1 数学建模概述
第一篇数学建模概述

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数学建模程式
1、审题:把问题问题情景译为数 学语言,找出问题主要关系
模型准备 ↓ ←———— 建模假设 ↓ 模型构成 ↓ 模型解析 ↓ ——————————————— —
2、建模:把实际问题主要关系近
似化,形式化,抽象成数学问题 3、解模:把数学问题化为常规问
题,选择合适的数学方法求解
. 4、检验:对求解的结果进行验证
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或评估,对错误加以调节,或将结
模型检验与应用———
果应用于现实,作出解释或预测。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
数学建模实例 (鸡兔同笼) 今有鸡兔同笼,共有头6只,足18只,问鸡兔各几只?
鸡兔同笼问题建立数学模型的基本步骤:
1、模型准备(二元一次方程组求解方法) 2、作出简单假设(鸡脚为2只,兔脚4只,且为常数) 3、模型构成(用符号表示有关量,x,y表述鸡只数,
兔只数,列出数学式子)
4、模型解析(求解得到数学解答:x=3,y=3) 5、模型检验与应用(鸡兔各3只符合题意)
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解:设笼中有鸡x只,有兔y只,由已知条件可列出方程组为:
x y 6 2 x 4 y 18
解方程组得:
x 3 y 3
答:笼中有鸡兔各3只。
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数学与数学建模
用数学符号、式子、程序、图形等对实际的问题本质属性的抽象而
又简洁的刻画叫做数学模型.
通过计算得到的结果来解释实际问题,并接受实际的检验,这种应 用知识从实际的问题中抽象、提炼出数学模型的全过程叫做数学建模.
实际问题
中职数学建模
.
数学问题
用数学建模来解决实际问题的教学模式,引入到中职数学教学中来,
数学建模简介1

数学建模的方法和步骤
模型假设
在明确建模目的,掌握必要资料的基础上, 通过对资料的分析,根据对象的特征和建 模目的,找出起主要作用的因素,对问题 进行必要的、合理的简化,用精确的语言 提出若干符合客观实际的合理假设。
数学建模的方法和步骤
模型假设
作出合理假设,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。
看谁答得快
1、某甲早8时从山下旅店出发沿一路径上山,下 午5时到达山顶并留宿。次日早8时沿同一路径下 山,下午5时回到旅店。某乙说,甲必在两天中 的同一时刻经过路径中的同一地点,为什么?
2、两兄妹分别在离家2千米和1千米且方向相反 的两所学校上学,每天同时放学后分别以4千米/ 小时和2千米/小时的速度步行回家,一小狗以6千 米/小时的速度从哥哥处奔向妹妹,又从妹妹处奔 向哥哥,如此往返直至回家中,问小狗奔波了多 少路程?
四、模型的特点:
逼真性和可行性 渐进性 强健性 可移植性 非预测性 条理性 技艺性 局限性
五、建模能力的培养:
具有广博的知识(包括数学和各种实际知 识)、丰富的经验、各方面的能力、注意 掌握分寸。
具有丰富的想象力和敏锐的洞察力
类比法和理想化方法
直觉和灵感
实例研究法
学 习 、 分 析 别 人 的 模 型 亲 手 去 做
模型集中反映了原型中人们需要的那一部分特征
什么是数学建模
什么是数学模型?
简单地说:数学模型就是对实际问题的一种 数学表述。
具体一点说:数学模型是以部分现实世界为某 种研究目的的一个抽象的、简化的数学结构。 这种数学结构可以是数学公式、算法、表格、 图示等。
数学建模概述(李福乐)

一、数学建模概述1.1 什么是数学建模通常我们把现实问题的一个模拟称为模型,如交通图、地质图、航空模型等。
利用数学的语言、公式、图、表、或符号等来模拟现实的模型称为数学模型。
我们知道,对于一个现实问题的研究,一般不需要甚至不可能直接研究现实问题的本身,而是研究模拟该现实问题的模型。
举个简单例子:某司机欲把某货物从甲地运往已地,应如何选择运输路线使总路程最短?该司机不会开着车去试探,而是利用交通图来确定自己的行车路线。
从这个简单的例子中我们可以看到数学建模的重要性。
1.2 数学建模包含哪些步骤数学建模主要包含模型建立、求解以及对结果的分析与检验等步骤。
模型建立 模拟现实问题建立数学模型,不仅要有一定的数学知识与技巧,还要有敏锐的洞察力与理解力,善于抓住问题的内在联系,作出合理的假设与简化,找出影响问题的各种因素及其相互关系。
建立数学模型,不仅要有一定的数学知识与技巧,还要具备其他学科的一些知识,另外还要有一定的编程能力。
一般来说,模型建立的方法不止一种。
如最短路线问题,可以用图论方法,也可以用线性规划方法,有时还可用动态规划的方法。
模型求解 在建立模型之后,就要求解模型,给出有效的计算方法。
例如旅行推销员问题:一个推销员要到n 个城市去推销,如何安排行程?如果用简单的组合算法,其计算步骤是!n 的倍数,随着n 的增大,计算量之大以至无法得到结果。
如30n ,即使以每秒以2410步的速度来计算,也需要8年多,况且现在的计算机还没有达到上述速度。
结果的分析与检验 有些问题需要对解的现实意义作出解释,检验模型的正确性,并对模型的稳定性进行分析。
如种群的相互竞争问题需要对解的现实意义作出解释,并对模型的稳定性进行分析。
二、基本知识微分方程在科技、工程、经济管理、生态、环境、人口、交通等各个领域中有着广泛的应用。
大量的实际问题需要用微分方程来描述。
首先,我们要对实际研究现象作具体分析,然后利用已有规律、或者模拟,或近似的得到各种因素变化率之间的关系,从而建立一个微分方程。
数学建模是什么

数学建模是什么
数学建模是指利用数学工具和方法分析和解决实际问题的过程,是一种跨学科的综合性应用科学研究方法。
数学建模的基本步骤包括:问题建模、假设、模型的构建、模型求解和模型评价。
在这个过程中,数学建模的核心是模型的构建和求解,其中模型的构建需要理解实际问题的基本特征和数学方法的应用,而模型求解则需要掌握数学分析、数值计算等技能和方法。
数学建模的应用范围非常广泛,包括但不限于自然科学、社会科学、经济学、工程学等领域的问题。
数学建模在现实生活中的应用包括:企业生产、物流配送、城市交通规划、自然资源评估、环境保护、金融、医学等各个领域。
数学建模的方法多种多样,常见的数学方法包括:微积分、线性代数、概率论、统计学、优化理论等。
通过对实际问题的建模、数学方法的应用和模型求解的计算和分析,数学建模可进一步为决策提供科学依据和参考。
数学建模的主要特点是模型化思维、跨学科交叉和创新性思维。
在这个过程中,数学建模要求研究者对问题进行深入的分析和研究,要对数学方法的应用有较大的理解和掌握,并且要结合实际考虑模型的可行性。
数学建模的创新性思维则要求研究者在模型的构建和求解中体现出一定的创新性和思维深度。
无论是学术界还是实际应用领域,数学建模的应用都已经深入到各个角落。
在数学建模中,数学是一种工具性语言,
而模型则是实际问题的一种映射。
数学建模不仅促进了数学研究和应用之间的相互促进和发展,还连接了传统学科和新兴学科之间的桥梁,推动了知识的跨领域传播和交流。
数学建模专业的概述

数学建模专业的概述数学建模是一门涉及数学、计算机科学和实际问题解决的交叉学科。
在现代社会,数学建模扮演着不可或缺的角色,它帮助人们理解和解决各种实际问题,推动科学的发展。
本文将对数学建模专业进行概述,介绍其基本概念、研究内容和应用领域。
数学建模的基本概念是将实际问题转化为数学模型,并利用数学方法进行求解和分析。
数学建模专业的学生将学习各种数学工具和技术,如微积分、线性代数、概率论、统计学和数值分析等,以培养他们解决实际问题的能力。
同时,他们还需要具备计算机编程和数据分析等技能,以应对现代科技发展的要求。
数学建模专业的研究内容广泛而深入,涵盖了自然科学、工程技术、经济管理、医学卫生、社会科学等各个领域。
在自然科学中,数学建模可以用于解释物理、化学和生物等现象,为科学家提供理论依据和实验设计;在工程技术领域,数学建模可以优化工业生产过程、设计工程结构和计划资源分配;在经济管理中,数学建模可以帮助企业进行风险评估、市场预测和决策支持;在医学卫生方面,数学建模可以用于疾病传播模拟、医疗资源调度和药物研发等;在社会科学中,数学建模可以解答有关人口统计、社会网络和行为模式等问题。
数学建模专业毕业生可以在各个领域找到就业机会。
他们可以成为研究机构的科学家、大学的教师或企业的顾问。
他们可以参与创新研究、项目管理、策略规划和数据分析等工作。
同时,数学建模专业的研究成果也为社会发展和人类福祉做出了重要贡献。
数学建模专业的学习需要具备扎实的数学基础和良好的逻辑思维能力。
学生们需要学习并掌握各种数学方法和技术,运用这些知识解决实际问题。
此外,他们还需要具备团队合作和沟通交流的能力,因为数学建模常常需要跨学科合作,解决复杂的问题需要多个专业领域的知识和经验。
综上所述,数学建模专业是一门重要而有挑战性的学科。
它与现实问题紧密相连,为解决各种实际问题提供了理论和方法。
数学建模专业的学生将学习数学知识和技能,并将其应用于实际问题的解决中。
数学建模的初步认识

数学建模的初步认识数学建模是一种通过数学方法解决实际问题的过程,它是现实世界和数学之间的桥梁,可以帮助我们更好地理解和分析现实世界中的复杂问题。
数学建模涉及到许多数学工具和技巧,包括微积分、线性代数、概率统计等,同时也需要具备一定的实际问题分析能力和创造性思维。
在本文中,我们将对数学建模进行初步的认识,并探讨其在现实中的应用和意义。
一、数学建模的基本概念数学建模是一种将现实问题抽象化、数学化、定量化的过程。
通常情况下,数学建模可以分为三个基本步骤:建立模型、求解模型、验证模型。
建立模型是指将实际问题抽象成数学形式,通常包括确定问题的变量、建立数学关系式等;求解模型是指利用数学方法和技巧来解决建立的数学模型,通常包括求解方程、优化问题等;验证模型是指将模型的结果与实际数据进行比较,从而验证模型的有效性和可靠性。
通过这些步骤,我们可以利用数学方法来更好地分析和解决实际问题,提高问题的理解和解决能力。
二、数学建模的应用领域数学建模在现实生活中有着广泛的应用领域,涉及到经济、生态、气候、环境、医学等各个方面。
在经济领域,数学建模可以帮助企业进行市场预测、资源配置、成本优化等方面的决策;在生态领域,数学建模可以帮助研究人员预测生物种群的发展趋势、生态系统的稳定性等问题;在医学领域,数学建模可以帮助研究人员分析疾病传播规律、药物疗效等方面的问题。
通过数学建模,我们可以更好地理解和分析这些复杂问题,并为问题的解决提供科学的依据。
三、数学建模的意义和挑战数学建模在现实世界中有着重要的意义,它可以帮助我们更好地理解和解决各种复杂问题,为决策提供科学依据,促进科学技术的发展。
数学建模也面临着许多挑战,比如模型的建立是否合理、数据的准确性等问题,这些都需要我们具备相关的数学知识和实际问题分析能力来克服。
数学建模的初步认识

数学建模的初步认识数学建模是一种将现实问题抽象化、数学化、规范化的过程,通过建立数学模型来描述和解决实际问题的方法。
数学建模是数学的一个重要应用领域,也是一种将数学知识和技能应用到实际问题中的能力。
数学建模不仅在科学技术领域有着广泛的应用,也在工程、经济、管理等各个领域中有着重要的作用。
本文将介绍数学建模的基本概念、方法和应用,并通过具体例子来说明数学建模在实际问题中的应用。
一、数学建模的基本概念数学建模是一个相对抽象的概念,可以简单理解为通过数学方法来解决实际问题。
在数学建模中,首先需要对实际问题进行分析和抽象,将问题转化为数学模型。
数学模型是对实际问题的数学描述,它包括问题的描述、假设条件、变量、参数和约束条件。
通过建立数学模型,可以利用数学方法来分析、求解和优化问题,从而得到对实际问题的深入理解和有效解决方案。
数学建模的过程通常包括以下几个阶段:问题分析、数学模型建立、模型分析和求解、结果验证和应用。
在问题分析阶段,需要对实际问题进行深入理解和分析,确定问题的关键要素和需求,找出问题的规律和联系。
在数学模型建立阶段,需要根据实际问题的特点和需求,选择合适的数学方法和工具,建立数学模型。
在模型分析和求解阶段,需要利用数学知识和技能来分析和求解数学模型,得到解的结论和结论。
在结果验证和应用阶段,需要将数学模型和解的结论与实际问题相联系,验证模型的有效性和可靠性,并将解决方案应用到实际问题中。
二、数学建模的方法和技术数学建模涉及到多个数学学科和领域,包括数学分析、微积分、线性代数、概率统计、优化理论等。
在数学建模中,常用的方法和技术包括:微分方程模型、差分方程模型、概率统计模型、优化模型等。
微分方程模型适用于描述动态系统的变化规律和动力学过程,常用于物理、生物、工程等领域。
差分方程模型适用于描述离散系统的演化规律和动态行为,常用于经济、管理、信息等领域。
概率统计模型适用于描述随机变量和随机过程的规律性和特征,常用于风险评估、决策分析等领域。
数学建模课程大纲

数学建模课程大纲一、课程简介数学建模是一门应用数学课程,旨在培养学生运用数学工具和方法解决实际问题的能力。
本课程将通过理论讲授、案例分析和实践操作等方式,帮助学生全面理解数学建模的基本原理和基本方法,培养学生的问题分析、问题建模和问题求解等能力。
二、课程目标1.了解数学建模的基本概念和原则;2.掌握数学建模的常用方法和工具;3.培养学生的实际问题解决能力;4.发展学生的团队合作和沟通能力。
三、课程内容1.数学建模的概述1.1 数学建模的定义和分类1.2 数学建模的基本步骤1.3 数学建模的实际应用领域2.问题分析与问题建模2.1 问题分析和问题定义2.2 数据收集和处理2.3 模型假设和模型建立2.4 模型参数的选择和调整3.模型求解与结果分析3.1 模型求解的方法和技巧3.2 模型求解的稳定性和精度分析3.3 结果解释和对比分析4.数学建模软件的应用4.1 常用数学建模软件介绍4.2 数学建模软件的基本操作和应用案例四、教学方法与评价1.教学方法本课程将采用讲授、案例分析和实践操作相结合的教学方法。
通过课堂讲解学生基本理论知识,通过案例分析让学生熟悉解决实际问题的思路和方法,通过实践操作让学生尝试应用数学建模软件解决实际问题。
2.课程评价本课程将通过平时表现、作业和实践项目等多种评价方式来评价学生的学习情况。
具体评价方式将在开课前和学生明确。
五、参考教材与参考资料1.参考教材-《数学建模导论》王磊著北京大学出版社-《数学建模方法与应用》李明著清华大学出版社2.参考资料-《数学建模基础与方法》秦立和著上海交通大学出版社-《数学建模综合实例与方法》张志国著高等教育出版社六、作业与实践项目1.作业安排学生将根据课程内容安排完成一定数量的作业,包括理论推导题、模型建立题、实践操作题等。
作业将用于检查学生对课程知识的掌握情况。
2.实践项目学生将参与一个或多个与数学建模相关的实践项目,通过团队合作解决实际问题,并撰写实践报告。
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• 正文:问题的重新;对问题的条件和假设的阐明和必要条件的补充甚至修改; 问题的重新;对问题的条件和假设的阐明和必要条件的补充甚至修改; 阐明建模的依据,模型设计;计算求解,对模型的测试和检验的讨论; 得到的结果(你发现了什么,通过研究得到的现象);分析讨论(对 结果的解释) 结果的解释)。 • 结论:对结果的定性,对所研究事物所下的最后的论断。 • 致谢:感谢别人提供的方便条件或支持帮助等。 • 参考文献:举例说明 [1] 王 庚 编著.实用计算机数学建模[M].合肥:安徽大学出版社,2000:10-15 编著.实用计算机数学建模[M].合肥:安徽大学出版社,2000:10[2] 路远,凌永顺,聂劲松。激光穿过大气层时的折射误差研究[J].红外与激光 路远,凌永顺,聂劲松。激光穿过大气层时的折射误差研究[J].红外与激光 工程,2003,32( 工程,2003,32(1) [3] 张 建. 中学数学与生活. /Article/CJFDTotal-SXYG 中学数学与生活. /Article/CJFDTotal200901022.htm,2009.5.20 200901022.htm,2009.5.20
• 训练科研能力,培养科研兴趣:数学建模竞赛是个浓缩的科研活动和过程。 • 写作能力培养:不但在数学语言表达方面得以培养 ,而且在文学写作角度, 要求文笔流畅,通俗易懂,清晰简练,重点突出。 • 计算机应用能力培养:在建立起数学模型后,往往需要编程计算。
1.3 全国大学生数学建模竞赛
• 竞赛形式:本科生有A题和B题任选一题;专科生有C题和D题任选一题。 竞赛形式:本科生有A题和B题任选一题;专科生有C题和D • 竞赛特点:三人一组,完全开卷,赛期三天,时间自由支配。 竞赛特点:三人一组,完全开卷,赛期三天, • 写成论文:提交评奖,省级奖(1-2等,最差论文可得成功参赛奖),省级 写成论文:提交评奖,省级奖(1- 等,最差论文可得成功参赛奖) 一等奖提交评国家级奖(1- 一等奖提交评国家级奖(1-2等)。
1.1 数学建模基本知识
• 原型:是人们在社会活动和生产实践中所关心和研究的实际对象。数学建模问题 来自原型。 • 模型:是人们为一定的目的对原型进行的一个抽象。其特点:是实际事物的部分 抽象和模仿;与所关心的要素有关;体现要素之间的联系。 • 数学模型:用数学语言(变量、等式、不等式、符号等)去描述实际问题的数量 关系和空间形式等。也就是说把实际问题抽象成数学问题。 • 数学建模:建立数学模型的过程(Mathematical Modeling)。 数学建模:建立数学模型的过程(Mathematical Modeling)。
1.2 数学建模发展史
(1) 英国:上世纪七十年代末,英国剑桥大学专门为研究生开设数学建模课程, 并开展牛津大学与工业界的合作活动。 (2) 美国:1983年举办两年一次的数学建模和应用的教学国际会议,1985年举 办数学建模竞赛(Mathematical Competition in Modeling) (3) 我国:1989年开始组队参加美国MCM,1992年,开始我国自己的数学建模竞赛, 当时全国有12所大学,24个队参赛。到去年全国有30个省、市、自治区795所 院校8492个队25000多名来自各个专业的大学生参赛。每年九月份举行。
1.3 与普通数学题目的区别
普通数学题目 题目叙述 解题方法 涉及知识 解题过程 问题的解 计算机 通常题设充分, 通常题设充分,数据量小 惟一或有限 相对狭窄 分析,假设,建方程,求解答案 解是惟一的 一般不必用到计算机 建模题目 通常无题设 ,数据量大 数学模型及求解求解模型的方法多 知识面广 参看上述建模过程,最后写篇论文 解往往是不惟一的 一般求解必须用到计算机
1 数学建模概述
1.1 1.2 1.3 本章内容 1.3 1.4 1.5 数学建模基本知识 数学建模发展史 与普通数学题目的区别 全国大学生数学建模竞赛 数学建模论文写法 参加建模活动的意义
教学目的与要求:了解建模基本知识、意义、建模过程和建模论文写法。 重点:建模过程;难点:撰写建模论文;课时:2
1.4 数学建模论文写法
(1) 论文结构(8部分) 题目 作者 摘要 关键词 正文 结论 致谢 参考文献
前置部不超过20个字;应是短语而不是句子;不要用标点符号;避免使用 一般不超过20个字;应是短语而不是句子;不要用标点符号;避免使用 未被缩写词、字符、代号;要能表达文章主题。 • 作者:姓名,单位,邮编。 • 摘要:科技论文摘要四要素:目的、方法、结果、结论。 糟糕的摘要: 1) 过于简单,信息量不足;不能反映论文主要内容; 2) 出现了对论文内容的评论 ; 3) 未按国家标准要求书写,如句子中用“本文”、“作者”等做主语。 未按国家标准要求书写,如句子中用“本文” 作者” • 关键词:一般要求不少于3个关键词(学科、成果、方法、对象、索引) 关键词:一般要求不少于3 第一个关键词列出该文章主要工作所属学科名称。 第二个关键词列出该文研究得到的成果名称。 第三个关键词列出该文在得到上述成果或结论时采用的科学研究方法的 具体名称。 第四个关键词列出在前三个关键词没有出现的,但是被该文作为主要研究 对象的事或物质的名称。 第五、第六个关键词等(如有需要)列出作者认为有利于检索和文献利用 的其他关键词。
原型
简化 抽象 假设
数学模型
计算
解释检验
ok
总结
no
关键
重要
必须
必要
•结论 •不足
按变量分类: •确定性模型; •随机模型; •连续模型; •离散模型。
按时间分类 •动态模型 •静态模型 按问题所属 •经济类 •军事类 •教育类 •工程类,等
按方法分类 •几何模型 •方程模型 •运筹学模型 •灰色系统模型 •综合,等
1.5 参加建模活动的意义
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•
拓宽知识面:锻炼查找资料学习新知识,也是一个学习的过程。 创新思维训练:题目没有假设,只有现象;没有答案,只有参考答案; 没有刻板限制,创造性发挥。闪光点就是创新。 培养协作精神:参赛队成员的知识结构可能各不相同,每个成员的长处 既要充分发挥,又要协调一致地工作。不要突出个人, 强调合作精神;既要相互妥协,又要坚持原则;不是炫耀 自己,而是忘我奉献;不是个人逞能,而是团队精神。