1. 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
2. 數學建模方法和步驟
數學建模的主要步驟:
第一、 模型准備
首先要了解問題的實際背景,明確建模目的,搜集必需的各種信息,盡量弄清對象的特徵。
第二、 模型假設
根據對象的特徵和建模目的,對問題進行必要的、合理的簡化,用精確的語言作出假設,是建
模至關重要的一步。如果對問題的所有因素一概考慮,無疑是一種有勇氣但方法欠佳的行為,所以
高超的建模者能充分發揮想像力、洞察力和判斷力,善於辨別主次,而且為了使處理方法簡單,應
盡量使問題線性化、均勻化。
第三、 模型構成
根據所作的假設分析對象的因果關系,利用對象的內在規律和適當的數學工具,構造各個量間
的等式關系或其它數學結構。這時,我們便會進入一個廣闊的應用數學天地,這里在高數、概率老
人的膝下,有許多可愛的孩子們,他們是圖論、排隊論、線性規劃、對策論等許多許多,真是泱泱
大國,別有洞天。不過我們應當牢記,建立數學模型是為了讓更多的人明了並能加以應用,因此工
具愈簡單愈有價值。
第四、模型求解
可以採用解方程、畫圖形、證明定理、邏輯運算、數值運算等各種傳統的和近代的數學方法,
特別是計算機技術。一道實際問題的解決往往需要紛繁的計算,許多時候還得將系統運行情況用計
算機模擬出來,因此編程和熟悉數學軟體包能力便舉足輕重。
第五、模型分析
對模型解答進行數學上的分析。"橫看成嶺側成峰,遠近高低各不?quot;,能否對模型結果作
出細致精當的分析,決定了你的模型能否達到更高的檔次。還要記住,不論那種情況都需進行誤差
分析,數據穩定性分析。
數學建模採用的主要方法有:
(一)、機理分析法:根據對客觀事物特性的認識從基本物理定律以及系統的結構數據來推導出模
型。
1、比例分析法:建立變數之間函數關系的最基本最常用的方法。
2、代數方法:求解離散問題(離散的數據、符號、圖形)的主要方法。
3、邏輯方法:是數學理論研究的重要方法,對社會學和經濟學等領域的實際問題,在決策,對策
等學科中得到廣泛應用。
4、常微分方程:解決兩個變數之間的變化規律,關鍵是建立「瞬時變化率」的表達式。
5、偏微分方程:解決因變數與兩個以上自變數之間的變化規律。
(二)、數據分析法:通過對量測數據的統計分析,找出與數據擬合最好的模型
1、回歸分析法:用於對函數f(x)的一組觀測值(xi,fi)i=1,2,…,n,確定函數的表達式,由
於處理的是靜態的獨立數據,故稱為數理統計方法。
2、時序分析法:處理的是動態的相關數據,又稱為過程統計方法。
3、回歸分析法:用於對函數f(x)的一組觀測值(xi,fi)i=1,2,…,n,確定函數的表達式,由
於處理的是靜態的獨立數據,故稱為數理統計方法。
4、時序分析法:處理的是動態的相關數據,又稱為過程統計方法。
(三)、模擬和其他方法
1、計算機模擬(模擬):實質上是統計估計方法,等效於抽樣試驗。①離散系統模擬,有一組狀
態變數。②連續系統模擬,有解析表達式或系統結構圖。
2、因子試驗法:在系統上作局部試驗,再根據試驗結果進行不斷分析修改,求得所需的模型結構
。
3、人工現實法:基於對系統過去行為的了解和對未來希望達到的目標,並考慮到系統有關因素的
可能變化,人為地組成一個系統。
3. 數學建模5步建模發的五個基本步驟是什麼
所謂提煉數學模型,就是運用科學抽象法,把復雜的研究對象轉化為數學問題,經合理簡化後,建立起揭示研究對象定量的規律性的數學關系式(或方程式)。這既是數學方法中最關鍵的一步,也是最困難的一步。提煉數學模型,一般採用以下六個步驟完成:
第一步:根據研究對象的特點,確定研究對象屬哪類自然事物或自然現象,從而確定使用何種數學方法與建立何種數學模型。即首先確定對象與應該使用的數學模型的類別歸屬問題,是屬於「必然」類,還是「隨機」類;是「突變」類,還是「模糊」類。
第二步:確定幾個基本量和基本的科學概念,用以反映研究對象的狀態。這需要根據已有的科學理論或假說及實驗信息資料的分析確定。例如在力學系統的研究中,首先確定的摹本物理量是質主(m)、速度(v)、加速度(α)、時間(t)、位矢(r)等。必須注意確定的基本量不能過多,否則未知數過多,難以簡化成可能數學模型,因此必須詵擇出實質性、關鍵性物理量才行。
第三步:抓住主要矛盾進行科學抽象。現實研究對象是復雜的,多種因素混在一起,因此,必須變復雜的研究對象為簡單和理想化的研究對象,做到這一點相當困難,關鍵是分清主次。如何分清主次只能具體問題具體分析,但也有兩條基本原則:一是所建數學模型一定是可能的,至少可給出近似解;二是近似解的誤差不能超過實際問題所允許的誤差范圍。
第四步:對簡化後的基本量進行標定,給出它們的科學內涵。即標明哪些是常量,哪些是已知量,哪些是待求量,哪些是矢量,哪些是標量,這些量的物理含義是什麼?
第五步:按數學模型求出結果
4. 數學建模的關鍵步驟和核心步驟是什麼
定性定量,建立公式
5. 數學建模的基本工作流程
1)建模准備
數學建模是一項創新活動,它所面臨的課題是人們在生產和科研中為了使認識和實踐進一步發展必須解決的問題。「什麼是問題?問題就是事物的矛盾,哪裡有沒解決的矛盾,哪裡就有問題」。因此發現課題的過程就是分析矛盾的過程貫穿生產和科技中的根本矛盾是認識和實踐的矛盾,我們分析這些矛盾,從中發現尚未解決的矛盾,就是找到了需要解決的實際問題,如果這些實際問題需要給出定量的分析和解答,那麼就可以把這些實際問題確立為數學建模的課題,建模准備就是要了解問題的實際背景,明確建模的目的,掌握對象的各種信息,弄清實際對象的特徵,情況明才能方法對。
(2)建模假設
作為課題的原型都是復雜的、具體的,是質和量、現象和本質、偶然和必然的統一體,這樣的原型,如果不經過抽象和簡化,人們對其認識是困難的,也無法准確把握它的本質屬性。建模假設就是根據實際對象的特徵和建模的目的,在掌握必要資料的基礎上,對原型進行抽象、簡化,把那些反映問題本質屬性的形態、量及其關系抽象出來,簡化掉那些非本質的因素,使之擺脫原型的具體復雜形態,形成對建模有用的信息資源和前提條件,並且用精確的語言作出假設,是建模過程關鍵的一步。對原型的抽象、簡化不是無條件的,一定要善於辨別問題的主要方面和次要方面,果斷地抓住主要因素,拋棄次要因素,盡量將問題均勻化、線性化,並且要按照假設的合理性原則進行,假設合理性原則有以下幾點:
①目的性原則:從原型中抽象出與建模目的有關的因素,簡化掉那些與建模目的無關的或關系不大的因素。
②簡明性原則:所給出的假設條件要簡單、准確,有利於構造模型。
③真實性原則:假設條件要符合情理,簡化帶來的誤差應滿足實際問題所能允許的誤差范圍。
④全面性原則:在對事物原型本身作出假設的同時,還要給出原型所處的環境條件。
(3)模型建立
在建模假設的基礎上,進一步分析建模假設的各條件首先區分哪些是常量,哪些是變數,哪些是已知量,哪些是未知量;然後查明各種量所處的地位、作用和它們之間的關系,建立各個量之間的等式或不等式關系,列出表格、畫出圖形或確定其他數學結構,選擇恰當的數學工具和構造模型的方法對其進行表徵,構造出刻畫實際問題的數學模型。
在構造模型時究竟採用什麼數學工具,要根據問題的特徵、建模的目的要求以及建模者的數學特長而定 可以這樣講,數學的任一分支在構造模型時都可能用到,而同一實際問題也可以構造出不同的數學模型,一般地講,在能夠達到預期目的的前提下,所用的數學工具越簡單越好。
在構造模型時究竟採用什麼方法構造模型,要根據實際問題的性質和建模假設所給出的建模信息而定,就以系統論中提出的機理分析法和系統辨識法來說,它們是構造數學模型的兩種基本方法。機理分析法是在對事物內在機理分析的基礎上,利用建模假設所給出的建模信息或前提條件來構造模型;系統辨識法是對系統內在機理一無所知的情況下利用建模假設或實際對系統的測試數據所給出的事物系統的輸入、輸出信息來構造模型。隨著計算機科學的發展,計算機模擬有力地促進了數學建模的發展,也成為一種構造模型的基本方法,這些構模方法各有其優點和缺點,在構造模型時,可以同時採用,以取長補短,達到建模的目的。
(4)模型求解
構造數學模型之後,再根據已知條件和數據分析模型的特徵和結構特點,設計或選擇求解模型的數學方法和演算法,這其中包括解方程、畫圖形、證明定理、邏輯運算以及穩定性討論,特別是編寫計算機程序或運用與演算法相適應的軟體包,並藉助計算機完成對模型的求解。
(5)模型分析
根據建模的目的要求,對模型求解的數字結果,或進行變數之間的依賴關系分析,或進行穩定性分析,或進行系統參數的靈敏度分析,或進行誤差分析等。通過分析,如果不符合要求,就修改或增減建模假設條件,重新建模,直到符合要求;通過分析如果符合要求,還可以對模型進行評價、預測、優化等。
(6)模型檢驗
模型分析符合要求之後,還必須回到客觀實際中去對模型進行檢驗,用實際現象、數據等檢驗模型的合理性和適用性,看它是否符合客觀實際,若不符合,就修改或增減假設條件,重新建模,循環往復,不斷完善,直到獲得滿意結果 目前計算機技術已為我們進行模型分析、模型檢驗提供了先進的手段,充分利用這一手段,可以節約大量的時間、人力和物力。
(7)模型應用
模型應用是數學建模的宗旨,也是對模型的最客觀、最公正的檢驗 因此,一個成功的數學模型,必須根據建模的目的,將其用於分析、研究和解決實際問題,充分發揮數學模型在生產和科研中的特殊作用。
以上介紹的數學建模基本步驟應該根據具體問題靈活掌握,或交叉進行,或平行進行,不拘一格地進行數學建模則有利於建模者發揮自己的才能。
關於軟體有matlab lindo 等
6. 數學建模的步驟是什麼
一是讀懂題意,二是選擇合適的數學模型,如方程(組)、不等式、函數等。 三是分析數學模型(如極值,增減性等)。 四是利用此模型解決實際問題。
7. 數學建模步驟
摘要
摘要在整篇論文評閱中佔有重要權重,務必認真書寫(篇幅不能超過一頁)。全國評閱時將首先根據摘要和論文整體結構及概貌對論文優劣進行初步篩選。摘要寫得不好,論點不明,條理不清,評委不再閱讀正文,論文即遭被淘汰。
摘要是全文的精華,摘要應當點明:
(1) 模型的數學歸類(數學上屬於什麼類型,如動態規劃,微分方程穩定性等)
(2) 建模的思想(思路)
(3) 演算法思想(求解思路)
(4) 模型特色(模型優缺點,演算法特點,結果檢驗,靈敏度分析,模型檢驗等)
(5) 主要結果(數值結果,結論)(回答題目所問的全部「問題」)
注意表述一定要准確、簡明、通順、工整,務必認真校對。
1. 問題重述
把原問題簡單重述一遍,但不是照搬,而是從數學的角度重新表述。
2. 模型假設
根據評卷原則,基本假設的合理性占重要比重。
應當根據題目中的條件和要求作出合理假設,假設要切合題意,關鍵性假設不能缺。
3. 模型的建立
(1)數學建模是用數學方法解決問題,首先要有數學模型:數學公式、方程、方案等;要求完整,正確,簡明
(2)模型要實用,有效,以解決問題有效為原則,不追求數學上的高(級)、難(度大)。能用初等方法解決的、就不用高級方法;能用簡單方法解決的,就不用復雜方法;能用被多數人理解的方法,就不用只有少數人能理解的方法。
(3)鼓勵創新,但要切合實際。數模創新可體現在模型中(好思想、好方法、好策略等);模型求解中(好演算法、好步驟、好程序);結果表示中(醒目、圖表、分析、檢驗等);模型推廣中。
4. 模型求解
(1) 需要建立數學命題時:命題敘述要符合數學命題的表述規范,盡可能論證嚴密。
(2) 需要說明演算法的原理、依據、步驟。若用現有軟體,要說明理由,軟體名稱。
(3) 計算過程,中間結果可要可不要的,不必列出。
(4) 設法算出合理的數值結果。
5.模型的結果
(1) 最終數值結果的正確性或合理性是第一位的;
(2) 對數值結果或模擬結果須進行必要的檢驗。結果不正確、不合理、或誤差大時,分析原因, 對演算法、計算方法、或模型進行修正、改進;
(3) 題目中要求回答的問題,數值結果,結論,必須一一列出;
(4) 考慮是否需要列出多組數據,對數據進行比較、分析,為各種方案的提出提供依據;
(5) 結果的表示要集中,醒目,直觀,便於比較分析
(6) 必要時對問題解答,作定性或規律性的討論。最後結論要明確。
6.模型評價
(1)說明特色,優點突出,缺點不迴避。
(2)改變原題要求,重新建模可在此做。
(3)推廣或改進方向時,要合理、可行,不要玩弄新數學術語。
7.參考文獻
按規定列出。
8.附錄
(1)主要結果數據,應在正文中列出。
(2)數據、表格,可在此列出,但不要錯,錯的寧可不列。
8. 數學建模的步驟
數學建模關鍵是提煉數學模型,所謂提煉數學模型,就是運用科學抽象法,把復雜的研究對象轉化為數學問題,經合理簡化後,建立起揭示研究對象定量的規律性的數學關系式(或方程式)。這既是數學方法中最關鍵的一步,也是最困難的一步。提煉數學模型,一般採用以下六個步驟完成:
第一步:根據研究對象的特點,確定研究對象屬哪類自然事物或自然現象,從而確定使用何種數學方法與建立何種數學模型。即首先確定對象與應該使用的數學模型的類別歸屬問題,是屬於「必然」類,還是「隨機」類;是「突變」類,還是「模糊」類。
第二步:確定幾個基本量和基本的科學概念,用以反映研究對象的狀態。這需要根據已有的科學理論或假說及實驗信息資料的分析確定。例如在力學系統的研究中,首先確定的摹本物理量是質主(m)、速度(v)、加速度(α)、時間(t)、位矢(r)等。必須注意確定的基本量不能過多,否則未知數過多,難以簡化成可能數學模型,因此必須詵擇出實質性、關鍵性物理量才行。
第三步:抓住主要矛盾進行科學抽象。現實研究對象是復雜的,多種因素混在一起,因此,必須變復雜的研究對象為簡單和理想化的研究對象,做到這一點相當困難,關鍵是分清主次。如何分清主次只能具體問題具體分析,但也有兩條基本原則:一是所建數學模型一定是可能的,至少可給出近似解;二是近似解的誤差不能超過實際問題所允許的誤差范圍。
第四步:對簡化後的基本量進行標定,給出它們的科學內涵。即標明哪些是常量,哪些是已知量,哪些是待求量,哪些是矢量,哪些是標量,這些量的物理含義是什麼?
第五步:按數學模型求出結果。
第六步:驗證數學模型。驗證時可根據情況對模型進行修正,使其符合程度更高,當然這以求原模型與實際情況基本相符為原則。
9. 數學建模具體流程是什麼
數學建模就是用數學語言描述實際現象的過程。這里的實際現象既包涵具體的自然現象比如自由落體現象,也包涵抽象的現象比如顧客對某種商品所取的價值傾向。這里的描述不但包括外在形態,內在機制的描述,也包括預測,試驗和解釋實際現象等內容。
我們也可以這樣直觀地理解這個概念:數學建模是一個讓純粹數學家(指只懂數學不懂數學在實際中的應用的數學家)變成物理學家,生物學家,經濟學家甚至心理學家等等的過程。
數學模型一般是實際事物的一種數學簡化。它常常是以某種意義上接近實際事物的抽象形式存在的,但它和真實的事物有著本質的區別。要描述一個實際現象可以有很多種方式,比如錄音,錄像,比喻,傳言等等。為了使描述更具科學性,邏輯性,客觀性和可重復性,人們採用一種普遍認為比較嚴格的語言來描述各種現象,這種語言就是數學。使用數學語言描述的事物就稱為數學模型。有時候我們需要做一些實驗,但這些實驗往往用抽象出來了的數學模型作為實際物體的代替而進行相應的實驗,實驗本身也是實際操作的一種理論替代。
數學是研究現實世界數量關系和空間形式的科學,在它產生和發展的歷史長河中,一直是和各種各樣的應用問題緊密相關的。數學的特點不僅在於概念的抽象性、邏輯的嚴密性,結論的明確性和體系的完整性,而且在於它應用的廣泛性,進入20世紀以來,隨著科學技術的迅速發展和計算機的日益普及,人們對各種問題的要求越來越精確,使得數學的應用越來越廣泛和深入,特別是在即將進入21世紀的知識經濟時代,數學科學的地位會發生巨大的變化,它正在從國或經濟和科技的後備走到了前沿。經濟發展的全球化、計算機的迅猛發展,數學理倫與方法的不斷擴充使得數學已經成為當代高科技的一個重要組成部分和思想庫,數學已經成為一種能夠普遍實施的技術。培養學生應用數學的意識和能力已經成為數學教學的一個重要方面。
應用數學去解決各類實際問題時,建立數學模型是十分關鍵的一步,同時也是十分困難的一步。建立教學模型的過程,是把錯綜復雜的實際問題簡化、抽象為合理的數學結構的過程。要通過調查、收集數據資料,觀察和研究實際對象的固有特徵和內在規律,抓住問題的主要矛盾,建立起反映實際問題的數量關系,然後利用數學的理論和方法去分析和解決問題。這就需要深厚扎實的數學基礎,敏銳的洞察力和想像力,對實際問題的濃厚興趣和廣博的知識面。數學建模是聯系數學與實際問題的橋梁,是數學在各個領械廣泛應用的媒介,是數學科學技術轉化的主要途徑,數學建模在科學技術發展中的重要作用越來越受到數學界和工程界的普遍重視,它已成為現代科技工作者必備的重要能力之。為了適應科學技術發展的需要和培養高質量、高層次科技人才,數學建模已經在大學教育中逐步開展,國內外越來越多的大學正在進行數學建模課程的教學和參加開放性的數學建模競賽,將數學建模教學和競賽作為高等院校的教學改革和培養高層次的科技人才的個重要方面,現在許多院校正在將數學建模與教學改革相結合,努力探索更有效的數學建模教學法和培養面向21世紀的人才的新思路,與我國高校的其它數學類課程相比,數學建模具有難度大、涉及面廣、形式靈活,對教師和學生要求高等特點,數學建模的教學本身是一個不斷探索、不斷創新、不斷完善和提高的過程。為了改變過去以教師為中心、以課堂講授為主、以知識傳授為主的傳統教學模式,數學建模課程指導思想是:以實驗室為基礎、以學生為中心、以問題為主線、以培養能力為目標來組織教學工作。通過教學使學生了解利用數學理論和方法去分析和解決問題的全過程,提高他們分析問題和解決問題的能力;提高他們學習數學的興趣和應用數學的意識與能力,使他們在以後的工作中能經常性地想到用數學去解決問題,提高他們盡量利用計算機軟體及當代高新科技成果的意識,能將數學、計算機有機地結合起來去解決實際問題。數學建模以學生為主,教師利用一些事先設計好問題啟發,引導學生主動查閱文獻資料和學習新知識,鼓勵學生 積極開展討論和辯論,培養學生主動探索,努力進取的學風,培養學生從事科研工作的初步能力,培養學生團結協作的精神、形成一個生動活潑的環境和氣氛,教學過程的重點是創造一個環境去誘導學生的學習慾望、培養他們的自學能力,增強他們的數學素質和創新能力,提高他們的數舉素質,強調的是獲取新知識的能力,是解決問題的過程,而不是知識與結果。接受參加數學建模競賽賽前培訓的同學大都需要學習諸如數理統計、最優化、圖論、微分方程、計算方法、神經網路、層次分析法、模糊數學,數學軟體包的使用等等「短課程」(或講座),用的學時不多,多數是啟發性的講一些基本的概念和方法,主要是靠同學們自己去學,充分調動同學們的積極性,充分發揮同學們的潛能。培訓中廣泛地採用的討論班方式,同學自己報告、討論、辯論,教師主要起質疑、答疑、輔導的作用,競賽中一定要使用計算機及相應的軟體,如Mathemathmatica,Matlab,Mapple,甚至排版軟體等。
數學建模的幾個過程
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)
模型求解:利用獲取的數據資料,對模型的所有參數做出計算(估計)。
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。
模型應用:應用方式因問題的性質和建模的目的而異。
全國大學生數學建模競賽章程
(一九九七年十二月修訂)
第一條 總則
全國大學生數學建模競賽(以下簡稱競賽)是國家教委高教司和中國工業與
應用數學學會共同主辦的面向全國大學生的群眾性科技活動,目的在於激勵
學生學習數學的積極性,提高學生建立數學模型和運用計算機技術解決實際
問題的綜合能力,鼓勵廣大學生踴躍參加課外科技活動,開拓知識面,培養
創造精神及合作意識,推動大學數學教學體系、教學內容和方法的改革。
第二條 競賽內容
競賽題目一般來源於工程技術和管理科學等方面經過適當簡化加工的實際問題,
不要求參賽者預先掌握深入的專門知識,只需要學過普通高校的數學課程。題
目有較大的靈活性供參賽者發揮其創造能力。參賽者應根據題目要求,完成一
篇包括模型的假設、建立和求解、計算方法的設計和計算機實現、結果的分析
和檢驗、模型的改進等方面的論文(即答卷)。競賽評獎以假設的合理性、建
模的創造性、結果的正確性和文字表述的清晰程度為主要標准。
第三條 競賽形式、規則和紀律
1.全國統一競賽題目,採取通訊競賽方式,以相對集中的形式進行。
2.競賽一般在每年9月末的三天內舉行。
3.大學生以隊為單位參賽,每隊3人,專業不限。研究生不得參加。每隊可設一名指
導教師(或教師組),從事賽前輔導和參賽的組織工作,但在競賽期間必須迴避參
賽隊員,不得進行指導或參與討論,否則按違反紀律處理。
4.競賽期間參賽隊員可以使用各種圖書資料、計算機和軟體,在國際互聯網上瀏覽,
但不得與隊外任何人(包括在網上)討論。
5.
工作人員將密封的賽題按時啟封發給參賽隊員,參賽隊在規定時間內完成答卷,
並准時交卷。
6 .參賽院校應責成有關職能部門負責競賽的組織和紀律監督工作,保證本校競賽
的規范性和公正性。
第四條 組織形式
1.競賽由全國競賽組織委員會主持,負責每年發動報名、擬定賽題、組織全國優秀
答卷的復審和評獎、印製獲獎證書、舉辦全國頒獎儀式等。全國競賽組委會每屆
任期四年,其組成人員由國家教委高教司和中國工業與應用數學學會負責確定。
2.競賽分賽區組織進行。原則上一個省(自治區、直轄市)為一個賽區,每個賽區
應至少有6所院校的20個隊參加(每所院校至多10個隊)。鄰近的省可以合並成立
一個賽區。每個賽區建立組織委員會,負責本賽區的宣傳發動及報名、監督競賽紀
律和組織評閱答卷等工作。組委會成員由各省(自治區、直轄市)教委、工業與應
用數學學會的同志及有關人士組成(沒有成立地方學會的,由各地教委與全國競賽
組委會指定的院校協商確定),報全國競賽組委會備案,並保持相對穩定。未成立
賽區的各省院校的參賽隊可直接向全國競賽組委會報名參賽。
3.設立組織工作優秀獎,表彰在競賽組織工作中成績優異或進步突出的賽區組委會,
以參賽(相對)校數和(絕對)隊數、征題的數量和質量、無違紀現象、以及與
全國組委會的配合等為主要標准。
第五條 評獎辦法
1.各賽區組委會聘請專家組成評閱委員會,評選本賽區的一等、二等獎(也可增設三等獎),
獲獎比例一般不超過三分之一,其餘凡完成合格答卷者獲得成功參賽獎。
2.各賽區組委會按規定的比例將本賽區的優秀答卷送全國競賽組委會。全國競賽組委
會聘請專家組成全國評委會,按統一標准從各賽區送交的優秀答卷中評選出全國一等、
二等獎,獲獎比例為全國參賽隊數的百分之十左右。
3.全國與各賽區的一、二等獎均頒發獲獎證書。競賽成績記入學生檔案,對成績優秀的參
賽學生,各院校在評優秀生、獎學金及報考(或免試直升)研究生時應予以適當考慮。
對指導教師的辛勤努力應予以表彰。
4.參賽隊的指導教師一律不得參加本賽區及全國的評閱和決定獲獎名次的工作。
5.對違反競賽規則的參賽隊,一經發現,取消參賽資格,成績無效。對所在院校要予以
警告、通報,直至取消該校下一年度參賽資格。對違反評閱答卷和評獎工作規定的賽區,
全國競賽組委會不承認其評獎結果。
6.設立異議期制度,具體內容見《全國大學生數學建模競賽異議期制度的若干規定》。
第六條 經費
1.參賽隊向各賽區組委會交納報名費。
2.賽區組委會向全國組委會交納一定數額的經費。
3.各級教育管理部門的資助。
4.社會各界的資助。滿意還望採納
10. 數學建模有哪些步驟
所謂提煉數學模型,就是運用科學抽象法,把復雜的研究對象轉化為數學問題,經合理簡化後,建立起揭示研究對象定量的規律性的數學關系式(或方程式)。這既是數學方法中最關鍵的一步,也是最困難的一步。提煉數學模型,一般採用以下六個步驟完成:
第一步:根據研究對象的特點,確定研究對象屬哪類自然事物或自然現象,從而確定使用何種數學方法與建立何種數學模型。即首先確定對象與應該使用的數學模型的類別歸屬問題,是屬於「必然」類,還是「隨機」類;是「突變」類,還是「模糊」類。
第二步:確定幾個基本量和基本的科學概念,用以反映研究對象的狀態。這需要根據已有的科學理論或假說及實驗信息資料的分析確定。例如在力學系統的研究中,首先確定的摹本物理量是質主(m)、速度(v)、加速度(α)、時間(t)、位矢(r)等。必須注意確定的基本量不能過多,否則未知數過多,難以簡化成可能數學模型,因此必須詵擇出實質性、關鍵性物理量才行。
第三步:抓住主要矛盾進行科學抽象。現實研究對象是復雜的,多種因素混在一起,因此,必須變復雜的研究對象為簡單和理想化的研究對象,做到這一點相當困難,關鍵是分清主次。如何分清主次只能具體問題具體分析,但也有兩條基本原則:一是所建數學模型一定是可能的,至少可給出近似解;二是近似解的誤差不能超過實際問題所允許的誤差范圍。
第四步:對簡化後的基本量進行標定,給出它們的科學內涵。即標明哪些是常量,哪些是已知量,哪些是待求量,哪些是矢量,哪些是標量,這些量的物理含義是什麼?
第五步:按數學模型求出結果。
第六步:驗證數學模型。驗證時可根據情況對模型進行修正,使其符合程度更高,當然這以求原模型與實際情況基本相符為原則。