Python數(shù)學(xué)建模極簡(jiǎn)入門(mén)(六)--差分方程組

前面已經(jīng)講過(guò)了差分方程,那差分方程組是個(gè)啥就不用我介紹了吧。

今天為大家?guī)?lái)一個(gè)差分方程組解實(shí)際問(wèn)題的例子:

特拉法爾加海戰(zhàn)

背景介紹來(lái)自于百度百科--特拉法爾加海戰(zhàn)

此戰(zhàn)中,法西聯(lián)合艦隊(duì)主帥為維爾納夫甸各,英國(guó)艦隊(duì)主帥為納爾遜随闺。

開(kāi)戰(zhàn)初期虾标,法西聯(lián)合艦隊(duì)有戰(zhàn)列艦33艘现拒,可謂勢(shì)均力敵,英國(guó)有戰(zhàn)列艦27艘望侈。兩個(gè)艦隊(duì)?wèi)?zhàn)力差距并不大印蔬,甚至法西聯(lián)軍還有一定優(yōu)勢(shì)。

但是最后的結(jié)果卻是法西聯(lián)軍大敗脱衙,從此一蹶不振侥猬。

我們來(lái)分析一下,究竟是為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的結(jié)果:

  1. 我們假設(shè)所有戰(zhàn)斗均是剛正面捐韩,沒(méi)有偷襲退唠。轉(zhuǎn)換成數(shù)值之后即是:每一階段戰(zhàn)斗中每一方戰(zhàn)艦損失量都是對(duì)方的5%(分?jǐn)?shù)值也是有意義的,表示有一艘或多艘戰(zhàn)艦不能全力以赴地參加戰(zhàn)斗)荤胁;
  2. 不死不休瞧预,每次戰(zhàn)斗結(jié)束的標(biāo)志為某一方軍艦數(shù)量少于2;

法西聯(lián)軍艦隊(duì)分為三個(gè)戰(zhàn)斗編組仅政,編組A有3艘戰(zhàn)艦垢油;編組B有17艘戰(zhàn)艦;編組C有13艘戰(zhàn)艦圆丹。

而英軍方面滩愁,納爾遜選擇的策略是先用13艘戰(zhàn)艦去進(jìn)攻旗艦編組A;戰(zhàn)斗之后辫封,留存下來(lái)的軍艦加上備用的14艘軍艦一起去迎戰(zhàn)編組B硝枉;最后所有剩下的戰(zhàn)艦去迎戰(zhàn)編組C廉丽。


第一戰(zhàn)

首先來(lái)分析第一次戰(zhàn)斗,即英軍13艘戰(zhàn)艦迎戰(zhàn)法西聯(lián)軍旗艦編組A:
在第n個(gè)階段的戰(zhàn)斗之后妻味,各方剩余的戰(zhàn)艦數(shù)量為:
B_{n+1} = B_n - 0.05F_n
F_{n+1} = F_n - 0.05B_n
Python代碼如下:

import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib
def Battle(BritishWarship,FrenchWarship):
    Britain = []
    France = []    
    count = []
    stage = 0
    Britain.append(BritishWarship)
    France.append(FrenchWarship)
    count.append(0)
    while FrenchWarship > 2:
        BritishWarship = BritishWarship - 0.05 * FrenchWarship
        FrenchWarship = FrenchWarship - 0.05 * BritishWarship 
        stage += 1
        Britain.append(BritishWarship)
        France.append(FrenchWarship)
        count.append(stage)
        plt.scatter(count,Britain)
        \#plt.scatter(count,France)
        plt.show()      
Battle(13,3)

圖像如下:

英國(guó)戰(zhàn)艦
法西戰(zhàn)艦

英國(guó)戰(zhàn)艦數(shù)量:13->12.85->12.73
法西戰(zhàn)艦數(shù)量:3->2.36->1.72


第二戰(zhàn)

英國(guó)艦隊(duì)數(shù)量:14 + 12.73 = 26.73
法西艦隊(duì)數(shù)量:1.72 + 17 = 18.72

結(jié)果如下:

英國(guó)戰(zhàn)艦
法國(guó)戰(zhàn)艦

英國(guó)戰(zhàn)艦數(shù)量:26.73->25.79->24.92->24.11->23.36->22.67->22.04->21.46->20.94->20.46->20.04->19.67->19.35->19.07->18.85->18.67->18.54
法西戰(zhàn)艦數(shù)量:18.72->17.43->16.18->14.97->13.81->12.67->11.57->10.50->9.45->8.43->7.42-> 6.44->5.47->4.52->3.58->2.64->1.72


第三戰(zhàn)

哈哈正压,第三戰(zhàn)結(jié)果如何呢?弧可?

** 實(shí)際上當(dāng)時(shí)法國(guó)在第二戰(zhàn)之后就將C編隊(duì)的13艘戰(zhàn)艦全部撤回了法國(guó) 蔑匣。**

如果打下去結(jié)果如何,小伙伴們可以自己算一下棕诵,很簡(jiǎn)單的裁良。

這種軍事策略這樣分析看起來(lái)很簡(jiǎn)單,就像田忌賽馬一樣校套,以強(qiáng)搏弱价脾。

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