数学建模选修课考试复习资料汇总
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一)数学建模的基本方法
二)数学建模的一般步骤
三)数学建模的过程
四)关于数学建模的感想
五)求方程的解(1)及线性规划
六)图像处理(一)
七)考试编程题估计
八)常用的数学建模方法及图像(二)的补充:插值;数据处理;数据拟合
九)层次分析法及一致性检验
十)综合评价及数据处理评价的要素
十一)模糊数学计算
十二)灰色系统的基本原理公理
十三)常用函数(含方程不等求解(2))
十四)数据的输入输出
十五)论文写作要求
一)数学建模的基本方法
一般说来数学建模的方法大体上可分为机理分析和测试分析两种。
机理分析:是根据对客观事物特性的认识,找出反映内部机理的量规律,建立的数学模型明确的物理或现实意义。
测试分析:将研究对象看作一个“黑箱(意思是内部机理看不清楚),通过对测量数据的统计分析,找出与数据拟合最好的模型。,
建模就应以机理分析为主。模型也不需要反映内部特征,那么可以用测试分析。对于许多实际问题也常常将两种方法结合起来,用机理分析建立模型结构,
用测试分析确定模型的参数。
二)数学建模的一般步骤
⑴模型准备:了解实际背景,明确建模目的,搜索必要信息,弄清对象的主要特征,形成一个比较清晰的“问题”(即问题的提出)。
⑵模型假设;根据对象的特征和建模目的,抓住问题的本质,忽略次要因素,作出必要的、合理的简化假设。
⑶模型的建立:根据假设,用数学的语言、符号描述对象的内在规律,得到一个数学结构。
(4)模型求解:使用各种数学方法、数学软件和计算机技术对模型求解。
⑸模型分析:对求解结果进行数学上的分析,如对结果进行误差分析,分析模型对数据的稳定性或灵敏性等。
⑹模型检验:把求解和分析结果翻译回到实际问题,与实际现象、数据进行比较,检验模的合理性与适用性。
⑺模型应用:这与问题的性质、建模的目的以及最终结果有关,一般不属于本书讨论的范围。
三)数学建模的全过程
数学建模的全过程可分为表述、求解、解释、验证几个阶段,并且通过这些阶段完成从现实对象到数学模型,再从数学模型回到现实对象的循环:表述是根据建模目的和信息将实际问题翻译”成数学问题,即将现实问题“翻译”成抽象的数学问题,属于归纳法。数学模型的求解选择适当的数学方法求得数学模型的解答,则属于演绎法。解释是将数学语言表述的数学模型的解答“翻译”回实际对象,给出分析、预报、决策或者控制的结果。最后,作为这个过程的最重要一环——检验,是用现实对象的信息检验得到的解答。
四)关于数学建模的感想
1、数学知识的积累。
2、学好数学模型课,
3、留心各样的事物,
4、数学建模过程是创造性思维的过程,
5、兴趣是学习的动力,
6、由于数学建模与计算机联系非常紧密。
7、培养自己向别人学习的习惯和协同作战的团队精神。
五)求方程的解及线性规划
解: MATLAB 命令为:
B=[1 -1 -1 1 0;1 -1 1 -3 1;1 -1 -2 3 -1/2]; rref(B) ans =
1 -1 0 -1 1/
2 0 0 1 -2 1/2 0 0 0 0 0
二次规划可以直接利用 Matlab 来求解。Matlab 中二次规划函数为:quadprog( )。其调用格式为x=quadprog(H,C,A,b);x=quadprog(H,C,A,b,Aeq,beq);
x=quadprog(H,C,A,b,Aeq,beq,VLB,VUB);x=quadprog(H,C,A,b, Aeq,beq ,VLB,VUB,X0); x=quadprog(H,C,A,b, Aeq,beq ,VLB,VUB,X0,options)
一、线性规划
目标函数 Max z =1500x1+2500x2
约束条件 s.t. 3x1+2x2≤ 65;2x1+x2≤ 40;3x2≤ 75;x1 ,x2≥0
二、非线性规划 (3) 建立主程序。 非线性规划求解的函数是fmincon ,命令的基本格式如下: x = fmincon(‘fun’,X0,A,b) x = fmincon(‘fun’,X0,A,b,Aeq,beq) x = fmincon(‘fun’,X0,A,b, Aeq,beq,VLB,VUB ) 例6 求函数
]5,0[ ,1)3()(2∈--=x x x f 的最小值。
解 编写M 文件fun1.m:function f=fun1(x); f=(x-3)^2-1;
在Matlab 的命令窗口输入[x,y]=fminbnd('fun1',0,5)即可求得极小点和极小值。 例2 求下列非线性规划
⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≥=+--≥-++=.0,020
8)( min 2
12
2122
12221x x x x x x x x x f (i )编写M 文件fun1.m :function f=fun1(x);f=x(1)^2+x(2)^2+8;
和M 文件fun2.m :function [g,h]=fun2(x);g=-x(1)^2+x(2);h=-x(1)-x(2)^2+2; %等式约束 (ii )在Matlab 的命令窗口依次输入options=optimset; [x,y]=fmincon('fun1',rand(2,1),[],[],[],[],zeros(2,1),[], ... 'fun2', options) 就可以求得当1,121==x x 时,最小值10=y
三、整数规划
从数学模型上看整数规划似乎是线性规划的一种特殊形式,求解只需在线性规划的基础上,通过舍入取整,寻求满足整数要求的解即可。但实际上两者却有很大的不同,通过舍入得到的解(整数)也不一定就是最
1234123412340
31
1232
x x x x x x x x x x x x ⎧
⎪--+=⎪
-+-=⎨⎪⎪--+=-
⎩