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
室 内 T1
d
l
d
室 外 T2
Q1
墙
室 内 T1
2d
室 外 T2
Q2
墙
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
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
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
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。
数学建模的概念
数学建模的概念数学建模是指将现实世界中的问题,通过数学语言和技术进行分析、表述、求解的过程。
它是数学与应用学科相结合的一项重要工作。
数学建模包括以下三个阶段:第一、问题的数学化,即将实际问题转化为符合数学语言和数学规律的数学问题;第二、建立数学模型,根据数学问题的特性和问题的需求建立数学模型,确定数学模型中的各个参数;第三、求解数学模型,利用数学方法和计算机技术进行建模求解,从而给出实际问题的数值解或者给出实际问题的变化规律。
数学建模在解决实际问题中具有重要意义。
首先,它能够帮助人们对实际问题进行深入的分析和理解,将问题形式化,从而更好地理解问题的本质和内在规律。
其次,它可以为实际问题提供更加准确、可靠的解决方案,并且在求解问题中提高效率,降低成本。
最重要的是,数学建模还能够帮助人们预测问题发展的趋势,提前做预防和控制,从而减少潜在风险和代价。
在数学建模的过程中,需要注意以下几个方面:一、正确理解实际问题。
这是数学建模的前提和基础。
要深入理解问题的背景、目的、约束条件以及关键因素,从而确定问题的数学表达方式和求解方法。
二、合理选择数学模型。
数学模型一是根据实际问题的特点和要求,二是根据数学方法和工具的可行性与有效性的考虑,进行选择。
建立的数学模型应当简单明了,能够反映实际问题的本质,准确捕捉关键因素的变化趋势,并且方便求解和分析。
三、确定数学模型的参数。
参数的选择应该考虑模型的可靠性和准确性,必须要有实际意义,并且需要根据实际数据和情况进行校正和调整。
四、有效求解数学模型。
为了提高效率和准确性,需要选择合适的数学工具和计算机软件,并且要按照求解计划进行前期数据处理、模型运行、结果验证等多个环节。
总之,数学建模是一项综合性的工作,需要涉及到多个学科和领域的知识。
在实际工作中,需要有一定的数学知识和操作技能,并且要具备对实际问题的深入理解、清晰思路、认真负责的态度。
这样才能够将数学建模发挥出其最大的应用价值。
数学建模
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(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。
建模应用
数学是研究现实世界数量关系和空间形式的科学,在它产生和发展的历史长河中,一直是和各种各样的应用问题紧密相关的。数学的特点不仅在于概念的抽象性、逻辑的严密性、结论的明确性和体系的完整性,而且在于它应用的广泛性。自从20世纪以来,随着科学技术的迅速发展和计算机的日益普及,人们对各种问题的要求越来越精确,使得数学的应用越来越广泛和深入,特别是在21世纪这个知识经济时代,数学科学的地位会发生巨大的变化,它正在从国家经济和科技的后备走到了前沿。经济发展的全球化、计算机的迅猛发展、数学理论与方法的不断扩充,使得数学已经成为当代高科技的一个重要组成部分和思想库,数学已经成为一种能够普遍实施的技术。培养学生应用数学的意识和能力已经成为数学教学的一个重要方面。
第二条 竞赛内容
题目有较大的灵活性供参赛者发挥其创造能力。参赛者应根据题目要求,完成一篇包括模型的假设、建立和求解、计算方法的设计和计算机实现、结果的分析和检验、模型的改进等方面的论文(即答卷)。
第三条 竞赛形式、规则和纪律
1.全国统一竞赛题目,采取通讯竞赛方式,以相对集中的形式进行。
2.竞赛每年举办一次,一般在某个周末前后的三天内举行。
什么叫数学建模:
什么叫数学建模:数学建模指的是,利用数学方法和理论对现实问题进行描述、分析和解决的过程。
这种过程需要数学、自然科学、工程技术等学科的知识和技能,同时需要对现实问题的深入理解和实地调查。
数学建模在解决现实问题方面起着非常重要的作用,尤其是涉及到科学、工程、经济和社会等各个领域。
数学建模可以帮助人们更好地理解问题的本质和特征,从而提供更精确和有效的解决方案。
数学建模的过程可以分为以下几个步骤:1.问题描述。
将现实问题转化为数学问题,确定问题的目标、限制条件、变量等。
2.建立模型。
通过分析问题的本质和特征,选择合适的数学方法和理论,建立数学模型。
3.求解模型。
采用数学计算方法和技术,对模型进行求解和优化,得出问题的解决方案。
4.模型验证。
将建立的模型与实际情况进行比较和验证,检验模型的有效性和可行性。
5.预测和应用。
根据问题的特点,应用建立好的模型进行预测和实际应用。
数学建模在现代科学技术和社会发展中扮演着至关重要的角色。
它可以帮助人们更好地理解复杂的现实问题,并提供科学有效的解决方案。
同时,数学建模也推动了数学学科的发展和应用。
在应用领域,数学建模被广泛应用于车辆运输、环境保护、金融投资、医疗卫生、城市规划等多个方面。
例如,在车辆运输领域,数学建模可以在路面拥堵、车辆行驶路径、节能减排等方面提供解决方案;在环境保护领域,数学建模可以针对大气污染、水质污染等问题提供有效的控制策略。
总之,数学建模是一种非常有价值的方法,它能够帮助人们更好地理解问题、提供科学有效的解决方案,是现代科学技术和社会发展中不可或缺的重要工具。
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百度首页| 登录数学建模百科名片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。
目录[隐藏]背景一、数学建模的意义二、数学建模的几个过程三、数学建模的起源四、大学生数学建模竞赛五、数学建模资料六、数学建模题目七、数学建模的意义背景一、数学建模的意义二、数学建模的几个过程三、数学建模的起源四、大学生数学建模竞赛五、数学建模资料六、数学建模题目七、数学建模的意义∙八、数学建模经验和体会∙九、数学建模相关网站∙十、图书∙十一、数学建模最新进展[编辑本段]背景近半个多世纪以来,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。
数学是研究现实世界数量关系和空间形式的科学,在它产生和发展的历史长河中,一直是和各种各样的应用问题紧密相关的。
数学的特点不仅在于概念的抽象性、逻辑的严密性,结论的明确性和体系的完整性,而且在于它应用的广泛性,进入20世纪以来,随着科学技术的迅速发展和计算机的日益普及,人们对各种问题的要求越来越精确,使得数学的应用越来越广泛和深入,特别是在即将进入21世纪的知识经济时代,数学科学的地位会发生巨大的变化,它正在从国或经济和科技的后备走到了前沿。
经济发展的全球化、计算机的迅猛发展,数理论与方法的不断扩充使得数学已经成为当代高科技的一个重要组成部分和思想库,数学已经成为一种能够普遍实施的技术。
如何做数学建模
(x y) 30 750
x =20
( x y) 50 750 求解 y =5
答:船速每小时20千米/小时.
“速度-路程”模型建立数学模型的基本步骤
• 作出简化假设(船速、水速为常数) ;
• 用符号表示有关量(x, y表示船速和水速);
• 用物理定律(匀速运动的距离等于速度 Nhomakorabea以 时间)列出数学式子(二元一次方程);
• 求解得到数学解答(x=20, y=5);
• 回答原问题(船速每小时20千米/小时)。
数学建模的一个例子
❖ 在东普鲁士的小城镇哥尼斯堡, 有一条小河从市中心穿过, 问一 个游客能否将每座桥既无重复 也无遗漏地通过一次?
七桥问题
A
C
D A
B 图 1--1
数学建模举例 【状态转移解分油问题】
❖ 分油问题是一个古老的益智问题,其中一个问题是 这样的:大桶里有10斤油,现有大小两个瓶子,大瓶能 装7斤油,小瓶能装3斤油。没有其他量具,如何把10 斤油平分成两个5斤油?
用状态转移法解分油问题(1)
y
3 CE
DJ
B
K
I
起点
A
O G 2 3 FH6 7 x
图 1-4
状态转移的图2
y
3C I
KE
GB H
A O 1 J D4 L F 7 x
图 1-5
什么是数学建模?
现实世界的 问题或情况
简
是否符合实际
实际问题的解
回译 检验
数学模型的解
化
现实的模型
翻译
数学方法 计算机工具
数学模型
你碰到过的简单数学模型—“速度—路程模型”
甲乙两地相距750千米,船从甲到乙顺水航行需30小时, 从乙到甲逆水航行需50小时,问船的速度是多少?
什么是数学建模
什么是数学建模数学建模是一种通过数学方法解决实际问题的过程。
它结合数学理论与实际问题,将抽象的数学模型与具体的实际情况相结合,通过计算机模拟、优化算法等手段,对问题进行分析和求解,从而得到实际问题的答案或者有效的解决方案。
数学建模可以应用于各个领域,如物理学、生物学、经济学、化学、环境科学、社会学等。
在实际问题中,通常会涉及到大量的变量、约束条件和目标函数。
数学建模的过程一般包括以下几个步骤:问题的建立、模型的建立、模型的求解、模型的验证和结果的分析与应用。
首先,问题的建立是数学建模的起点。
在这一步骤中,需要明确问题的目标、所处环境以及问题的限制条件。
具体来说,要确定需要解决的问题是什么、为什么需要解决这个问题、解决这个问题对应的适用范围等。
接下来,模型的建立是数学建模的关键步骤。
在这一步骤中,需要确定适用的数学模型和假设,并将实际问题转化为数学形式。
根据实际问题的性质,常见的数学模型包括线性规划模型、非线性规划模型、随机模型等。
通过数学模型的建立,可以对问题进行抽象和简化,提高问题的可计算性和可解性。
然后,模型的求解是数学建模的核心步骤。
在这一步骤中,需要用数学方法和计算机技术对建立的模型进行求解。
根据不同的数学模型,常见的求解方法包括数值计算方法、优化算法、随机模拟等。
通过模型的求解,可以得到问题的解答、最优解或者有效的解决方案。
模型的验证是数学建模的重要步骤。
在这一步骤中,需要对模型的求解结果进行验证和分析。
对模型的验证可以通过与实际数据的对比、灵敏性分析、误差分析等方法进行。
通过验证结果,可以判断建立的模型是否准确可靠,并根据需要进行调整和优化。
最后,结果的分析与应用是数学建模的最终目标。
在这一步骤中,需要对模型的求解结果进行分析和解释,从而得出实际问题的结论或者决策依据。
根据实际问题的需求,可以通过模型的结果进行业务分析、评估和预测等。
总之,数学建模是一种结合数学理论和实际问题的求解方法。
数学建模入门篇
数学建模入门篇(新手必看)一、什么是数学建模1、什么是数学模型数学模型是针对参照某种事物系统的特征或数量依存关系,采用数学语言,概括地或近似地表述出的一种数学结构,这种数学结构是借助于数学符号刻画出来的某种系统的纯关系结构。
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。
(MBA智库)2、数学建模数学建模课看作是把问题定义转化为数学模型的过程。
简单的来说,对于我们学过的所有数学知识,要去解决生活中遇到的各种各样的问题,就需要我们建立相关的模型,使用数学这个工具来解决各种实际的问题,这就是建模的核心。
3、数学建模的思想对于数学建模的思想可以分为下列方法:(知乎张浩驰)对于数学建模的思想知乎上有各种解释,下面一篇解释的非常好,大家感兴趣的可以去知乎浏览什么是数学建模(讲的比较好)?二、数学建模比赛数学建模的相关比赛有很多,不同的比赛的影响力不同,在各个高校的认可度也不一样。
下面列举一些影响力和认可度较大的比赛。
1、"高教社杯"全国大学生数学建模竞赛参赛对象:本科生参赛时间:每年9月份(2020年为9月10日-9月13日)竞赛简介:“高教社杯”是目前影响力以及认可度最高的数学建模比赛,俗称“国赛”。
2020年共有来自全国及美国、英国、马来西亚的1470所院校/校区、45680队(本科41826队、专科3854队)、13万多人报名参赛。
在一些高校中对于国赛的认可度较高,国家级奖更是有极高的含金量。
竞赛官网:"高教社杯"全国大学生数学建模竞赛2、美国大学生数学建模竞赛参赛对象:本科生参赛时间:每年2月份左右竞赛简介:美国大学生数学建模竞赛(MCM/ICM)由美国数学及其应用联合会主办,是唯一的国际性数学建模竞赛,也是世界范围内最具影响力的数学建模竞赛。
赛题内容涉及经济、管理、环境、资源、生态、医学、安全、等众多领域。
竞赛官网:[美国大学生数学建模竞赛]添加链接描述(https:///undergraduate/contests/mcm/login.php)3、中国研究生数学建模竞赛(华为杯)参赛对象:研究生参赛时间:每年9月份左右竞赛简介:该赛事起源于2003年东南大学发起并成功主办的“南京及周边地区高校研究生数学建模竞赛”,2013年被纳入教育部学位中心“全国研究生创新实践系列活动”。
数学建模简介
图. 地貌示意图
进一步问题: 你怎样使你的模型适合于下面两个限制 条件的情况呢? 1.当道路转弯时,角度至少为140度; 2.道路必须通过一个已知地点(如P)。
其他例子:
• 关于肥猪的最佳销售时机问题 • 中国男女人口失衡问题研究与对策
谢谢大家!
据标本的主要制作者辽宁大学生命科 学系刘明玉教授介绍,这头猪体长2.5米, 腰围2.23米,体重900公斤,獠牙长144毫米, 属于长白与梅山杂交品种。这头猪能长到 如此重的 程度,主要是由于猪的主人精心 饲养以及生长年限较长所致。
在我国饲养猪主要是用来食用,很少 有人能将猪养至3年以上,而这头猪的主人 徐长金老人5年多来,一直将猪养在室内, 精心地饲喂,直至猪由于躯体过于庞大, 无法正常活动而死亡。
数学建模入门简介
目
录
1. 数学建模的基本概念 2. 数学建模竞赛 3. 数学建模技术与数学方法 4. 学习建议 5. 建模案例
1. 数学建模的基本概念
1.1 数学模型 1.2 数学建模目的 1.3 数学建模一般过程 1.4 数学建模综合技能
1.1数学模型
数学模型(E.A.Bendar 定义):关于部分 现实世界为一定目的而做的抽象、简化 的数学结构。
数学模型是现实世界的简化而本质的描述, 是用数学符号、数学公式、程序、图、表 等刻画客观事物的本质属性与内在联系的 理想化表述.
1.2数学建模目的
• 优化决策及控制 • 预测目的 • 解释现象
1.3数学建模一般过程
Step1:问题分析:明确目标,分析条件与数据 Step2:建立模型:简化及假设,总体任务设计, 模型建立 Step3:模型求解:借助软件(包括数学软件), 编写程序求解(直接调用或自己设计算法) Step4:结果分析与检验 Step5:如果发现结果有问题或不满意,从上面 某些步骤开始重新操作(自己分析再定) Step6:回答实际问题、模型评价与改进方向
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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。