数学建模与数学实验ppt课件
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初中数学建模(第一课) PPT 课件
日平均风均 v（米/秒）
v<3
日发电量 A 型发电机
0
（千瓦·时） B 型发电机
0
3≤v <6
v≥6
≥36
≥150
≥24
≥90
根据上面数据回答：
（1）若这个发电厂购x台A型风力发电机，则预计这些A型风力发电机一年的发电量
至少为
千瓦·时。
（2）已知A型风力发电机每台0.3万元，B型风力发电机每台0.2万元，该发电厂拟购
解之，得
设甲公司单独完成装修工程需装修费a万元，乙 公司单独完成装修工程需装修费b万元。则
解之，得
所以，甲公司完成装修工程需21天，装修费0.98万元； 乙公司完成装修工程需28天，装修费1.12万元。从节约 时间、节省开支的角度考虑，应选择甲公司来完成此项 装修任务。
二、建立分式方程模型解决实际问题。
图1
图3
图5
图2
图4
图6
B
欧拉在草纸上勾画出示意
图。在他看来，问题是否有
可行的方案，与岛、半岛的
大小无关，也与河岸上桥头
D
A 的间隔及小桥的长度无关。
因而不妨将半岛、两侧河岸
和小岛都缩为一点，将各个
C
小桥代之以线。
由于七桥问题中的A、B、C、D四个点都是奇 点，因此可以判断它是无法一笔画出来的 ，也 就是说根本不存在能不重复走遍七座桥的路线！
（2）校运会后，班主任拿出200元学校奖励基金给 班长，购买上述价格的钢笔和笔记本48件，作为奖 品，奖给校运会中表现突出的同学，要求笔记本数 不少于钢笔数，共有多少种购买方案？
例11：我国东南沿海某地的风力资源丰富，一年内日平均风速不小于3米/
数学建模与数学实验ppt课件
观点：“所谓高科技就是一种数学技术”
数学建模其实并不是什么新东西，可以说有了数学并需要用数 学去解决实际问题，就一定要用数学的语言、方法去近似地刻划该 实际问题，这种刻划的数学表述的就是一个数学模型，其过程就是 数学建模的过程。数学模型一经提出，就要用一定的技术手段（计 算、证明等）来求解并验证，其中大量的计算往往是必不可少的，高 性能的计算机的出现使数学建模这一方法如虎添翼似的得到了飞速 的发展，掀起一个高潮。
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。
2、什么是数学建模? 数学建模是利用数学方法解决实际问题的一种实践。即通过 抽象、简化、假设、引进变量等处理过程后，将实际问题用数 学方式表达，建立起数学模型，然后运用先进的数学方法及计 算机技术进行求解。
在实际过程中用那一种方 法建模主要是根据我们对研究 对象的了解程度和建模目的来 决定。机理分析法建模的具体 步骤大致可见右图。
实际问题
抽象、简化、假设 确定变量、参数
建立数学模型并数学、数值地求解、确 定参数
用实际问题的实测数据等来检验该 数学模型
不符合实际
符合实际
交付使用，从而可产生经济、社 会效益
数学建模与数学实验
数学建模简介
后勤工程学院数学教研室
数学建模简介
1.关于数学建模
2.数学建模实例
A.人口预报问题 B. 椅子能在不平的地面上放稳吗？ C.双层玻璃的功效
3.数学建模论文的撰写方法
一、名词解释
1、什么是数学模型？
数学模型是对于现实世界的一个特定对象，一个特定目的，根据 特有的内在规律，做出一些必要的假设，运用适当的数学工具，得到 一个数学结构。
数学建模其实并不是什么新东西，可以说有了数学并需要用数 学去解决实际问题，就一定要用数学的语言、方法去近似地刻划该 实际问题，这种刻划的数学表述的就是一个数学模型，其过程就是 数学建模的过程。数学模型一经提出，就要用一定的技术手段（计 算、证明等）来求解并验证，其中大量的计算往往是必不可少的，高 性能的计算机的出现使数学建模这一方法如虎添翼似的得到了飞速 的发展，掀起一个高潮。
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。
2、什么是数学建模? 数学建模是利用数学方法解决实际问题的一种实践。即通过 抽象、简化、假设、引进变量等处理过程后，将实际问题用数 学方式表达，建立起数学模型，然后运用先进的数学方法及计 算机技术进行求解。
在实际过程中用那一种方 法建模主要是根据我们对研究 对象的了解程度和建模目的来 决定。机理分析法建模的具体 步骤大致可见右图。
实际问题
抽象、简化、假设 确定变量、参数
建立数学模型并数学、数值地求解、确 定参数
用实际问题的实测数据等来检验该 数学模型
不符合实际
符合实际
交付使用，从而可产生经济、社 会效益
数学建模与数学实验
数学建模简介
后勤工程学院数学教研室
数学建模简介
1.关于数学建模
2.数学建模实例
A.人口预报问题 B. 椅子能在不平的地面上放稳吗？ C.双层玻璃的功效
3.数学建模论文的撰写方法
一、名词解释
1、什么是数学模型？
数学模型是对于现实世界的一个特定对象，一个特定目的，根据 特有的内在规律，做出一些必要的假设，运用适当的数学工具，得到 一个数学结构。
《数学建模与数学实验》电子课件-赵静、但琦 第12讲 数据的统计分析与描述
n
p( x1 , 1 , k ) p( x2 , 1 , , k ) p( xn , 1 , k )
p( xi ,1 , k )
i 1
使L(1,,k ) 达到最大，从而得到参i数 的估计ˆi 值 .此估计值叫极大似然估计值.函数
L(1,,k ) 称为似然函数.
求极大似然估计值的问题，就是求似然函数L(1,,k ) 的最大值的问题，则
统计的基本概念 参数估计 假设检验
3
一、统计量
1、表示位置的统计量—平均值和中位数
平均值（或均值，数学期望） ：X1 n
ni1
Xi
中位数：将数据由小到大排序后位于中间位置的那个数值.
2、表示变异程度的统计量—标准差、方差和极差
标准差：s[n11i n1(Xi
1
X)2]2
它是各个数据与均值偏离程度的度量.
数学建模与数学实验
数据的统计描述和分析
2021/7/31
后勤工程学院数学教研室
1
实验目的
1、直观了解统计基本内容。 2、掌握用数学软件包求解统计问题。
实验内容
1、统计的基本理论。 2、用数学软件包求解统计问题。 3、Matlab数据统计 4、实验作业。
数 据 的 统 计 描 述 和 分 析
2021/7/31
若 X ~N （ 0， 1） ， Y ~ 2（ n） ， 且 相 互
独 立 ， 则 随 机 变 量
TX Y
n
服 从 自 由 度 为 n的 t分 布 ， 记 为 T ~t（ n） . t分 布 t（ 20） 的 密 度 函 数 曲 线 和 N （ 0， 1） 的
曲 线 形 状 相 似 .理 论 上 n 时 ， T ~t（ n） N （ 0， 1） .
数学建模课堂PPT(部分例题分析)
和风险进行量化分析。
在解决实际问题时，概率论与数 理统计可以帮助我们描述和预测 随机事件，例如股票价格波动、
市场需求等。
概率论中的随机过程和数理统计 中的回归分析在金融、保险等领
域有广泛应用。
概率论与数理统计
概率论与数理统计是研究随机现 象的数学分支，用于对不确定性
和风险进行量化分析。
在解决实际问题时，概率论与数 理统计可以帮助我们描述和预测 随机事件，例如股票价格波动、
例题三：股票价格预测模型
要点一
总结词
要点二
详细描述
描述如何预测股票价格的走势
股票价格预测模型旨在通过分析历史数据和市场信息，来 预测股票价格的走势。该模型通常采用时间序列分析、回 归分析、机器学习等方法，来建立股票价格与相关因素之 间的数学关系。例如，可以使用ARIMA模型或神经网络模 型来预测股票价格的走势。
总结词
模型的复杂度
详细描述
在选择数学模型时，需要考虑模型的复杂度。如果数据量 较小，应选择简单模型以避免过拟合；如果数据量较大， 可以选择复杂模型以提高预测精度。
详细描述
在选择数学模型时，需要考虑模型的适用范围。例如，逻 辑回归模型适用于二分类问题，而K均值聚类模型则适用 于无监督学习中的聚类问题。
总结词
模型的复杂度
详细描述
在选择数学模型时，需要考虑模型的复杂度。如果数据量 较小，应选择简单模型以避免过拟合；如果数据量较大， 可以选择复杂模型以提高预测精度。
例题三：股票价格预测模型
总结词
分析模型的假设条件和局限性
详细描述
股票价格预测模型通常基于一些假设条件，如假设股票 价格是随机的或遵循一定的规律。然而，在实际情况下 ，股票价格受到多种因素的影响，如公司业绩、宏观经 济状况、市场情绪等。因此，这些模型可能存在局限性 ，不能完全准确地预测股票价格的走势。
在解决实际问题时，概率论与数 理统计可以帮助我们描述和预测 随机事件，例如股票价格波动、
市场需求等。
概率论中的随机过程和数理统计 中的回归分析在金融、保险等领
域有广泛应用。
概率论与数理统计
概率论与数理统计是研究随机现 象的数学分支，用于对不确定性
和风险进行量化分析。
在解决实际问题时，概率论与数 理统计可以帮助我们描述和预测 随机事件，例如股票价格波动、
例题三：股票价格预测模型
要点一
总结词
要点二
详细描述
描述如何预测股票价格的走势
股票价格预测模型旨在通过分析历史数据和市场信息，来 预测股票价格的走势。该模型通常采用时间序列分析、回 归分析、机器学习等方法，来建立股票价格与相关因素之 间的数学关系。例如，可以使用ARIMA模型或神经网络模 型来预测股票价格的走势。
总结词
模型的复杂度
详细描述
在选择数学模型时，需要考虑模型的复杂度。如果数据量 较小，应选择简单模型以避免过拟合；如果数据量较大， 可以选择复杂模型以提高预测精度。
详细描述
在选择数学模型时，需要考虑模型的适用范围。例如，逻 辑回归模型适用于二分类问题，而K均值聚类模型则适用 于无监督学习中的聚类问题。
总结词
模型的复杂度
详细描述
在选择数学模型时，需要考虑模型的复杂度。如果数据量 较小，应选择简单模型以避免过拟合；如果数据量较大， 可以选择复杂模型以提高预测精度。
例题三：股票价格预测模型
总结词
分析模型的假设条件和局限性
详细描述
股票价格预测模型通常基于一些假设条件，如假设股票 价格是随机的或遵循一定的规律。然而，在实际情况下 ，股票价格受到多种因素的影响，如公司业绩、宏观经 济状况、市场情绪等。因此，这些模型可能存在局限性 ，不能完全准确地预测股票价格的走势。
《数学建模》PPT课件
( x2
x1)
f
f (x2 ) (x2 ) f
2 1 ( x1) 22
1
f
( x1 )
f
(x2 )
3
f
( x1 ) x1
f (x2 ) x2
2 (12 f (x1)f (x2 ))1/2
如函数的导数容易求得，一般首先考虑使用三次插值
法，因为它具有较高效率。对于只需要计算函数值的方
法中，二次插值法是一个很好的方法，它的收敛速度较
优化模型
（2）多项式近似法 该法用于目标函数比较复杂的情 况。此时寻找一个与它近似的函数代替目标函数，并用 近似函数的极小点作为原函数极小点的近似。常用的近 似函数为二次和三次多项式。
二次内插涉及到形如下式的二次函数数据拟合问题：
mq() a2 b c
其中步长极值为：
b
2a
完整版课件ppt
求解单变量最优化问题的方法有很多种，根据目标函 数是否需要求导，可以分为两类，即直接法和间接法。 直接法不需要对目标函数进行求导，而间接法则需要用 到目标函数的导数。
完整版课件ppt
4
优化模型
1、直接法 常用的一维直接法主要有消去法和近似法两种： （1）消去法 该法利用单峰函数具有的消去性质进行
反复迭代，逐渐消去不包含极小点的区间，缩小搜索区 间，直到搜索区间缩小到给定允许精度为止。一种典型 的消去法为黄金分割法(Golden Section Search）。黄金 分割法的基本思想是在单峰区间内适当插入两点，将区 间分为三段，然后通过比较这两点函数值的大小来确定 是删去最左段还是最右段，或同时删去左右两段保留中 间段。重复该过程使区间无限缩小。插入点的位置放在 区间的黄金分割点及其对称点上，所以该法称为黄金分 割法。该法的优点是完整算版课法件p简pt 单，效率较高，稳定性好5 。
数学建模与数学实验课件市公开课金奖市赛课一等奖课件
Matlab liti11
Z=(X+Y).^2;
surf(X,Y,Z) shading flat
%将当前图形变得平滑
第14页
（2） Mesh(x,y,z) 画网格曲面
数据矩阵。分别表示 数据点横坐标、纵坐 标、函数值
例 画出曲面Z=(X+Y).^2在不同视角网格图.
解 x=-3:0.1:3; y=1:0.1:5; [X,Y]=meshgrid(x,y); Z=(X+Y).^2; mesh(X,Y,Z)
2、定制坐标 Axis([xmin xmax ymin ymax zmin zmax]) 定制图形坐标
x、y、z最大、最小值 Axis auto 将坐标轴返回到自动缺省值
例 在区间[0.005,0.01]显示sin(1/x)图形。
解 x=linspace(0.0001,0.01,1000);
y=sin(1./x);
第5页
例 在[0,pi]上画y=cos(x)图形
解 输入命令 ezplot(‘sin(x)’,[0,pi])
Matlab liti25
例 在[0,2*pi]上画 x cos3 t ， y sin 3 t 星形图
解 输入命令
Matlab liti41
ezplot(‘cos(t)^3’,’sin(t)^3’,[0.2*pi])
激活第thisplot块，其后作图语句将图形画在该块上。 subplot(mrows,ncols,thisplot) 激活已划分为mrows*ncols块屏幕中第thisplot块，其后作图
语句将图形画在该块上。 subplot(1,1,1) 命令Subplot(1,1,1)返回非分割状态。
第24页
第一章 数学建模概论 数学模型与实验 国家级精品课程课件 20页
2、国际数学建模竞赛（MCM）
创办于1985年，由美国运筹与管理学会，美国工业与应 用数学学会和美国数学会联合举办，开始主要是美国的大学 参赛，90年代以来有来自中国、加拿大、欧洲、亚洲等许多 国家的大学参加，逐渐成为一项全球性的学科竞赛。上一年 11月份报名，每个大学限报4队，每个系限报2队，2月上旬 比赛，4月份评奖。9篇优秀论文刊登在 “The Journal of Undergraduate Mathematics and Its Applications（UMAP）” 专刊上。详见 /
用实际问题的实测数据等 来检验该数学模型
不符合实际 符合实际
交付使用，从而可产生 经济、社会效益
建模过程示意图
七、怎样撰写数学建模的论文？ 1、摘要:问题、模型、方法、结果 2、问题重述 3、模型假设 4、分析与建立模型 5、模型求解 6、模型检验 7、模型改进、评价、推广等 8、参考文献 9、附录
数学模型与实验
十一、 资料查询
校内：校图书馆提供电子资源，搜索软件查询 校外：, ,
数学模型与实验
十二 数学建模示例
椅子能在不平的地面上放稳吗 问题分析 通常 ~ 三只脚着地 模 型 假 设
放稳 ~ 四只脚着地
• 四条腿一样长，椅脚与地面点接触，四脚 连线呈正方形; • 地面高度连续变化，可视为数学上的连续 曲面; • 地面相对平坦，使椅子在任意位置至少三 只脚同时着地。
1、中国大学生数学建模竞赛（CUMCM）
创办于1990年，由教育部高教司和中国工业与应用数学 学会共同举办，全国几乎所有大专院校都有参加，每年6月份 报名，9月下旬比赛，11月份评奖。优秀论文刊登在《数学 的实践与认识》或?工程数学?每年第一期上。详见
数学建模课程教学ppt
2 •• • •
以行星为坐标原点建立活动架标， 以行星为坐标原点建立活动架标，其两个正交的单位向 量分别是
er = cosθ i + sinθ j , eθ = − sinθ • i + cosθ j • 由于2r w+ r w = 0 •• 因此得出
a = ( r − rw )er
2
再将椭圆方程 两边微分两次， 两边微分两次，得
p = r(1− e cosθ )
p 1 2 2 ( r − rw ) + 3 ( r w ) = 0 r r
2 ••
b2 2πab 2 和焦参数 p = 将前面得到的结果 r w = a T •• 4π 2a3 1 2 代入， • 2 代入，即得 r − rw = − 2 T r
也就是说行星的加速度为
研究课题的实际 人口模型、生 态系统模型 、交通 人口模型、 范畴 流模型、经 济模型、 基因模型等 流模型、 济模型、
§1.4 数学建模与能力的培养 仅最近几年里， 仅最近几年里，我校
学生都在只参加了半 年左右的学习和实践 锻炼， ①数学建模实践的 每一步中都 蕴含着能力上的 锻炼，在 后，就在国际性的竞 调查研究阶段，需 要用到观察能力、分析能力和数据处理 调查研究阶段， 要用到观察能力、分析能力和 观察能力 赛（美国大学生数学 能力等 能力等。在提出假设 时，又需要用到 想象力和归纳 简化 开设数学建模课的主要目的为了提高学 建模竞赛） 建模竞赛）中交出了 能力。 能力。 综合素质， 生的综合素质 生的综合素质，增强 应用数学知识 解决实际问 非常出色的研究论文， 非常出色的研究论文， 题的本领。 题的本领。 在真正开始自己的研究之前， ②在真正开始自己的研究之前，还应当尽可能先了解一下 夺得了特等奖兼 前人或别人的工作， 前人或别人的工作，使自己的工 作成为别人研究工作 的 INFORMS奖 INFORMS奖2项（1999 继续而不是别人工作的重复， 继续而不是别人工作的重复，你可以把某些已知的研究结 2003年各一项 年各一项）、 年、2003年各一项）、 果用作你的假设，去探索新的奥秘。 果用作你的假设，去探索新的奥秘。因此我们还应当学会 22项一等奖 18项二 项一等奖、 22项一等奖、18项二 在尽可能短的时间 内查到并学会我想应用的知识的本领。 查到并学会我想应用的知识的本领。 我想应用的知识的本领 等奖的好成绩。 等奖的好成绩。 创新的能力。 ③还需要你多少要有点 创新的能力。这种能力不是生来就 有的，建模实践就为你提供了一个培养创新能力的机会。 有的，建模实践就为你提供了一个培养创新能力的机会。
以行星为坐标原点建立活动架标， 以行星为坐标原点建立活动架标，其两个正交的单位向 量分别是
er = cosθ i + sinθ j , eθ = − sinθ • i + cosθ j • 由于2r w+ r w = 0 •• 因此得出
a = ( r − rw )er
2
再将椭圆方程 两边微分两次， 两边微分两次，得
p = r(1− e cosθ )
p 1 2 2 ( r − rw ) + 3 ( r w ) = 0 r r
2 ••
b2 2πab 2 和焦参数 p = 将前面得到的结果 r w = a T •• 4π 2a3 1 2 代入， • 2 代入，即得 r − rw = − 2 T r
也就是说行星的加速度为
研究课题的实际 人口模型、生 态系统模型 、交通 人口模型、 范畴 流模型、经 济模型、 基因模型等 流模型、 济模型、
§1.4 数学建模与能力的培养 仅最近几年里， 仅最近几年里，我校
学生都在只参加了半 年左右的学习和实践 锻炼， ①数学建模实践的 每一步中都 蕴含着能力上的 锻炼，在 后，就在国际性的竞 调查研究阶段，需 要用到观察能力、分析能力和数据处理 调查研究阶段， 要用到观察能力、分析能力和 观察能力 赛（美国大学生数学 能力等 能力等。在提出假设 时，又需要用到 想象力和归纳 简化 开设数学建模课的主要目的为了提高学 建模竞赛） 建模竞赛）中交出了 能力。 能力。 综合素质， 生的综合素质 生的综合素质，增强 应用数学知识 解决实际问 非常出色的研究论文， 非常出色的研究论文， 题的本领。 题的本领。 在真正开始自己的研究之前， ②在真正开始自己的研究之前，还应当尽可能先了解一下 夺得了特等奖兼 前人或别人的工作， 前人或别人的工作，使自己的工 作成为别人研究工作 的 INFORMS奖 INFORMS奖2项（1999 继续而不是别人工作的重复， 继续而不是别人工作的重复，你可以把某些已知的研究结 2003年各一项 年各一项）、 年、2003年各一项）、 果用作你的假设，去探索新的奥秘。 果用作你的假设，去探索新的奥秘。因此我们还应当学会 22项一等奖 18项二 项一等奖、 22项一等奖、18项二 在尽可能短的时间 内查到并学会我想应用的知识的本领。 查到并学会我想应用的知识的本领。 我想应用的知识的本领 等奖的好成绩。 等奖的好成绩。 创新的能力。 ③还需要你多少要有点 创新的能力。这种能力不是生来就 有的，建模实践就为你提供了一个培养创新能力的机会。 有的，建模实践就为你提供了一个培养创新能力的机会。
数学建模案例PPT课件
第12页/共41页
建模示例五：轮廓模型
轮廓模型是以量纲模型为基础，利用量 的比例关系而构造简单数学模型的一种方法。 因为这种比例关系比较粗糙，因而成为轮廓 模型。
（货物的包装成本）在超市中可以看到许 多商品（如面粉、白糖、奶粉等）都以包装 的形式出售，同一种商品的包装也经常有大 小不同的规格，出售的价格也高低不同。下 表是一些例子。
第24页/共41页
四、数学建模的特点
第25页/共41页
五、数学建模的分类
1）按变量的性质分：
离散模型
确定性模型
线性模型
连续模型
随机性模型
非线性模型
单变量模型 多变量模型
2）按时间变化对模型的影响分
静态模型 动态模型
参数定常模型 参数时变模型
第26页/共41页
3）按模型的应用领域（或所属学科）分 人口模型、交通模型、生态模型、城镇规划模型、 水资源模型、再生资源利用模型、污染模型、 生物数学模型、医学数学模型、地质数学模型、 数量经济学模型、数学社会学模型等。
下面计算南北方向车辆在此路口滞留 的时间y1.
第9页/共41页
在一个周期中,从南北方向到达路口的车辆数为V,该
周期中南北方向亮红灯的比率是t/T,需停车等待的车辆
数是V t/T.这些车辆等待时间最短为0(刚停下,红灯就转
换为绿灯),最长为t(到达口时,绿灯刚转换为红灯),由假
设2"车流量均匀"可知,它们的平均等待时间是t/2.由此可
➢ 1987年改为 Mathematical Contest in Modeling, 其缩写
【数值模拟】
H V
取"问题背景"中调查的数据,即T=88,H=30,V=24,
数学建模与数学实验ppt课件
02
通过数学实验，可以发现和解决数学理论中的问题，推动数学
理论的发展和完善。
数学实验在科学、工程、经济等领域有广泛应用，为解决实际
03
问题提供有效的工具和方法。
数学实验的常用工具
MATLAB
一种常用的数学计算软件，具有强大的数值 计算、矩阵运算和图形绘制等功能。
Python
一种通用编程语言，广泛用于科学计算、数 据分析和机器学习等领域。
02
03
相互促进
两者都是为了解决实际问题或探 究数学问题而进行的方法和工具。
数学建模为数学实验提供理论指 导，而数学实验可以验证数学建 模的正确性和有效性。
区别
目的
数学建模的主要目的是建立数学模型，描述实际问题中变 量之间的关系；而数学实验则是通过实验手段来探究数学 规律或验证数学结论。
应用领域
数学建模广泛应用于各个领域，如物理、工程、经济等； 而数学实验则更多应用于数学教育和研究领域。
简化模型
在保证模型精度的基础上，对模型进行必要 的简化。
求解模型
求解方法选择
根据模型的特点选择合适的数值计算方法或解 析解法。
编程实现
利用编程语言实现模型的求解过程。
误差分析和收敛性判断
对求解过程进行误差分析，判断求解方法的收敛性和稳定性。
模型验证与优化
数据拟合与检验
将模型结果与实际数据进行对比，检验模型的准确性和适用性。
问题分析
明确问题定义
对问题进行深入理解，明确问题的目标、约束条件和 相关参数。
收集数据和信息
收集与问题相关的数据和背景信息，为建立模型提供 依据。
确定主要影响因素
分析问题中起决定性作用的关键因素，忽略次要因素。
数学建模实例ppt课件
B
的化学物质Z已泻入湖中，初步估计Z的量在5~20m3之间。 建立一个模型，通过它来估计湖水污染程度随时间的变化
并估计：
（1）湖水何时到达污染高峰；
（2）何时污染程度可降至安全水平(<0.05%)
28
湖泊污染问题分析
设湖水在t时的污染程度为C(t)， X
即每立方米受污染的水中含有Cm3 A
的化学物质和(1-C)m3的清洁水。用
23
几何关系
dy tg y at
dx
x
即 x dy y at dx
24
如何消去时间t?
1、求导：
2、速度与路程的关系： x 得：
（这里有负号是因为s随x的减小而增大） 4、将第2、3步代入第1步，可得模型
25
追线模型：
x
d2y dx2
k
1 dy 2 dx
由已知，T (0) 37 , T (t) 29 , T (t 1) 27 可得微分方程的特解：
T (t) 16 4 t 21 3
由T (t) 29，代入解得 t 2.4094
因此死者大约是在前一天的夜晚10:35被害的。
图1 尸体的温度
下降曲线
4
建立微分方程的常用方法
1、按变化规律直接列方程，如： 利用人们熟悉的力学、数学、物理、化学等学科中的规律，
19
（1）问题分析与模型的建立
1、放射性衰变的这种性质还可描述为“放射性物 质在任意时刻的衰变速度都与该物质现存的数量 成比例”。而C14的比例数为每年八千分之一。
2、碳14年代测定可计算出生物体的死亡时间；所
以，我们问题实际上就是：“这人死去多久了？”
若设t为死后年数，y(t)为比例数，则y(t)=C14/C12
数学建模与数学实验PPT学习教案
f (x, y) (ax b)(cy d)
第24页/共33页
返 回
24
用MATLAB作网格节点数据的插值
z=interp2(x0,y0,z0,x,y,’method’)
被插值点的函数值
插值节点
被插值点
插值方法
‘nearest’ ‘linear’ ‘cubic’
缺省时,
最邻近插值 双线性插值 双三次插值
拉格朗日(Lagrange)插值
解决此问题的拉格朗日插值多项式公式 如下
n
Pn (x) Li (x) yi i0
其中Li(x) 为n次多项式：
Li
(x)
(x x0 )(x x1)(x (xi x 0 )(xi x1 )(xi
xi1 )(x xi1 )(x x i1 )(x i x i1 )(x i
返
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回
16
二维插值的定义
第一种（ 网格节 点）：
y
•
•
• ••
•
•
• ••
•
•
•
••
O
x
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已知 mn个节点 其中
构造一个二元函数
互不相同，不妨设 通过全部已知节点,即
再用
计算插值 ，即
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第二种（ 散乱节 点）：
y
•
••
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•
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•
•
试作出 平板表 面的温 度分布 曲面z=f (x,y)的 图形。
1.先在三维坐标画出原始数据，画出粗糙的温度分布曲 图.
输入以下命令： x=1:5; y=1:3; temps=[82 81 80 82 84;79 63 61 65 81;84 84 82 85 86]; mesh(x,y,temps) 2．以平滑数据,在x、y方向上每隔0.2个单位的地方进行插值.
初中数学建模(第一课) PPT课件 图文
二、解答数学模型问题的一般步骤
（1）明确实际问题，并熟悉问题的背景； （2）构建数学模型（例如：方程模型、不等式模型、函数模
型、几何模型、概率模型、统计模型等）; （3）求解数学问题，获得数学模型的解答； （4）回到实际问题，检验模型，解释结果。
三、初中数学建模的几种题型
1、建立“方程(组)”模型 2、建立“不等式(组)”模型 3、建立“函数”模型 4、建立“几何”模型 5、建立“概率”与“统计”模型
数学建模（第一课）
一、数学模型思想在初中数学中的意义
所谓数学模型，是指通过抽象和模拟，利用数学语言和方 法对所要解决的实际问题进行的一种刻画 。一般地，通过建立 数学模型来解决实际问题的过程称为数学建模。
数学教学要让学生亲身经历将实际问题抽象成数学模型并 进行解释与应用的过程，进而使学生获得对数学理解的同时， 在思维能力、情感态度与价值观等多方面得到进步和发展。
现实生活中同样也广泛存在着数量之间的 不等关系。如市场营销、生产决策、统筹 安排、核定价格范围等问题,可以通过给出 的一些数据进行分析，将实际问题转化成 相应的不等式问题，利用不等式的有关性 质加以解决。
例9、小明准备用50元钱买甲、乙两种饮料 共10瓶。已知甲饮料每瓶7元，乙饮料每瓶 4元，则小明最多能买多少瓶甲饮料？
所以，放入一个小球水面升高2cm，放入一个大球水面升 高3cm；
（2）设应放入大球m个，小球n个．由题意，
得：
解得： m 4
n
6
答：如果要使水面上升到50cm，应放入大球4个，小球6
个．
方法归纳：本题考查了列一元一次方程和列二元 一次方程组解实际问题的运用，二元一次方程组
数学建模(华中农业大学课件),数学实验
教材及参考书
汪晓银等. 数学软件与数学实验. 科学出版社, 2010
薛定宇等，高等应用数学问题的MATLAB求解．清华
大学出版社，2008
实验一目的
• 熟悉matlab软件的运行环境以及操作步骤； 熟悉MATLAB基本命令与操作；熟悉 MATLAB的矩阵运算；了解MATLAB的多 项式运算；学好这一专题就为后面的学习 打下基础。
2 矩阵的拆分
1) 矩阵元素 通过下标引用矩阵的元素，例 A(3,2)=200 采用矩阵元素的序号来引用矩阵元素。 矩阵元素的序号就是相应元素在内存中的排 列顺序。在 MATLAB 中，矩阵元素按列存 储，先第一列，再第二列，依次类推。例如 A=[1,2,3;4,5,6]; A(3) ans = 2
MATLAB简单介绍
• MATLAB是建立在向量、数组和矩阵基础上的 一种分析和仿真工具软件包，包含各种能够进 行常规运算的“工具箱”，如常用的矩阵代数 运算、数组运算、方程求根、优化计算、统计、 小波分析、神经网络以及函数求导积分符号运 算等；同时还提供了编程计算的编程特性，通 过编程可以解决一些复杂的工程问题；也可绘 制二维、三维图形，输出结果可视化。目前， 已成为工程领域中较常用的软件工具包之一。
3 特殊矩阵
1) 通用的特殊矩阵 常用的产生通用特殊矩阵的函数有： zeros：产生全0矩阵(零矩阵)。 ones：产生全1矩阵(幺矩阵)。 eye：产生单位矩阵。 rand：产生0～1间均匀分布的随机矩阵。 randn：产生均值为 0，方差为 1的标准 正态分布随机矩阵。
例1.2.5 分别建立3×3、3×2和与矩阵A同样大 小的零矩阵。 (1) 建立一个3×3零矩阵：zeros(3) (2) 建立一个3×2零矩阵：zeros(3,2) (3) 设A为2×3矩阵，则可以用 zeros(size(A))建立一个与矩阵A同样大小零矩 阵。 A=[1 2 3;4 5 6]; %产生一个2×3阶矩阵A zeros(size(A)) %产生一个与矩阵A同样 大小的零矩阵
生活中的数学初探数学建模PPT课件
2
3
如果你知道某个 国家近百年来人 口的数量，你能 猜测它未来十年 后的人口数量吗？
生物世界复杂多 变，一种生物的 生存有许多因素 在左右着它，能 否用你的数学头 脑，来理性分析 呢？
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目录
1
死亡时间推测问题
2
人口增长猜测问题
3
山猫数量随条件变化问题
4 利用Excel作简单图象的介绍
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50
0 1750
1800
1850
1900
年份
1950
2000
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数据处理
❖由实验数据散点图知，美国人口数量xk随着 时间而增加。为了找到增长率变化的数量
规律，我们用前差公式定义美国人口数量
在第k个十年的增长率，即
rk
xk 1 xk xk
从表格中22个数据我们应该得到21个增长率
rk(k=1,2,…21)，将它们也画成散点图.
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ห้องสมุดไป่ตู้
每年捕捉3只山猫后的演变图
由图形可知： 直线是向下递减 弯曲的，这说明 如果每年捕获3只 山猫，那么不管 在哪种自然环境 下，山猫最终都 将濒临灭种。而 且在第20年时， 在较差的自然环 境下，山猫就灭 种了。
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模拟值 3.9
5.1489 6.7905 8.9434 11.757 15.421 20.163 26.258 34.019 43.783 55.878
年份 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
实验数据 76 92
106.5 123.2 131.7 150.7 179.3 204 226.5 251.4 281.4
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型、生态模型、生理模型、城镇规划模型、水资源模型、污染模型、经济模型、
社会模型等。
四、近几年全国大学生数学建模竞赛题
A 1994
B
逢山开路 锁具装箱
A
一个飞行管理问题
1995
B 天车与冶炼炉的作业调度
A 1996
B
节水洗衣机问题 最优捕鱼问题
A 1997
B
零件的参数设计 最优截断切割问题
A 1998
◆ 机理分析 ◆ 测试分析方法 机理分析：根据对现实对象特性的认识，分析其因果关系，找出反映内部机理的规律 ，所建立的模型常有明确的物理或现实意义。 测试分析方法：将研究对象视为一个“黑箱”系统，内部机理无法直接寻求，通过测 量系统的输入输出数据，并以此为基础运用统计分析方法，按照事先确定的准则在某一 类模型中选出一个数据拟合得最好的模型。 测试分析方法也叫做系统辩识。 将这两种方法结合起来使用，即用机理分析方法建立模型的结构，用系统测试方法 来确定模型的参数，也是常用的建模方法。
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。
二、数学建模的一般方法和步骤
建立数学模型的方法和步骤并没有一定的模式，但一个理想的模型应能反映系统的 全部重要特征： 模型的可靠性和模型的使用性 建模的一般方法：
我们要建立一个模型来描述热量通过窗户的热传导（即流失）过程，并将 双层玻璃窗与用同样多材料做成的单层玻璃窗（如右图，玻璃厚度为）的热 量传导进行对比，对双层玻璃窗能够减少多少热量损失给出定量分析结果。
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怎样撰写数学建模的论文？ 1、摘要:问题、模型、方法、结果 2、问题重述 3、模型假设 4、分析与建立模型 5、模型求解
6、模型检验
7、模型推广
8、参考文献 9、附录
实例
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谢 谢！
记今年人口为 ，k年后人口为 ，年增长x率k 为r，则预报
公式为：
xkx01rk
预报正确的条件： 年增长率r保持不变。
x0
人口模型
1、指数增长模型（马尔萨斯人口模型）： 英国人口学家马尔萨斯（Malthus1766~1834）于1798年提出
。
2、阻滞增长模型（Logistic模型）
3、更复杂的人口模型 随机性模型、考虑人口年龄分布的模型等
数学建模与数学实验
数学建模简介
后勤工程学院数学教研室
数学建模简介
1.关于数学建模
2.数学建模实例
A.人口预报问题 B. 椅子能在不平的地面上放稳吗？ C.双层玻璃的功效
3.数学建模论文的撰写方法
一、名词解释
1、什么是数学模型？
数学模型是对于现实世界的一个特定对象，一个特定目的，根据 特有的内在规律，做出一些必要的假设，运用适当的数学工具，得到 一个数学结构。
在实际过程中用那一种方 法建模主要是根据我们对研究 对象的了解程度和建模目的来 决定。机理分析法建模的具体 步骤大致可见右图。
实际问题
抽象、简化、假设 确定变量、参数
建立数学模型并数学、数值地求解、确 定参数
用实际问题的实测数据等来检验该 数学模型
不符合实际
符合实际
交付使用，从而可产生经济、社 会效益
建模过程示意图
三、数学模型及其分类
模型
具体模型
直观模型
物理模型
思维模型
抽象模型
符号模型
数学模型的分类：
数学模型
数式模型
图形模型
◆ 按研究方法和对象的数学特征分：初等模型、几何模型、优化模型、微分
方程模型、图论模型、逻辑模型、稳定性模型、扩散模型等。
◆ 按研究对象的实际领域（或所属学科）分：人口模型、交通模型、环境模
B
投资的收益和风险 灾情巡视路线
A 1999
B
钢管订购和运输
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数学建模实例
1、如何预报人口？ 要预报未来若干年（如2005）的人口数，最重要的影
响因素是今年的人口数和今后这些年的增长率（即人口 出身率减死亡率），根据这两个数据进行人口预报是很 容易的。
可见数学模型总是在不断的修改、完善使之能符合实际情况的 变化。
2、椅子能在不平的地面上放稳吗？
把四只脚的椅子往不平的地面上一放，通常只有三只脚着地，放 不稳，然而有人认为只要稍挪动几次，就可以四脚着地，放稳了，对 吗？
3、双层玻璃的功效
北方城镇的有些建筑物的窗户是双层的，即窗户上装两层厚度为的玻璃夹 着一层厚度为的空气，如左图所示，据说这样做是为了保暖，即减少室内向 室外的热量流失。