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案例1:基金投资模型的数学建模及应用

时间:2023-11-04 理论教育 版权反馈
【摘要】:1.问题与分析设有400万元资金,要求4年内消费完毕.(明确了对什么对象做什么事情,数量及存在的分布形态和存在环境).若在一年内消费x万元,则可获得效益万元(效益不再继续使用),当年不用的资金可以放在银行,年利率为10%.试制订资金使用计划(即4年内每年的消费额),以使总效益最大.这是一个优化过程分析问题,分成4个阶段.所有可选择的背景就是每年的资金的分配情况.不考虑效益的再使用,而利息应当再使用

案例1:基金投资模型的数学建模及应用

1.问题与分析

设有400万元资金,要求4年内消费完毕.(明确了对什么对象做什么事情,数量及存在的分布形态和存在环境).若在一年内消费x万元,则可获得效益万元(效益不再继续使用),当年不用的资金可以放在银行年利率为10%.试制订资金使用计划(即4年内每年的消费额),以使总效益最大.

这是一个优化过程分析问题,分成4个阶段.所有可选择的背景就是每年的资金的分配情况.不考虑效益的再使用,而利息应当再使用,那么,每年使用的资金就是将总数进行划分,每年的利息放入下一年中.而总的收益是4年来的总收益(不包括利息).

2.模型假设

变量xi,i=1,2,3,4,分别表示第i年所使用的资金,即投入某项活动的资金数目.

3.模型建立与计算

满足条件如下:

第一年 0≤x1≤400;

第二年 0≤x2≤(400-x1)×1.1,第二年可用资金包括余下的钱和利息收入

第三年 0≤x3≤[(400-x1)×1.1-x2]×1.1;

第四年 0≤x4≤{[(400-x1)×1.1-x2]×1.1-x3}×1.1.(www.xing528.com)

这是一个动态的约束条件.实际考察了每一年末的资金数额.进一步整理可把模型化为

本问题属于非线性规划问题,可利用MATLAB提供的程序进行求解.定义函数

进一步看,如果每年投入的资金包括上一年获得的利息收入,并且每年的投资本金暂不收回,相当于投资为固定资产,则限制条件应当满足条件:

(1)0≤x1≤400,使用了x1资金;

(2),第二年可用的资金包括余下的资金、利息收入及第一年的收益;

(3),第三年可用的资金包括上一年余下的资金、利息及第二年投资的收益;

(4)

目标函数为总的最大投资收益,即因为直到第四年才把收益拿回来,前几年都作为投入,每年除了固定资产投资外,其他全部的资金都用来投资.因此目标函数应为

其中包括每年的固定资产投资.

4.建模方法点评

本模型属于多阶段组合优化问题.针对每年年初拥有的资金进行投资方案的选择,并受制于相应的条件.用总收益作为衡量投资方案优劣的标准,使方案获得最大的收益,建立了非线性规划数学模型

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