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如何在数学中建立模型

发布时间:2022-06-30 09:29:01

‘壹’ 数学建模的七个步骤

数学建模(mathematical modeling)就是通过建立数学模型来解决各种实际问题的方法。数学建模没有固定的格式和标准,也没有明确的方法,通常有6个步骤:

明确问题
合理假设
搭建模型
求解模型
分析检验
模型解释
1、明确问题

数学建模所处理的问题通常是各领域的实际问题,这些问题本身往往含糊不清,难以直接找到关键所在,不能明确提出该用什么方法。因此建立模型的首要任务是辨明问题,分析相关条件和问题,一开始尽可能使问题简单,然后再根据目的和要求逐步完善。

2、合理假设

作出合理假设,是建模的一个关键步骤。一个实际问题不经简化、假设,很难直接翻译成数学问题,即使可能也会因其过于复杂而难以求解。因此,根据对象的特征和建模的目的,需要对问题进行必要合理地简化。

合理假设的作用除了简化问题,还对模型的使用范围加以限定。

作假设的依据通常是出于对问题内在规律的认识,或来自对数据或现象的分析,也可以是两者的综合。作假设时,既要运用与问题相关的物理、化学、生物、经济、机械等专业方面的知识,也要充分发挥想象力、洞察力和判断力,辨别问题的主次,尽量使问题简化。

为保证所作假设的合理性,在有数据的情况下应对所作的假设及假设的推论进行检验,同时注意存在的隐含假设。

3、搭建模型

搭建模型就是根据实际问题的基本原理或规律,建立变量之间的关系。

要描述一个变量随另一个变量的变化而变化,最简单的方法是作图,或者画表格,还可以用数学表达式。在建模中,通常要把一种形式转换成另一种形式。将数学表达式转换成图形和表格较容易,反过来则比较困难。

用一些简单典型函数的组合可以组成各种函数形式。使用函数解决具体的实际问题,还比须给出各参数的值,寻求这些参数的现实解释,往往可以抓住问题的一些本质特征。

4、求解模型

对模型的求解往往涉及不同学科的专业知识。现代计算机科学的发展提供了强有力的辅助工具,出现了很多可进行工程数值计算和数学推导的软件包和仿真工具,熟练掌握数学建模的仿真工具可大大增强建模能力。

不同数学模型的求解难易不同,一般情况下很多实际问题不能求出解析解,因此需要借助计算机用数值的方法来求解,在编写代码之前要明确算法和计算步骤,弄清初始值、步长等因素对结果的影响。

5、分析检验

在求出模型的解后,必须对模型和“解”进行分析,模型和解的适用范围如何,模型的稳定性和可靠性如何,是否到达建模目的,是否解决了问题?

数学模型相对于客观实际不可避免地会带来一定误差,一方面要根据建模的目的确定误差的允许范围,另一方面要分析误差来源,想办法减小误差。

一般误差有以下几个来源,需要小心分析检验:

模型假设的误差:一般来说模型难以完全反映客观实际,因此需要做不同的假设,在对模型进行分析时,需要对这些假设小心检验,分析比较不同假设对结果的影响。
求近似解方法的误差:一般来说很难得到模型的解析解,在采用数值方法求解时,数值计算方法本身也会有误差。这类误差许多是可以控制的。
计算工具的舍入误差:在用计算器或计算机进行数值计算时,都不可避免由于机器字长有限而产生舍入误差,如果进行了大量运算,这些误差的积累是不可忽视的。
数据的测量误差:在用传感器、调查问卷等方法获得数据时,应注意数据本身的误差。
6、模型解释

数学建模的最后阶段是用现实世界的语言对模型进行翻译,这对使用模型的人深入了解模型的结果是十分重要的。模型和解是否有实际意义,是否与实际证据相符合。这一步是使数学模型有实际价值的关键一步。

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数学建模常用的

‘贰’ 怎样建数学模型初一

如何建立数学模型的几点探索

一、数学模型的定义

现在数学模型还没有一个统一的准确的定义,因为站在不同的角度可以有不同的定义。不过我们可以给出如下定义:“数学模型是关于部分现实世界和为一种特殊目的而作的一个抽象的、简化的结构。”具体来说,数学模型就是为了某种目的,用字母、数学及其它数学符号建立起来的等式或不等式以及图表、图象、框图等描述客观事物的特征及其内在联系的数学结构表达式。一般来说数学建模过程可用如下框图来表明:

数学是在实际应用的需求中产生的,要解决实际问题就必需建立数学模型,从此意义上讲数学建模和数学一样有古老历史。例如,欧几里德几何就是一个古老的数学模型,牛顿万有引力定律也是数学建模的一个光辉典范。今天,数学以空前的广度和深度向其它科学技术领域渗透,过去很少应用数学的领域现在迅速走向定量化,数量化,需建立大量的数学模型。特别是新技术、新工艺蓬勃兴起,计算机的普及和广泛应用,数学在许多高新技术上起着十分关键的作用。因此数学建模被时代赋予更为重要的意义。

二、建立数学模型的方法和步骤

1.模型准备
要了解问题的实际背景,明确建模目的,搜集必需的各种信息,尽量弄清对象的特征。
2.模型假设
根据对象的特征和建模目的,对问题进行必要的、合理的简化,用精确的语言作出假设,是建模至关重要的一步。如果对问题的所有因素一概考虑,无疑是一种有勇气但方法欠佳的行为,所以高超的建模者能充分发挥想象力、洞察力和判断力,善于辨别主次,而且为了使处理方法简单,应尽量使问题线性化、均匀化。
3.模型构成
根据所作的假设分析对象的因果关系,利用对象的内在规律和适当的数学工具,构造各个量间的等式关系或其它数学结构。这时,我们便会进入一个广阔的应用数学天地,这里在高数、概率老人的膝下,有许多可爱的孩子们,他们是图论、排队论、线性规划、对策论等许多许多,真是泱泱大国,别有洞天。不过我们应当牢记,建立数学模型是为了让更多的人明了并能加以应用,因此工具愈简单愈有价值。
4.模型求解
可以采用解方程、画图形、证明定理、逻辑运算、数值运算等各种传统的和近代的数学方法,特别是计算机技术。一道实际问题的解决往往需要纷繁的计算,许多时候还得将系统运行情况用计算机模拟出来,因此编程和熟悉数学软件包能力便举足轻重。
5.模型分析
对模型解答进行数学上的分析。“横看成岭侧成峰,远近高低各不同”,能否对模型结果作出细致精当的分析,决定了你的模型能否达到更高的档次。还要记住,不论那种情况都需进行误差分析,数据稳定性分析。

三、数模竞赛出题的指导思想

传统的数学竞赛一般偏重理论知识,它要考查的内容单一,数据简单明确,不允许用计算器完成。对此而言,数模竞赛题是一个“课题”,大部分都源于生产实际或者科学研究的过程中,它是一个综合性的问题,数据庞大,需要用计算机来完成。其答案往往不是唯一的(数学模型是实际的模拟,是实际问题的近似表达,它的完成是在某种合理的假设下,因此其只能是较优的,不唯一的),呈报的成果是一编“论文”。由此可见“数模竞赛”偏重于应用,它是以数学知识为引导计算机运用能力及文章的写作能力为辅的综合能力的竞赛。

四、竞赛中的常见题型

赛题题型结构形式有三个基本组成部分:
1.实际问题背景
涉及面宽——有社会,经济,管理,生活,环境,自然现象,工程技术,现代科学中出现的新问题等。一般都有一个比较确切的现实问题。
2.- @/ v1 e+ [. h2 d4 n& a0 a1 w若干假设条件
有如下几种情况:
1)只有过程、规则等定性假设,无具体定量数据;
2)给出若干实测或统计数据;
3)给出若干参数或图形;
4)蕴涵着某些机动、可发挥的补充假设条件,或参赛者可以根据自己收集或模拟产生数据。
3.2 n9 u8 ]# b; u$ ^0 z要求回答的问题
往往有几个问题,而且一般不是唯一答案。一般包含以下两部分:
1)比较确定性的答案(基本答案);
2)更细致或更高层次的讨论结果(往往是讨论最优方案的提法和结果)。
4模型求解。
a.需要建立数学命题时:
命题叙述要符合数学命题的表述规范,尽可能论证严密。
b.需要说明计算方法或算法的原理、思想、依据、步骤。
若采用现有软件,说明采用此软件的理由,软件名称。
c.计算过程,中间结果可要可不要的,不要列出。
d.设法算出合理的数值结果。
5 结果分析、检验;模型检验及模型修正;结果表示。
a.最终数值结果的正确性或合理性是第一位的;
b.对数值结果或模拟结果进行必要的检验;
结果不正确、不合理、或误差大时,分析原因, 对算法、计算方法、或模型进行修正、改进。
c.题目中要求回答的问题,数值结果,结论,须一一列出;
d.列数据问题:考虑是否需要列出多组数据,或额外数据对数据进行比较、分析,为各种方案的提出提供依据;
e.结果表示:要集中,一目了然,直观,便于比较分析

五、建模理念

1.应用意识
要解决实际问题,结果、结论要符合实际;
模型、方法、结果要易于理解,便于实际应用;站在应用者的立场上想问题,处理问题。
2.数学建模
用数学方法解决问题,要有数学模型;
问题模型的数学抽象,方法有普适性、科学性,不局限于本具体问题的解决。
3.创新意识
建模有特点,更加合理、科学、有效、符合实际;更有普遍应用意义;不单纯为创新而创新。

‘叁’ 怎样在数学教学中建构数学模型发展空间概念

数学课程标准》指出:数学是来源于生活的。在数学教学中,强调的是将数学知识情境化,生活化。小学数学课程在考虑数学自身特点的同时,还要遵循小学生学习数学的认知规律,从已有的生活经验出发、让他们亲身经历,将自己所遇到的许多同类的实际问题抽象成数学模型,并加以解释再应用,从而使学生更加深刻地理解数学。
一、对数学模型建构的认识
数学教学就是在一定基础上进行对数学知识模型的建立及其方法的应用。数学模型化是一种极为重要的数学思想方法。对于学生学习和处理数学问题有着极其重要的影响,它可以帮助学生体会数学的作用,产生对数学学习的兴趣。因而可以得出,在数学教学中,建构和掌握数学模型化方法是培养能力的一条非常重要的途径。
数学模型是建立在数学一般的基础知识与应用数学知识之间的一座重要的桥梁,这是在平时的数学教学中教师应该着重培养学生所具备的一种数学思想和方法。建立模型更为重要的是强调用真实的情景展示问题,营造解决问题的环境,以帮助学生在解决问题的过程中活化知识,变事实性知识为解决问题的工具。学生在探索、获得数学模型的过程中,也同时获得了建构数学模型、解决实际问题的思想与方法,而这对学生的发展来说,其意义远大于仅仅获得某些数学知识。
所谓数学模型指的是对数学知识进行简化和提炼、再通过数学语言、符号或图形等形式对其进行概括与归纳、描述、反映特定的问题或具体事物之间关系的数学结构。从广义理解,数学模型包括数学中的各种概念,各种公式和各种理论。因为它们都是由现实世界的原型抽象出来的,从这意义上讲,整个数学也可以说是一门关于数学模型的科学。从狭义理解,数学模型只指那些反映了特定问题或特定的具体事物系统的数学关系结构,这个意义上也可理解为联系一个系统中各变量间内在关系的数学表达。
建立数学模型是数学学习的重要任务。《数学课程标准》在学习内容上,安排了“数与代数”、“空间与图形”、“统计与概率”“实践与综合应用”四块学习领域,强调学生的数学活动,发展学生的数感、符号感、空间观念、以及应用意识与推理的能力。这些内容中最重要的部分,就是数学模型。在小学阶段,数学模型的表现形式为一系列的概系统、算法系统、关系、定律、公理系统等。可以这样说,学生学习知识的过程,实际上是对一系列数学模型的理解、把握的过程。
二、数学模型建构的基本原则
1、简化性原则——现实世界的原型都是具有多因素、多变量、多层次的比较复杂的系统,对原型进行一定的简化即抓住主要矛盾,数学模型应比原型简化,数学模型自身也应是“最简单”的。
2、可推导原则——由数学模型的研究可以推导出一些确定的结果,如果建立的数学模型在数学上是不可推导的,得不到确定的可以应用于原型的结果,这个数学模型就是无意义的。
3、反映性原则——数学模型实际上是人对现实世界的一种反映形式,因此数学模型和现实世界的原型就应有一定的“相似性”,抓住与原型相似的数学表达式或数学理论就是建立数学模型的关键性技巧。
三、数学模型建构的方法
1、建立数学模型应该让学生大胆的去猜想,再在直观的事例中进行具体地分析。
猜想是一种带有一定直觉性的比较高级的思维方式,对于探索或发现性学习来说,猜想是一种非常重要的思维方法。在教学生一些数学定理之前,我们不妨可以让他们根据已有的知识大胆地去猜想一下这个定理。例如:学生在掌握了长方形、正方形、平行四边形、三角形等平面图形面积计算的推导过程以及计算方法之后,在教学梯形的面积计算时,我让学生大胆地猜想一下它的面积计算可能会和谁有关,根据以往所学的知识,学生应该会想到转化的数学思想,推测出可能会与平行四边形的面积计算有关,再让学生从我所提供的各种各样的梯形材料中进行研究,从直观的图形中开展具体地分析,从而找出其内在的联系与规律,最终得出结论。
2、建构数学模型应该让学生在许多直观或贴近生活的实例中进行有效地综合比较。
综合是指学生在学习的过程中将数学现象、数学实例的分析情况进行整理组合,从而形成对这一类数学知识的总体认识。比较是对有关的数学现象、数学实例,区别它们的相同之处和不同之处。数学中的比较是多方面的,包括多少与大小的比较,相同与不同的比较,结构与关系的比较,定律与性质的比较等。比较的目的是认识事物的联系与区别,明确彼此之间存在的同一性与相似性,一边解释其背后的共同模型。例如:在教学《生活中的百分率》,我先由死海的含盐率引出,在给出许多相关的实例,比如:出勤率、合格率、成活率、及格率、发芽率、出粉率等等之后,学生通过综合得出以上这些都是生活中的百分率,都是求部分量占总量的百分之几。再通过比较得出虽然都是百分率,也各有各的不同,含盐率是指盐的重量占盐水重量的百分之几,而出勤率则是指实际出勤的人数占应出勤总人数的百分之几。
3、建构数学模型应该让学生从具体的实例中抽象出它们所具有的共性,再用数学的语言或符号等进行概括。
抽象是从许多数学实例或数学现象中,发现其共同的本质特点。而概括则是把抽象出来的共同点用数学的语言或符号等形式进行归纳和总结。例如:在教学分数与除法之间的关系,通过大量的实例使学生从中抽象出它们的共性是:被除数÷除数=被除数/除数,最终用数学符号概括出:a÷b=a/b(b≠0)的结论。
4、建构数学模型一定要让学生进行充分地验证,得出结论之后再进行有效的应用。
学生在初步得出结论时要给予足够的空间让学生进行充分地验证,在验证的过程中可能会发现新的现象,并在解决新问题的过程中,进一步完善自己的猜想,最终发现规律得出结论。并运用这个规律解决更多的实际问题。这不仅是一个主动学习的过程,更是发现学习、创新学习的过程。例如:我在教学三角形面积时,学生通过两个完全一样的锐角三角形拼成了一个平行四边形,并通过分析、抽象、概括出了之间的规律,这时我提出那直角三角形或钝角三角形是不是也是这样呢?学生再通过充分地操作进行验证,从而得出只要是两个完全相同的三角形就能拼成一个平行四边形,都具备以上的规律,同时学生还会发现两个直角三角形拼成的不仅是平行四边形,更是一个长方形,两个等腰直角三角形拼成的不仅是一个长方形,更是一个特殊的长方形即正方形。
5、建构数学模型应当以数学活动为主要形式。
由于数学思想方法不同于数学知识点,不是一个定义、概念就能代替的。有其活动形式和丰富的内涵。因此,应当在多种形式的数学活动中教授数学思想方法。
(1)问题的生活实景——选择恰当的环境背景与相关材料引起讨论。
(2)问题的合理诠释——选择适当的数学形式,重新进行表述。
(3)问题的充分解决——展示数学思想方法形成的心理活动过程,主要通过认知对象或问题解决来进行。
(4)问题的数学模式——形成认知与思维的模式,使数学概念或模式游离于具体材料之外,进而促进学生数学观念(意识)的形成。
6、建构数学模型应当融多种思维方式于一体。
演示——概括的方法,同类比较——抽象的方法,直观思维、形象思维、抽象思维、逻辑思维等都应当在数学教学中不断地出现,使得教学过程经历:直观化——准模型化——模型化的过程。
数学模型化的思想与常见的数学知识教学不同,它应是:具体的生活实景——分析——抽象——数学描述——模型的建立——思想方法的形成——问题解决(或认识形成)——观念(意识)形成——解决更多的实际问题。
四、数学模型建构的基本步骤
用数学模型法解决最重要的就是建立适合问题的数这模型。有以下几个基本步骤:
1、提出问题并用准确的语言加以表述;
2、分析各种因素,作出理论假设;
3、建立数学模型;
4、按数学模型进行数学推导,得出有意义的数学结果;
5、对数学结论进行分析,若符合要求,可以将数学模型进行一般化和体系化按此解决问题,若不符合,则进一步探讨,修改假设,重建模型,直止符合要求为止;
6、优化。对一个问题的假设和数学模型不断加以修改,进行最优化处理。因为对一个问题或一类问题也可能有几个模型,以对它们要进行比较,直到找到最优模型。
数学模型是数学基础知识与数学应用之间的桥梁,建立和处理数学模型的过程,就是将数学理论知识应用于实际问题的过程。并且,建立模型更为重要的是,学生能体会到从实际情景中发展数学,获得再创造数学的绝好机会,在建立模型,形成新的数学知识的过程中,学生能更加体会到数学与大自然和社会的天然联系。因此,在小学数学教学中,让学生从现实问题情景中学数学、做数学、用数学应该成为我们的一种共识,只有这样,数学教学中的“问题解决”才有了相应的环境与氛围。

‘肆’ 数学建模的步骤

数学建模的主要步骤:

第一、 模型准备
首先要了解问题的实际背景,明确建模目的,搜集必需的各种信息,尽量弄清对象的特征。

第二、 模型假设
根据对象的特征和建模目的,对问题进行必要的、合理的简化,用精确的语言作出假设,是建

模至关重要的一步。如果对问题的所有因素一概考虑,无疑是一种有勇气但方法欠佳的行为,所以

高超的建模者能充分发挥想象力、洞察力和判断力,善于辨别主次,而且为了使处理方法简单,应

尽量使问题线性化、均匀化。

第三、 模型构成
根据所作的假设分析对象的因果关系,利用对象的内在规律和适当的数学工具,构造各个量间

的等式关系或其它数学结构。这时,我们便会进入一个广阔的应用数学天地,这里在高数、概率老

人的膝下,有许多可爱的孩子们,他们是图论、排队论、线性规划、对策论等许多许多,真是泱泱

大国,别有洞天。不过我们应当牢记,建立数学模型是为了让更多的人明了并能加以应用,因此工

具愈简单愈有价值。

第四、模型求解
可以采用解方程、画图形、证明定理、逻辑运算、数值运算等各种传统的和近代的数学方法,

特别是计算机技术。一道实际问题的解决往往需要纷繁的计算,许多时候还得将系统运行情况用计

算机模拟出来,因此编程和熟悉数学软件包能力便举足轻重。

第五、模型分析
对模型解答进行数学上的分析。"横看成岭侧成峰,远近高低各不?quot;,能否对模型结果作

出细致精当的分析,决定了你的模型能否达到更高的档次。还要记住,不论那种情况都需进行误差

分析,数据稳定性分析。

数学建模采用的主要方法有:

(一)、机理分析法:根据对客观事物特性的认识从基本物理定律以及系统的结构数据来推导出模

型。
1、比例分析法:建立变量之间函数关系的最基本最常用的方法。
2、代数方法:求解离散问题(离散的数据、符号、图形)的主要方法。
3、逻辑方法:是数学理论研究的重要方法,对社会学和经济学等领域的实际问题,在决策,对策

等学科中得到广泛应用。
4、常微分方程:解决两个变量之间的变化规律,关键是建立“瞬时变化率”的表达式。
5、偏微分方程:解决因变量与两个以上自变量之间的变化规律。

(二)、数据分析法:通过对量测数据的统计分析,找出与数据拟合最好的模型

1、回归分析法:用于对函数f(x)的一组观测值(xi,fi)i=1,2,…,n,确定函数的表达式,由

于处理的是静态的独立数据,故称为数理统计方法。
2、时序分析法:处理的是动态的相关数据,又称为过程统计方法。
3、回归分析法:用于对函数f(x)的一组观测值(xi,fi)i=1,2,…,n,确定函数的表达式,由

于处理的是静态的独立数据,故称为数理统计方法。
4、时序分析法:处理的是动态的相关数据,又称为过程统计方法。

(三)、仿真和其他方法
1、计算机仿真(模拟):实质上是统计估计方法,等效于抽样试验。①离散系统仿真,有一组状

态变量。②连续系统仿真,有解析表达式或系统结构图。
2、因子试验法:在系统上作局部试验,再根据试验结果进行不断分析修改,求得所需的模型结构


3、人工现实法:基于对系统过去行为的了解和对未来希望达到的目标,并考虑到系统有关因素的

可能变化,人为地组成一个系统。
希望能解决您的问题。

‘伍’ 数学建模方法和步骤

数学建模的主要步骤:

第一、 模型准备
首先要了解问题的实际背景,明确建模目的,搜集必需的各种信息,尽量弄清对象的特征。

第二、 模型假设
根据对象的特征和建模目的,对问题进行必要的、合理的简化,用精确的语言作出假设,是建

模至关重要的一步。如果对问题的所有因素一概考虑,无疑是一种有勇气但方法欠佳的行为,所以

高超的建模者能充分发挥想象力、洞察力和判断力,善于辨别主次,而且为了使处理方法简单,应

尽量使问题线性化、均匀化。

第三、 模型构成
根据所作的假设分析对象的因果关系,利用对象的内在规律和适当的数学工具,构造各个量间

的等式关系或其它数学结构。这时,我们便会进入一个广阔的应用数学天地,这里在高数、概率老

人的膝下,有许多可爱的孩子们,他们是图论、排队论、线性规划、对策论等许多许多,真是泱泱

大国,别有洞天。不过我们应当牢记,建立数学模型是为了让更多的人明了并能加以应用,因此工

具愈简单愈有价值。

第四、模型求解
可以采用解方程、画图形、证明定理、逻辑运算、数值运算等各种传统的和近代的数学方法,

特别是计算机技术。一道实际问题的解决往往需要纷繁的计算,许多时候还得将系统运行情况用计

算机模拟出来,因此编程和熟悉数学软件包能力便举足轻重。

第五、模型分析
对模型解答进行数学上的分析。"横看成岭侧成峰,远近高低各不?quot;,能否对模型结果作

出细致精当的分析,决定了你的模型能否达到更高的档次。还要记住,不论那种情况都需进行误差

分析,数据稳定性分析。

数学建模采用的主要方法有:

(一)、机理分析法:根据对客观事物特性的认识从基本物理定律以及系统的结构数据来推导出模

型。
1、比例分析法:建立变量之间函数关系的最基本最常用的方法。
2、代数方法:求解离散问题(离散的数据、符号、图形)的主要方法。
3、逻辑方法:是数学理论研究的重要方法,对社会学和经济学等领域的实际问题,在决策,对策

等学科中得到广泛应用。
4、常微分方程:解决两个变量之间的变化规律,关键是建立“瞬时变化率”的表达式。
5、偏微分方程:解决因变量与两个以上自变量之间的变化规律。

(二)、数据分析法:通过对量测数据的统计分析,找出与数据拟合最好的模型

1、回归分析法:用于对函数f(x)的一组观测值(xi,fi)i=1,2,…,n,确定函数的表达式,由

于处理的是静态的独立数据,故称为数理统计方法。
2、时序分析法:处理的是动态的相关数据,又称为过程统计方法。
3、回归分析法:用于对函数f(x)的一组观测值(xi,fi)i=1,2,…,n,确定函数的表达式,由

于处理的是静态的独立数据,故称为数理统计方法。
4、时序分析法:处理的是动态的相关数据,又称为过程统计方法。

(三)、仿真和其他方法
1、计算机仿真(模拟):实质上是统计估计方法,等效于抽样试验。①离散系统仿真,有一组状

态变量。②连续系统仿真,有解析表达式或系统结构图。
2、因子试验法:在系统上作局部试验,再根据试验结果进行不断分析修改,求得所需的模型结构


3、人工现实法:基于对系统过去行为的了解和对未来希望达到的目标,并考虑到系统有关因素的

可能变化,人为地组成一个系统。

‘陆’ 建立数学模型有哪两类主要方法

—般说来建立数学模型的方法大体上可分为两大类、一类是机理分析方法,一类是测试分析方法.机理分析是根据对现实对象特性的认识、分析其因果关系,找出反映内部机理的规律,建立的模型常有明确的物理或现实意义.

模型准备 首先要了解问题的实际背景,明确建模的目的搜集建模必需的各种信息如现象、数据等,尽量弄清对象的特征,由此初步确定用哪一类模型,总之是做好建模的准备工作.情况明才能方法对,这一步一定不能忽视,碰到问题要虚心向从事实际工作的同志请教,尽量掌握第一手资料.

模型假设 根据对象的特征和建模的目的,对问题进行必要的、合理的简化,用精确的语言做出假设,可以说是建模的关键一步.一般地说,一个实际问题不经过简化假设就很难翻译成数学问题,即使可能,也很难求解.不同的简化假设会得到不同的模型.假设作得不合理或过份简单,会导致模型失败或部分失败,于是应该修改和补充假设;假设作得过分详细,试图把复杂对象的各方面因素都考虑进去,可能使你很难甚至无法继续下一步的工作.通常,作假设的依据,一是出于对问题内在规律的认识,二是来自对数据或现象的分析,也可以是二者的综合.作假设时既要运用与问题相关的物理、化学、生物、经济等方面的知识,又要充分发挥想象力、洞察力和判断力,善于辨别问题的主次,果断地抓住主要因素,舍弃次要因素,尽量将问题线性化、均匀化.经验在这里也常起重要作用.写出假设时,语言要精确,就象做习题时写出已知条件那样.
模型构成 根据所作的假设分析对象的因果关系,利用对象的内在规律和适当的数学工具,构造各个量(常量和变量)之间的等式(或不等式)关系或其他数学结构.这里除需要一些相关学科的专门知识外,还常常需要较广阔的应用数学方面的知识,以开拓思路.当然不能要求对数学学科门门精通,而是要知道这些学科能解决哪一类问题以及大体上怎样解决.相似类比法,即根据不同对象的某些相似性,借用已知领域的数学模型,也是构造模型的一种方法.建模时还应遵循的一个原则是,尽量采用简单的数学工具,因为你建立的模型总是希望能有更多的人了解和使用,而不是只供少数专家欣赏.

模型求解 可以采用解方程、画图形、证明定理、逻辑运算、数值计算等各种传统的和近代的数学方法,特别是计算机技术.
模型分析 对模型解答进行数学上的分析,有时要根据问题的性质分析变量间的依赖关系或稳定状况,有时是根据所得结果给出数学上的预报,有时则可能要给出数学上的最优决策或控制,不论哪种情况还常常需要进行误差分析、模型对数据的稳定性或灵敏性分析等.
模型检验 把数学上分析的结果翻译回到实际问题,并用实际的现象、数据与之比较,检验模型的合理性和适用性.这一步对于建模的成败是非常重要的,要以严肃认真的态度来对待.当然,有些模型如核战争模型就不可能要求接受实际的检验了.模型检验的结果如果不符合或者部分不符合实际,问题通常出在模型假设上,应该修改、补充假设,重新建模.有些模型要经过几次反复,不断完善,直到检验结果获得某种程度上的满意.
模型应用 应用的方式自然取决于问题的性质和建模的目的,这方面的内容不是本书讨论的范围。
应当指出,并不是所有建模过程都要经过这些步骤,有时各步骤之间的界限也不那么分明.建模时不应拘泥于形式上的按部就班,本书的建模实例就采取了灵活的表述方式

‘柒’ 如何建立一个数学模型

一个好的数学模型,首先应该是可以把所提问题解决的,只有能解决问题的模型才是好的模型。其次,就在于模型的创造性,创造性并不是说你非得自己找出个新的方法或者算法来,而是即使你用的是久的算法,但是你用在一个新的领域,并且很好的解决了问题,具有很好的适应性,那样就是一个好的数学模型。注意,数学模型可能是公式,也可能是某种算法,当然也可能是图表类的东西。

‘捌’ 数学建模怎么做啊

数学建模就是通过计算得到的结果来解释实际问题,并接受实际的检验,来建立数学模型的全过程。当需要从定量的角度分析和研究一个实际问题时,人们就要在深入调查研究、了解对象信息、作出简化假设、分析内在规律等工作的基础上,用数学的符号和语言作表述来建立数学模型。

模型准备
了解问题的实际背景,明确其实际意义,掌握对象的各种信息。以数学思想来包容问题的精髓,数学思路贯穿问题的全过程,进而用数学语言来描述问题。要求符合数学理论,符合数学习惯,清晰准确。

模型假设
根据实际对象的特征和建模的目的,对问题进行必要的简化,并用精确的语言提出一些恰当的假设。

模型建立
在假设的基础上,利用适当的数学工具来刻划各变量常量之间的数学关系,建立相应的数学结构(尽量用简单的数学工具)。

模型求解
利用获取的数据资料,对模型的所有参数做出计算(或近似计算)。

模型分析
对所要建立模型的思路进行阐述,对所得的结果进行数学上的分析。

模型检验
将模型分析结果与实际情形进行比较,以此来验证模型的准确性、合理性和适用性。如果模型与实际较吻合,则要对计算结果给出其实际含义,并进行解释。如果模型与实际吻合较差,则应该修改假设,再次重复建模过程。

‘玖’ 如何创建数学模型

明确代涵数关系,代入众多的自变量和因变量。求出系数。模型就建立好了。

‘拾’ 如何应用及建立数学模型

怎样帮助学生构建“应用问题”数学模型的。构建“应用问题”数学模型,首先要明确这个命题的含义。所谓数学建模,就是对实际问题的一种数学表述,是对现实原型的概括,是数学基础知识与数学实际应用之间的桥梁,简而言之,就是将当前的问题转化为数学模型。如何帮助学生构建“应用问题”数学模型?我想谈谈自己的看法:一、选择学生身边的应用问题“建模”。数学源于生活。在数学教学中,我们应该善于选择学生身边的问题,让学生在生活中学习掌握知识。现实的生活材料,能激发学生思考数学问题的兴趣,他们会认识到现实生活中隐藏丰富的数学问题,这有利于学生地关注生活中的数学问题。就拿行程问题来说,学生每天上学放学的方式、行程路线等就是很好的例子。我们可以充分利用这些知识帮助学生构建数学模型。通过教学实践发现,选择学生有生活经验的事例作“数学建模”,更有利于帮助学生掌握知识,提高应用题的分析能力。二、帮助学生在“建模”的过程中注意由简到繁的认知规律。应用题的背景材料来自于社会生活实际,简单的应用题背景较简单,语言较直接,容易使学生领会如何进行审题,理顺数量关系,容易建立数学模型,为解复杂一点的应用题打下基础,又能带给学生成功解题的体验,增强学应用题的信心。因此,在应用题教学中,我们要以简单题做铺垫,在建立基本模型的基础之上,实现由简到繁。三、教师在实际教学中要注意培养学生建立模型的意识,为应用题“建模”教学做好多方面的准备。在教学中,教师应该以善于发现现实生活中的题材,巧妙地结合各个知识点的训练,编制一些与生产生活实际相联系的应用题,比如:环保问题、节水问题、利润计算问题等等,并努力开展多种形式的数学教学实践活动,这样不仅能激发学生的学习兴趣,还有利于学生地关注社会,用所学的数学知识解决现实生活中的问题,成为一个有数学头脑的人。

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