数学模型告诉你:科学减肥是这样的

时间:2020-05-25 相关资料下载


自古以来,减肥就是一项人民群众“喜闻乐见”的折腾活动。那么,在数学的世界里,数学模型是如何帮助你减肥的呢?


夏天到了,随着气温的上升,大家脱掉了厚重的大衣,换上了轻便的衬衫、T恤,疫情期间在家吃吃喝喝长的肉肉是不是也遮不住了?


这个时候,减肥这个事儿就被安排上了。然而,减肥也是不容易的,有人有心无力,有人半途而废,有人成功后反弹。




肥胖,可以说是本世纪亟待解决的重要问题之一,它是科技促成粮食产量大幅提高、产业行业发展的副作用,甚至有人曾经建议将肥胖列为传染病。数据显示,1975年到2005年间,美国人每日摄取的热量增加了1000千卡,平均体重则增加9千克,但运动确实完全没有增加甚至减少。


其实,肥胖的理由很简单,人体会依据吸收能量与消耗能量,来调整新陈代谢与身体组织。当吸收的能量(Energy Intake,EI)太多,消耗的能量(Energy Expenditure,EE)太少时,中间的差额就是你肚子上的那一圈儿。




有人会用节食减肥,有人会拼命锻炼,但效果都不佳。俗话说管住嘴迈开腿,减肥需要两者结合,通过控制饮食和适当的运动,在不伤害身体的前提下,达到减轻体重并维持下去的目标。


那么,具体需要如何用科学方法达到减肥的目的呢?通过数学建模进行分析分解目标,可能会给你打开新的思路。我们先通过分析得到以下信息:

◼ 体重变化是由体内能量守恒破坏引起的;

◼ 饮食(吸收能量)引起体重增加;

◼ 代谢和运动(消耗能量)引起体重减少。

接着,我们需要进行模型假设,用数据去假设情况。

◼ 体重增加正比于吸收的热量——每8000千卡增加体重1千克;

◼ 代谢引起的体重减少正比于体重——每周每千克体重消耗200千卡~320千卡(因人而异),相当于70千克的人每天消耗2000~3200千卡;

◼ 运动引起的体重减少正比于体重,且与运动形式有关;

◼ 为了安全与健康,每周体重减少不宜超过1.5千克,每周吸收热量不要小于10000千卡。

然后,我们需要制定减肥计划,假设甲的体重100千克,目前每周吸收20000千卡热量,体重维持不变,现预减肥至75千克。

◼ 在不运动的情况下安排一个两阶段计划。

第一阶段:每周减肥1千克,每周吸收热量逐渐减少,直至达到下限(10000千卡);

第二阶段:每周吸收热量保持下限,减肥达到目标。


◼ 若要加快进程,第二阶段增加运动,再安排计划。

制定好减肥的具体计划,接下来建立基本模型,计算出每周需要消耗的热量,如下面所示










人体体重的变化有规律可循,减肥应科学化,定量化,这里数学建模的方法可供参考。体重的变化与每个人特殊的生理条件有关,特别是代谢消耗系数,因人、因环境变化,应用该模型时应更慎重对待。






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