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如何利用數學模型解決

發布時間:2022-07-26 15:18:12

A. 數學建模的七個步驟

數學建模(mathematical modeling)就是通過建立數學模型來解決各種實際問題的方法。數學建模沒有固定的格式和標准,也沒有明確的方法,通常有6個步驟:

明確問題
合理假設
搭建模型
求解模型
分析檢驗
模型解釋
1、明確問題

數學建模所處理的問題通常是各領域的實際問題,這些問題本身往往含糊不清,難以直接找到關鍵所在,不能明確提出該用什麼方法。因此建立模型的首要任務是辨明問題,分析相關條件和問題,一開始盡可能使問題簡單,然後再根據目的和要求逐步完善。

2、合理假設

作出合理假設,是建模的一個關鍵步驟。一個實際問題不經簡化、假設,很難直接翻譯成數學問題,即使可能也會因其過於復雜而難以求解。因此,根據對象的特徵和建模的目的,需要對問題進行必要合理地簡化。

合理假設的作用除了簡化問題,還對模型的使用范圍加以限定。

作假設的依據通常是出於對問題內在規律的認識,或來自對數據或現象的分析,也可以是兩者的綜合。作假設時,既要運用與問題相關的物理、化學、生物、經濟、機械等專業方面的知識,也要充分發揮想像力、洞察力和判斷力,辨別問題的主次,盡量使問題簡化。

為保證所作假設的合理性,在有數據的情況下應對所作的假設及假設的推論進行檢驗,同時注意存在的隱含假設。

3、搭建模型

搭建模型就是根據實際問題的基本原理或規律,建立變數之間的關系。

要描述一個變數隨另一個變數的變化而變化,最簡單的方法是作圖,或者畫表格,還可以用數學表達式。在建模中,通常要把一種形式轉換成另一種形式。將數學表達式轉換成圖形和表格較容易,反過來則比較困難。

用一些簡單典型函數的組合可以組成各種函數形式。使用函數解決具體的實際問題,還比須給出各參數的值,尋求這些參數的現實解釋,往往可以抓住問題的一些本質特徵。

4、求解模型

對模型的求解往往涉及不同學科的專業知識。現代計算機科學的發展提供了強有力的輔助工具,出現了很多可進行工程數值計算和數學推導的軟體包和模擬工具,熟練掌握數學建模的模擬工具可大大增強建模能力。

不同數學模型的求解難易不同,一般情況下很多實際問題不能求出解析解,因此需要藉助計算機用數值的方法來求解,在編寫代碼之前要明確演算法和計算步驟,弄清初始值、步長等因素對結果的影響。

5、分析檢驗

在求出模型的解後,必須對模型和「解」進行分析,模型和解的適用范圍如何,模型的穩定性和可靠性如何,是否到達建模目的,是否解決了問題?

數學模型相對於客觀實際不可避免地會帶來一定誤差,一方面要根據建模的目的確定誤差的允許范圍,另一方面要分析誤差來源,想辦法減小誤差。

一般誤差有以下幾個來源,需要小心分析檢驗:

模型假設的誤差:一般來說模型難以完全反映客觀實際,因此需要做不同的假設,在對模型進行分析時,需要對這些假設小心檢驗,分析比較不同假設對結果的影響。
求近似解方法的誤差:一般來說很難得到模型的解析解,在採用數值方法求解時,數值計算方法本身也會有誤差。這類誤差許多是可以控制的。
計算工具的舍入誤差:在用計算器或計算機進行數值計算時,都不可避免由於機器字長有限而產生舍入誤差,如果進行了大量運算,這些誤差的積累是不可忽視的。
數據的測量誤差:在用感測器、調查問卷等方法獲得數據時,應注意數據本身的誤差。
6、模型解釋

數學建模的最後階段是用現實世界的語言對模型進行翻譯,這對使用模型的人深入了解模型的結果是十分重要的。模型和解是否有實際意義,是否與實際證據相符合。這一步是使數學模型有實際價值的關鍵一步。

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數學模型和數學建模介紹

數學建模常用的

B. 如何用"數學建模"解決實際生活中的問題

(一)、審題弄清題意,這是解答應用題的必要環節。
審題時,提問順序如下:
(1)這題敘述的是什麼地方的什麼事?
(2)題目第一個條件是什麼?
(3)題目第二個條件是什麼?關鍵詞是什麼?(離去)
(4)題目第三個條件是什麼?關鍵詞是什麼?(又來)第二個條件和第三個條件的關鍵詞有什麼區別?
(5)問題是什麼?
(二)、分析應用題的數量之間關系,確定解題方法。
(三)、列式解答做到仔細認真。
(四)、檢驗答案的正確性
檢驗就是對所作出的答案檢查驗收,檢驗大體上有以下幾方面。
1.列式是否合理,計算是否正確。
2.結果與實際情況是否相符。一般用代入法檢驗,即把解出的結果作為原題中的未知量,檢查它是否符合應用題里給出的數量關系。也可以用不同的解題方法進行計算,看得出的結果是否相同,最後在解完題之後,不能忘了寫答句。

C. 描述用數學模型解決實際問題的過程

有關用函數建模的思想從而來解決實際問題的大綱要求至少要在高一,你以前學習的恐怕只能稱為應用題。其過程可以簡要的概括為:審題--建模--解模--作答。
其中最關鍵的兩步是審題和建模,我認為尤其是審題的這一步,如果單要談如何審題的話,可能要費力氣,你今後學習的過程中,也要不斷培養快速.正確審題的能力,因為題目審錯,下面的一切將會是毫無意義。經歷了高考才懂得平時的審題能力遠遠不夠,導致在考場上,明顯感到緊迫,唉,不說了
第二步建模,就是講問題反映的變數間的關系,選擇恰當的函數來列函數關系式,注意,是恰當的函數,可以是一次的.二次的.高次的.三角函數.指數函數.對數函數.冪函數等等,這要根據題目的特點來,選擇了恰當的函數,有利與問題的簡化,打個比方,銷售利潤與成本.數量間的關系,一般滿足一次函數或二次函數,如果你在建模時,選則對數函數,那很明顯,問題將被你復雜化了...將各個變數間滿足的關系用函數表達式正確地列出,就完成了建模這一過程。
下面的解模,作答過程,是相對來說比較容易的,但是解答要規范,仔細!
身為一名高三的畢業生,我相信我有這個可以說是經驗吧,給你指給路子,淺談下心得吧。嗯,謝謝給我這個機會!

D. 如何用「數學建模解決實際生活中的問題

首先呢,是將現實問題簡單化,具體化,這個過程就需要運用問題假設了.問題簡單化後呢,就是運用數學方法建立模型了,這個模型可以是一個數學公式,數學符號,也可以是個圖,一個表,然後就是運用軟體,matlab或者lingo等等,來進行模型的求解,將問題解決了,那麼就可以返回到現實中去,提供一些建議或者想法,供現實參考,這就是整個過程了.其實,國內的幾個數學建模競賽其在現實中的應用沒有國際賽的那麼緊密,你以後會體會到的.

E. 如何建立函數模型解決實際問題

用函數構建數學模型解決實際問題的步驟 

對實際問題中的變化過程進行分析;

析出常量、變數及其相互關系; 

明確其運動變化的基本特徵,從而確定它的運動變化類型; 

根據分析結果,選擇適當的函數類型構建數學模型,將實際問題化歸為數學問題; 

根據實際問題,通過運算推理,求解函數模型; 比如計算函數的特殊值,研究函數的單調性,最值,極大極小值等。

 利用函數模型的解說明實際問題的變化規律,達到解決問題的目的.

F. 怎樣引導學生建立數學模型解決實際問題

經過多年的課堂教學實踐,讓我深深體會到數學教育的根本仼務,在於教會學生如何學習、如何應用知識解決實際問題,作為數學教師,應該教育自己的學生學會把實際問題轉化為數學問題加以解決,即建立數學模型。也許很多教師都會問:「為什麼自己的學生這么笨,解決實際問題的能力這么差」,其實這些問題跟我們平時的教學有很大的關系,正因為我們沒有對學生進行建立數學模型的系統訓練,沒有培養學生的建模意識,因此,學生解決問題的能力得不到提高,影響了學生的學習成績。所以,本人認為,我們數學教學中的一個重點是培養學生的建模意識,訓練學生的建模能力。把實際問題轉化為數學問題是絕大多數初中學生的難題,只有在教學中有意識的培養學生的建模思想,才能幫助學生克服這一難題,釋放出學習和解決實際問題的強大動力。那如何構造數學模型呢?
一、對數學建模的認知
在課堂教學中,要想培養學生運用數學模型去解決實際應用問題的意識,成功建立起數學模型,就必須讓學生首先認知數學模型。數學模型是用數學語言模擬現實的一種模型,也就是把一個實際問題中某些事物的主要特徵,主要關系抽象成數學語言,近似地反映客觀事物的內在聯系與變化過程。一切數學概念、各種數學公式、方程式、各種函數關系式等都叫做數學模型。

建立數學模型的方法是把實際問題構造成相應的數學模型,通過對數學模型的研究,從而解決問題的一種數學方法,通常分以下三個步驟。
第一,把實際問題的特點進行數學抽象,構造適當的數學模型。
二、數學模型的常見類型
在課堂教學中,我把初中階段常見的數學模型分為四類:①三角函數、函數模型;②方程、不等式模型;③幾何模型;④統計模型。下面以課堂教學中的案例進行分類說明。
三、明確學生數學建模障礙,尋找解決方法
第一,初中數學實際應用問題中,常常有許多其他知識領域的名詞術語,由於學生與外界接觸較少,對這些名詞術語感到陌生,不知其意,從而就無法讀懂題,無法正確理解題意,更談不上解決問題。比如對實際生活中的方向角、坡角、採光度、利率、利息、利潤、打折等概念不理解,影響了學生構建數學模型。針對學生此方面的障礙,我通過讓學生運用網路平台及教師講解的兩種方式,將這些名詞的意思完全弄明白後,教師再分析講解,從而順利建立數學模型來解決實際問題。
第二,數學建模方法是利用數學知識和數學方法解決實際問題的一種腦力勞動,許多學生,特別是農村中學生不具備良好的心裡品質,所以缺乏對解決實際問題的信心。針對此建模障礙,數學教學中要重視數學應用意識的培養,注重學生各種數學能力的訓練,如數學語言、閱讀理解等。具體講,應做好以下幾個方面的教學。
1.讓學生體驗數學,品嘗成功的喜悅,著力培養學生的自信心
在平時的教學中,應加強實際問題的教學,使學生從生活中發現數學、創造數學、運用數學,並在此過程中獲得足夠的自信。例如,教學儲蓄存款利息計算方法時,可以組織學生到銀行去實地調查,並向學生提出問題:如何選擇儲蓄存款的期限定利率,假設向銀行存款5000元,試計算3年後可得的利息金額,存款方式分別為:①1年定期,每年到期後本息轉存;②先存2年定期,到期後本息轉存;③3年定期,整存整取。以上幾種存款方式,哪種所得的利息最多?請用所學的數學知識討論所得結論。這次調查使學生突破了對存款利率、利息計算的心理恐懼,並根據調查數據計算出了存款得息最多的方式,且多數學生能用數學原理去解釋和說明。從上面的例子可以看出,在教學中要注意聯系身邊的事物,為學生創造體驗數學的機會,就能增強學生數學建模的信心。
2.培養學生閱讀理解能力
通過閱讀有助於學生探究能力和自學能力的培養,受自身閱讀分析能力、數學基礎知識掌握程度以及數學語言轉換能力的影響,許多學生無法把實際問題與對應的數學模型聯系起來。例如,馬航MH370失聯後,我國政府積極參與搜救,某日,我國兩艘專業救助船A、B同時收到有關可疑漂浮物的訊息,可疑漂浮物P在救助船A的北偏東53.5°方向上,在救助船B的西北方向上,船B在船A正東方向140海里處:①求可疑漂浮物P到A、B兩船所在直線的距離;②若救助船A、若救助船B分別以40海里/時,30海里/時的速度同時出發,勻速直線前往搜救,試通過計算判斷哪艘船先到達P處。根據課堂調查,學生閱讀了以上題目後,問其想到了什麼數學知識,建立怎樣的數學模型來解決問題,許多學生答不出來。我認為原因在於學生存在把主要語言換成數學語言的轉換障礙,從而無法將實際問題建立起數學模型,因此,數學教學必須重視數學閱讀,作為數學教師,不僅要重視培養學生的閱讀能力,還要交給學生科學有效的閱讀方法,使學生認識到數學閱讀的重要性。
總之,培養學生解決實際問題的能力,就是培養學生的建模能力,對提高學生學習興趣,培養創新意識具有重要的作用。我們平時在教學中要加以重視,並給予學生正確的引導。

G. 如何運用數學建模思想解決現實生活問題

首先呢,是將現實問題簡單化,具體化,這個過程就需要運用問題假設了。問題簡單化後呢,就是運用數學方法建立模型了,這個模型可以是一個數學公式,數學符號,也可以是個圖,一個表,然後就是運用軟體,matlab或者lingo等等,來進行模型的求解,將問題解決了,那麼就可以返回到現實中去,提供一些建議或者想法,供現實參考,這就是整個過程了。其實,國內的幾個數學建模競賽其在現實中的應用沒有國際賽的那麼緊密,呵呵 你以後會體會到的。

H. 如何用數學建模來解決化學問題

模型准備
了解問題的實際背景,明確其實際意義,掌握對象的各種信息.用數學語言來描述問題.
模型假設
根據實際對象的特徵和建模的目的,對問題進行必要的簡化,並用精確的語言提出一些恰當的假設.
模型建立
在假設的基礎上,利用適當的數學工具來刻劃各變數之間的數學關系,建立相應的數學結構(盡量用簡單的數學工具).
利用獲取的數據資料,對模型的所有參數做出計算(或近似計算).
模型分析
對所得的結果進行數學上的分析.
模型檢驗
將模型分析結果與實際情形進行比較,以此來驗證模型的准確性、合理性和適用性.如果模型與實際較吻合,則要對計算結果給出其實際含義,並進行解釋.如果模型與實際吻合較差,則應該修改假設,再次重復建模過程.

I. 如何用數學建模解決績效管理問題

用數學建模解決績效管理問題事實上應該是利用數學建模來保證最優的解決問題,做出最好的決策。
數學建模被廣泛應用於各種工程領域,
是解決在工程中各種問題的利器,
但是數學模型在管理上也有其獨特的作用。
運用數學建模,可以使一家公司完美地運轉起來,
並實現高效益、低能耗的目的。

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