交通管理部门如何掌握一座桥梁的通行情况?

佐佑思维

    1、交通管理部门为了掌握一座桥梁的通行情况,在桥梁的一端每隔一段不等的时间连续记录1min内通过桥梁的车辆数量,连续观测一天24h的通过车辆车辆数据如下表所示。试建立模型分析估计这一天中总共有多少车辆通过这座桥梁。
    
    代码如下
    import numpy as np
    import matplotlib.pyplot as plt
    from scipy.interpolate import interp1d
    plt.grid(linestyle='--')       #设置网格线---这里是虚线
    X = np.array([0,2,4,5,6,7,8,9,10.5,11.5,12.5,14,16,17,18,19,20,21,22,23,24])
    Y = np.array([2,2,0,2,5,8,25,12,5,10,12,7,9,28,22,10,9,11,8,9,3])
    xnew= np.linspace(0,24,24*60)
    # 引入插值函数,这里的点较散乱,所以我选取高阶的样条插值
    f=interp1d(X,Y,'quadratic'); ynew=f(xnew)
    plt.plot(xnew,ynew,c='b')
    plt.show()
    # 计算一天的车辆总数
    c=sum(ynew)
    print('一天总共:',c)
    
    2、某年美国旧车价格的调查资料如下表所示,其中xi表示轿车的使用年数,yi表示相应的平均价格.试分析用什么形式的曲线拟合表中所给的数据,并预测使用4.5年后轿车的平均价格大致为多少?
    
    代码如下
    import matplotlib.pyplot as plt
    import numpy as np
    from numpy import polyfit,polyval
    x=np.linspace(0,10,11)[1:11]
    y=np.array([2615,1943,1494,1087,765,538,484,290,226,204])
    p=polyfit(x,y,2)
    print('p:',p)
    ynew=polyval(p,x)
    plt.plot(x,ynew)
    plt.show()
    ypred=polyval(p,4.5)
    print('使用4.5年后轿车的平均价格大致为:',ypred)
    
    3、求下列微分方程组(竖直加热板的自然对流)的数值解
    
    代码如下
    import matplotlib.pyplot as plt
    import numpy as np
    from scipy.integrate import odeint
    def fT(y,x):
        f,df,ddf,T,dT=y; #拆分、降阶
        return np.array([df,ddf,2*(df*df)-T-3*f*ddf,dT,-2.1*f*dT])
    x=np.arange(0,10,0.1)
    ynew=odeint(fT,[0.0,0.0,0.68,1.0,-0.5],x)
    #plt.rc('font',size=16);plt.rc('font',family='Times New Roman')
    plt.plot(x,ynew[:,0],label='f')
    plt.plot(x,ynew[:,3],label='T')
    plt.legend()
    plt.show()
    
    4、某地区野兔的数量连续9年的统计数量(单位:十万)如下表所示。预测t=9,10时野兔的数量。
    
    代码如下
    import matplotlib.pyplot as plt
    import numpy as np
    x=np.linspace(0,8,9)
    y=np.array([5,5.9945,7.0932,8.2744,9.5073,10.7555,11.9804,13.1465,14.2247])
    plt.scatter(x,y,c='r',label='Data point')
    p=np.polyfit(x,y,1)
    print('p为:',p)
    ynew1=np.polyval(p,x)
    plt.plot(x,ynew1)
    plt.legend()
    plt.show()
    #从图中可以看出一次多项式的拟合效果就很好,所以接下来预测时采用一次多项式即可
    y9=np.polyval(p,9)
    y10=np.polyval(p,10)
    print('t=9野兔的数量:',y9)
    print('t=10野兔的数量:',y10)