之和为：A市为0.9，B市为1.3，C市为0.8，易得出n年以后B市的汽车数量最高，其次是A市，然后是C市，这与我们得出的模型与结论基本相同，即可得出该模型是正确的。

而当初始值不同时，每个城市的归还比例是不会随之改变的，所以在时间充分长以后三市所拥有的汽车数量都是趋近于180,300,120.

五、模型及其求解

记第k个租赁期末公司在ABC市的汽车数量分别为x

1

(k),x

2

(k),x

3

(k) (也是第k+1个

租赁期开始各个城市租出去的汽车数量），很容易写出第k+1个租赁期末公司在ABC市的汽车数量(k=0,1,2,3……)

由题意可得初始A,B,C三市的汽车数量为200,200,200，在A,B,C三市租赁的汽车在A市归还的比例为0.6,0.2,0.1，由此可得差分方程为：

x(k?1)?0.6x

1 1

(k)?0.2x

2

(k)?0.1x

3

(k)

同理可得在B市的归还的差分方程为：

x(k?1)?0.3x

2 1

(k)?0.7x

2

(k)?0.3x

3

(k)

在C市的归还的差分方程为：

x(k?1)?0.1x

3 1

(k)?0.1x

2

(k)?0.6x

3

(k)

综上所述，我们建立一阶差分方程模型为：

?x(k?1)?0.6x(k)?0.2x(k)?0.1x

(k)

?1 1 2 3

?x(k?1)?0.3x(k)?0.7x(k)?0.3x

(k)

?2 1 2 3

?x(k?1)?0.1x(k)?0.1x(k)?0.6x(k)

3 1 2 3

用矩阵表示

?x(k?1)? ?0.6 0.2 0.1??x(k)?

? 1 ? ? ?? 1 ?

?x(k?1)???0.3 0.7 0.3??x(k)?

? 2 ? ? ?? 2 ?

3??x(k?1)? ?0.1 0.1 0.6??

3

?

x(k)

3

用matlab编程，计算x(k),观察n年以后的3个城市的汽车数量变化情况，见附录一。

如果直接看10年或者30年发展趋势，可以直接在命令窗口（commondwindow）作，而不是必须编一个函数，程序、运行结果见附录二。

求出10年间每年三个城市拥有的汽车数量，如下表;

初始值

第一年

第二年

第三年

第四年

第五年

A

200

180

176

176

178

179

B

200

260

284

294

297

299

C

20