数学建模对学生成长的作用

数学建模对学生成长的作用
数学建模对学生成长的作用

“数学建模”对学生成长的作用

随着人类的进步,科技的发展和社会的日趋数字化,人们身边的数学内容越来越丰富,其应用领域也越来越广泛。数学应用以及培养应用数学意识对推动素质教育的实施意义十分巨大,在学生数学学习中的作用越加明显。数学建模在数学教育中的地位被提到了新的高度,通过数学建模提高学生的综合素质。

例如:鸡兔同笼问题,“今有鸡兔同笼,上有34头,下有94足,问鸡兔各几何?”来源于客观世界的实际,具有实际意义或实际背景,要通过数学建模的方法将问题转化为数学形式表示,从而获得解决的一类数学问题。采用数学建模的方法,使所求问题数学化,即将问题转化成数学形式来表示后再求解。将题设条件代入数学模型求解。再如“隔壁听见人分银,不知人来不知银,每人5两多6两,每人6两少5两,问人、银各几何?”此类题刻极大的激发学生的兴趣,锻炼学生的数学建模能力。

从实际问题中建立数学模型,解决数学问题从而解决实际问题,这一数学全过程的教学关键是建立数学模型,数学建模能力的强弱,直接关系到数学应用题的解题质量,同时也体现一个学生的综合能力。在这一过程中,可以提高学生的分析、理解、阅读能力;强化了将文字语言叙述转译成数学符号语言的能力,将数学应用题中所有表示数量关系的文字、图象语言翻译成数学符号语言即数、式子、方程、不等式、函数等,这种译释能力是数学建成模的基础性工作;加强数学运算能力,数学应用题一般运算量较大、较复杂,且有近似计算。有的尽管思路正确、建模合理,但计算能力欠缺,就会前功尽弃。

数学分析和解决实际问题的能力方面同样需要得到训练和提高,而培养学生的分析和解决实际问题的能力仅仅靠课堂教学是不够的,必须要有实践、培养学生的创新意识和实践能力是数学教学的一个重要目的和一条基本原则,要使学生学会提出问题并明确探究方向,能够运用已有的知识进行交流,并将实际问题抽象为数学问题,就必须建立数学模型,从而形成比较完整的数学知识结构。

在数学建模过程中,可以让学生深切感受到数学在生活、工作中的重要作用,感受到数学无所不在,感受到数学是解决实际问题的有力工具,我们学校的是有用的数学,更能激发学生的学习积极性。能使学生的数学能力和其它各种能力协同发展,在这一过程中,学生易于形成实事求是的态度,养成良好的学习习惯,为学生的自主学习打下良好的基础。

而且,在这一过程中教师也会受益。通过对数学建模课程的教学,教师可以将数学建模的思想和方法融入数学课程教学的研究和试验中,丰富自己在数学实践的形式和方法。使自己在教学的道路上越走越远,完成教书匠到科研型教师的转变。

大学生数学建模竞赛组队方案

承诺书 我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则. 我们完全明白,在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式(包括电话、电子邮件、网上咨询等)与队外的任何人(包括指导教师)研究、讨论与赛题有关的问题。 我们知道,抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他公开的资料(包括网上查到的资料),必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。 我们郑重承诺,严格遵守竞赛规则,以保证竞赛的公正、公平性。如有违反竞赛规则的行为,我们将受到严肃处理。 我们参赛选择的题号是(从A/B中选择一项填写): B 我们的参赛报名号为(如果赛区设置报名号的话): 所属学校(请填写完整的全名):成都纺织高等专科学校 参赛队员(打印并签名) :1. XXX(机电XXX) 2. XXX国贸XXX) 3. XXX(电商XXX) 指导教师或指导教师组负责人(打印并签名): 日期: 2014 年 06 月 06 日赛区评阅编号(由赛区组委会评阅前进行编号):

编号专用页 赛区评阅编号(由赛区组委会评阅前进行编号): 全国统一编号(由赛区组委会送交全国前编号):全国评阅编号(由全国组委会评阅前进行编号):

目录 一、问题的重述 (1) 1.1 背景资料与条件 (1) 1.2 需要解决的问题 (1) 二、问题的分析 (2) 2.1 问题的重要性分析 (2) 2.2问题的思路分析 (3) 三、模型的假设 (4) 四、符号及变量说明 (4) 五、模型的建立与求解 (4) 5.1建立层次结构模型 (4) 5.2构造成对比较矩阵 (5) 5.3成对比较矩阵的最大特征根和特征向量的实用算法 (6) 5.4一致性检验 (7) 5.5层次分析模型的求解与分析 (8) 5.5.1 构造成对比较矩阵 (8) 5.5.2计算25优秀大学生的综合得 (9) 六、模型的应用与推广 (11) 七、模型的评价与改进 (12) 7.1模型的优点分析 (12) 7.2模型的缺点分析 (12) 7.3模型的进一步改进 (12) 八、参考文献 (13) 附件一 (14) 附件二 (16)

数学建模的作用意义

数学建模的背景: 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。 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(称为数学模型),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。这个全过程就称为数学建模。 近半个多世纪以来,随着计算机技术的迅速发展,数学的应用不仅在工程技术、自然科学等领域发挥着越来越重要的作用,而且以空前的广度和深度向经济、金融、生物、医学、环境、地质、人口、交通等新的领域渗透,所谓数学技术已经成为当代高新技术的重要组成部分。 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,并计算求解。人们常常把数学建模和计算机技术在知识经济时代的作用比喻为如虎添翼。 数学建模日益显示其重要作用,已成为现代应用数学的一个重要领域。为培养高质量、高层次人才,对理工、经济、金融、管理科学等各专业的大学生都提出“数学建模技能和素质方面的要求”。 数学建模在现代社会的一些作用 (1)在一般工程技术领域,数学建模仍然大有用武之地。在以声、光、热、力、电这些物理学科为基础的诸如机械、电机、土木、水利等工程技术领域中,数学建模的普遍性和重要性不言而喻,虽然这里的基本模型是已有的,但是由于新技术、新工艺的不断涌现,提出了许多需要用数学方法解决的新问题;高速、大型计算机的飞速发展,使得过去即便有了数学模型也无法求解的课题(如大型水坝的应力计算,中长期天气预报等)迎刃而解;建立在数学模型和计算机模拟基础上的CAD技术,以其快速、经济、方便等优势,大量地替代了传统工程设计中的现场实验、物理模拟等手段。(2)在高新技术领域,数学建模几乎是必不可少的工具。无论是发展通讯、航天、微电子、自动化等高新技术本身,还是将高新技术用于传统工业去创造新工艺、开发新产品,计算机技术支持下的建模和模拟都是经常使用的有效手段。数学建模、数值计算和计算机图形学等相结合形成的计算机软件,已经被固化于产品中,在许多高新技术领域起着核心作用,被认为是高新技术的特征之一。在这个意义上,数学不再仅仅作为一门科学,它是许多技术的基础,而且直接走向了技术的前台。国际上一位学者提出了“高技术本质上是一种数学技术”的观点。 (3)数学迅速进入一些新领域,为数学建模开拓了许多新的处女地。随着数学向诸如经济、人口、生态、地质等所谓非物理领域的渗透,一些交叉学科如计量经济学、人口控制论、数学生态学、数学地质学等应运而生。一般地说,不存在作为支配关系的物理定律,当用数学方法研究这些领域中的定量关系时,数学建模就成为首要的、关键的步骤和这些学科发展与应用的基础。在这些领域里建立不同类型、不同方法、不同深浅程度模型的余地相当大,为数学建模提供了广阔的新天地。马克思说过,一门科学只有成功地运用数学时,才

全国大学生数学建模竞赛的准备方法

全国大学生数学建模竞赛的准备方法 全国大学生数学建模竞赛于每年9月上旬(今年是9月7日)举行。但是在此之前,需要做好哪些准备,让各个参赛队员在竞赛中做到有备无患呢?在总结过去多年培训指导各种数学建模竞赛的基础上,仅就个人观点,介绍一些关于如何准备数学建模竞赛的经验和体会,仅供参考。在这里主要向大家介绍竞赛的基本情况,包括如何组队、如何选题以及在竞赛中如何合理分配时间。通过本次学习,希望大家能够了解数学建模竞赛的基本情况,为全国大学生数学建模竞赛以及其他各类数学建模竞赛做好准备。 一、如何组建优秀数学建模队伍 进入大学阶段参加各种科技竞赛,可以体会到一种和中学竞赛不同的感受,这种感受来自团队合作。以前的各项赛事都是以个人为单位参加竞赛,它们都是考查个人的能力。但是在大学中,由于难度和任务量的加重以及对团队合作精神的关注,因此大部分的赛事都是以团队为单位参加的。竞赛在考查个人能力的同时,还考查团队成员的合作精神。在数学建模竞赛中,团队合作精神是能否取得好成绩的最重要的因素,一队三个人要分工合作、相互支持、相互鼓励。从历年的统计数据可以看出,竞赛成绩优秀的队员往往并不是每个人在各个方面都特别擅长的队伍,而是团队相处得最融洽的队伍。从这一点也可以看出团队合作的重要性。 在竞赛的过程中,切勿自己只管自己的那一部分,一定要记住这是一个集体的竞赛。很多时候,往往一个人的思考是不全面的,只有大家一起讨论才有可能把问题搞清楚。因此无论做任何事情,三个人一定要齐心才行,只靠一个人

的力量,要在3天之内写出一篇高水平的论文几乎是不可能的。让三人一组参赛一方面是为了培养合作精神,其实更为重要的原因是这项工作确实需要多人合作,因为一个人的能力是有限的,知识掌握也往往是不全面的。一个人做题,经常会走向极端,得不到正确的解决方案。而三个人相互讨论、取长补短,可以弥补一个人所带来的不足。 在队伍组建的时候,需要强调“队长”这个名词概念。虽然在全国大学生数学建模竞赛中并没有设立队长,作为队长在获得的证书上也没有特别标注。但是在队内设立“队长”是非常有必要的。因为在比赛中可能会碰到各种突发状况,队长是很重要的,他的作用就相当于计算机中的CPU,是全队的核心。如果一个队的队长不得力,往往影响一个队的正常发挥。竞赛是非常残酷的,在3天3夜(72h)的比赛中,大家睡眠时间都得不到保障,怎样合理安排团队时间就是队长需要做的事情。在比赛过程中,由于睡眠不足,大家脾气都会很急躁。在这种情况,往往会为了一些小事而发生争吵,如果没有适当的处理,有些队伍将会放弃比赛,而队长就应该在这个时候担起责任。 在明确“队长”这个概念后,接下去谈谈怎样科学选择队友。在数学建模竞赛中,题目要求完成的工作量是很大的,因此这项任务是必须分工完成的,各有侧重、相互帮助,这样才能获得好成绩。而科学地选择队友则显得非常重要,也是走向成功的第一步。一般情况下选择队友可以从以下几个方面考虑着手: 1. 在组队的时候需要考虑队伍成员的多元化,尽量和不同专业、不同特长的同学组队。因为同系同专业甚至同班的话大家的专业知识一样,如果碰上专业知识以外的背景那会比较麻烦的。所以如果是不同专业组队则有利的多。因为数学建模题有可能出现在各个领域,这也是数学建模适合各个专业学生参加的原因所在,也是数学建模竞赛赛事的魅力所在。

数学建模主成分分析方法

主 成分分析方法 地理环境是多要素的复杂系统,在我们进行地理系统分析时,多变量问题是经常会遇到的。变量太多,无疑会增加分析问题的难度与复杂性,而且在许多实际问题中,多个变量之间是具有一定的相关关系的。因此,我们就会很自然地想到,能否在各个变量之间相关关系研究的基础上,用较少的新变量代替原来较多的变量,而且使这些较少的新变量尽可能多地保留原来较多的变量所反映的信息事实上,这种想法是可以实现的,这里介绍的主成分分析方法就是综合处理这种问题的一种强有力的方法。 一、主成分分析的基本原理 主成分分析是把原来多个变量化为少数几个综合指标的一种统计分析方法,从数学角度来看,这是一种降维处理技术。假定有n个地理样本,每个样本共有p个变量描述,这样就构成了一个n×p阶的地理数据矩阵:

111212122212p p n n np x x x x x x X x x x ???=????L L L L L L L (1) 如何从这么多变量的数据中抓住地理事物的内在规律性呢要解决这一问题,自然要在p 维空间中加以考察,这是比较麻烦的。为了克服这一困难,就需要进行降维处理,即用较少的几个综合指标来代替原来较多的变量指标,而且使这些较少的综合指标既能尽量多地反映原来较多指标所反映的信息,同时它们之间又是彼此独立的。那么,这些综合指标(即新变量)应如何选取呢显然,其最简单的形式就是取原来变量指标的线性组合,适当调整组合系数,使新的变量指标之间相互独立且代表性最好。 如果记原来的变量指标为x 1,x 2,…,x p ,它们的综合指标——新变量指标为z 1,z 2,…,zm (m≤p)。则 11111221221122221122,,......................................... ,p p p p m m m mp p z l x l x l x z l x l x l x z l x l x l x =+++??=+++????=+++?L L L (2)

数学建模和计算机的重要性

数学建模与计算机的联系及重要性 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。而数学建模是把现实世界中的实际问题加以提炼,抽象为数学模型,求出模型的解,验证模型的合理性,并用该数学模型所提供的解答来解释现实问题。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。例如下面有这样一道

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,利润分别为200元每个和300元每个,生产线的最大生产能力分别为每日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,该工厂每天共计能提供160个劳动日,假如原材料等其他条件不受限制,问应如何安排生产计划,才能使获得的利润最大? 解 设两种产品的生产量分别为1x 和2x ,则该问题的数学模型 为: 目标函数 12max 200300z x x =+ 约束条件 1212100,120,160, 0,1,2. i x x x x x i ≤??≤??+≤??≥=? 编写LINGO 程序如下: MODEL: SETS: SHC/1,2 /:A,B,C,X; YF/1,2,3 /:J; ENDSETS DATA: A=1,2 ; B=100,120; C=200,300; ENDDATA

全国大学生数学建模竞赛论文

2009高教社杯全国大学生数学建模竞赛 承诺书 我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则. 我们完全明白,在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式(包括电话、电子邮件、网上咨询等)与队外的任何人(包括指导教师)研究、讨论与赛题有关的问题。 我们知道,抄袭别人的成果是违反竞赛规则的,如果引用别人的成果或其他公开的资料(包括网上查到的资料),必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。 我们郑重承诺,严格遵守竞赛规则,以保证竞赛的公正、公平性。如有违反竞赛规则的行为,我们将受到严肃处理。 我们参赛选择的题号是(从A/B/C/D中选择一项填写): 我们的参赛报名号为(如果赛区设置报名号的话): 所属学校(请填写完整的全名): 参赛队员(打印并签名):1. 2. 3. 指导教师或指导教师组负责人(打印并签名):指导教师组 日期:年月日 赛区评阅编号(由赛区组委会评阅前进行编号):

2009高教社杯全国大学生数学建模竞赛 编号专用页 赛区评阅编号(由赛区组委会评阅前进行编号): 全国评阅编号(由全国组委会评阅前进行编号):

论文标题 摘要 摘要是论文内容不加注释和评论的简短陈述,其作用是使读者不阅读论文全文即能获得必要的信息。 一般说来,摘要应包含以下五个方面的内容: ①研究的主要问题; ②建立的什么模型; ③用的什么求解方法; ④主要结果(简单、主要的); ⑤自我评价和推广。 摘要中不要有关键字和数学表达式。 数学建模竞赛章程规定,对竞赛论文的评价应以: ①假设的合理性 ②建模的创造性 ③结果的正确性 ④文字表述的清晰性 为主要标准。 所以论文中应努力反映出这些特点。 注意:整个版式要完全按照《全国大学生数学建模竞赛论文格式规范》的要求书写,否则无法送全国评奖。

浅析数学建模的重要意义

浅析数学建模的重要意义 【摘要】本文针对数学建模在工程技术、自然科学等领域的重要地位,在查阅大量文献的基础上,在数学建模的优势、建模步骤、应用等方面进行了探讨,并与结语部分总结了数学建模在教学中的重要性及其未来发展的趋势。 【关键词】数学建模教学创新 数学建模[1]就是用数学语言描述实际现象的过程,是实际事物的一种数学简化。它常常是以某种意义上接近实际事物的抽象形式存在的,但它和真实的事物有着本质的区别。高新技术的发展离不开数学的支持,如何在数学教育的过程中培养人们的数学素养,让人们学会用数学的知识与方法去处理实际问题,值得数学工作者的思考。由于数学建模的过程是反复应用数学知识与方法对实际问题进行分析、推理与计算,以得出实际问题的最佳数学模型及模型最优解的过程,因而学生明显感到自己这一方面的能力在具体的建模过程中得到了较大提高。 一、优势 数学建模具有很大的优势,特别是在培养创新意

识和创造能力、训练快速获取信息和资料的能力、锻炼快速了解和掌握新知识的技能、培养团队合作意识和团队合作精神、增强写作技能和排版技术、荣获国家级奖励有利于保送研究生、荣获国际级奖励有利于申请出国留学、更重要的是训练人的逻辑思维和开放性思考方式等方面尤为突出。 二、建模步骤 第一步――准备工作,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。第二步――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。第三步――建模,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,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[2])。第四步――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。第五步――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,

数学建模-主成分分析法模板

根据主成分分析的方法,分析……的数据。步骤如下: Step 1:为了消除不同变量的量纲的影响,首先需要对变量进行标准化,设检测数据样本共有n 个,指标共有p 个,分别设1X ,2X ,p X ,令ij X (i=1,2,…,n;j=1,2,…,p)为第i 个样本第j 个指标的值。作变换 ) Var(X )E(X X Y j j j j -= (j=1,2,…,p) 得到标准化数据矩阵j j ij ij s x x y -= ,其中∑==i 1i ij j x n 1x ,∑=-=n 1 i 2j ij 2 j )x x (n 1s Step 2:在标准化数据矩阵p n ij )y (Y ?=的基础上计算p 个原始指标相关系数矩阵 ??? ??? ????? ???==?pp 2 p 1p p 22221p 112 11p p ij r r r r r r r r r )r (R ΛM M M M Λ Λ 其中,∑∑∑===----= n 1 k n 1 k 2 j k j 2i k i n 1 k j k j i k i ij )x x ()x x () x x )(x x (r (i,j=1,2,…,p) Step 3:求相关系数矩阵R 的特征值并排序0p 21≥λ≥≥λ≥λΛ,再求出R 的特征值相应的正则化特征向量)e ,,e ,e (e ip i21i i K =,则第i 个主成分表示为各指标k X 的组合∑=?=p 1i k ik i X e Z 。 Step 4:计算累积贡献率确定主成分的数目。主成分i Z 的贡献率为 )p ,,2,1i (w p 1 k k i i Λ=λ λ= ∑= 累计贡献率为 ) p ,,2,1i (p i 1 k k Λ=λ∑=

数学建模的作用意义

数学建模的作用意义

数学建模的背景: 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。 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(称为数学模型),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。这个全过程就称为数学建模。 近半个多世纪以来, 随着计算机技术的迅速发展,数学的应用不仅在工程技术、自然科学等领域发挥着越来越重要的作用, 而且以空前的广度和深度向经济、金融、生物、医学、环境、地质、人口、交通等新的领域渗透,所谓数学技术已经成为当代高新技术的重要组成部分。 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,并计算求解。人们常常把数学建模和计算机技术在知识经济时代的作用比喻为如虎添翼。 数学建模日益显示其重要作用,已成为现代应用数学的一个重要领域。为培养高质量、高层次人才,对理工、经济、金融、管理科学等各专业的大学生都提出“数学建模技能和素质方面的要求”。 数学建模在现代社会的一些作用 (1)在一般工程技术领域,数学建模仍然大有用武之地。在以声、光、热、力、电这些物理学科为基础的诸如机械、电机、土木、水利等工程技术领域中,数学建模的普遍性和重要性不言而喻,虽然这里的基本模型是已有的,但是由于新技术、新工艺的不断涌现,提出了许多需要用数学方法解决的新问题;高速、大型计算机的飞速发展,使得过去即便有了数学模型也无法求解的课题(如大型水坝的应力计算,中长期天气预报等)迎刃而解;建立在数学模型和计

为什么要参加大学生数学建模竞赛

为什么要参加大学生数学建模竞赛 大学生数学建模竞赛是培养学生创新能力和竞争能力的极好的、具体的载体。 1.对于学校的领导(校长、教务处长等)来说,全心全意把学校搞好(高质量的教学、高百分比的就业率、高水平的教师队伍以及提高知名度等)肯定是他们追求的办学目标而且会采取各种措施。但是就选派学生参加大学生数学建模竞赛来说,不少领导(甚至数学教师)会非常犹豫:我们数学课时少,教学任务重,即使参加了,拿不到奖的话,不但不能提高学校的知名度,甚至会招致一些负面的议论等等。实际上,领导们有三个问题考虑不够,它们是: ⑴对数学的极端重要性要有充分的认识。学生将来的发展和成就是和他们坚实的数学基础密切相关的。但是现在的数学教学确实有许多不足之处有待改革,特别是怎么做到不仅教知识,而且要教知识是怎样用来解决实际问题的能力是有待加强的。让部分师生参加到数学建模活动,特别是大学生数学建模竞赛肯定是有利于推动教学改革的。 ⑵ 办好学校的关键之一是提高教师的教学水平。怎样提高呢?鼓励教师组织学生参加大学生数学建模竞赛等数学建模活动,既可以帮助教师进一步了解怎样用数学来解决实际问题,更有助于数学教师到其他专业系科了解他们要用什么样的数学以及怎样用这些数学,互相学习,进行切磋,从而对怎样提高自己的教学水平,数学教学怎样更好为其他专业后继课,甚至对专业课题研究服务产生具体的想法,提出切实可行的措施,最终能够提高教师的专业水平和教学水平,从而也就提高了学校的水平。 ⑶ 学生要求参加大学生数学建模竞赛的积极性是很高的,关键是怎样组织好,培训好。实际上,即使是高职高专院校,也一定有一部分学生的数学基础是相当坚实的,他们之间又有一部分对数学,特别是用数学来解决实际问题有强烈的兴趣。为什么不组织他们参赛呢?培养一些数学基础好对应用又有能力的高职高专院校的学生,今后他们在工作中做出好成绩的可能性肯定会比较大。毕业生事业有成者多也标志了学校办得好、有水平。此外,对于怎样贯彻因材施教也会产生一些很好的想法。 2.对于数学教师来说,组织、指导学生参加大学生数学建模竞赛对自己也会有极大的好处。

数学模型的优势和作用

数学模型在小学数学教学中的作用 结构 一、数学模型的简介。 二、建立数学模型的基本原则 三、建立数学模型的基本方法 四、小学数学中基本模型 五、模型在小学数学小数学习中的体现 六、小学数学教学中的小学教学中的实录 正文 一、数学模型的简介。 1 什么是数学模型? 数学模型,一般是指用数学语言、符号或图形等形式来刻画、描述、反映特定的问题或具体事物之间关系的数学结构。小学数学中的数学模型,主要的是确定性数学模型,广义地讲,一般表现为数学的概念、法则、公式、性质、数量关系等。数学模型具有一般化、典型化和精确化的特点。 2 数学模型的意义 (1)建立数学模型是数学教学本质特征的反映。 ①数学模型是对客观事物的一般关系的反映,也是人们以数学方式认识具体事物、描述客观现象的最基本的形式。例如,舍去一切具体情景,行程问题的基本模型是:路程=速度×时间(s=vt),只不过在具体问题解决时,需要对这个模型进行一次构建还是多次构建的问题。因此,数学模型有效地反映了思维的过程,是将思维过程用语言符号外化的结果。显然,学生对数学模型的理解、把握与构建的能力,在很大程度上反映了他的数学思维能力、数学观念及意识。 ②人们在以数学方式研究具体问题时,是通过分析、比较、判断、推理等思维活动,来探究、挖掘具体事物的本质及关系的,而最终以符号、模型等方式将其间的规律揭示出来,使复杂的问题本质化、简洁化,甚至将其一般化,使某类问题的解决有了共同的程序与方法。因此,可以说,数学模型不仅反映了数学思维的过程,而且是高级的、高效的数学思维的反映。 2建立数学模型是数学问题解决的有效形式。 ①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。因而,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。 ②现代数学观认为,数学具有科学方法论的属性,数学思想方法是人们研究数学、应用数学、解决问题的重要策略。而建立数学模型,研究数学模型,正是问题解决过程中的中心环节,是决定问题解决程度如何的关键。当年,瑞士大数学家欧拉面对哥斯尼堡“七桥问题”时,巧妙地将陆地看成点,将桥看成线,

对中国大学生数学建模竞赛历年成绩的分析与预测

2012年北京师范大学珠海分校数学建模竞赛 题目:对中国大学生数学建模竞赛历年成绩的分析与预测 摘要 本文研究的是对自数学建模竞赛开展以来各高校建模水平的评价比较和预测问题。我们将针对题目要求,建立适当的评价模型和预测模型,主要解决对中国大学生数学建模竞赛历年成绩的评价、排序和预测问题。 首先我们用层次分析法来评价广东赛区各校2008年至2011年及全国各大高校1994至2011年数学建模成绩,从而给出广东赛区各校及全国各大高校建模成绩的科学、合理的评价及排序;其次运用灰色预测模型解决广东赛区各院校2012年建模成绩的预测。 针对问题一,首先我们对比了2008到2011年参加建模比赛的学校,通过分析我们选择了四年都参加了比赛的学校进行合理的排序(具体分析过程见表13),同时对本科甲组和专科乙组我们分别进行排序比较。在具体解决问题的过程中,我们先分析得出影响评价结果的主要因素:获奖情况和获奖比例,其中获奖情况主要考虑国家一等奖、国家二等奖、省一等奖、省二等奖、省三等奖,我们采用层次分析法,并依据判断尺度构造出各个层次的判断矩阵,对它们逐个做出一致性检验,在一致性符合要求的情况下,通过公式与matlab求得各大学的权重,总结得分并进行排序(结果见表11);在对广东赛区各高校2012建模成绩预测问题中,我们采用灰色预测模型,我们以华南农业大学为例,得到该校2012年建模比赛获奖情况为:省一等奖、省二等奖、省三等奖及成功参赛奖分别为5、9、8、8(其它各高校预测结果见表10)。 针对问题二,我们对全国各院校的自建模竞赛活动开展以来建模成绩排序采用与问题一相同的数学模型,在获奖情况考虑的是全国一等奖、全国二等奖。运用matlab求解,结果见表12。 针对问题三,我们通过对一、二问排序的解答及数据的分析,得出在对院校进评价和预测时还应考虑到各院的师资力量、学校受重视程度、学生情况、参赛经验等因素,考虑到这些因素,为以后评价高校建模水平提供更可靠的依据。 关键词:层次分析法权向量灰色预测模型模型检验 matlab

数学建模对学生成长的作用

“数学建模”对学生成长的作用 随着人类的进步,科技的发展和社会的日趋数字化,人们身边的数学内容越来越丰富,其应用领域也越来越广泛。数学应用以及培养应用数学意识对推动素质教育的实施意义十分巨大,在学生数学学习中的作用越加明显。数学建模在数学教育中的地位被提到了新的高度,通过数学建模提高学生的综合素质。 例如:鸡兔同笼问题,“今有鸡兔同笼,上有34头,下有94足,问鸡兔各几何?”来源于客观世界的实际,具有实际意义或实际背景,要通过数学建模的方法将问题转化为数学形式表示,从而获得解决的一类数学问题。采用数学建模的方法,使所求问题数学化,即将问题转化成数学形式来表示后再求解。将题设条件代入数学模型求解。再如“隔壁听见人分银,不知人来不知银,每人5两多6两,每人6两少5两,问人、银各几何?”此类题刻极大的激发学生的兴趣,锻炼学生的数学建模能力。 从实际问题中建立数学模型,解决数学问题从而解决实际问题,这一数学全过程的教学关键是建立数学模型,数学建模能力的强弱,直接关系到数学应用题的解题质量,同时也体现一个学生的综合能力。在这一过程中,可以提高学生的分析、理解、阅读能力;强化了将文字语言叙述转译成数学符号语言的能力,将数学应用题中所有表示数量关系的文字、图象语言翻译成数学符号语言即数、式子、方程、不等式、函数等,这种译释能力是数学建成模的基础性工作;加强数学运算能力,数学应用题一般运算量较大、较复杂,且有近似计算。有的尽管思路正确、建模合理,但计算能力欠缺,就会前功尽弃。 数学分析和解决实际问题的能力方面同样需要得到训练和提高,而培养学生的分析和解决实际问题的能力仅仅靠课堂教学是不够的,必须要有实践、培养学生的创新意识和实践能力是数学教学的一个重要目的和一条基本原则,要使学生学会提出问题并明确探究方向,能够运用已有的知识进行交流,并将实际问题抽象为数学问题,就必须建立数学模型,从而形成比较完整的数学知识结构。 在数学建模过程中,可以让学生深切感受到数学在生活、工作中的重要作用,感受到数学无所不在,感受到数学是解决实际问题的有力工具,我们学校的是有用的数学,更能激发学生的学习积极性。能使学生的数学能力和其它各种能力协同发展,在这一过程中,学生易于形成实事求是的态度,养成良好的学习习惯,为学生的自主学习打下良好的基础。

数学建模各种分析报告方法

现代统计学 1.因子分析(Factor Analysis) 因子分析的基本目的就是用少数几个因子去描述许多指标或因素之间的联系,即将相关比较密切的几个变量归在同一类中,每一类变量就成为一个因子(之所以称其为因子,是因为它是不可观测的,即不是具体的变量),以较少的几个因子反映原资料的大部分信息。 运用这种研究技术,我们可以方便地找出影响消费者购买、消费以及满意度的主要因素是哪些,以及它们的影响力(权重)运用这种研究技术,我们还可以为市场细分做前期分析。 2.主成分分析 主成分分析主要是作为一种探索性的技术,在分析者进行多元数据分析之前,用主成分分析来分析数据,让自己对数据有一个大致的了解是非常重要的。主成分分析一般很少单独使用:a,了解数据。(screening the data),b,和cluster analysis一起使用,c,和判别分析一起使用,比如当变量很多,个案数不多,直接使用判别分析可能无解,这时候可以使用主成份发对变量简化。(reduce dimensionality)d,在多元回归中,主成分分析可以帮助判断是否存在共线性(条件指数),还可以用来处理共线性。 主成分分析和因子分析的区别 1、因子分析中是把变量表示成各因子的线性组合,而主成分分析中则是把主成分表示成个变量的线性组合。 2、主成分分析的重点在于解释个变量的总方差,而因子分析则把重点放在解释各变量之间的协方差。 3、主成分分析中不需要有假设(assumptions),因子分析则需要一些假设。因子分析的假设包括:各个共同因子之间不相关,特殊因子(specific factor)之间也不相关,共同因子和特殊因子之间也不相关。 4、主成分分析中,当给定的协方差矩阵或者相关矩阵的特征值是唯一的时候,的主成分一般是独特的;而因子分析中因子不是独特的,可以旋转得到不同的因子。 5、在因子分析中,因子个数需要分析者指定(spss根据一定的条件自动设定,只要是特征值大于1的因子进入分析),而指定的因子数量不同而结果不同。在主成分分析中,成分的数量是一定的,一般有几个变量就有几个主成分。 和主成分分析相比,由于因子分析可以使用旋转技术帮助解释因子,在解释方面更加有优势。大致说来,当需要寻找潜在的因子,并对这些因子进行解释的时候,更加倾向于使用因子分析,并且借助旋转技术帮助更好解释。而如果想把现有的变量变成少数几个新的变量(新的变量几乎带有原来所有变量的信息)来进入后续的分析,则可以使用主成分分析。当然,这中情况也可以使用因子得分做到。所以这中区分不是绝对的。 总得来说,主成分分析主要是作为一种探索性的技术,在分析者进行多元数据分析之前,用主成分分析来分析数据,让自己对数据有一个大致的了解是非常重要的。主成分分析一般很少单独使用:a,了解数据。(screening the data),b,

数学建模在数学教学中的作用

数学建模在数学教学中的作用 学习数学的目的在于应用数学思想方法解决实际问题,将数学建模渗透到数学教学中,可提初学生应用数学知识、方法解决实际问题的能力。 1 、数学建模可以激发学生学习数学的兴趣 数学教学内容多,教学课时较少,理论性强,具有较初的抽象性。学生在学习过程中感到枯燥无味,很多学生认识不到学习数学的重要性。由于数学建模是社会生产实践、经济领域、医学领域、生活当中的实际问题经过适当的简化、抽象而形成数学公式、方程、函数式或几何问题等,它体现了数学应用的广泛性,所以学生通过参与数学建模,感受到了数学的生机与活力,感受到数学的无处不在,数学思想方法的无所不能,同时也体会到学习数学的重要性。在建模过程中充分调动了学生应用数学知识分析和解决实际问题的积极性和主动性,学生充满了把数学知识和方法应用到实际问题之中去的渴望,把以往教学中常见的“要我学”真正的变成了“我要学”,从而激发了学生学习数学的兴趣和热情。 例如38岁的老乔丹第二次复出,表现依然神勇,在全场比赛还剩最后一秒时,华盛顿奇才仍以2分落后于纽约尼克斯,在这关键时刻,乔丹在三分线外出手了!已知篮球的飞行路线为抛物线,乔丹出手高度为2.37米,篮球在飞行了4米后达到最高3.37米,问乔丹此次能否力挽狂澜。(三分线是以篮框中心在地面的投影为圆心,6.25

米为半径的半圆;篮框的高度为3.05米) 引入的好坏在很大程度上关系到课堂教学的成败,上面选择多数同学关心的问题,构造问题悬念,激发学生的兴趣,引入新课,使学生体会到数学的乐趣和无穷的魅力。进而引导学生分析:(1)篮球的运行轨迹是什么形状?(抛物线)(2)研究抛物线还需要什么?(平面直角坐标系)(3)怎样建立平面直角坐标系? 教师演示投篮动作,引导学生设想乔丹投篮时身体、篮球、篮框中心同在一个竖直的平面内,并说明要建立平面直角坐标必须有两条互相垂直的坐标轴,此时学生可能会有很多建立坐标系的方法,教师肯定这些方法在理论上都是可行的,不妨选取过乔丹的脚和篮框在地面的投影的直线为X轴,乔丹身体所在直线为Y轴,建立坐标系。引导学生将题目中的提供的数据转为化点的坐标,利用顶点式求出抛物线的解析式(y=-1/16(x-4)2+3.37),进而分析“投中”的含义:抛物线经过点(6.25,3.05),验证发现:x=6.25时,y≈3.05,乔丹投篮命中! 问题(3)是解答本题的难点和关键,教师可进一步说明建立坐标系的多种方法,并通过比较说明建立适当的坐标系可减少运算,达到事半功倍的效果。最后,引导学生回顾分析和解答过程,得到解决实际问题的一般思维策略。 2、通过数学建模可以培养学生的创新能力

中国大学生数学建模竞赛历年试题

中国大学生数学建模竞赛(CUMCM)历年赛题一览! CUMCM历年赛题一览!! CUMCM从1992年到2007年的16年中共出了45个题目,供大家浏览 1992年A)施肥效果分析问题(北京理工大学:叶其孝) (B)实验数据分解问题(复旦大学:谭永基) 1993年A)非线性交调的频率设计问题(北京大学:谢衷洁) (B)足球排名次问题(清华大学:蔡大用) 1994年A)逢山开路问题(西安电子科技大学:何大可) (B)锁具装箱问题(复旦大学:谭永基,华东理工大学:俞文此) 1995年:(A)飞行管理问题(复旦大学:谭永基,华东理工大学:俞文此) (B)天车与冶炼炉的作业调度问题(浙江大学:刘祥官,李吉鸾) 1996年:(A)最优捕鱼策略问题(北京师范大学:刘来福) (B)节水洗衣机问题(重庆大学:付鹂) 1997年:(A)零件参数设计问题(清华大学:姜启源) (B)截断切割问题(复旦大学:谭永基,华东理工大学:俞文此) 1998年:(A)投资的收益和风险问题(浙江大学:陈淑平) (B)灾情巡视路线问题(上海海运学院:丁颂康) 1999年:(A)自动化车床管理问题(北京大学:孙山泽) (B)钻井布局问题(郑州大学:林诒勋) (C)煤矸石堆积问题(太原理工大学:贾晓峰) (D)钻井布局问题(郑州大学:林诒勋) 2000年:(A)DNA序列分类问题(北京工业大学:孟大志) (B)钢管订购和运输问题(武汉大学:费甫生) (C)飞越北极问题(复旦大学:谭永基) (D)空洞探测问题(东北电力学院:关信) 2001年:(A)血管的三维重建问题(浙江大学:汪国昭) (B)公交车调度问题(清华大学:谭泽光) (C)基金使用计划问题(东南大学:陈恩水) (D)公交车调度问题(清华大学:谭泽光) 2002年:(A)车灯线光源的优化设计问题(复旦大学:谭永基,华东理工大学:俞文此) (B)彩票中的数学问题(解放军信息工程大学:韩中庚) (C)车灯线光源的优化设计问题(复旦大学:谭永基,华东理工大学:俞文此))

数学建模-主成分分析法模板

根据主成分分析的方法,分析 ……的数据。步骤如下: Step 1为了消除不同变量的量纲的影响,首先需要对变量进行标准化,设检测 数据样本 共有n 个,指标共有p 个,分别设X i ,X 2,X p ,令 X j (i=1,2,…,n;j=1,2,…,p)为第i 个样本第j 个指标的值。作变换 X 乂」已心“,…,p ) Var(X j ) Step 2:在标准化数据矩阵Y (y j )np 的基础上计算p 个原始指标相关系数矩阵 R (r j )pp r 11 *2 r 21 r 22 r 1p r 2p r p1 r p2 r pp n (X ki X i )(x kj X j ) 其中,r j k 1 (i j=1 2 -?? p) n n ( I,J=I ,2, ,p) (X ki X i ) (X X j )2 .k 1 k 1 Step 3:求相关系数矩阵 R 的特征值并排序1 2 p 0,再求出R 的特征 值相应的正则化特征向量 e i (e i1 , e i2 , ,e ip ) , 则第i 个主成分表示为各指标X k p 的组合Z i e ik X k i 1 Step 4:计算累积贡献率确定主成分的数目。主成分 累计贡献率为 (i 1,2, ,p) 得到标准化数据矩阵y j X ij S j 仝,其中X j 2 X j ,S j n i i (X j X j )2 n i i w i i p k k 1 (i 1,2, ,p) 乙的贡献率为

般取累计贡献率达85%~95%的特征值 1, 2 , m 所对应的第1、第2,…, 2 / 5 第m (m W p )个主成分 Step 5:计算主成分载荷,确定综合得分。当主成分之间不相关时,主成分载荷 是主成分 和各指标的相关系数,相关系数越大,说明主成分对该指标变量的代 表性就越好,计算公式为 l j P ( Z i ,xj ... i e j (i,j 1,2, ,p) Step 6:各主成分的得分,确定综合评分函数。得到各主成分的载荷以后,可以 计算各主 成分的得分 m 则第i 个样本的综合得分f i W k Z ik (i=1,2,…,n); k 1 附件中共有28个月的数据,这里仅随机选择 2005年4月的数据来说明利 分析进行水质综合评价的过程(同理可进行其他月份的数据分析)。 调用MATLAB 统计工具箱princomp 函数,格式为: [pc,score,late nt,tsquare]=pri ncomp(i ngredie nts) 其中in gredie nts 指标准化后的样本指标矩阵,pc 是指各主成分关于指标的线性 组合的系数矩阵,score 为各主成分得分,late nt 是方差矩阵的特征值,tsquare 为 Hotelling T 2 统计量。 各种指标的相关系数矩阵: Z i 111 X i l 12 X 2 l 1p X Z 2 1 21 X 1 1 2 2 X 2 2p X p m1X 1 1 m 2X 2 m p X p Z (Z j )n Z 11 Z 12 Z 21 Z 22 Z 1 m Z 2m ,其中z ij 表示第i 个样本第j 个主成分得分, Z n1 Z n2 z nm

全国大学生数学建模竞赛b题

全国大学生数学建模竞赛 b题 Prepared on 22 November 2020

“互联网+”时代的出租车资源配置 摘要 随着“互联网+”时代的到来,针对当今社会“打车难”的问题,多家公司建立了打车软件服务平台,并推出了多种补贴方案,这无论是对乘客和司机自身需求还是对出租车行业发展都具有一定的现实意义。本文依靠ISM解释结构、AHP-模糊综合评价、价格需求理论、线性规划等模型依次较好的解决了三个问题。 对于问题一求解不同时空出租车资源“供求匹配”程度的问题,本文先将ISM模型里的层级隶属关系进行改进,将影响出租车供求匹配的12个子因素分为时间、空间、经济、其它共四类组合,然后使用经过改进的AHP-模糊综合评价方法建立模型,提出了出租车空载率这一指标作为评价因子的方案,来分析冬季某节假日哈尔滨市南岗区出租车资源“供求匹配”程度。通过代入由1-9标度法确定的各因素相互影响的系数,得出各个影响因素的权重大小,利用无量纲化处理各影响因素,得出最终评判因子为,根据“供求匹配”标准,得出哈尔滨市南岗区出租车资源“供求匹配”程度处于供需合理状态的结论。同理,也得到了哈尔滨市不同区县、不同时间的供求匹配程度,最后作出哈尔滨市出租车“供求匹配”程度图。 对于问题二我们运用价格需求理论建立模型,以补贴前后打车人数比值与空驶率变化分别对滴滴和快的两个公司的不同补贴方案进行求解,依次得到补贴后对应的打车人数及空驶率的变化,再和无补贴时的状态对比,最后得出结论:当各公司补贴金额大于5元时,打车容易,即补贴方案能够缓解“打车难”的状况;当补贴小于5元时,不能缓解“打车难”的状况。

主成分分析在数学建模中的应用

第一讲 主成分分析在数学建模中的应用 1.学习目的 1.理解主成分分析的基本思想; 2.会用SAS 软件编写相关程序,对相关数据进行主成分分析; 3.会用SAS 软件编程结合主成分分析方法解决实际问题。 2.学习要求 1.理解主成分分析的基本原理,掌握主成分分析的基本步骤; 2.会用SAS 软件编写相关程序,对相关数据进行分析处理和假设检验; 3.撰写不少于3000字的小论文; 4. 精读一篇优秀论文。 理论基础 1基本思想 在实际问题的研究中,往往会涉及众多的变量。但是,变量太多不但会增加计算的复杂性,而且也给合理地分析问题和解释问题带来困难。一般来说,虽然每个变量提供了一定的信息,但其重要性有所不同,而在很多情况下,变量间有一定的相关性,从而使得这些变量所提供的信息在一定程度上有所重叠。因而人们希望对这些变量加以“改造”,用为数较少的互不相关的新变量来反映原来变量所提供的绝大部分信息,通过对新变量的分析达到解决问题的目的。主成分分析就是在这种降维的思想下产生的处理高维数据的方法。 基本原理 (1).总体的主成分 定义1.设' 12(,,)X X X =p …,X 为P 维随机向量,称' i i Z a X =为X 的第i 主成分(i=1,2,…P ),如果: (1) ' 1(1,2,);i i a a i ==…,p (2) 当i>1时,' 0(1,2,);i j a a j ==∑…i-1 (3) ''' 1,0(1,) ()max ()j i a a a a j Var Z Var a X ====∑…i-1 定理 1.设' 12(,,)X X X =p …,X 是P 维随机向量,且()D X =∑, ∑的特征值为 120p λλλ≥≥≥≥…,12,,p a a a …,为相应的单位正交特征向量,则X 的第i 主成分为 'i i Z a X = (1,2,).i =…,p

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