数学建模与计算机的联系及重要性
在数学建模活动中开展计算机教学的研究

在数学建模活动中开展计算机教学的研究摘要:计算机在数学建模中发挥着不可或缺的作用,本文研究了计算机与数学建模的关系,接受培训学生的特点,计算机培训内容的设置及教学方法的选择与实施,为后续开展数学建模活动提供思考与借鉴。
关键词:数学建模计算机教学方法计算机的应用渗透到数学建模每一个步骤,包括模型的假设、模型的建立、模型的求解、分析检验和应用等。
数学建模的学习,对学生计算机能力的培养起着极大的推动作用。
一、计算机与数学建模的关系数学建模是一项实践性比较强的活动,能够培养学生独立思考、想象、转换及构造等能力。
数学建模问题的一个重要特点是数据量大,采取的算法比较复杂,许多问题的求解结果只是近似解。
这些难度大、工作量大的数学问题必须借助计算机才能够解决。
2014年全国大学生数学建模竞赛D题“公共自行车服务系统的统计评价”,提供了浙江省温州市鹿城区20天借车和还车的原始数据及所给站点的地理位置信息,需要统计各个站点每日借车频次、还车频次,不同持卡人每日及累计的刷卡频次统计,借车高峰时段和还车高峰时段等。
针对这样的大样本数据,显然人工是无法完成统计的,必须借助计算机技术才能完成,这道竞赛题可以用NPOI技术和折半查找算法。
NPOI是POI项目的.NET版本,而POI是一个开源的Java读写Excel、Word等微软OLE2组件文档的项目,NPOI中的数据全部在内存中运行,运行速度快。
折半查找又称二分查找,它充分利用了元素间的次序关系,采用分治策略完成搜索任务。
这种查找算法比较次数少,查找速度快,平均性能好。
在数学建模过程中使用计算机对数据进行挖掘,能够发现事物之间的内在联系,有助于构造出最优模型。
总之,计算机为数学建模竞赛活动提供了有力的工具,具备必备的计算机知识是培养学生数学建模创新能力的关键。
二、培训对象分析学校每年组织学生参加大学生数学建模竞赛活动,学生参与的积极性比较高。
经过严格的初赛和校级竞赛,最终参加省级、国家竞赛大约有30名学生。
计算机技术在数学建模的运用

计算机技术在数学建模的运用数学建模的分析流程包括:通过调查分析了解现实对象,做出研究假设,用数学语言构建约束条件,得出实际问题的解决方案。
而数学建模与数学研究相比,有着自身的显著特点。
1.数学建模与数学研究不同,更侧重于解决实际问题。
以2016年全国大学生数学建模竞赛为例,四道题目分别为:系泊系统的设计、小区开放对道路通行的影响、电池剩余放电时间预测、风电场运行状况分析及优化。
可以看出,数学建模主要研究工业与公共事业规划等应用问题,比纯粹数学研究更为实际,更讲究可操作性。
2.数学建模中的模型设定具有主观性,合理修缮模型能够得出更为精确的解决方案。
对于同一现实问题,不同的模型设定者的思路、角度、约束条件等参数都有所不同,因而数学建模中的模型设定是具有主观性的。
在实际运用中,完美的模型很难建立,模型的多次修改与完善才能够更好地达到预期的效果。
3.数学建模涉及的学科领域更为宽泛,一般需要运用海量数据和复杂计算。
数学建模的运用领域涉及到工业规划、环境保护、经济管理等交叉学科,数据的种类与数量往往十分庞大,运算过程较为复杂,一般需要重复引用并多次计算。
以全国大学生数学建模竞赛2015年B题”互联网+时代出租车资源配置”为例,涉及学科包括交通规划、公共服务、人口学等领域,在建模求解中很可能将处理出行周转量、出租车数量、人口数等大量数据。
1.计算机为数学建模提供了海量计算与存储的强大支持。
自1946年2月世界上第一台电子数字计算机ENIAC诞生开始,计算机的存储与计算能力迎来了飞速发展。
超级计算机的出现,更是使计算机的运行能力达到了新的量级。
现如今,计算机的大容量智能存储与超高速的计算能力,使得气象分析、航空航天与国防军工等尖端研究课题的数学建模成为了可能。
2.计算机为数学建模提供了更为直观全面的多媒体显示。
目前,以计算机为载体的文字、图像、图形、动画、音频、视频等数字化的存储与显示方式被大量运用,使得交互式的信息交流和传播变得更加顺畅。
数学建模和计算机重要性

数学建模与计算机的联系及重要性纲要:在此刻科技发达的今日,计算机已经获取了宽泛的应用,也为数学建模的计算供给了有力工具。
本文浅谈了数学建模与计算机在人类生产和生活中的重要性。
重点词:数学建模计算机重要性此刻社会计算机已经被宽泛的应用了,在计算机的辅助下很多问题的求解变得简单、方便、快捷。
而数学建模是把现实世界中的实质问题加以提炼 , 抽象为数学模型 , 求出模型的解 , 考证模型的合理性 , 并用该数学模型所供给的解答来解说现实问题。
在科技迅猛发展的今日计算机和数学建模在人类的生计和发展中都拥有举足轻重的作用。
一、数学建模与计算机息息有关其一、我们在模型求解时, 有些计算纯真的用纸和笔是难以达成的,这就需要利用计算机上机计算、编制软件、绘制图形等 , 当结果经过计算机算出后也一定经过打印机随时进行输出。
其二、数学建模的学习对计算机能力的培育也起着极大推进作用 , 如报考计算机方向的研究生时 , 对数学的要求特别高 ; 在进行计算机科学的研究时 , 也要求有极强的数学功底才能写出拥有相当深度的论文 , 计算机科学的发展也是成立在数学基础之上的 , 很多为计算机的发展方面做出优异贡献的人,在数学方面也很有成就。
我们在碰到一些实质问题时常常需要计算机和数学建模同时应用才能解决问题,不然问题将没法进行。
数学识题与计算机往常采纳一些数学软件( lingo,Matlab,MathCAD 等等)的命令来描绘算法,既简单又简单操作。
比以下边有这样一道题就是利用数学软件lingo求解的。
例 1 某工厂有两条生产线 , 分别用来生产 M和 P两种型号的产品 , 收益分别为 200 元每个和 300 元每个 , 生产线的最大生产能力分别为每天 100 和 120, 生产线没生产一个 M产品需要 1 个劳动日 (1 个工人工作8 小时称为 1 个劳动日 ) 进行调试、检测等工作 , 而每个 P 产品需要 2 个劳动日 , 该工厂每天合计能供给 160个劳动日 , 若是原资料等其余条件不受限制 , 问应怎样安排生产计划 , 才能使获取的收益最大?解设两种产品的生产量分别为x1和 x2,则该问题的数学模型为:目标函数拘束条件max z 200x1300x2x1100,x2120,x1x2160,x i0, i 1,2.编写 LINGO程序以下 :MODEL:SETS:SHC/1,2 /:A,B,C,X;YF/1,2,3 /:J; ENDSETSDATA:A=1,2 ; B=100,120;C=200,300; ENDDATAMAX=@SUM(SHC:C*X);@FOR(SHC(I):X(I)<B(I)); @SUM(SHC(I):A(I)*X(I))<=160; END程序运转结果以下Global optimal solution found.Objective value:Total solver iterations:Variable Value Reduced CostA( 1)A( 2)B( 1)B( 2)C( 1)C( 2)X( 1)X( 2)J( 1)J( 2)J( 3)Row Slack or Surplus Dual Price1234最优解为 x1 100, x230, 最优值为z29000.00 .即每天生产100个M 产品 30 个P产品 , 可获取 29000 元收益 . 可见数学建模和计算机共同为问题求解供给了有效的手段,对其余课程的辅助学习帮助也是极大的。
数学建模计算机模拟

数学建模计算机模拟数学建模和计算机模拟是现代科学研究的重要手段,它们可以帮助研究人员理解和解决各种实际问题。
本文将详细介绍数学建模和计算机模拟的概念、应用领域以及其在科学研究中的重要性。
数学建模是指利用数学方法和技术对实际问题进行形式化描述和分析的过程。
它包括问题的抽象、模型的建立、求解方法的选择和结果的验证等步骤。
数学建模的关键在于将实际问题抽象为数学模型,通过模型可以描述问题的关键因素、相互作用以及变化规律。
常见的数学模型包括方程、函数、图论、概率统计等。
数学建模的目的是通过数学模型的分析和求解,得到问题的解析解或近似解,进而对问题进行预测、优化或决策。
计算机模拟是指利用计算机技术模拟和重现实际问题的过程。
它通过建立数学模型和运用数值计算方法,将问题转化为计算机可以处理的形式,并通过计算机进行仿真和模拟。
计算机模拟可以模拟实际问题在各种条件下的演化和变化过程,从而得到问题的数值解或近似解。
计算机模拟的核心在于模型的数值计算和结果的可视化,通过对计算结果的分析和展示,可以提供对问题的理解和判断。
数学建模和计算机模拟在许多领域都有广泛的应用。
在物理学中,数学建模和计算机模拟可以用于描述和研究物质的结构、运动和相互作用,从而揭示物理规律和原理。
在生物学中,数学建模和计算机模拟可以用于研究生物系统的动力学、遗传变异和生态相互作用,为生物学研究提供理论基础和实验设计。
在工程学中,数学建模和计算机模拟可以用于设计和优化工程系统的结构和性能,提高工程设计的效率和可靠性。
数学建模和计算机模拟对科学研究具有重要的意义。
首先,它们可以帮助研究人员理解和解释实验数据和观测现象,在不同尺度上揭示问题的内在规律。
其次,它们可以用于预测和模拟实际问题的发展和变化趋势,为决策和规划提供科学依据。
再次,它们可以用于优化问题的解决方案,提高系统性能和效率。
最后,它们可以用于验证和评估理论模型和假设,从而推进科学的发展和进步。
计算机技术与数学建模的有机联系

计算机技术与数学建模的有机联系计算机技术与数学建模的有机联系摘要本文阐述了计算机技术对数学建模的影响,以及它在数学建模竞赛中的应用,结合2012年全国大学生数学建模竞赛题目重点分析了数学建模的特点,探讨了多种计算机技术在数学建模中不可或缺的作用,为更好地开展数学建模,提出了建设性思路和方法。
关键词数学建模计算机技术计算机模拟一、引言计算机科学技术的迅猛发展,给许多学科带来了巨大的影响。
它不但使问题的求解变得更加方便、快捷和精确,而且使解决实际问题的领域变得更加广泛。
计算机适合于解决那些规模大、难以解析的数学模型。
在历届国际和中国大学生的数学建模(MCM)竞赛中,学生经常用计算机模拟方法求解,然后解释验证以及指导实际问题。
这个过程如果用人工实现,费时费力且短时期内可能得不到很好的解决,如果借助计算机来完成这些过程,就从根本上加快了数学建模全过程的进度,使数学建模的发展如虎添翼[1]。
因此,计算机技术是数学建模过程中不可缺少的工具和手段,数学建模也把大学生学习计算机技术与研究数学科学两者紧密结合在一起。
二、计算机技术在数学建模中的重要性众所周知,计算机是数学建模的产物,同时计算机技术的发展又极大地推动了数学建模活动,计算机高速的运算能力,非常适合数学建模过程中的数值计算;它的大容量贮存能力以及网络通讯功能,使得数学建模过程中资料存贮、检索变得方便有效;它的多媒体化,使得数学建模中一些问题能在计算机上进行更为逼真的模拟;它的智能化,能随时提醒、帮助我们进行数学模型求解[2]。
近年来的数学建模竞赛对学生的计算机技术的要求是越来越高,几乎所有的竞赛题目都涉及大量的数值计算或逻辑运算,因此不掌握计算机技术和相关数学软件的使用很难取得较好成绩的。
因此,计算机技术和数学建模之间具有密不可分的联系,两者只有有机结合,才能有效地提高学生灵活运用理论知识的能力、知识迁移的'能力、实际应用能力以及分析问题和解决问题的能力[3]。
计算机技术在数学建模中的应用

计算机技术在数学建模中的应用数学建模是一种将现实问题抽象为数学模型并运用数学方法进行分析和求解的方法。
随着计算机技术的不断发展和应用,计算机在数学建模中的作用变得越来越重要。
本文将探讨计算机技术在数学建模中的应用,并从实际案例出发,论述其在数学建模中发挥的重要作用。
一、计算机在数学模型的建立中的应用数学建模的第一步是建立问题的数学模型,这要求我们能够准确地描述问题,并将其转化为数学形式。
计算机在这一过程中发挥着重要的作用。
例如,在非线性规划问题中,我们需要求解一个非线性的优化问题,这个问题的求解过程非常复杂。
借助计算机,我们可以将问题的目标函数和约束条件转化为数学表达式,并通过求解软件来获得问题的最优解。
计算机的高计算能力和快速运算速度,使得我们能够处理更加复杂的数学模型,并获得更准确的解答。
二、计算机在数学模型的求解中的应用数学建模的第二步是对建立好的数学模型进行求解,获得问题的解析解或近似解。
计算机在数学模型的求解过程中发挥着重要的作用。
例如,在微分方程求解中,我们常常需要借助计算机进行数值计算。
通过数值方法,我们可以将微分方程转化为差分方程,并借助计算机进行迭代计算。
这样,我们就可以获得微分方程的近似解。
计算机不仅可以进行有效的计算,还能够通过图像绘制等方式直观地展示问题的求解过程和结果,使得我们更加容易理解和分析问题。
三、计算机在数学模型的分析和验证中的应用数学建模的第三步是对求解得到的数学模型进行分析和验证,确保模型的有效性和适用性。
计算机在这一过程中也起到了关键的作用。
例如,在系统动力学建模中,我们需要对系统进行仿真分析,通过模拟系统的运行过程来研究系统的行为和性能。
计算机可以帮助我们建立系统的仿真模型,并进行模拟实验,观察系统的运行情况和结果。
通过对仿真结果的分析,我们可以进一步优化数学模型,确保模型的准确性和可靠性。
总结起来,计算机技术在数学建模中发挥着重要的作用。
它不仅可以帮助我们快速建立数学模型,还能够通过高效的计算和图像展示,帮助我们求解和分析数学模型,提高问题求解的效率和准确性。
计算机技术在数学建模中的有效运用

计算机技术在数学建模中的有效运用计算机技术在数学建模中扮演着重要的角色。
它的运用可以加速计算过程,提高精度,并使得数学模型更易于理解和解释。
本文将探讨计算机技术在数学建模中的有效运用,并举例说明其在实践中的应用。
一、数学建模的定义和意义数学建模是将实际问题转化为数学问题,并通过数学方法进行分析和求解的过程。
它是现实问题与数学之间的桥梁,具有重要的理论和实践意义。
二、计算机技术在数学建模中的角色计算机技术在数学建模中扮演着重要的角色。
首先,计算机可以进行大规模的计算和数据处理,能够在较短的时间内完成复杂的运算并得到准确的结果。
其次,计算机可以通过图像和动画的展示形式,直观地呈现数学模型的过程和结果,使得模型更易于理解和解释。
此外,计算机技术还可以帮助建立和优化数学模型,提高模型的精度和可靠性。
三、数学建模中的计算机技术应用举例1. 求解复杂的方程和方程组通过计算机技术,我们能够快速求解复杂的方程和方程组。
例如,在金融领域的期权定价中,Black-Scholes模型是一种经典的数学模型,它涉及到一个复杂的偏微分方程。
通过数值方法和计算机技术,我们能够快速求解该方程并得到期权的价格。
2. 优化问题的求解优化问题是数学建模中常见的问题之一。
通过计算机技术,我们能够高效地求解各种类型的优化问题。
例如,在物流配送中,我们需要确定最优的路径和运输方案,以最大化运输效益和降低成本。
通过建立数学模型并利用计算机技术,我们可以快速得到最优解。
3. 模拟和仿真计算机技术可以帮助实现对实际问题的模拟和仿真。
例如,在气象预测中,我们可以通过建立数学模型和利用大量的气象数据,利用计算机技术进行模拟,从而预测未来的天气情况。
4. 数据分析和可视化计算机技术可以帮助进行大规模的数据分析和可视化。
例如,在股票市场中,我们可以通过计算机技术分析大量的交易数据,找出市场的潜在规律和趋势,从而进行投资决策。
四、结论计算机技术在数学建模中的有效运用,不仅可以加速计算过程和提高精度,还可以使得数学模型更易于理解和解释。
数学专业的数学建模与计算机应用

数学专业的数学建模与计算机应用数学建模和计算机应用是当今数学专业的重要组成部分。
它们不仅是数学知识的应用和发展,而且也是解决实际问题的有力工具。
本文将介绍数学建模和计算机应用在数学专业中的重要性,以及它们对于现代社会的影响。
一、数学建模数学建模是通过技术手段将现实问题转化为数学问题,并利用数学方法来解决这些问题的过程。
它要求数学专业的学生具备扎实的数学基础知识,并具备将数学知识应用于实际问题的能力。
数学建模的过程包括对问题的分析、建立模型、求解模型和对结果的解释。
数学建模在数学专业中的重要性不言而喻。
通过数学建模,学生不仅可以将抽象的数学概念应用于实际问题,而且可以培养学生的创新意识和动手能力。
同时,数学建模也为数学专业的学生提供了一个实践和锻炼的平台,使他们能够更好地理解和掌握数学知识。
二、计算机应用计算机应用是指利用计算机技术和软件工具来解决实际问题的过程。
在数学专业中,计算机应用主要包括数值计算、数据处理和图像处理等方面。
通过计算机的强大计算和处理能力,数学专业的学生可以更加高效地求解数学问题,并且能够处理大量的数据和图像信息。
计算机应用在数学专业中的重要性不可忽视。
它不仅提高了学生的工作效率,而且也拓展了数学的研究领域。
借助计算机工具,数学专业的学生可以更加深入地研究和探索数学的各个领域,并且可以对数学模型进行仿真和实验。
三、数学建模与计算机应用的结合数学建模和计算机应用是相互关联和相互促进的。
数学建模需要计算机应用来进行数学模型的求解和仿真,而计算机应用也需要数学建模来提供数学基础和方法支持。
二者的结合使学生能够更加全面地理解和应用数学知识,同时也提高了问题的解决效率和准确性。
借助数学建模和计算机应用的结合,数学专业的学生可以解决更加复杂和实际的问题,并且可以开展更加深入和广泛的研究。
他们可以利用数学建模和计算机应用来研究和分析各种现象,探索数学的新理论和应用,为现代社会的发展做出更大的贡献。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
数学建模与计算机的联系及重要性
崔艳红
(吉林省畜牧业学校,吉林白城)
摘要:在当今科技发达的今天,计算机已经得到了广泛的应用,也为数学建模的计算提供了有力工具。
本文浅谈了数学建模与计算机在人类生产和生活中的联系及其重要性。
关键词:数学建模计算机重要性
当今社会计算机已经被广泛的应用了,在计算机的协助下许多问题的求解变得简单、方便、快捷。
对数学建模复杂的计算机而言,计算机起到了举足轻重的作用,人们对它们关系有着比较统一的观点——将数学方法应用到任何一个实际问题中去, 首先是把这个问题的内在规律用数学、图表或公式、符号表示出来, 然后经过数学处理得到定量的结果, 以供人们作分析、预报、决策或建立控制, 这个过程就是通常所说的建立数学模型, 简称数学建模。
数学建模就是把现实世界的一个实际问题, 为了一个特定目的, 根据特有的内在规律, 做出一些必要的简化假设, 用适当的数学方法归结为数学问题, 建立起描述各相关量之间关系的数学式, 然后运用计算技术、计算机和相应软件在内的计算工具, 快速准确地计算出符合实际问题的解答。
在科技迅猛发展的今天计算机和数学建模在人类的生存和发展中都具有举足轻重的作用。
一、数学建模与计算机息息相关
其一、我们在模型求解时,有些计算单纯的用纸和笔是难以完成
的,这就需要利用计算机上机计算、编制软件、绘制图形等,当结果通过计算机算出后也必须通过打印机随时进行输出。
其二、数学建模的学习对计算机能力的培养也起着极大推动作用,如报考计算机方向的研究生时,对数学的要求非常高;在进行计算机科学的研究时,也要求有极强的数学功底才能写出具有相当深度的论文,计算机科学的发展也是建立在数学基础之上的,许多为计算机的发展方面做出杰出贡献的人,在数学方面也颇有造诣。
我们在遇到一些实际问题时往往需要计算机和数学建模同时应用才能解决问题,否则问题将无法进行。
数学问题与计算机通常采用一些数学软件(lingo,Matlab,MathCAD 等等)的命令来描述算法,既简单又容易操作。
二、数学建模和计算机共同促进科学问题的探索
在自然科学中许多问题都被归结为了某些数学问题,数学建模将这些应用问题的静态特性和动态特性用数据和图形的方式多方面描述,有助于问题的解决。
数学建模问题绝大部分来自一些具体的科研课题或实际工程问题,而不同于普通的数学习题或竞赛题。
数学建模问题的特点是:面向现实生活的应用,有相关的科研背景,综合性强,涉及面广,因素关系复杂,缺乏足够的规范性,难以套用传统成熟的解决手段,数据量庞大,可采取的算法也比较复杂,结果具有一定的弹性空间,需要一定的伴随条件,许多问题得到的只能是近似解。
这些难度大、工作量大问题都需要数学建模和计算机共同合作来解决。
由此可见,二者在科学问题的探索上相辅相成、密不可分的。
三、数学建模和计算机共同完成优秀的课件
为了提高教学效率,学生对教师制作课件的水平也越来越高,这就需要我们制作出非常优秀的数学课件,制作数学课件需要使用大量的数学对象(数学符号、数学公式、数学表格、数学图形等)。
数学建模利用相关的软件就可以完成复杂的数值计算机和符号运算。
而且数学软件的HTML、TeX图形输出格式,可以直接用于课件的创作。
有些软件可以得到数学符号和公式的数学排版系统,这样就避免了输入公式和符号的麻烦,同时老师和学生们也可以利用一些软件(Flash,Firework.Dreamweaver等)与其相结合,并稍加润色,就会成为高水平的数学课件样本。
四、数学建模和计算机课的实用性都非常强
我身边从事教育工作的朋友对数学建模和计算机课都非常感兴趣,我想原因在于这两门课程的实用性都非常强。
数学模型是利用数学语言模拟现实的模型,是用来解释现实问题的。
而计算机已经成为了当今社会人类生产、生活必需之物。
大到世界各国、小到各个家庭都应用到了计算机,它能帮助人类把复杂性的问题简单化,从而也推动了社会的进步、人类的发展。
因此,我相信数学建模和计算机一样会越来越受到人们的重视。
当前,我国教育界存在的主要问题是理论不能与实际相结合。
我们的教学越来越形式、抽象。
只见定义、定理、推导、证明、计算而越来越少讲与我们周围世界以至日常生活的密切联系,而通过具体的数学教学达到开发全面考虑科学系统的头脑的功能就更差了。
这是一个国际性的问题,其解决有赖于我们对计算机革命引起的深刻的变化
的认识,也许我们现在的教学方法对培养少数数学家还是可以的,但对于培养绝大多数的非数学专业的人才来说确实是大有改进潜力的。
分清现行数学教学中的优、缺点,坚持并发扬优点,采取切实有效的措施克服缺点正是当今世界范围的数学教育改革的关键。
数学建模的内容进入研究生、大学、中学的教学内容正反映了这样一种趋势。
其实我国中职教育也应该开设数学建模的课程,因为中职学生更需要的是实际动手和操作能力。
五、数学建模和计算机一样应该在各学校早点开设
现在计算机课程小学有的已经开设了,而数学建模一般大学才有,我们应该把简单的数学建模题编成一本书,提前在中小学开设,相信同学们一定会对这门课程感兴趣,同时也会促进其它课程的学习,从而为快速提高教学效率奠定坚实的基础。
相信不久的将来数学建模会和计算机一样被大多数人学习并认可。
[参考文献]胡春华.实践取向是中职数学教学的必然趋势[J].《新课程研究(中旬刊)》,2011,04(05):67-68.
谢红霞,村建生.VB程序设计教学与实践[J].计算机教育,2007(10).。