数学建模农业规划模型.docx
《数学建模农业规划模型.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数学建模农业规划模型.docx（9页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
数学建模农业规划模型
数学建模论文
农业生产规划模型
杨欢
（2011级2班1110500122）
【摘要】
本模型就是研究了农民在农业生产中种植农作物和养殖畜牧业的生产规划问题。
以现有标准为参考，采用逐步分析法提出了线性规划模型，计算出农民在农业生产中该如何合理规划农作物的种植和畜牧业养殖的分配问题。
本文根据题目给出的数据和条件，假设出了必要未知量，再根据题意列出必要方程和不等式，从而建立了完整而又合理的数学模型。
最终建立的数学模型如下：
目标函数Maxz=175*x1+300*x2+120*x3+400*x4+2*x5;
约束条件x1+x2+x3+1.5*x4<=100;
400*x4+3*x5<=15000;
20*x1+35*x2+10*x3+100*x4+0.6*x5<=3500;
50*x1+75*x2+40*x3+50*x4+0.3*x5<=4000;
x4<=32;
x5<=3000;
x1,……,x5>=0
最后我们运用LINDO等数学软件进行模型求解和分析，确保了结果的准确性和可行性。
【关键词】农业规划投资最大净收益数学模型LINDO软件
1问题的重述
1.1问题背景：
近年来，农业生产问题越来越收到人们的关注。
人们对“农场”的热衷最初来自网络游戏带来的乐趣，同时带动和启发了人们积极投入到现实农场的建设和经营。
当然，人们对农场的热衷还是日常生活的实际需求。
中国是一个农业大国，农民的农业生产生活问题不仅在很大程度上影响着我国的经济发展，更是决定着中国13亿人口的温饱问题。
所以，对农场进行合理的规划，使其达到最优的效果，也即是最大的收益，是一个不可忽视的问题。
让拥有有限济实力和有限土地的农民，在有限的投资和有限的土地限制下，可以按照不同季经节合理安排种植业和畜牧业的劳动时间，更可用赋予时间进行多项劳动，从而可以在规定的劳动力和劳动时间内收获最大净收益。
这不仅可以展我国的农业，更可使农民富裕起来，从而缩小了我国的贫富差距，对我国的经济发展有着重大促进作用。
1.2问题叙述：
在上述背景下。
我们来研究下面的具体问题：
现某农场有100公顷土地和150000元资金可用于发展生产，农场劳动力情况为秋冬季节3500人日，春夏季节4000人日，如果劳动力本身用不了时可外出干活，春夏季收入为21元/人日，秋冬季收入为18元/人日。
该农场种植三种作物，大豆、玉米、小麦，并饲养奶牛和鸡。
种植作物事不需要专门投资，而饲养动物时每头奶牛投资400元，每只鸡投资3元，养奶牛时每头需要播出1.5公顷土地饲草，并占用人工秋冬季为100人日，春夏季为50人日，年净收入400元/每头奶牛，养鸡不占土地，需人工为每只鸡秋冬季需0.6人日，春夏季为0.3人日，年净收入20元/每只鸡。
农场现有鸡舍允许最多养3000只鸡，牛栏允许最多养32头奶牛。
三种作物每年需要的人工及收入情况如下表，试决定该农场的经营方案，使年净收入为最大。
（农作物的生产需要和收益如下表所示：
）
大豆
玉米
麦子
秋冬季需人日数
春夏季需人日数
年净收入（元/公顷）
20
50
1750
35
75
3000
10
40
1200
1.3问题分析：
通过对上述具体问题的具体分析,我们可以大体看出本题是关于线性规划的问题，解决此类问题通常需要找出目标函数，约束条件等，然后在约束条件下求出最优解。
对于这样的线性问题求最优解，我们采通常采用LINDO软件，进行编程和求解，这样可以使我们所得到的结果更加的准确性和科学性。
2模型假设，符号说明
2.1模型假设：
1）只有在劳动力有剩余时才能外出打工挣钱，即追求在土地和资金资源充分利用下获取最大年净现金收入，同时在这基础上如果还有劳动力剩余则出去打工，保证土地的利用；
2）上述数据能正确反映实际生产，在养殖和种植过程中成本能够保持不变，同时最后的年净收入能保持不变；
3）养殖奶牛和母鸡的数量是整数只；种植大豆、玉米和小麦每项的土地是整数亩；而打工时间也是整数个人日；
4）在生产过程中不考虑物价起伏变化、自然灾害和瘟疫等流行性动物流感等无法估计的灾害。
2.2符号说明：
符号
含义
单位
备注
X1
种植大豆的土地面积
公顷
X1为整数
X2
种植玉米的土地面积
公顷
X2为整数
X3
种植小麦的土地面积
公顷
X3为整数
X4
饲养奶牛的数量
头
X4为整数
X5
饲养鸡的数量
只
X5为整数
T
该农场年净收入
元
3模型的建立
通过分析题意和根据2中的模型假设与符号假设，我们可以列出下表，使题目更加清晰明了：
投资/元
土地/公顷
秋冬/人日
春夏/人日
收入/元
允许数量
大豆
玉米
麦子
奶牛
鸡
total
400X4
3X5
150000
X1
X2
X3
1.5X4
100
20X1
35X2
10X3
100X4
0.6X5
3500
50X1
75X2
40X3
50X4
0.3X5
4000
1750X1
3000X2
1200X3
400X4
20X5
32
3000
目标函数（即在土地和资金资源充分利用下农产品和畜牧业获取的最大年净现金收入）为：
Maxz=1750*x1+3000*x2+1200*x3+400*x4+20*x5
满足条件x1+x2+x3+1.5x4<100；（种植最大面积不超过总的土地资源）
400x4+3x5<150000；（用于发展的资金不超过总的资金）
20x1+35x2+10x3+100x4+0.6x5<3500；（秋冬季的劳动力不超过3500）
50x1+75x2+40x3+50x4+0.3x5<4000（春夏季的劳动力不超过4000）
X4<32（奶牛限养头数）
X5<3000（鸡限养只数）
通过以上的分析，化简，最终建立的模型为：
目标函数：
MaxZ=1750x1+3000x2+1200x3+400x4+20x5
约束条件：
2x1+2x2+2x3+3x4<200
400x4+3x5<150000
100x1+175x2+50x3+500x4+3x5<17500
500x1+750x2+400x3+500x4+3x5<40000
X4<32
X5<3000
其中X1,X2,X3,X4,X5均为非负整数
4模型的求解
4.1应用Lindo软件，所编程序如下：
Max1750x1+3000x2+1200x3+400x4+20x5
st
2x1+2x2+2x3+3x4<200
400x4+3x5<150000
100x1+175x2+50x3+500x4+3x5<17500
500x1+750x2+400x3+500x4+3x5<40000
X4<32
X5<3000
end
gin5
4.2程序输入运行所得结果为：
LPOPTIMUMFOUNDATSTEP2
OBJECTIVEVALUE=184000.000
FIXALLVARS.
（2）WITHRC>0.000000E+00
SETX1TO<=0AT1,BND=0.1830E+06TWIN=0.1838E+0613
NEWINTEGERSOLUTIONOF183000.000ATBRANCH1PIVOT13
BOUNDONOPTIMUM:
183875.0
FLIPX1TO>=1AT1WITHBND=183750.00
SETX2TO<=40AT2,BND=0.1835E+06TWIN=0.1831E+0617
NEWINTEGERSOLUTIONOF183500.000ATBRANCH2PIVOT17
BOUNDONOPTIMUM:
183875.0
DELETEX2ATLEVEL2
DELETEX1ATLEVEL1
RELEASEFIXEDVARIABLES
FIXALLVARS.
（2）WITHRC>250.000
SETX2TO>=41AT1,BND=0.1832E+06TWIN=0.1830E+0625
DELETEX2ATLEVEL1
ENUMERATIONPLETE.BRANCHES=3PIVOTS=25
LASTINTEGERSOLUTIONISTHEBESTFOUND
RE-INSTALLINGBESTSOLUTION...
OBJECTIVEFUNCTIONVALUE
1）183500.0
VARIABLEVALUEREDUCEDCOST
X12.000000-1750.000000
X240.000000-3000.000000
X30.000000-1200.000000
X40.000000-400.000000
X53000.000000-20.000000
ROWSLACKORSURPLUSDUALPRICES
2）116.0000000.000000
3）141000.0000000.000000
4）1300.0000000.000000
5）0.0000000.000000
6）32.0000000.000000
7）0.0000000.000000
NO.ITERATIONS=25
BRANCHES=3DETERM.=1.000E0
分析运行结果：
在土地和资金资源充分利用下农产品和畜牧业获取的最大年净现金收入w为183500元，此时用于种植大豆，玉米，小麦的土地面积分别为：
2公顷，40公顷，0公顷，畜养的奶牛头数为0，畜养鸡的只数为3000。
又因为劳动力本身用不了时可以外出打工，根据运行结果计算：
秋冬季剩余劳动力为：
3500-（20x1+35x2+10x3+100x4+0.6x5）=
3500-（20*2+35*40+0.6*3000）=260（人日）
秋冬季剩余劳动力外出打工收入为：
260*18=4680（元）
春夏季剩余劳动力为：
4000-（50X1+75X2+40X3+50X4+0.3X5）=
4000—（50*2+75*40+0.3*3000）=0（人日）
所以总的年净收入T为：
183500+4680=188180（元）
4.3最终求得结果，如表2所示：
项目
大豆
玉米
小麦
奶牛
鸡
秋冬外出打工
春夏外出打工
数量
2
40
0
0
3000
260
0
年净收入（元）
3500
120000
0
0
60000
4680
0
总的年净收入T（元）
188180
5模型检验:
通过观察上表所得的结果，我们可以看出，尽管在土地和资金资源充分利用下农产品和畜牧业获取的年净收入最高，w为183500元，但是此时所利用的土地资源仅仅只有42公顷，也意味着有一大部分的土地资源剩余。
而且发展资金也仅仅只用了9000元，远远小于总共可利用的150000元。
我们知道土地和资金资源有大量的剩余，不免让人觉得有些浪费。
尤其是土地资源。
而且当今时代养殖家禽和农作物的种植收入都不如出去打工，因
升级会员 