数学建模。

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什么是数学建模

什么是数学建模

什么是数学建模数学建模是指运用数学的理论、方法和技术,以模型为基础,通过对实际问题进行抽象、建模、求解和验证,为实际问题的研究和决策提供可靠依据的过程。

数学建模可以帮助我们更好地理解、分析、解决实际问题。

它是一种综合运用数学、物理、计算机科学和其他相关学科知识的跨学科研究领域,可以应用于各个领域的问题,包括自然科学、工程技术、社会科学、医学、金融等。

数学建模的过程一般包括以下几个步骤:1. 定义问题和目标。

在这个阶段,我们需要对实际问题进行全面的了解,明确研究的目标和需要解决的问题是什么,确定问题的限制和条件。

2. 建立模型。

在这个阶段,我们需要根据实际问题的特点和需要解决的问题,选择适当的模型类型,建立数学模型。

模型应该尽可能简明明了,能够比较好地描述实际问题,并且便于求解。

3. 求解模型。

在这个阶段,我们需要根据所建立的模型,采用数学和计算机科学等相关方法,对模型进行求解,得到具体的结果和解决方案。

4. 验证模型。

在这个阶段,我们需要根据模型的求解结果,进行模型的验证。

验证模型的正确性和可靠性,以及对模型的结果进行误差分析和敏感性分析,以保证模型的可行性和实用性。

5. 应用模型。

在这个阶段,我们需要将模型的结果应用于实际问题的解决中。

根据模型的结果,提出相应的决策和措施,实现问题的解决和优化。

数学建模具有广泛的应用领域和重要性。

在物理、化学、生物学和工程技术等领域,数学建模可以帮助我们解决复杂的系统问题,如气候模型、流体力学模型、生物进化模型等。

在社会科学领域,数学建模可以应用于经济学、管理学、社会学等领域,对社会现象进行建模和预测,如人口增长模型、市场模型、网络模型等。

在医学领域,数学建模可以帮助我们研究疾病的发展和治疗方法,如病毒传播模型、治疗模型等。

在金融领域,数学建模可以帮助我们分析风险和投资策略,如股票价格模型、期权评估模型等。

总之,数学建模是一种重要的跨学科研究领域,以模型为基础,运用数学和相关学科知识,对实际问题进行抽象、建模、求解和验证,为实际问题的研究和决策提供可靠依据,具有广泛的应用领域和重要性。

数学建模

数学建模
材料均匀,热传导系数为常数 Q ~单位时间单位面积传导的热量 T~温差, d~材料厚度, k~热传导系数 记双层玻璃窗传导的热量Q1 记单层玻璃窗传导的热量Q2 热量传播只有传导,没有对流
室 内 T1
d
l
d
室 外 T2
Q1

室 内 T1
2d
室 外 T2
Q2

Ta~内层玻璃的外侧温度 Tb~外层玻璃的内侧温度 k1~玻璃的热传导系数 k2~空气的热传导系数
乙安全线
y0 0 x
y1 y0 0
y=f ( x)
y0 y f ( x) y0 x
x0
P(xm,ym)甲 安 x=g(y) 全 区 x1 x
P~平衡点(双方最少导弹数)
精细 模型
x<y x=y
乙方残存率 s ~甲方一枚导弹攻击乙方一个 基地,基地未被摧毁的概率。 甲方以 x攻击乙方 y个基地中的 x个, sx个基地未摧毁,y–x个基地未攻击。 y0=sx+y–x y0=sy y= y0+(1-s)x y=y0 / s
• (4)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(估计)。 • (5)模型分析:对所得结果进行数学的分析。 • (6)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。 • (7)模型应用:应用方式因问题的性质和建 模的目的而异
0
x0
x
甲方的被动防御也会使双方军备竞赛升级。
模型解释
• 甲方将固定核导弹基地改进为可移动发射架 乙安全线y=f(x)不变

什么是数学建模

什么是数学建模

新手入门:什么是数学建模数学建模数学模型(Mathematical Model)是一种模拟,是用数学符号、数学式子、程序、图形等对实际课题本质属性的抽象而又简洁的刻划,它或能解释某些客观现象,或能预测未来的发展规律,或能为控制某一现象的发展提供某种意义下的最优策略或较好策略。

数学模型一般并非现实问题的直接翻版,它的建立常常既需要人们对现实问题深入细微的观察和分析,又需要人们灵活巧妙地利用各种数学知识。

这种应用知识从实际课题中抽象、提炼出数学模型的过程就称为数学建模(Mathematical Modeling)。

不论是用数学方法在科技和生产领域解决哪类实际问题,还是与其它学科相结合形成交叉学科,首要的和关键的一步是建立研究对象的数学模型,并加以计算求解。

数学建模和计算机技术在知识经济时代的作用可谓是如虎添翼。

建模示例:椅子能在不平的地面上放稳吗日常生活中一件普通的事实:把椅子往不平的地面上一放,通常只有三只脚着地,放不稳,然而只需稍挪支几次,就可以使四只脚同时着地,放稳了。

这个看来似乎与数学无关的现象能用数学语言给以表述,并用数学工具来证实吗?模型假设对椅子和地面应该作一些必要的假设:1. 椅子四条腿一样长,椅脚与地面接触处可视为一个点,四脚的连线呈正方形。

2. 地面高度是连续变化的,沿任何方向都不会出现间断(没有像台阶那样的情况),即地面可视为数学上的连续曲面。

3. 对于椅脚的间距和椅腿的长度而言,地面是相对平坦的,使椅子在任何位置至少有三只脚同时着地。

假设1显然是合理的。

假设2相当于给出了椅子能放稳的条件,因为如果地面高度不连续,譬如在有台阶的地方是无法使四只脚同时着地的。

至于假设3是要排除这样的情况:地面上与椅脚间距和椅腿长度的尺寸大小相当的范围内,出现深沟或凸峰(即使是连续变化的),致使三只脚无法同时着地。

模型构成中心问题是用数学语言把椅子四只脚同时着地的条件和结论表示出来。

首先要用变量表示椅子的位置。

数学建模简介1

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。

什么是数学建模

什么是数学建模

什么是数学建模数学建模是指对现实世界的一特定对象,为了某特定目的,做出一些重要的简化和假设,运用适当的数学工具得到一个数学结构,用它来解释特定现象的现实性态,预测对象的未来状况,提供处理对象的优化决策和控制,设计满足某种需要的产品等。

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辅予更为重要的意义。

大学生数学建模竞赛自1985年由美国开始举办,竞赛以三名学生组成一个队,赛前有指导教师培训。

赛题来源于实际问题。

比赛时要求就选定的赛题每个队在连续三天的时间里写出论文,它包括:问题的适当阐述;合理的假设;模型的分析、建立、求解、验证;结果的分析;模型优缺点讨论等。

数学建模竞赛宗旨是鼓励大学师生对范围并不固定的各种实际问题予以阐明、分析并提出解法,通过这样一种方式鼓励师生积极参与并强调实现完整的模型构造的过程。

以竞赛的方式培养学生应用数学进行分析、推理、证明和计算的能力;用数学语言表达实际问题及用普通人能理解的语言表达数学结果的能力;应用计算机及相应数学软件的能力;独立查找文献,自学的能力,组织、协调、管理的能力;创造力、想象力、联想力和洞察力。

他还可以培养学生不怕吃苦、敢于战胜困难的坚强意志,培养自律、团结的优秀品质,培养正确的数学观。

这项赛事自诞生起就引起了越来越多的关注,逐渐有其他国家的高校参加。

我国自1989年起陆续有高校参加美国大学生数学建模竞赛。

1992年起我国开始举办自己的大学生数学建模竞赛,并成为国家教育部组织的全国大学生四项学科竞赛之一竞赛简介:本竞赛每年9月下旬举行,竞赛面向全国大专院校的学生,不分专业。

什么是数学建模

什么是数学建模

问题1、在我饲养的动物中,除了两只以外所有的动物都是狗,除了两只以外,所有 的都是猫,除了两只以外,所有的都是鹦 鹉,我总共养了多少只动物? 问题2、一头母牛价格10元钱,一头猪价 格3元钱,一头羊价格0.5元钱。一个农夫 买了一百头牲口,每种至少买了一头,总 共花了100元钱,问每种牲口买了多少头?
什么是数学建模?
数学建模(Methematical Modeling)是建立数 学模型的过程的缩略表示。 《简明不列颠百科全书》给出如下十分贴切 的解释:“这个术语的第二种用法是理论和分 析意义下的模型,也许是更为重要的一类模型。 本质上说,在物理和生物世界中的任何现实情 形,无论它是天然的或是与技术和人的干预有 关的,只要它可以用定量的术语来描述,就能 够通过建立模型使它服从解析的规律。” 有人说“在工业设计、经济设计或任何其他 设计中运用数学的语言和方法,实际上,就是 数学建模”。
问题:女孩子都爱美,你知道你穿多高跟的鞋, 看起来最美吗?
丢番图分析是数论的一大分支,其应用 范围极广,有著名的丢番图问题,以费马 最后定理而著称: n n n 设有方程 x y z ,其中n是大于2的正整 数,问此方程是否有整数解。 这是一个最著名的数论问题。
数学建模的主要过程:
实际问题 抽象、简化、明确变量和参数 根据某种“定律”或“规律”建立变量和参数间的一个明确的 数学关系(数学问题,或称为在此简化阶段上的一个数学模型)
解析地或近似地求解该数学问题
解释、验证 通 通不过 过 投入使用
约公元250年前后,古希腊对于丢番图的生 平事迹,人们知道得很少。但在一本《希腊诗 文选》中,收录了他的墓志铭:“坟中安葬着 丢番图, 多么令人惊讶, 它忠实地记录了所 经历的道路。 上帝给予的童年占六分之一, 又过十二分之一,两颊长胡, 再过七分之一, 点燃起结婚的蜡烛。五年之后天赐贵子, 可 怜迟到的宁馨儿, 享年仅及其父之半,便进 入冰冷的坟墓。 悲伤只有用数论的研究去弥 补, 又过四年,他也走完了人生的旅途。” 那么,丢番图享年几岁?

数学建模定义

数学建模定义

什么是数学建模人们在观察、分析和研究一个现实对象时经常使用模型,如展览馆里的飞机模型、水坝模型,实际上,照片、玩具、地图、电路图等都是模型,它们能概括地、集中地反映现实对象的某些特征,从而帮助人们迅速、有效地了解并掌握那个对象。

数学模型不过是更抽象些的模型。

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:数学模型是关于部分现实世界为某种目的的一个抽象的简化的数学结构。

更确切地说:数学模型就是对于一个特定的对象为了一个特定目标,根据特有的内在规律,做出一些必要的简化假设,运用适当的数学工具,得到的一个数学结构。

数学结构可以是数学公式,算法、表格、图示等。

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,把它表述为数学式子,也就是数学模型,然后用通过计算得到的模型结果来解释实际问题,并接受实际的检验。

这个建立数学模型的全过程就称为数学建模。

数学建模是一种数学的思考方法,是运用数学的语言和方法,通过抽象、简化建立能近似刻画并"解决"实际问题的一种强有力的数学手段,是对现实世界的一特定现象,为了某特定目的,根据特有的内在规律,做出一些重要的简化和假设,运用适当的数学工具得到一个数学结构,用它来解释特定现象的现实性态,预测对象的未来状况,提供处理对象的优化决策和控制,设计满足某种需要的产品等。

数学建模是使用数学模型解决实际问题,数学建模将各种知识综合应用于解决实际问题中,是培养和提高学生应用所学知识分析问题、解决问题的能力的必备手段之一。

简单地说:就是系统的某种特征的本质的数学表达式(或是用数学术语对部分现实世界的描述),即用数学式子(如函数、图形、代数方程、微分方程、积分方程、差分方程等)来描述(表述、模拟)所研究的客观对象或系统在某一方面的存在规律。

我校数学建模发展史以成就展自从人类进入文明社会,就与数学建立了千丝万缕的联系。

数学建模是什么

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。

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国内COVID-19数据简析

摘要:新冠肺炎疫情肆虐全球,这给人们的正常生活和工作秩序造成了非常大的麻烦,甚至带来全球性的经济危机。

新冠肺炎对于全球人民来说是一场巨大的灾难,各国在应对疫情中的表现不尽相同,包括政府措施、经济条件以及民族文化等均有关系。

虽然影响因素繁多复杂,但已经产生的COVID-19数据在一定程度上能说明问题。

关键词:新冠肺炎政府措施应对疫情
Abstract: CoVID-19 is rampant all over the world, causing great trouble to people's normal life and work order, and even bringing global economic crisis. Covid-19 is a huge disaster for people all over the world. Countries have different responses to the epidemic, including government measures, economic conditions and national culture. Although the factors involved are varied and complex, the coVID-19 data that have been generated tell a certain story.Key words: COVID-19 government response to epidemic
问题一:利用附件1中给的数据,用你的模型分析天津市从国内疫情发展初期到数据采集日期间新冠肺炎数据的变化和重要节点的说明。

解析一

以上7个图分别是天津本市确诊人数,治愈人数,死亡人数,密切接触者人数,医学观察人数,境外输入确诊人数,境外输入治愈人数随日期变化的折线图
由图可知,
1.天津市的确诊人数在2月12日突增,原因为新冠病毒爆发。

2.天津市的治愈人数随着确诊人数的增多,治愈人数也递增,原因是病毒爆发之后,政府迅速采取有效措施,使得感染新冠病毒的患者得到及时有效的治疗
3.天津市的确诊人数和治愈人数在3月14号后期趋于平缓,几乎保持在132上下,原因是政府采取有效措施,严格排查武汉或途径武汉人员。

4.天津市的死亡人数在2月13日后始终保持在3个,原因为有效的隔离措施和防护措施。

5.天津市的密切接触者人数在病毒爆发后迅速上升,到2月24号后开始平缓,原因是随着确诊病例的增加,密切接触者也会越来越多
6.天津市的医学观察人数分别在2月20号、3月27号和4月26号前后到达顶峰,原因是2月天津宝坻一超市爆发病毒,导致多人处于医学观察,3月4月由于境外输入病例导致医学观察人数徒增
7.境外输入确诊人数和境外输入治愈人数分别在3月22和4月1号开始有大幅度的增加,原因国外爆发新冠病毒,中国国内有效的控制住病毒转播,导致大量出国人员返回国内,境外输入病例增多。

8.境外输入确诊人数和境外输入治愈人数分别在4月23号和5月3号后趋于平缓,原因是中国在边境实施有效消毒措施,防止病毒的再一次爆发扩散。

问题二:随着人们交流往来的机会越来越多,使得新冠肺炎疫情的传播具有广泛性和复杂性。

因此,国内各省(自治区、直辖市)和新疆生产建设兵团都相应采取了措施,在尽量
不严重影响人们正常生活和工作秩序的情况下阻断疫情的传播。

根据附件2的数据,分析国内疫情数据的变化和主要成因的解释。

解析二:
问题二
通过附件二中数据可知此次疫情来势凶猛,各省市皆有病例出现。

通过政府和人民积极配合下,使得疫情在三月底得到了有效的控制,各省市的死亡病例在到达一个临界点便趋于平稳不再增加,治愈患者的数量也逐渐超过新增确诊患者的数量,但仍有个别病例的增加,截止到五月份国内疫情已经基本稳定,而国外的疫情形势十分严峻,所以仍会有境外输入病例,输入对象城市多为沿海或中大型城市,有新疆西藏等几个内陆城市无新增病例。

在政府严格的监控下,境外输入病例最终也是区域平稳,得到有效的控制。

问题三:截止到5月20日,天津市有关复学时间如下:
4月20日:初三+高三,全市初中、普通高中毕业年级同步复课开学,开始正常上课;
5月18日:高一、高二、初一、初二及小学四、五、六年级;
5月上旬或中旬:高校毕业年级,全市高等院校(含高职院校)、中等职业学校(含技工学校)毕业年级分专业、分批次有序复课开学;
5月15日以后:高校非毕业年级,各高等院校(含高职院校)、中等职业学校(含技工学校)非毕业年级由学校根据自身实际情况,自主确定学生返校时间,报市教育两委备案后实施;
6月2日:小学一、二、三年级和幼儿园、特殊教育学校、校外培训机构线下教学等。

根据你的上述分析,就天津市复学时间加以解释,说明其合理性(或者不合理性,并给出分析依据)。

解析三:S易感人群(密切接触者)
I 已感人群(确诊人数) R 康复人群(治愈人数)
自2020/1/28至2020/3/19日之前无境外输入,假设这段时间天津市总人数不变.设新冠肺炎传染病增长速率,正比于易感人群和已感人群的接触程度,(不患病的人相互接触、患病的人相互接触(不考虑交叉感染)都不会影响患病人数),只有没病的和有病的发生接触才会引起感染,因此对易感人群人群(密切接触者)S(t)建模:
d S(t)/d t=-aS(t)I(t) a:传播速率
t=0,S(t)=191;
已感人群个数I(t),I(t)的数量变化除了新增加的由于传染而患病的人之外,还要减掉病
情恢复、治愈的人,因此对已感人群(确诊人数)建模:
d I(t)/d t=a S(t)I(t)—cI(t) c:治愈率
t=0,I(t)=24;
2020/3/19至2020/5/20确诊人数不再变化,相当于形成了一个新的感染群体。

建模同上:
I1境外确诊人数
S1密切接触者
R1境外治愈人数
d S1(t)/d t=-a1S1(t)I1(t) a1:传播速率
d I1(t)/d t=a1 S(t)I1(t)—c1I1(t) c1:治愈率
根据数据及做图天津市复课时间新冠肺炎的传染风险已极低。

合理。

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