数学建模美赛试题原文及翻译2009b

试题B：

This question involves the “energy” consequences of the cell phone revolution. Cell phone usage is mushrooming, and many people are using cell phones and giving up their landline telephones. What is the consequence of this in terms of electricity use? Every cell phone comes with a battery and a recharger.   

这个问题涉及到“能量”影响的手机，手机的使用量迅速增长，许多人正在使用手机来代替固定电话。这方面的电力使用的结果是什么？每个手机配有一个电池和一个充电器。 

 Requirement 1  

Consider the current US, a country of about 300 million people. Estimate from available data the number H of households, with m members each, that in the past were serviced by landlines. Now, suppose that all the landlines are replaced by cell phones; that is, each of the m members of the household has a cell phone. Model the consequences of this change for electricity utilization in the current US, both during the transition and during the steady state. The analysis should take into account the need for charging the batteries of the cell phones, as well as the fact that cell phones do not last as long as landline phones (for example, the cell phones get lost and break). 

 要求一 

目前认为美国是一个人口约有3亿人的国家，从现有数据估计家庭数为h，每个家庭有M个成员，以前是使用座机电话的。现在，假设所有的座机被手机取代，也就是说每个家庭成员都有手机。在当前美国这种过渡又稳定的用电模型中，分析中应该考虑到移动电话充电的需要，同时移动电话不能像固定电话那样持续使用也是一个现实问题（比如说移动电话可能会丢失或者损坏）。

 Requirement 2 

Consider a second “Pseudo US”-a country of about 300 million people with about the same economic status as the current US. However, this emerging country has neither landlines nor cell phones. What is the optimal way of providing phone service to this country from an energy perspective? Of course, cell phones have many social consequences and uses that landline phones do not allow. A discussion of the broad and hidden consequences of having only landlines, only cell phones, or a mixture of the two is welcomed.   

要求二 

考虑第二个约3亿人口、跟当前美国具有相同的经济地位的“伪美国”，然而，这个新兴国家既没有固定电话也没有移动电话，从这个国家的能源角度看，用什么最佳方式为这个国家提供电话服务，当然，手机有很多固定电话所不具有的用处和社会影响。这个讨论是关于单独使用固定电话或者单独使用移动电话，或者混合使用两种电话带来的广泛或潜在的影响。

Requirement 3  

Cell phones periodically need to be recharged. However, many people always keep their recharger plugged in. Additionally, many people charge their phones every night, whether they need to be recharged or not. Model the energy costs of this wasteful practice for a Pseudo US based upon your answer to Requirement 2. Assume that the Pseudo US supplies electricity from oil. Interpret your results in terms of barrels of oil. 

 要求三 

  手机需要定期充电。但是许多人不考虑手机是否要充电，总是将充电器一直插在电器插

槽上。在前两个假设成立的基础上，建立能源浪费的数学模型。另外，假定美国以石油作为电力来源，计算、解释浪费的石油量。

 Requirement 4  

Estimates vary on the amount of energy that is used by various recharger types (TV, DVR, computer peripherals, and so forth) when left plugged in but not charging the device. Use accurate data to model the energy wasted by the current US in terms of barrels of oil per day.  

 要求四 

  在估计不同电器设备（电视、DVR、电脑外围设备等）所使用能源数量时，电器特性：

没有充电设备。要求用精确的数据建立模型，模型是关于当前美国每天所浪费的能源，以原油（桶/天）计量。

 Requirement 5  

Now consider population and economic growth over the next 50 years. How might a typical Pseudo US grow? For each 10 years for the next 50 years, predict the energy needs for providing  phone service based upon your analysis in the first three requirements. Again, assume electricity is provided from oil. Interpret your predictions in term of barrels of oil.  

要求五   现在考虑在未来

50年内人口及经济增长的情况。如何使这个假设中的美国发展壮大。 对于每一个50年内的10年进行能源的需求预测，前提是在你前三次的分析基础上进行的电话服务。另外还有一个假设是：电力来自石油。解释你预测到的石油桶数。