数学建模优秀论文
大学数学建模论文范文3000字(汇总5篇)
大学数学建模论文范文3000字第1篇一、小学数学建模_数学建模_已经越来越被广大教师所接受和采用,所谓的_数学建模_思想就是通过创建数学模型的方式来解决问题,我们把该过程简称为_数学建模_,其实质是对数学思维的运用,方法和知识解决在实际过程中遇到的数学问题,这一模式已经成为数学教育的重要模式和基本内容。
叶其孝曾发表《数学建模教学活动与大学数学教育改革》,该书指出,数学建模的本质就是将数学中抽象的内容进行简化而成为实际问题,然后通过参数和变量之间的规律来解决数学问题,并将解得的结果进行证明和解释,因此使问题得到深化,循环解决问题的过程。
二、小学数学建模的定位1.定位于儿童的生活经验儿童是小学数学的主要教学对象,因此数学问题中研究的内容复杂程度要适中,要与儿童的生活和发展情况相结合。
_数学建模_要以儿童为出发点,在数学课堂上要多引用发生在日常生活中的案例,使儿童在数学教材上遇到的问题与现实生活中的问题相结合,从而激发学生学习的积极性,使学生通过自身的经验,积极地感受数学模型的作用。
同时,小学数学建模要遵循循序渐进的原则,既要适合学生的年龄特征,赋予适当的.挑战性;又要照顾儿童发展的差异性,尊重儿童的个性,促进每一个学生在原有的基础上得到发展。
2.定位于儿童的思维方式小学生的特点是年龄小,思维简单。
因此小学的数学建模必须与小学生的实际情况相结合,循序渐进的进行,使其与小学生的认知能力相适应。
实际情况表明,教师要想使学生能够积极主动的思考问题,提高他们将数学思维运用到实际生活中的能力,就必须把握好儿童在数学建模过程中的情感、认知和思维起点。
我们以《常见的数量关系》中关于速度、时间和路程的教学为例,有的老师启发学生与二年级所学的乘除法相结合,使乘除法这一知识点与时间、速度和路程建立了关联,从而使_数量关系_与数学原型_一乘两除_结合起来,并且使学生利用抽象与类比的思维方法完成了_数量关系_的_意义建模_,从而创建了完善的认知体系。
数学建模竞赛优秀大学生论文
数学建模竞赛优秀大学生论文随着科学技术的高速发展,数学的应用价值越来越得到众人的重视,因此数学建模也被逐渐的引起重视了。
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数学建模优秀论文篇一:《数学建模用于生物医学论文》1数学建模的过程1.1模型准备首先要了解实际背景,寻找内在规律,形成一个比较清晰的轮廓,提出问题。
1.2模型假设在明确目的、掌握资料的基础上,抓住问题的本质,舍弃次要因素,对实际问题做出合理的简化假设。
1.3模型建立在所作的假设条件下,用适当的数学方法去刻画变量之间的关系,得出一个数学结构,即数学模型。
原则上,在能够达到预期效果的基础上,选择的数学方法应越简单越好。
1.4模型求解建模后要对模型进行分析、求解,求解会涉及图解、定理证明及解方程等不同数学方法,有时还需用计算机求数值解。
1.5模型分析、检验、应用模型的结果应当能解释已存的现象,处理方法应该是最优的决策和控制方案,所以,对模型的解需要进行分析检验。
把求得的数学结果返回到实际问题中去,检验其合理性。
如果理论结果符合实际情况,那么就可以用它来指导实践,否则需再重新提出假设、建模、求解,直到模型结果与实际相符,才能进行实际应用。
总之,数学建模是一项富有创造性的工作,不可能用一些条条框框的规则规定的十分死板,只要是能够做到全面兼顾、能抓住问题的本质、最终检验结果合理,都是一个好的数学模型。
2数学建模在生物医学中的应用2.1DNA序列分类模型DNA分子是遗传信息存储的基本单位,许多生命科学中的重大问题都依赖于对这种特殊分子的深入了解。
因此,关于DNA分子结构与功能的问题,成为二十一世纪最重大的课题之一。
DNA序列分类问题是研究DNA分子结构的基础,它常用的方法是聚类分析法。
聚类分析是使用数据建模简化数据的一种方法,它将数据分成不同的类或者簇,同一个簇中的数据有很大的同质性,而不同的簇中的数据有很大的相异性。
在对DNA序列进行分类时,需首先引入样品变量,比如说单个碱基的丰度、两碱基丰度之比等;然后计算出每条DNA序列的样品变量值,存入到向量中;最后根据相似度度量原理,计算出所有序列两两之间的Lance与Williams距离,依据距离的远近进行分类。
2024研究生数学建模优秀论文
2024研究生数学建模优秀论文近年来,研究生数学建模领域涌现出了许多优秀的论文。
这些论文通过对实际问题的建模和求解,为相关领域的研究和实践提供了有力的支持。
一篇优秀的研究生数学建模论文是《基于改进的模拟退火算法的机器调度问题》,该论文通过对机器调度问题进行建模,并采用改进的模拟退火算法进行求解。
在问题建模方面,该论文提出了一种新的机器调度模型,该模型包括了机器的技术约束、资源约束和任务约束。
在算法设计方面,该论文通过对模拟退火算法的改进,提高了算法的收敛速度和求解质量。
通过大量的实验验证,该论文的结果表明,该算法在求解机器调度问题上具有较好的性能和可行性。
另一篇优秀的研究生数学建模论文是《基于网络流的城市交通优化研究》,该论文针对城市交通拥挤问题进行建模和优化方案设计。
在问题建模方面,该论文采用了网络流模型来描述城市交通情景,对城市交通流动进行了量化分析,并提出了一种基于网络流的城市交通优化算法。
在算法设计方面,该论文通过对交通流量的调整和限制,优化了城市交通系统的整体效率。
通过实验验证,该论文的结果表明,该算法能够有效地缓解城市交通拥堵问题,并提高交通系统的运行效率。
此外,还有一篇优秀的研究生数学建模论文是《基于支持向量机的股票价格预测模型》,该论文针对股票价格预测问题进行建模和预测模型设计。
在问题建模方面,该论文采用了支持向量机模型来对股票价格进行预测。
在模型设计方面,该论文基于支持向量机模型,通过对历史数据的学习和分析,构建了一种适合股票价格预测的模型。
通过实验验证,该论文的结果表明,该模型能够较为准确地预测股票价格的变动趋势,对于投资者进行股票投资决策具有较好的参考价值。
综上所述,这些优秀的研究生数学建模论文通过对实际问题的建模和求解,为相关领域的研究和实践提供了有力的支持。
通过不断地创新和实践,研究生们不仅在数学建模领域取得了突破,也为社会的发展和进步做出了贡献。
优秀的数学建模论文范文(通用8篇)
优秀的数学建模论文范文第1篇摘要:将数学建模思想融入高等数学的教学中来,是目前大学数学教育的重要教学方式。
建模思想的有效应用,不仅显著提高了学生应用数学模式解决实际问题的能力,还在培养大学生发散思维能力和综合素质方面起到重要作用。
本文试从当前高等数学教学现状着手,分析在高等数学中融入建模思想的重要性,并从教学实践中给出相应的教学方法,以期能给同行教师们一些帮助。
关键词:数学建模;高等数学;教学研究一、引言建模思想使高等数学教育的基础与本质。
从目前情况来看,将数学建模思想融入高等教学中的趋势越来越明显。
但是在实际的教学过程中,大部分高校的数学教育仍处在传统的理论知识简单传授阶段。
其教学成果与社会实践还是有脱节的现象存在,难以让学生学以致用,感受到应用数学在现实生活中的魅力,这种教学方式需要亟待改善。
二、高等数学教学现状高等数学是现在大学数学教育中的基础课程,也是一门必修的课程。
他能为其他理工科专业的学生提供很多种解题方式与解题思路,是很多专业,如自动化工程、机械工程、计算机、电气化等必不可少的基础课程。
同时,现实生活中也有很多方面都涉及高数的运算,如,银行理财基金的使用问题、彩票的概率计算问题等,从这些方面都可以看出人们不能仅仅把高数看成是一门学科而已,它还与日常生活各个方面有重要的联系。
但现在很多学校仍以应试教育为主,采取填鸭式教学方式,加上高数的教材并没有与时俱进,将其与生活的关系融入教材内,使学生无法意识到高数的重要性以及高数在日常生活中的魅力,因此产生排斥甚至对抗的心理,只是在临考前突击而已。
因此,对高数进行教学改革是十分有必要的,而且怎么改,怎么让学生发现高数的魅力,并积极主动学习高数也是作为教师所面临的一个重大问题。
三、将数学建模思想融入高等数学的重要性第一,能够激发学生学习高数的兴趣。
建模思想实际上是使用数学语言来对生活中的实际现象进行描述的过程。
把建模思想应用到高等数学的学习中,能够让学生们在日常生活中理解数学的实际应用状况与解决日常生活问题的方便性,让学生们了解到高数并不只是一门课程,而是整个日常生活的基础。
数学建模论文(最新9篇)
数学建模论文(最新9篇)大学数学具有高度抽象性和概括性等特点,知识本身难度大再加上学时少、内容多等教学现状常常造成学生的学习积极性不高、知识掌握不够透彻、遇到实际问题时束手无策,而数学建模思想能激发学生的学习兴趣,培养学生应用数学的意识,提高其解决实际问题的能力。
数学建模活动为学生构建了一个由数学知识通向实际问题的桥梁,是学生的数学知识和应用能力共同提高的最佳结合方式。
因此在大学数学教育中应加强数学建模教育和活动,让学生积极主动学习建模思想,认真体验和感知建模过程,以此启迪创新意识和创新思维,提高其素质和创新能力,实现向素质教育的转化和深入。
一、数学建模的含义及特点数学建模即抓住问题的本质,抽取影响研究对象的主因素,将其转化为数学问题,利用数学思维、数学逻辑进行分析,借助于数学方法及相关工具进行计算,最后将所得的答案回归实际问题,即模型的检验,这就是数学建模的全过程。
一般来说",数学建模"包含五个阶段。
1、准备阶段主要分析问题背景,已知条件,建模目的等问题。
2、假设阶段做出科学合理的假设,既能简化问题,又能抓住问题的本质。
3、建立阶段从众多影响研究对象的因素中适当地取舍,抽取主因素予以考虑,建立能刻画实际问题本质的数学模型。
4、求解阶段对已建立的数学模型,运用数学方法、数学软件及相关的工具进行求解。
5、验证阶段用实际数据检验模型,如果偏差较大,就要分析假设中一些因素的合理性,修改模型,直至吻合或接近现实。
如果建立的模型经得起实践的检验,那么此模型就是符合实际规律的,能解决实际问题或有效预测未来的,这样的建模就是成功的,得到的模型必被推广应用。
二、加强数学建模教育的作用和意义(一)加强数学建模教育有助于激发学生学习数学的兴趣,提高数学修养和素质数学修养和素质自然而然得以培养并提高。
(二)加强数学建模教育有助于提高学生的分析解决问题能力、综合应用能力因此通过数学建模活动学生的视野将会得以拓宽,应用意识、解决复杂问题的能力也会得到增强和提高。
数学建模竞赛获奖论文范文
数学建模竞赛获奖论文范文数学的运用越来越广泛了,利用建立数学模型解决实际问题的数学建模活动也应运而生了。
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数学建模论文范文篇一:《高中开设数学建模课程的意义与定位》1、高中开设数学建模课程的背景在高中设置的课程中,数学是一门必修课程,也是高考比重最大的一门课程,其最终目标是将数学知识融入现实问题中去,从而解决问题,这也是教育教学的最终目的。
要达到教育教学的最终目的,必须改革高中的数学课程教学,建设高中数学建模课程。
高中数学建模课程可以根据简单的现实问题设置,针对实际生活中的一些简单问题进行适当的假设,建立高中数学知识能解决该问题的数学模型,进而解决该实际问题。
因此,可以说高中数学建模课程是利用所学高中数学知识解决实际问题的课程,是将高中数学知识应用的一门课程,是培养出高技能人才的基础课程。
国家教育部制定的高中数学课程标准,重点强调:"要重视高中学生从自己的生活经验和所学知识中去理解数学、学习数学和应用数学,通过自己的感知和实际操作,掌握基本的高中数学知识和数学逻辑思维能力,让高中生体会到数学的乐趣,对数学产生兴趣,让其感觉到数学就在身边。
"但是现实中高中数学的教学情况堪忧,基本上都是满堂灌的教学,学生不会应用,对数学毫无兴趣可言,主要体现在三个方面。
第一,虽然有很多学生以高分成绩进入高中学习,但是其数学应用的基础非常差,基本上是会生搬硬套,不会解决实际问题,更不会将数学知识联系到生活中来;也有少数学生数学基础差,没有养成好的数学学习习惯,导致产生厌恶数学的情绪,数学基础知识都没学好,更不用说是用数学解决实际问题。
这少数学生就是上课睡觉混日子,根本不去学习,这与高中数学课程的开设目标截然不符。
第二,高中数学课程的教学内容与实际问题严重脱节,高中的数学教材中涉及的数学知识基本上都是计算内容,而不是用来处理和解决生活问题的,更是缺少数学与其他学科(比如化学、物理、生物、地理等)的相互渗透,即便高中数学课程中有一些数学应用的例子,也属于选学内容,教师根本不去讲、不涉及,这样导致高中数学课的教学达不到其教学目的,发挥不出功能。
数学建模论文(精选4篇)
数学建模论文(精选4篇)数学建模论文模板篇一1数学建模竞赛培训过程中存在的问题1.1学生数学、计算机基础薄弱,参赛学生人数少以我校理学院为例,数学专业是本校开设最早的专业,面向全国28个省、市、自治区招生,包括内地较发达地区的学生、贫困地区(包括民族地区)的学生,招收的学生数学基础水平参差不齐.内地较发达地区的学生由于所处地区的经济文化条件较好,教育水平较高,高考数学成绩普遍高于民族地区的学生.民族地区由于所处地区经济文化较落后,中小学师资力量严重不足,使得少数民族学生数学基础薄弱,对数学学习普遍抱有畏难情绪,从每年理学院新生入学申请转系的同学较多可以窥见一斑.虽然学校每年都组织学生参加全国大学生数学建模竞赛,但人数都不算多.从专业来看,参赛学生主要以数学系和计算机系的学生为主,间有化学、生科、医学等理工科学生,文科学生则相对更少.理工科类的学生基本功比较扎实,他们在参赛过程中起到了重要作用.文科学生数学和计算机功底大多薄弱,更多的只是一种参与.从年级来看,参赛学生以大二的学生居多;大一的学生已学的数学和计算机课程有限,基本功还有些欠缺;大三、大四的学生忙着考研和找工作,对数学建模竞赛兴趣不大.从参赛的目的来看,有20%左右的学生是非常希望通过数学建模提高自己的综合能力,他们一般能坚持到最后;还有50%的学生抱着试试看的态度参加培训,想锻炼但又怕学不懂,觉得可以坚持就坚持,不能则中途放弃;剩下的30%的学生则抱着好奇好玩的态度,他们大多早早就出局了.学生的参赛积极性不高,是制约数学建模教学及竞赛有效开展的不利因素.1.2无专职数学建模培训教师,培训教师水平有限,培训方法落后数学建模的培训教师主要由理学院选派数学老师临时组成,没有专职从事数学建模的教师.由于学校扩招,学生人数多,教师人数少,数学教师所承担的专业课和公共课课程多,授课任务重;备课、授课、批改作业占用了教师的大部分工作时间,并且还要完成相应的科研任务.而参加数学建模教学及竞赛培训等工作需要花费很多时间和精力,很多老师都没有时间和精力去认真从事数学建模的教学工作.培训教师队伍整体素质不够强、能力欠缺,指导起学生来也不是那么得心应手,且从事数学建模教学的老师每年都在调整,不利于经验的积累.另外,学校对参与数学建模教学及竞赛培训的教师的鼓励措施还不是十分到位和吸引人,培训教师对数学建模相关的工作热情不够,缺乏奉献精神.在2011年以前,数学建模培训主要采用教师授课的方式进行,但各位老师授课的内容互不联系.比如说上概率论的老师就讲概率论的内容,上常微分方程的老师就讲常微分的内容.学生学习了这些知识,不知道有什么用,怎么用,不能将这些知识联系起来转化为数学建模的能力.这中间缺少了很重要的一个环节,就是没有进行真题实训.结果就是学生既没有运用这些知识构建数学模型的能力,也谈不上数学建模论文写作的技巧.虽然学校年年都组织学生参加全国大学生数学建模竞赛,但结果却不尽如人意,获奖等次不高,获奖数量不多.1.3学校重视程度不够,相关配套措施还有待完善任何一项工作离开了学校的支持,都是不可能开展得好的,数学建模也不例外.在前些年,数学建模并没有引起足够的重视,学校盼望出成绩但是结果并不理想,对老师和学生的信心不足.由于经费紧张,并未专门对数学建模安排实验室,图书资料很少,学生用电脑和查资料不方便,没有学习氛围.每年数学建模竞赛主要由分管教学的副院长兼任组长,没有相应专职的负责人,培训教师去参加数学建模相关交流会议和学习的机会很少.学校和二级学院对参加数学建模教学、培训的老师奖励很少,学生则几乎没有.在课程的开设上也未引起重视,虽然理学院早在1997年就将数学实验和数学建模课列为专业必修课,但非数学专业只是近几年才开始列为公选课开设,且选修率低.2针对存在问题所采取的相应措施2.1扩大宣传,重视数学和计算机公选课开设,举办数学建模学习讨论班最近两年,学院组建了数学建模协会,负责数学建模的宣传和参赛队员的海选,通过各种方式扩大了对数学建模的宣传和影响,安排数学任课教师鼓励数学基础不错的学生参赛.同时邀请重点大学具有丰富培训经验的老师来做数学建模专题讲座,交流经验.学院重视数学专业的基础课程、核心课程的教学,选派经验丰富的老教师、青年骨干教师担任主讲,随时抽查教学质量,教学效果.严抓考风学风,对考试作弊学生绝不姑息;学生上课迟到、早退、旷课一律严肃处理.通过这些举措,学生学习态度明显好转,数学能力慢慢得到提高.学校有意识在大一新生中开设数学实验、数学建模和相关计算机公选课,让对数学有兴趣的学生能多接触这方面的知识,减少距离感.选用的教材内容浅显而有趣味,主要目的是让同学们感受到数学建模并非高不可攀,数学是有用的,增加学生学习数学的热情和参加数学建模竞赛的可能性.为了解决学生学习数学建模过程中的遇到的困难,学院组织老师、学生参加数学建模周末讨论班,老师就学生学习过程中遇到的普遍问题进行讲解,学生分小组相互讨论,尽量不让问题堆积,影响后续学习积极性.通过这些措施,参赛学生的人数比以往有了大的改观,参赛过程中退赛的学生越来越少,参赛过程中的主动性也越来越明显.2.2成立数学建模指导教师组,分批培养培训教师,改进培训方法近年来,学院开始重视对数学建模培训教师的梯队建设,成立了数学建模指导教师组.把培训教师分批送出去进修,参加交流会议,学习其它高校的经验,并安排老教师带新教师,培训教师队伍越来越稳定、壮大.从去年开始,理学院组织学生进行了为期一个月的暑期数学建模真题实训,从8月初到8月底,培训共分为7轮.学生首先进行三天封闭式真题训练———其次答辩———最后交流讨论.效果明显,学生的数学建模能力普遍得到了提高,学习积极性普遍高涨.9月份顺利参加了全国大学生数学建模竞赛.从竞赛结果来看,比以前有了比较大的进步,不管是获奖的等次还是获奖的人数上都取得了历史性突破.有了这些可喜的变化,教师和学生的积极性都得到了提高,对以后的数学建模教学和培训工作将起着极大的促进作用.除了这种集训,今后,数学建模还需要加强平时的教学和培训工作.2.3学校逐渐重视,加大了相关投入,完善了激励措施最近几年,学校加大了对数学建模教学和培训工作的相关投入和鼓励措施.安排了专门的数学建模实验室,配备了学院最先进的电脑、打印机等设备,购买了数学建模相关的书籍.划拨了数学建模教学和培训专项经费.虽然数学建模教学还没有计入教学工作量,但已经考虑计入职称评定的相关工作量中,对参加数学建模教学和培训的老师减少了基本的教学工作量,使他们有更多的时间和精力投入到数学建模的相关工作中去.对参加全国大学生数学建模竞赛获奖的老师和学生的奖励额度也比以前有了很大的提高,老师和学生的积极性得到了极大的提高.3结束语对我们这类院校而言,最重要的数学建模赛事就是一年一度的全国大学生数学建模竞赛了.竞赛结果大体可以衡量老师和学生的付出与收获,但不是绝对的,教育部组织这项赛事的初衷主要是为了促进各个院校数学建模教学的有效开展.如果过分的看重获奖等次和数量,对学校的数学建模教学和组织工作都是一种伤害.参赛的过程对学生而言,肯定是有益的,绝大多数参加过数学建模竞赛的学生都认为这个过程很重要.这个过程可能是四年的大学学习过程中体会最深的,它用枯燥的理论知识解决了活生生的现实中存在的问题,虽然这种解决还有部分的理想化.由于我校地处偏远山区,教育经费相对紧张,投入不可能跟重点院校的水平比,只能按照自身实际来.只要学校、老师、学生三方都重视并积极参与这一赛事,数学建模活动就能开展的更好.数学建模论文模板篇二培养应用型人才是我国高等教育从精英教育向大众教育发展的必然产物,也是知识经济飞速发展和市场对人才多元化需求的必然要求。
数学建模论文(7篇)
数学建模论文(7篇)在学习、工作中,大家总少不了接触论文吧,论文可以推广经验,交流认识。
如何写一篇有思想、有文采的论文呢?为了帮助大家更好的写作数学建模论文模板,山草香整理分享了7篇数学建模论文。
计算数学建模是用数学的思考方式,采用数学的方法和语言,通过简化,抽象的方式来解决实际问题的一种数学手段。
数学建模所解决的问题不止现实的,还包括对未来的一种预见。
数学建模可以说和我们的生活息息相关,尤其是如今科技发达的今天。
数学建模应用领域超乎我们的想象,甚至达到无所不及的程度,随着数学建模在大学教学中的广泛使用,使数学建模不止成为一种学科,更重要的是指导新生代更好的利用现代科学技术,成为高科技人才,把我国人才强国,科教兴国的战略推向一个新的高度。
1.数学建模对教学过程的作用1.1数学建模引进大学数学教学的必要。
教学过程,是教师根据社会发展要求和当代学生身心发展的特点,借助教学条件,指导学生通过认识教学内容从而认识客观世界,并在此基础之上发展自身的过程,即教学活动的展开过程。
以往高工专的数学教学存在着知识单一,内容陈旧,脱离实际等缺陷,已经不能满足时代的发展,如今的数学教学过程不是单纯的传授数学学科知识,而是通过数学教学过程引导学生认识科学,理解科学,从而指导实践,促进学生的德智体美劳全面的进步和发展。
因此数学建模成为一门学科,被各大高等院校广泛引用和推广,其实数学建模不止应用在大学数学教学中,其他一切教学过程多可引进数学建模。
1.2数学建模在大学数学教学中的运用。
大学数学教师通过这个数学建模过程来引导学生解决问题和指导实践的能力。
再次建模结果对现实生活的指导,这是大学数学教学中数学建模所需要达到的效果和要求。
不再停留在理论学习,而是通过理论指导实践,从而为科学的进步和人才综合水平的提高提供可能。
2.数学建模对当代大学生的作用2.2数学建模对学生综合能力的提高数学建模是大学数学教师运用数学科学去分析和解决实际问题,在数学建模学习的过程中,大学生的数学能力得到提高,其分析问题、解决问题的能力得到提高,这对大学生毕业走向社会具有着重大意义。
数学建模获奖论文(优秀范文10篇)11000字
数学建模获奖论文(优秀范文10篇)11000字数学建模竞赛从1992年始,到现如今已成为全国高校规模最大的基础性学科竞赛,也是世界上规模最大的数学建模竞赛。
本篇文章就为大家介绍一些数学建模获奖论文,供给大家欣赏和探讨。
数学建模获奖论文优秀范文10篇之第一篇:高中数学核心素养之数学建模能力培养的研究摘要:数学建模是一种比较重要的能力,教师在进行高中数学教学的过程中应该让学生们学习这种能力,这对于解决高中数学问题是比较有效的,而且对于学生们未来接受高等教育有更重要的意义。
教师在进行高中数学教学的过程中需要让学生们的能力得到锻炼,提升能力是教学的主要目的,学习知识是比较基础的教学目的,教师如果想让学生们的能力得到锻炼应该对教学方法进行更新,高中数学对于很多学生们来说都是比较困难的,所以教师应该不断更新教学方法,让学生们能理解教师的教学目的,而且找到适合自己的学习方法,这也是核心素养的基本内涵。
本文将对高中数学核心素养之数学建模能力培养进行研究。
关键词:高中数学; 核心素养; 数学建模; 能力培养; 应用研究;建模活动是一项比较有创造性的活动,学生们在学习的过程中一定要具备创新思维和自主学习能力,建模活动进行过程中可以让学生们独立,自觉运用数学理论知识去探索以及解决问题,构建模型解决实际问,教学活动中,让学生们的基础知识更加牢固、基本技能得到锻炼是最根本的目的。
学生们的运算能力以及逻辑思维能力也能在建模活动中得到锻炼,提升学生们的空间观念以及增强应用数学意识是延伸目的。
一、对数学建模的基本理解概述高中数学建模最简单的解释就是利用学生们学习过的理论知识来建立数学模型解决遇到的问题。
数学建模的基本过程就是对生活中或者课本中比较抽象问题解决的过程。
通过抽象可以建立刻画出一种较强的数学手段,通过运用数学思维也能观察分析各种事物的基本性质和特点。
学生们可以从复杂的问题中抽离出自己熟悉的模型,然后在利用好数学模型去解决实际问题基本就是事半功倍。
全国大学生数学建模竞赛论文范例
全国大学生数学建模竞赛论文范例摘要:本文通过对具体问题的深入研究,建立了数学模型并进行求解,旨在为相关领域提供有益的参考和决策支持。
文中首先对问题进行了详细的分析和阐述,然后构建了相应的数学模型,运用了列举所用的方法和工具等方法进行求解,最后对结果进行了分析和讨论,并提出了一些改进和优化的建议。
一、问题重述在当今社会,具体问题背景。
本次数学建模竞赛的问题是:详细描述问题。
需要我们通过建立合理的数学模型,来解决阐述问题的核心和关键,并得出具有实际意义的结论和建议。
二、问题分析为了有效地解决上述问题,我们首先对其进行了深入的分析。
从问题的性质来看,它属于定性问题的类型,如优化问题、预测问题等。
进一步分析发现,影响问题的主要因素有列举主要因素,这些因素之间可能存在着描述因素之间的关系,如线性关系、非线性关系等。
基于以上分析,我们决定采用列举解决问题的总体思路和方法的方法来建立数学模型。
三、模型假设为了简化问题并使模型更具可操作性,我们做了以下假设:假设 1:具体假设 1 的内容假设 2:具体假设 2 的内容假设 n:具体假设 n 的内容需要说明的是,这些假设在一定程度上简化了实际情况,但在后续的模型验证和改进中,我们会对其合理性进行检验和调整。
四、符号说明为了便于后续模型的建立和表述,我们对文中用到的符号进行如下说明:符号 1:符号 1 的名称和含义符号 2:符号 2 的名称和含义符号 n:符号 n 的名称和含义五、模型建立与求解(一)模型 1 的建立与求解基于前面的分析和假设,我们首先建立了模型 1。
详细描述模型 1 的数学表达式和原理通过求解模型 1 所使用的方法和工具,我们得到了模型 1 的解为:给出模型 1 的解(二)模型 2 的建立与求解为了进一步提高模型的精度和适用性,我们又建立了模型 2。
详细描述模型 2 的数学表达式和原理运用求解模型 2 所使用的方法和工具,解得模型 2 的结果为:给出模型 2 的解(三)模型的比较与选择对建立的多个模型进行比较和分析,从准确性、复杂性、适用性等方面综合考虑,最终选择了说明选择的模型作为最优模型。
数学建模论文模板3篇
数学建模论文模板本文将以“动力学模型研究草地生态系统中植物物种多样性变化的机制”为例,介绍数学建模论文的写作模板。
第一篇:绪论在本篇论文中,我们将研究草地生态系统中植物物种多样性变化的机制。
植物物种多样性是生态系统中的重要指标之一,其变化与环境因素、人类干扰等因素密切相关。
我们希望通过建立动力学模型,揭示不同因素对植物物种多样性变化的影响机制,为草地生态系统保护与管理提供科学依据。
本文的具体框架如下:在第二部分中,我们将简要介绍植物物种多样性与草地生态系统的相关知识。
在第三部分中,我们将从环境因素、人类干扰、种间关系等因素入手,进行动力学模型的建立,并分析模型参数。
在第四部分中,我们将通过模型仿真和实验验证,探究不同因素对植物物种多样性的影响。
第二篇:文献综述植物物种多样性是生态系统中的重要指标之一,其变化涉及到复杂的生态因素和人类活动。
在草地生态系统中,植物群落的物种多样性变化受到许多因素的影响,例如环境因素、人类干扰、生物多样性等。
下面我们将分别对这些因素的影响机制进行综述。
环境因素:环境因素是影响生态系统中植物物种多样性变化的重要因素。
其中,土壤水分、光照等生态因素对植物的分布、生长和繁殖都有直接和间接的影响。
土壤养分、温度、氧气含量、酸碱度等也会对物种多样性产生影响。
人类干扰:人类干扰是导致生态系统中植物物种多样性下降的主要因素之一。
人类从事的采矿、建设等活动都会破坏生态系统的平衡,从而影响系统中不同物种的生存繁殖。
另外,过度放牧、过度利用等也会对植物群落的物种多样性造成一定的影响。
种间关系:物种之间的关系也是影响生态系统中植物物种多样性的重要因素之一。
其中,竞争、共生、捕食等种间关系都会直接或间接的影响植物群落的物种多样性。
第三篇:方法与结果基于在综述中分析的因素,我们建立了相应的生态动力学模型。
该模型以草地生态系统中植物群落的物种多样性为研究对象,考虑了土壤水分、光照、土壤养分等环境因素、过度放牧、过度利用等人类活动以及种间关系等多种因素对物种多样性的影响。
数学建模论文范文免费(必备14篇)
数学建模论文范文免费(必备14篇)试论数学建模【摘要】本文以“减肥问题的研究”为例,介绍了数学建模基本方法和步骤,希望它能对初次参加数学建模的同学有所帮助。
【关键词】数学建模;基本方法;步骤数学建模就是应用建立数学模型来解决各种实际问题的方法,也就是通过对实际问题作抽象、简化、确定变量和参数并应用一些“规律”建立含变量和参数的数学问题,求解该数学问题并验证所得到的解,从而确定能否用于解决实际问题的这种多次循环,不断深化的过程。
数学建模可以培养学生下列能力:(1)洞察能力,许多提出的问题往往不是数学化的,这就是需要建模者善于从实际工作提供的原形中;抓住其数学本质,同时有些数学模型又可以有许多现实意义,这使得建模者不得不具有很强的洞察以及多种思维方式进行横向、纵向的研究;(2)数学语言翻译能力即把经过一定抽象和简化的实际用数学的语言表达出来,形成数学模型,并对数学的方法和理论推导或计算得到的结果,能用大众的语言表达出来,在此基础上提出解决其中一问题的方案或建议;(3)综合应用分析能力,用已学到的数学思想和方法进行综合应用分析,并能学习一些新的知识;(4)联想能力,对于不少的实际问题,看起来完全不同,但在一定的简化层次下它们的数学建模是相同的或相似的,这正是数学应用广泛性的体现,这就要培养学生有广泛的兴趣,多思考,勤奋踏实地学习,通过熟能生巧达到触类旁通地境界。
因此,目前有越来越多的高等院校自己组织或参加全国乃至国际大学生数学建模竟赛。
然而,有部分学生特别是初次参加数学建模的学生对数学建模感到很茫然,本人多次承担数学建模指导老师,撰写该论文,希望对初次参加数学建模的同学有所帮助。
1.建立数学模型的一般步骤使问题理想化在众多因素中孤立出所研究的问题是科学研究的经典方法。
按照辩证唯物主义观点,世界上一切事物都是相互依赖、相互依存的,要精细地研究一个问题常常无从下手,就是因为思考相关问题太多所致。
因此,对初学者最好的方法就是使问题简单化、理想化,在特殊或极端情况下进入课题,然后加入相关因素,修正结果,使问题深化。
数学建模论文模板(10篇)
数学建模论文模板(10篇)创新是知识经济的灵魂,创新能力培养是本科教育的根本目的之一、大学数学作为本科基础教学课程,在培养学生创新思维和创新能力方面具有举足轻重的作用,而数学建模能力的培养正是实现这一目的的最好途径。
2.数学教学中渗透数学建模思想是大学数学教学的必然要求。
目前,高校中高等数学教学普遍存在内容多、课时少的问题,教师在教学中往往只注重理论知识的教学,忽视了知识的应用;只注重数学学科本身知识的讲解,不注重学科之间的结合,这样使学生体会不到数学的真正用处。
为了克服这一教学中的不足,应将数学建模思想融入大学数学教学中去,使学生具备扎实的数学理论基本功和数学技能的同时,更具备运用数学思想解决实际问题的创新能力和应用能力。
3.数学建模有助于提高学生的多方面能力数学建模是将数学知识应用到实际问题中的一种创造性实践活动,它能增强学生将数学理论应用到实际问题中的社会实践意识。
数学建模具有思维的灵活性和结论的不确定性,在解决实际问题时可以从不同的角度,采用不同的数学方法建立数学模型,因此,可以激发学生的想象力、观察力和创造力。
另外,在建模时往往需要查阅相关文献资料,从中吸取有用的信息用于建模,这无形之中拓宽了学生的知识面,培养了学生的科研能力。
二、大学数学教学中渗透数学建模思想的主要措施在教学中渗入数学建模思想,必须改进原有的大学数学教学体制,从教学内容、教学方法、教学手段、教育观点、考核方式等各个方面做调整,以适应新体制下大学数学教学要求和人才培养目标。
1.从教学内容上改进以促进数学建模思想的普及和深入。
科学合理地修订教学大纲和调整教学内容,适当增加数学建模以及数学实验的教学环节势在必行。
为了让学生了解数学和数学建模的思想和理念,我校主要从课堂上和课外两方面采取了一些措施,并取得了一定的成效。
(1)在不改变现行课程主体结构下,教师从概念引入、定理证明、例题编排、课后练习各个教学环节都融入数学建模的思想和方法,这需要教师挖掘数学课程中能通过构建数学模型来解决的数学问题,合理地将数学建模的思想方法穿去,从而展示数学思想的形成过程。
数学建模论文六篇
数学建模论文六篇数学建模论文范文1那么当前我国高中同学的数学建模意识和建模力量如何呢?下面是节自有关人士对某次竞赛中的一道建模题目同学的作答状况所作的抽样调查。
题目内容如下:某市教育局组织了一项竞赛,聘请了来自不同学校的数名老师做评委组成评判组。
本次竞赛制定四条评分规章,内容如下:(1)评委对本校选手不打分。
(2)每位评委对每位参赛选手(除本校选手外)都必需打分,且所打分数不相同。
(3)评委打分方法为:倒数第一名记1分,倒数其次名记2分,依次类推。
(4)竞赛结束后,求出各选手的平均分,按平均分从高到低排序,依此确定本次竞赛的名次,以平均分最高者为第一名,依次类推。
本次竞赛中,选手甲所在学校有一名评委,这位评委将不参与对选手甲的评分,其他选手所在学校无人担当评委。
(Ⅰ)公布评分规章后,其他选手觉得这种评分规章对甲更有利,请问这种看法是否有道理?(请说明理由)(Ⅱ)能否给这次竞赛制定更公正的评分规章?若能,请你给出一个更公正的评分规章,并说明理由。
本题是一道开放性很强的好题,给同学留有很大的发挥空间,不少同学都有精彩的表现,例如关于评分规章的修正,就有下列几种方案:方案1:将选手甲所在学校评委的评分方法改为倒数第一名记1+分,倒数其次名记2+,…依次类推;(评分标准)方案2:将选手甲所在学校评委的评分方法改为在原来的基础上乘以;方案3:对甲评分时,用其他评委的平均分计做甲所在学校评委的打分;然而也有不少同学为空白,究其缘由可能除了时间因素,同学对于较长的文字表述产生畏惧心理、不能正确阅读是重要因素。
同时,一些同学由于不能正确理解规章(3),得出选手甲的平均得分为,其他选手的平均得分为,从而得出错误结论.不少同学消失“甲所在学校的评委会有意压低其他选手的分数,因而对甲有利”的解释,而没有意识到作出必要的假设是数学建模方法中的重要且必要的一环。
有些同学在正确理解题意的基础上,提出了“规章对甲有利”的理由,例如:排名在甲前的同学少得了1分;甲所在学校的评委不给其他选手最高分(n分),所以甲得最高分的概率比其他选手高;相当于甲所在学校的评委把最高分给了甲;甲少拿一个分数,若少拿最低分,则有利;若少拿最高分,则不利;等等。
大一数学建模论文范文2000字(热门6篇)
大一数学建模论文范文2000字(热门6篇)文章以数学建模课程为载体,以培养学生创新能力为核心,从完善课程教学体系入手,将数学建模培养创新能力贯穿在教学的全过程,探索课程教学模式对培养创新人才的新措施。
一、数学建模课程对培养创新人才的作用(一)提高实践能力(二)提高创新能力数学建模方法是解决现实问题的一种量化手段。
数学建模和传统数学课程相比,是一种创新性活动。
面对实际问题,根据数据和现象分析,用数学语言描述建模问题,再进行科学计算处理,最后反馈到现实中解释,这一过程没有固定的标准模式,可以采用不同方法和思路解决同样的问题,能锻炼学生的想象力、洞察力和创新能力。
(三)提高科学素质二、基于数学建模课程教学全方位推进创新能力培养的实践(一)分解教学内容增强课程的适应性根据学生的接受能力及数学建模的发展趋势,在保持课程理论体系完整性和知识方法系统性的基础上,教学内容分解为课堂讲授与课后实践两部分。
课堂教师讲授数学建模的基础理论和基本方法,精讲经典数学模型及建模应用案例,启发学生数学建模思维,激发学生数学建模兴趣;课后学生自己动手完成课堂内容扩展、模型运算及模型改进等,教师答疑解惑。
课堂教学注重数学建模知识的学习,课后教学重在知识的运用。
随着实际问题的复杂化和多元化,基本的数学建模方法及计算能力满足不了实际需求。
课程教学中还增加了图论、模糊数学等方法,计算机软件等初级知识。
(二)融入新的教学方法提高学生的参与度1.课堂教学融入引导式和参与式教学方法。
数学建模涉及的知识很多是学生学过的,对学生熟悉的方法,教师以引导学生回顾知识、增强应用意识为主,借助应用案例重点讲授问题解决过程中数学方法的应用,引导学生学习数学建模过程;对于学生不熟悉的'方法,则要先系统讲授方法,再分析講解方法在案例中的应用,引导学生根据问题寻找方法。
此外,为了增强学生学习的积极性和效果,组织1~2次专题研讨,要求学生参与教学过程,教师须做精心准备,选择合适教学内容、设计建模过程、引导学生讨论、纠正错误观点。
数学建模优秀论文(精选范文10篇)2021
数学建模优秀论文(精选范文10篇)2021一、基于数学建模的空气质量预测研究本文以某城市为研究对象,通过数学建模方法对空气质量进行预测。
通过收集历史空气质量数据,构建空气质量预测模型。
运用机器学习算法对模型进行训练和优化,提高预测精度。
通过对预测结果的分析,为城市环境管理部门提供决策支持,有助于改善城市空气质量。
二、数学建模在物流优化中的应用本文针对某物流公司配送路线优化问题,运用数学建模方法进行求解。
建立物流配送模型,考虑配送成本、时间、距离等因素。
运用线性规划、遗传算法等优化算法对模型进行求解。
通过对求解结果的分析,为物流公司提供优化配送路线的建议,降低物流成本,提高配送效率。
三、基于数学建模的金融风险管理研究本文以某银行为研究对象,通过数学建模方法对金融风险进行管理。
构建金融风险预测模型,考虑市场风险、信用风险、操作风险等因素。
运用风险度量方法对模型进行评估。
通过对预测结果的分析,为银行提供风险控制策略,降低金融风险,提高银行稳健性。
四、数学建模在能源消耗优化中的应用本文针对某工厂能源消耗优化问题,运用数学建模方法进行求解。
建立能源消耗模型,考虑设备运行、生产计划等因素。
运用优化算法对模型进行求解。
通过对求解结果的分析,为工厂提供能源消耗优化策略,降低能源消耗,提高生产效益。
五、基于数学建模的交通流量预测研究本文以某城市交通流量为研究对象,通过数学建模方法进行预测。
收集历史交通流量数据,构建交通流量预测模型。
运用时间序列分析方法对模型进行训练和优化。
通过对预测结果的分析,为城市交通管理部门提供决策支持,有助于缓解城市交通拥堵。
数学建模优秀论文(精选范文10篇)2021六、数学建模在医疗资源优化配置中的应用本文以某地区医疗资源优化配置问题为研究对象,通过数学建模方法进行求解。
建立医疗资源需求模型,考虑人口分布、疾病类型等因素。
运用线性规划、遗传算法等优化算法对模型进行求解。
通过对求解结果的分析,为政府部门提供医疗资源优化配置策略,提高医疗服务质量。
解析高校数学教学中数学建模思想方法的研究论文(优秀4篇)
解析高校数学教学中数学建模思想方法的研究论文(优秀4篇)数学教学中应用数学建模的具体方法和措施篇一在数学教学中引入数学建模思想需要以实例为中心,让学生在学习体验过程中掌握数学建模的中心思想和步骤,老师应丰富数学课堂的教学内容,将学生视为课堂主体,采用启发式教学为主、实践教学为辅的多种形式相结合的教学模式,充分让学生体验用数学知识解决实际问题的全部过程,并感受其中的学习乐趣。
(一)从实例的应用开始学习学生对数学的学习不能只局限于对数学概念、解题方法和结论的学习,而更应该学习数学的思想方法,领会数学的精神实质,了解数学的来源以及应用,充分接受数学文化的熏陶。
为了达到教学目的,高校数学老师应结合教学课程,让学生认识到平时他们所学的枯燥无味的教学概念、定理及公式并非空穴来风,而都是从现实问题中经过总结、归纳、推理出来的具有科学依据的智慧成果。
将教学实例引入课堂,从教学成果来看,数学建模思想可以充分的让学生理解数学理论来源于实际,而学习数学的最终目的却是将数学理论回归到实际生活应用中去,学生明白了学习数学的实际意义,有助于提高学习数学的兴趣,促进创新意识的培养。
(二)在实际生活中对数学定理进行验证高校数学教材中的很多定理是经过实际问题抽象化才得出来的,但正是因为定理和公式过于抽象使得学生们在学习时特别枯燥和乏味。
因此数学老师在讲授定理时,首先要联合实际应用对数学定理进行大概的讲解,让学生们有个直观的印象,然后结合数学建模的思想和方法,把定理当中的条件当作是模型的假设,根据先前设置的问题情境一步步引导学生推导出最终结论,学生经过运用定理解决实际问题切实的感受到了定理运用的实际价值。
例如,作为连续函数在闭区间上性质之一的零点存在定理,在高等数学的学习中有着非常重要的意义。
零点定理的应用主要有两个方面:其一是为了验证其他定理而存在,其二是为了验证方程是否在某区间上有根。
学生学习这个定理时会有这样的疑问:一个定理是为了验证另一个定理而存在,那么这个定理还有没有实际的应用价值呢?所以我们高校数学老师在讲完定理证明之后,最好能够结合现实生活中的问题来验证定理的实际应用。
精选五篇数学建模优秀论文
精选五篇数学建模优秀论文一、基于深度学习的股票价格预测模型研究随着金融市场的发展,股票价格预测成为投资者关注的焦点。
本文提出了一种基于深度学习的股票价格预测模型,通过分析历史数据,预测未来股票价格走势。
实验结果表明,该模型具有较高的预测精度和鲁棒性,为投资者提供了一种有效的决策支持工具。
二、基于优化算法的智能交通信号控制策略研究随着城市化进程的加快,交通拥堵问题日益严重。
本文提出了一种基于优化算法的智能交通信号控制策略,通过优化信号灯的配时方案,实现交通流量的均衡分配,提高道路通行能力。
实验结果表明,该策略能够有效缓解交通拥堵,提高交通效率。
三、基于数据挖掘的电商平台用户行为分析电商平台在电子商务领域发挥着重要作用,用户行为分析对于电商平台的发展至关重要。
本文提出了一种基于数据挖掘的电商平台用户行为分析模型,通过分析用户购买行为、浏览行为等数据,挖掘用户偏好和需求。
实验结果表明,该模型能够有效识别用户行为特征,为电商平台提供个性化的推荐服务。
四、基于机器学习的疾病预测模型研究疾病预测对于公共卫生管理具有重要意义。
本文提出了一种基于机器学习的疾病预测模型,通过分析历史疾病数据,预测未来疾病的发生趋势。
实验结果表明,该模型具有较高的预测精度和可靠性,为疾病预防控制提供了一种有效的手段。
五、基于模糊数学的农业生产决策支持系统研究农业生产决策对于提高农业效益和农民收入具有重要意义。
本文提出了一种基于模糊数学的农业生产决策支持系统,通过分析农业环境、市场需求等因素,为农民提供合理的生产决策建议。
实验结果表明,该系统能够有效提高农业生产效益,促进农业可持续发展。
精选五篇数学建模优秀论文一、基于深度学习的股票价格预测模型研究随着金融市场的发展,股票价格预测成为投资者关注的焦点。
本文提出了一种基于深度学习的股票价格预测模型,通过分析历史数据,预测未来股票价格走势。
实验结果表明,该模型具有较高的预测精度和鲁棒性,为投资者提供了一种有效的决策支持工具。
数学建模A优秀论文
数学建模A优秀论文数学建模A优秀论文在日常学习、工作生活中,大家都接触过论文吧,论文是对某些学术问题进行研究的手段。
一篇什么样的论文才能称为优秀论文呢?以下是小编为大家收集的数学建模A优秀论文,供大家参考借鉴,希望可以帮助到有需要的朋友。
数学建模A优秀论文11. 问题重述:(略)2. 问题背景:交待问题背景,说明处理此问题的意义和必要性。
优点:叙述详尽,条理清楚,论证充分缺点:前两段过于冗长,可作适当删节3. 问题分析:进一步阐述解决此问题的意义所在,分析了问题,简述要解决此问题需要哪些条件和大体的解决途径优点:条理比较清晰,论述符合逻辑,表达清楚缺点:似乎不够详细,尤其是第三段有些过于概括。
4. 模型的假设与约定:共有8条比较合理的假设优点:假设有依据,合情合理。
比如第3条对上座率的假设,参考了上届奥运会的情况并充分考虑了我国国情,客观真实。
第8条假设用了分块规划和割补的方法,估计面积形状比较合理,而且达到了充分花剑问题的作用。
缺点:有些假设阐述不太清楚也存在不合理之处,第4条假设中面积在50-100之间,下面的假设应该是介于50-100之间的数,假设为最小的50平方米,有失一般性。
第6条假设中,假设MS最大营业额为20万,没有说明是多长时间内的,而且此处没有对下文提到的LMS作以说明。
5. 符号说明及名词定义优点:比较详细清楚,考虑周全,而且较合理地将定性指标数量化。
缺点:有些地方没有标注量纲,比如A和B的量纲不明确。
6. 模型建立与求解6.1问题一:对所给数据惊醒处理和统计,得出规律,找到联系。
优点:统计方法合理,所统计数据对解决问题确实必不可少,而且用图表和条形图的方式反映不同量的变化趋势,图文并茂,叙述清楚而且简明扼要,除了对数据统计情况进行报告以外,还就他们之间相关量之间的关系进行了详细阐述,使数据统计更具实效性。
6.2问题二:6.2.1最短路的确定为确定最短路径又提出了一系列假设并阐述了理由,在这些假设下规定了最短路径优点:假设有根据,理由合情合理缺点:第4条中假设观众消费是单向的,虽然简化了问题但有失一般性,事实上观众往返经过商业区消费的概率是相差比较大的,我认为应改为假设观众在往返过程中消费且仅消费一次。
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过孔是印刷线路板(也称为印刷电路板)的重要组成部分之一,打孔机主要用于在制造印刷线路板流程中的打孔作业。
目前,实际采用的打孔机普遍是单钻头作业,即一个钻头进行打孔。
本问题旨在解决某类打孔机的生产效能问题。
打孔机的生产效能主要取决于:(1)单个过孔的钻孔作业时间,由生产工艺决定;(2)打孔机加工作业时,钻头的行进时间;(3)针对不同孔型加工作业时,刀具的转换时间。
某种钻头装有8种刀具,8种刀具的顺序固定,不能调换。
加工作业时,一种刀具使用完毕后,可转换使用另一种刀具。
相邻两刀具的转换时间是18 s。
作业时,可顺时针旋转转换刀具,如刀具a→刀具b;也可逆时针旋转转换刀具,如刀具a→刀具h。
将任两个刀具转换,所需时间是相应转换时间的累加。
假定钻头的行进速度相同,为180 mm/s,行进成本为0.06元/mm,刀具转换的时间成本为7元/min。
刀具行进过程中可同时转换刀具,但相应费用不减。
不同的刀具加工不同的孔型,有的只需一种刀具来完成,有的需要多种刀具及规定的加工次序来完成。
表1为10种孔型所需加工刀具及加工次序(*表示该孔型不限制加工次序)。
表1:10种孔型所需加工刀具及加工次序同一线路板上的过孔不要求加工完毕一个孔,再加工另一个孔,即对于须用多种刀具加工的过孔,只要保证所需刀具加工次序正确即可。
建立相应的数学模型,并完成以下问题:(1)由附件1提供的某块印刷线路板过孔中心坐标的数据,请给出单钻头作业的最优作业线路(包括刀具转换方案)、行进时间和作业成本。
(2)为提高打孔机效能,现在设计一种双钻头的打孔机(钻头形状与单钻头相同),两钻头可以同时作业,也可一个钻头打孔,另一个钻头行进或转换刀具。
为避免钻头间的触碰和干扰,在过孔加工的任何时刻必须保持两钻头间距不小于3cm的合作间距。
(i)针对附件1的数据,给出双钻头作业时的最优作业线路、行进时间和作业成本,并与传统单钻头打孔机进行比较,其生产效能提高多少?(ii)研究打孔机的两钻头合作间距对作业路线和生产效能产生的影响。
2.1 问题1分析:本问题可看作为动态规划与图论的组合问题,即求取由起始状态到终点状态的最优单向路径问题,主要是运用运筹学的排序理论、图论中的Hamilton 路径的相关理论知识解决问题。
经分析,1T —钻头的行进时间、2T —加工不同孔型的刀具的转换时间,是本题的目标规划量。
行进速度u 恒定,故目标规划量可转化为等效最短路径。
首先,由分析,异型孔中最远两点距离ij d 小于等效换刀距离ij l ,故我们建立换刀、路线分立优化原则,邻近换刀原则。
在该两个原则下,我们确定了运用工序优化算法总体优化换刀次序,同型孔中计算路径最优的问题的思路,将问题分成两部分进行求解。
其次,为解决在同型孔中求解最优路径,由优化的最邻近算法我们求解出初始的Hamilton 回路,通过二边逐次修正算法对其进行优化,而后删去虚拟点得最优单向路径。
最后,通过与最小生成树计算所得下界进行比较,对结果进行验证。
2.2 问题2分析问题二中,双钻头12,J J 对孔群进行加工的互相干扰,使本问题的时序性更突出,故不能简单使用求Hamilton 回路法,即使用动态规划的思想,该问题这也是个典型的NP-难问题,故我们将采用改进的蚁群算法进行近似求解。
我们将采取建立于蚁群算法的蚁对群算法,全局搜索出两条最短路径,以达到目标时间最短,使生产效能最高。
对于(i ),由于其他条件不变,故决定性条件仍为换刀时间1T ,对此我们沿用问题一的两个原则。
为使目标时间最小,基于两刀加工时间12,J J T T 的一致性,对总换刀次数1221,J J N N N k k +=+=+∈Z ,令1N N =+,并使两钻头换刀次数12,J J N N 尽可能相同。
在优化问题上,由于存在合作间距3cm ε≥的约束条件,问题变为在连续时间内,时刻加入两钻孔12,J J 间距离12(,)3d J J cm <的判断。
对于(ii ),将在统一模型算法下,通过改变合作间距ε,定量研究其对生产效能的影响。
在模型验证中,将所求的路径与基于最小生成树的路径做误差分析。
同时,单纯对于提高生产效能而言,与问题一结果相较,若单孔作业总时间s d T T ≈,d T 为双孔作业时间,则该模型的建立是失败的。
三、 模型假设1. 忽略钻头的形状、材料、加工工艺等因素对钻孔作业的影响,将钻头视为质点;2. 忽略所打孔的大小,将孔视为质点,以圆心坐标表示;3. 假定打孔机8种刀具单独钻孔作业时间相同;4. 假定对于同一孔型钻孔作业时间都是相同的;5. 在问题一中,假定所有孔型的钻孔作业时间相同,经查阅资料,取该时间为0.4s ;6. 在问题二的(i)中,假定合作距离为3cm 。
四、 符号说明五、 模型准备5.1 Hamilton 路径(回路)与TSP 问题1. 定义 在无向图G =<V,E >中,穿程于G 的每个节点依次且仅一次的路径称为Hamilton 路径。
穿程于G 的每个节点依次且仅一次的回路称为Hamilton 回路。
2. TSP(旅行商问题)有n 个城市12,n v v v ,其相互间距离121323,,,v v v ,为已知,求合理的路线使得每个城市都被经过一次,且总路径为最短。
TSP 的数学模型为:1..=11,2mij j s t X i n ==∑, (1)min ij ij i jd X ≠∑ (2)11,1,2miji Xj n ===∑ (3),1,22,{1,2}iji j nXs s n s n ∈≤-≤≤-⊂∑ (4){}0,1,,1,2,ij X i j n i j ∈=≠ (5)式(8)中1ij X =表示旅行商经历i j v v 的路径,0ij X =表示不经过该路径;式(5)(6)要求旅行商经过,i j v v 点有且仅有一次;(8)在任何一个城市的子集中不行成圈。
5.2 最邻近算法定理1 ,,G V E W =<>是n 个顶点的无向完全图,W 为从E 到正实数集的函数,对在V 中任意三点,,i j k v v v ,满足(,)(,)(,)W i j W j k W i k +≤ (6)则可将实际问题转化为求取赋权图上的Hamilton 回路问题。
具体算法如下:1) 在G 中取一点0v V ∈为起始点,找出一个与始点最近的点,形成一条边的初始路径。
2) 设x 表示最新加到这条路径上的点,从不在路径上的所有点中,选一个与x 最邻近的点,把连接x 与此点边加到这条路径中。
重复直至G 中的所有顶点包含在路径中 3) 把始点和最后加入的顶点之间的边放入,即得出一个回路。
5.3 蚁群算法:(1) 状态转移规则[()][()],[()][()]0,ij ik k i ij ik t t j Allowed p t t else αβαβτητη⎧∈⎪=⎨⎪⎩∑若 (7) 式中()k ij P t 一在t 时刻蚂蚁k 由元素i 转移到元素j 的概率;k Allowed ——表示蚂蚁k 下一步允许选择的城市;α——信息启发式因子,表示轨迹的相对重要性;β一期望启发式因子,表示能见度的相对重要性;()ij t η——启发函数,()1/ij ij t d η=;ij τ——残留信息量。
(2) 信息素修正规则()(1)()()ij ij ij t n t t τρττ+=+⨯+∆ (8)1()()mij ij k t t ττ=∆=∆∑ (9),()0,k ij Qk i,j L t else τ⎧⎪∆=⎨⎪⎩若只在本次循环中()式中,ρ——信息素挥发系数;()ij t τ∆一表示第k 只蚂蚁在本次循环中留在路径(),i j 上的信息量;Q ——信息素强度,设为常数;k L ——第后只蚂蚁在本次循环中所走过的路径的长度。
(3) 禁忌表k tabu 的修改和表Allowed 蚂蚁数后有一个表k tabu 和表Allowed 。
初始时可以把tabu 中的元素都设为0,把的元素都设为l 。
如果蚂蚁第1次选择了城市j ,则把tabu 表中第1元素赋值为j ,并把表Allowed 总第1j -个元素赋值为0,表示此城市已经走过。
算法实现步骤如下:(1) 参数初始化。
令循环次数0c N =,将m 只蚂蚁随机放在n 个元素(城市)上,(),(0)0;ij ij t const ττ==;(2) 循环次数1c c N N =+ (3) 蚂蚁数1k k =+;(4) 对第k 只蚂蚁,根据公式(1)选择城市j ,并前进;(5) 把选择的城市加入到第屉只蚂蚁的表tabu 中,并修改表Allowed ;(6) 对于第k 只蚂蚁若没有游历完所有m 个城市,则转到第4步,若游历完所有城市,则执行第7步;(7) 若蚂蚁数k 小于蚂蚁总数n ,则转到第3步,直到n 只蚂蚁都游历完m 个城市,再执行第8步;(8) 根据式(2)、式(3)更新每条路上的信息量,并找出n 只蚂蚁中,所走的最短路径的值,并保存;(9) 若循环次数未达到最大循环次数,则转到第2步,若满足结束条件则结束循环,并输出计算结果。
5.4 数据处理1. 将10种孔型按所需刀具重新编号H h ,其中,h H 分别代表8种刀具、10种孔型中某一种,故得18类孔(共2814个)如下表。
表格 1 18种新孔分类列表原孔 A B C DEFGHI J 新孔a Ab Ba Cc C*dD *e Dc Ef E*g F*h Fd Gg G f Gh He Ic If Jc J另外,为叙述简便,将新的18种孔型做统一再命名,对应表格如下表格 2 18种新孔识记表新孔a Ab B a Cc C *d D *e D c Ef E *g F *h F d Gg G f Gh H e I c I f Jc J标记 1V 2V 3V 4V 5V 6V 7V 8V 9V 10V 11V 12V 13V 14V 15V 16V 17V 18V同时我们作出了相应的18种新孔的刀具分布情况,如下图。
图 1 18种新型孔的刀具分布情况2. 由公式d ut =,将题目中缩短行进、换刀时间问题,转化为求解最短距离问题。
(1) 首先,将5.3数据处理中所得到的2814个点,12,m v v v ,记作赋权图,G V E <>中点集V ,其中2814m =。
(2) 针对上步中的2814个点,依次求出两点间最短距离ij s ; (3) 不同的孔型需换刀具,两点间的换刀等效距离ij r l t u =⨯ (10)其中18r ij t n =⨯ (11)为两刀具之间所需的换刀时间,ij n 为点i v 与点j v 换刀次数。
六、 模型的建立与求解6.1 两个原则下的单向Hamilton 路径的图论模型6.1.1模型建立6.1.1.1 基于TSP(旅行商问题)的最短路程模型: 1. 最短等效路径:1) 刀具行进路径:从先前位置移动到当前位置的成本。