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第3届Mathorcup数学建模竞赛优秀论文-B题-1253c.pdf
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评委一评分 , 签名及备注 队号:
1253
评委三评分,签名及备注
评委二评分 , 签名及备注 选题:
B
评委四评分,签名及备注
健康的标准和健康计划
摘要
本文就健康评价与健康计划制定问题进行了分析 , 给出合理假设 , 建立优化
模型,解决了题目要求的各个问题。
针对问题一,本文采用层次分析法分别建立了不同年龄段的健康评分模型
。
首先 , 将世界卫生组织提出的十个健康标准归并为心理方面 、 社会方面以及体格
方面三类 , 从而建立了多层次评价指标体系 。 其次 , 采用了定性指标评价
5
分制
计分方法 , 对各个标准指标的打分做了规定 。 再次 , 利用成对比较矩阵法构建各
年龄段的成对比较矩阵 , 采用 “ 和法 ” 进行了各层次权重系数计算 , 并均通过了
一致性检验 。 最后 , 对各标准指标的打分进行了标准化处理 , 计算出其对健康指
数的组合权重,得到了各年龄段的健康评分模型。
针对问题二 , 本文利用问题一的结果为 每个年龄阶段制定 了合理的健康 计划
表 。 首先 , 利用问题一得到的组合权重系数 , 确定了各指标对健康指数的重要性
排序 。 其次 , 通过查阅相关资料 , 整理出各年龄段在生理 、 心理等各方面的情况
,
结合重要性排序列出了相应的健康措施 。 最后 , 综合考虑各年龄段健康措施与其
起居饮食习惯,制定了相应的健康计划表,对增强人体健康具有指导意义。
针对问题三 , 本文对各 成员及 其 家人的健康进行 了 评分 , 并探讨了健康计划
表的可行性与适用对象 。 首先 , 根据评分方案 , 各成员对自己及家人进行了客观
的评分,并得到了健康指数与健康等级。其次,结合每个人的 实际健康状况 , 分
别对 健康评价结果进行了分析与验证 , 结果说明评分模型计算结果均与实际情况
较好吻合。再次,结合研究对象的实际情况,对计划表的可行性进行了分析 , 分
析认为该计划表对于一般的农村中老年人不具有可行性 。 最后 , 就计划表的适用
对象进行了探讨 , 结果说明问题二所制定的健康计划表主要适用于拥有自由职业
的城镇居民和富庶地区的农村居民。
关键字 : 层次分析法 健康指数 健康等级 组合权重系数
- 1 -
1. 问题重述
由于现代社会的生活节奏加快 、 生活工作压力增大 , 拥有一个健康的身体显
得尤为重要 。 健康的标准有很多 , 但是如何量化这些标准 , 评价一个人的健康状
况是一个比较困难 的问题。世界卫生组织给出的健康标准有如下几个:
(1) 精力充沛,能从容不迫地应付日常生活和工作的压力而不感到过分紧张
和疲劳。
(2) 处事乐观,态度积极,乐于承担责任,事无巨细不挑剔,工作有效率。
(3) 善于休息,睡眠良好。
(4) 应变能力强,能适应环境的各种变化。
(5) 具有抗病能力,能够抵抗一般性感冒和传染病。
(6) 体重得当,身材均匀,站立时头、肩、臂位置协调。
(7) 眼睛明亮,反应敏锐,眼睑不发炎。
(8) 牙齿清洁,无空洞,无龋齿,无痛感;齿龈颜色正常,不出血。
(9) 头发有光泽,无头屑。
(10) 肌肉、皮肤富有弹性,走路轻松有力 。
健康标准对不同年龄 、 不同性别的人有不同的要求 。 根据世界卫生组织的年
龄分期是 : 44 岁以前的人被列为青年 ; 45 ~ 59 岁的人被列为中年 ; 60 ~ 74 岁的
人为较老年 ( 较 近老年 ) ; 75 ~ 89 岁的人为老年; 90 岁以上为长寿者。
根据对问题的理解,要求 完成以下 工作 :
1 、根据以上年龄划分,建立每个年龄阶段的健康评分模型;
2 、根据模型,给每个年龄阶段制定一个合理的包括饮食、锻炼等方面 的 计
划表;
3 、根据模型,为你们组的成员及家人的健康进行评分,并结合实际情况说
明健康计划表是否合适和可行。
2. 模型基本假设
1 ) 假设文中的标准类别划分符合实际情况;
2 ) 假设对十个标准指标的打分客观真实;
3 ) 假设问题二中健康计划表的制定不受经济、环境等因素的影响。
- 2 -
3. 符号说明
符号 说明
i
类别编号, 1,2,3
i
=
j
标准指标编号, 1,2,,10
j
=
k
年龄段编号, 1,2,3,4,5
k
=
A
判断矩阵
i
B
准则层的第
i
个类别
j
C
指标层中的第
j
个健康标准,与题中编号顺序相同
max
λ
最大特征根
CI
一致性检验指标
CR
一致性比率
ij
W
第
j
个健康标准对第
i
个类别的权重系数
i
W
第
i
个类别对健康指数的权重系数
ij
w
第
i
个类别中的第
j
个健康标准对健康指数的权重系数
j
w
第
j
个健康标准对健康指数的权重系数
j
x
第
j
个健康标准的得分,
[ ]
0,5
j
x
∈
max
j
x
第
j
个健康标准的得分最大值
k
y
健康指数,
[ ]
0,1
k
y
∈
- 3 -
4. 问题分析
4.1 问题一的分析
问题一要求根据给定年龄划分,建立各年龄段的健康评分模型。根据对问
题中十个标准的理解 , 我们可以将其划分为心理 、 社会以及体格三个方面进行研
究 。 通过查阅相关文献 , 可以采用定性指标评价计分方法对十个标准制定计分方
案 , 实现定性指标的定量化 。 根据问题特征 , 可建立总评分 - 准则层 - 指标层三层
次分析模型 , 利用层次分析法分别求出各低层次对高层次的权系数 , 最终综合确
定各指标对总评分的权系数,从而得到各个年龄段的健康评分模型。
4.2 问题二的分析
问题二要求根据问题一建立的模型 , 给每个年龄阶段制定一个合理的包括饮
食 、 锻炼等方面 的 计划表 。 由于问题一可以确定各健康指标对健康总评分的权系
数,从而可以确定对各年龄段健康影响较大的一些指标。通过查阅相关资料 , 整
理各年龄段在生理 、 心理等各方面的情况 , 结合模型一求出的权值影响较大的指
标,制定各个年龄段的计划表。
4.3 问题三的分析
问题三要求利用模型为成员及家人的健康进行评分 , 并结合实际情况对健康
计划表的实用性与合理性进行评价。由于问题一已经建立了每个标准对健康指
数 , 针对每个标准给成员及其家人进行打分 , 即可确定每个人的健康指数和健康
状态 , 同时结合每个人的实际情况与健康计划表进行对比分析 , 即可对健康计划
表的的适用性与合理性进行评价。
5. 模型的建立与求解
5.1 问题一
5.1.1 多层次评价指标体系的构建
根据对问题中十个标准的理解,本文认为可以概括为: 精力与抗压能力 、 工
作态度与效率 、 睡眠质量 、 应变能力 、 抗病能力 、 身材与体重 、 眼睛状况 、 牙齿
状况 、 头发状况 、 肌肉与皮肤状况十个方面 。 经进一步分析 , 本文 将其划分为心
理 、 社会以及体格三类进行研究 。 鉴于问题中的各标准比较笼统 , 为了反映出实
际情况 , 我们认为同一个标准可以同时从属于上述三个类别 , 从而得到分类情况
如表 5.1 所示:
表 5.1 标准指标的分类
类别 指标含义
心理类 精力与抗压能力、工作态度与效率、睡眠质量、应变能力
社会类 精力与抗压能力、工作态度与效率、睡眠质量、抗病能力
体格类
精力与抗压能力、抗病能力、身材与体重、眼睛状况、牙齿状况、头
发状况、肌肉与皮肤状况 。
- 4 -
经分析问题所包含的内部结构 , 可以得到三层次健康评价指标体系 , 如 图 5. 1
所示:
图 5.1 三层次评价指标体系结构框架图
5.1.2 健康标准的量化
考虑到本问题给定的十个标准均为定性指标 , 不能直接对其进行计算 , 因此
有必要对其进行量化处理 。 参考文献
[1]
中的方法 , 本文采用了定性指标评价 5 分
制计分方法对十个标准制定计分方案(标准标号顺序跟问题给出的顺序一致 ) ,
并对各个分值的定义进行了说明 。 比如表 5.2 给出了标准一的计分方案 , 其余标
准指标的计分方案见附录一。
表 5.2 标准一的计分方案
分值 释义
5
精力 非常 充沛, 一直 能从容不迫地应付日常生活和工作的压力而 从 不感
到过分紧张和疲劳。
4
精力 比较 充沛, 一般 能从容不迫地应付日常生活和工作的压力而不感到
过分紧张和疲劳。
3
精力 一般 , 基本上能 应付日常生活和工作的压力 , 不感到过分紧张 ,但
比较容易疲劳 。
2
精力 比较匮乏 , 难以 应付日常生活和工作的压力 ,容易 感到过分紧张和
疲劳。
1 精力 极其匮乏,完全不能 应付日常生活和工作 的 压力 ,经常 感到过分紧
张和疲劳。
0 完全没有精力,完全不能 应付日常生活和工作 的 压力 ,一直 感到过分紧
张和疲劳。
5.1.3 指标权重的确定方法
由图 5.1 可知 , 健康评价指标体系是分层交错的 。 因此 可以采用 层次分析法
确定 其指标权重。从第二层开始,对于影响上一层每个因素的同一层诸因素 , 用
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