2初等模型

数学建模初等模型
数学建模是将现实世界的问题抽象化为数学模型，并利用数学方法和技巧来分析和解决这些问题的过程。

在数学建模中，初等模型是指使用基本的数学概念和方法来描述和解决问题的模型。

常见的初等模型包括线性模型、指数模型、对数模型、多项式模型等。

线性模型是最简单的初等模型之一，它假设变量之间的关系是线性的，可以用直线来表示。

指数模型描述的是变量之间的指数关系，对数模型则描述的是变量之间的对数关系。

多项式模型可以用多项式函数来描述变量之间的关系。

使用初等模型进行数学建模时，我们需要确定问题中的关键变量和它们之间的关系，然后建立数学方程或函数来表示这些关系。

通过对这些方程或函数进行求解和分析，我们可以得到问题的解答或结论。

初等模型的优点是简单易懂，容易理解和应用。

它适用于一些简单的实际问题，例如人口增长、物体运动、投资收益等。

但初等模型也有一些限制，它对问题的描述和解决方法有一定的限制性，不能很好地处理复杂的问题。

总之，初等模型是数学建模中的一种简单模型，通过使用基本的数学
概念和方法来描述和解决问题。

它易于理解和应用，适用于一些简单的实际问题。

但在处理复杂问题时，可能需要借助更高级的数学模型和技巧来进行建模和分析。

数学模型实验报告实验内容：
学生姓名
学号
实验二初等模型
8. 一垂钓俱乐部鼓励垂钓者将钓上的鱼放生，打算按照放生鱼的重量给予奖励。

俱乐部只准备了一把软尺用于测量。

请设计按照测量的长度估计鱼的重量的方法。

假定鱼池中只有一种鲈鱼，并且得到8条鱼的如下数据（胸围值鱼身的最大周长）。

先用机理分
13. 生物学家认为，对于休息状态的热血动物，消耗的能量主要用于维持体温，能量与从心脏到全身的血流量成正比，而体温主要通过身体表面散失，建立一个动物体重（单位：g）与心率（单位：次/min）之间的模型，并用下面的数据加以检验。

动物体重心率
田鼠 25 670
家鼠 200 420
兔 2000 205
小狗 5000 120
大狗 30000 85
羊 50000 70
人 70000 72
马 450000 38。

《数学模型》课程教学大纲一、《数学模型》课程说明（一）课程编号：07251105（二）英文名称：Mathmatic Modeling（三）开课对象：数学与应用数学专业（四）课程的性质：数学建模是为数学与应用数学专业开设的一门学科基础课，其先修课程有数学分析、高等代数、概率论与数理统计、数学实验等。

它是研究如何将数学方法和计算机知识结合起来用于解决实际生活中存在问题的一门边缘交叉学科，是集经典数学、现代数学和实际问题为一体的一门新型课程，是应用数学解决实际问题的重要手段和途径。

（五）教学目的：数学建模是继本科生学习数学分析、高等代数、概率论与数理统计之后进一步提高运用数学知识解决实际问题，培育和训练综合能力所开设的一门新学科。

通过具体实例引入使学生掌握数学建模基本思想、基本方法、基本类型。

学会进行科学研究的一般过程，并能进入一个实际操作的状态．通过数学模型有关的概念、特征的学习和数学模型应用实例的介绍，培养学生数学推导计算和简化分析能力、熟练运用计算机能力；培养学生联想、洞察能力、综合分析能力；培养学生应用数学解决实际问题的能力。

（六）教学要求和方法1.教学要求本课程主要介绍在数学应用中已经比较完善的数学模型，包括初等模型、简单优化模型、线性规划模型、离散模型、离散模型、微分方程模型、差分方程、概率统计模型等内容。

要求学生了解数学建摸的基本概念及基本方法，学会将学过的数学方法和知识同周围的现实世界联系起来，甚至和真正的实际问题联系起来。

不仅应使学生知道数学有用、怎么用，更要使学生体会到在真正的应用中还需要继续学习。

2.教学方法本课程将课堂讲授与上机实习结合起来，以课堂讲授为主。

课堂讲授旨在教学生如何建立模型，讲授中穿插各类数模实例，与现实中的各类实际问题相结合，启发学生自主思考和研究问题，找寻解决问题的数学模型和实际方法。

除此外，还会讲解数学建模论文的书写方法，以论文的形式完成建模和研究工作。

上机旨在教学生如何求解模型，以学生自主学习为主，结合课堂学习内容完成课堂布置的作业，利用数学软件求解模型结果。

知识点总结 3-3初等函数与函数模型一．幂函数1．幂函数的概念：一般地，形如y ＝x α(α∈R )的函数称为幂函数，其中底数x 是自变量，α为常数． 2．五种常见幂函数的图象与性质 函数特征性质y ＝xy ＝x 2y ＝x 3y ＝12xy ＝x －1图象定义域R R R {x |x ≥0} {x |x ≠0} 值域R {y |y ≥0} R {y |y ≥0} {y |y ≠0} 奇偶性 奇 偶 奇 非奇非偶 奇单调性 增 (－∞，0)减，(0，＋∞)增 增 增(－∞，0)和(0，＋∞)减公共点(1，1)x ＝1，y ＝1，y ＝x 分区域． 根据α＜0，0＜α＜1，α＝1，α＞1的取值确定位置后，其余象限部分由奇偶性决定． (1)幂函数在(0，＋∞)上都有定义；幂函数的图象过定点(1，1)；(2)当α>0时，幂函数的图象都过点(1，1)和(0，0)，且在(0，＋∞)上单调递增， 特别地，当α>1时，幂函数的图象下凸； 当0<α<1时，幂函数的图象上凸； (3)当α<0时，幂函数的图象都过点(1，1)，且在(0，＋∞)上单调递减； (4)幂指数互为倒数的幂函数在第一象限内的图象关于直线y ＝x 对称．(5)在第一象限，直线x ＝a (a >1)同各幂函数相交，按交点从下到上的顺序，幂指数按从小到大的顺序排列．(即：指大图高)(6)形如f (x )＝x α(其中α∈Z )，当α为奇数时，幂函数为奇函数，图象关于原点对称； 当α为偶数时，幂函数为偶函数，图象关于y 轴对称．(7)对于形如f (x )＝x m n(其中n ∈N *，m ∈Z ，m 与n 互质)的幂函数的奇偶性： ①当m 为偶数时，f (x )为偶函数，图象关于y 轴对称； ②当m ，n 都为奇数时，f (x )为奇函数，图象关于原点对称；③当n 为偶数时，x >0(或x ≥0)，f (x )是非奇非偶函数，图象只在第一象限(或第一象限及原点处)． 二．二次函数1.二次函数解析式的三种形式 一般式：f(x)=ax 2+bx +c(a ≠0)；xyy ＝1y ＝xx ＝1α<00<α<1α>1O顶点式：f(x)=a(x −m)2+n(a ≠0)，对称轴为：x =m ，顶点是：(m,n)；零点式：f(x)=a(x −x 1)(x −x 2)(a ≠0)，x 1,x 2是f(x)的零点(即方程ax 2+bx +c =0两根)，对称轴x =x 1+x 22；2.二次函数的图象和性质 解析式 f (x )＝ax 2＋bx ＋c (a >0) f (x )＝ax 2＋bx ＋c (a <0)图象定义域 R R值域[4ac −b 24a,+∞)(−∞,4ac −b 24a]单调性 (−∞,−b2a ]上递减；[−b2a ,+∞)上递增 (−∞,−b2a ]上递增；[−b2a ,+∞)上递减对称性 函数的图象关于直线x =−b 2a 对称3.与二次函数有关的恒成立问题：设f (x )＝ax 2＋bx ＋c (a ≠0)，则(1)f (x )＞0恒成立的充要条件是{a >0,∆<0, f (x )＜0恒成立的充要条件是{a <0,∆<0,(2)f (x )＞0(a ＜0)在区间[m ，n ]恒成立的充要条件是{f(m)>0f(n)>0(3)f (x )＜0(a ＞0)在区间[m ，n ]恒成立的充要条件是{f(m)<0f(n)<0三．指数与指数函数1.根式：式子√a n叫做根式，其中n 叫做根指数，a 叫做被开方数. 性质：(√a n)n ＝a (a 使√a n有意义)；当n 为奇数时，√a n n ＝a ， 当n 为偶数时，√a n n＝|a |＝{a, a ≥0,−a,a <0,2.分数指数幂规定：正数的正分数指数幂的意义是a m n=√a m n(a >0，m ，n ∈N *，且n >1)； 正数的负分数指数幂的意义是a−m n=√a mna >0，m ，n ∈N *，且n >1)；0的正分数指数幂等于0；0的负分数指数幂没有意义.3.有理指数幂的运算性质：a r a s ＝a r +s ； (a r )s ＝a rs ； (ab )r ＝a r b r ，其中a >0，b >0，r ，s ∈Q.4.指数函数及其性质①概念：函数y ＝a x (a >0且a ≠1)叫做指数函数，其中指数x 是自变量，函数的定义域是R ，a 是底数. ②指数函数的图象与性质a >1 0<a <1图象定义域R值域 (0，＋∞)性质 过定点(0，1)，即x ＝0时，y ＝1当x >0时，y >1；当x <0时，0<y <1 当x <0时，y >1；当x >0时，0<y <1在(－∞，＋∞)上是增函数 在(－∞，＋∞)上是减函数①画指数函数y ＝a x (a >0，且a ≠1)的图象，应抓住三个关键点：(1，a )，(0，1)，(−1,1a ). ②在第一象限内，指数函数y ＝a x (a >0且a ≠1)的图象越高，底数越大，简称“底大图高” 如图是:(1)y ＝a x ，(2)y ＝b x ，(3)y ＝c x ，(4)y ＝d x 的图象，则：c ＞d ＞1＞a ＞b ＞0．四．对数与对数函数1．(1)对数的定义：如果a x ＝N (a >0，且a ≠1)，那么数x 叫做以a 为底N 的对数，记作x ＝log a N ， 其中a 叫做对数的底数，N 叫做真数，N>0(负数和零没有对数)． (2)几种常用的对数一般对数：log a N (a >0，且a ≠1)； 常用对数：lgN =log 10N ； 自然对数：lnN =log e N (e ≈2.718) 2.对数的常用结论(1)log a 1＝0(a >0且a ≠1)； (2)log a a ＝1(a >0且a ≠1)； 推广：log a a n =n (a >0且a ≠1) (3)对数恒等式： a log a N ＝N (a >0且a ≠1，N >0)．4.对数的运算法则：如果a >0，且a ≠1，M >0，N >0，那么：①log a (MN )＝log a M ＋log a N ； ②log a MN ＝log a M －log a N ； ③log a M n ＝n log a M (n ∈R )； 5.对数的换底公式：log b N ＝log a Nlog ab (a ，b 均大于零，且不等于1)；推广：(1)log a b ·log b a ＝1，即log a b ＝1log ba (a ，b 均大于0且不等于1)；(2)log a m b n ＝nmlog a b (a ，b 均大于0且不等于1，m ≠0，n ∈R )；6.对数函数的概念函数y ＝log a x (a >0，且a ≠1)叫做对数函数，其中x 是自变量，函数的定义域是(0，＋∞)． 7.对数函数的图象与性质 函数y ＝log a x ，a >1y ＝log a x ，0<a <1图象图象特征 在y 轴右侧，过定点(1，0) 当x 逐渐增大时，图象是上升的 当x 逐渐增大时，图象是下降的定义域(0，＋∞)值域 R单调性 在(0，＋∞)上是增函数在(0，＋∞)上是减函数函数值变化规律当x ＝1时，y ＝0当x >1时，y >0；当0<x <1时，y <0 当x >1时，y <0；当0<x <1时，y >0指数函数y ＝a x (a >0，且a ≠1)与对数函数y ＝log a x (a >0，且a ≠1)互为反函数，它们的图象关于直线y ＝x 对称． 五．对勾函数与飘带函数f (x )＝ax ＋bx1.对勾函数：f (x )＝ax ＋bx (ab ＞0)(1)当a ＞0，b ＞0时，f (x )在(－∞，－√ba]，[√ba ，＋∞)上是增函数，在[－√ba ，0)，(0，√ba ]上是减函数；(2)当a ＜0，b ＜0时，f (x )在(－∞，－]√ba ，[√ba ，＋∞)上是减函数，在[－√ba ，0)，(0，√ba ]上是增函数；2.飘带函数：f (x )＝ax ＋bx(ab ＜0)(1)当a ＞0，b ＜0时，f (x )在(－∞，0)，(0，＋∞)上都是增函数； (2)当a ＜0，b ＞0时，f (x )在(－∞，0)，(0，＋∞)上都是减函数； 六.几类常见函数模型 函数模型 函数解析式一次函数模型 f (x )＝ax ＋b (a ，b 为常数，a ≠0) 反比例函数模型 f (x )＝kx ＋b (k ，b 为常数且k ≠0)二次函数模型 f (x )＝ax 2＋bx ＋c (a ，b ，c 为常数，a ≠0)指数函数模型 f (x )＝ba x ＋c (a ，b ，c 为常数，b ≠0，a >0且a ≠1) 对数函数模型 f (x )＝b log a x ＋c (a ，b ，c 为常数，b ≠0，a >0且a ≠1)幂函数模型 f (x )＝ax n ＋b (a ，b 为常数，a ≠0)七．抽象函数的模型 1.反比例函数模型若f(x +y)=f(x)f(y)f(x)+f(y)；则f(x)=f(1)x，(其中x,f(x),f(y),f(x +y)均不为0)2.一次函数模型模型1：若()()()f x y f x f y ±=±，则()(1)f x f x =； 模型2：若()()()f x y f x f y ±=±，则()f x 为奇函数；模型3：若()()(),f x y f x f y m +=++则()()[1]f x f m x m =+-； 模型4：若()()(),f x y f x f y m -=-+则()()[1]f x f m x m =-+；xya ＞0，b ＞0－b ab aOxya ＜0，b ＜0－b ab aOxya ＞0，b ＜0－－b a－b aOxya ＜0，b ＞0－－b a－b aO3.指数函数模型模型1：若f(x +y)=f(x)f(y)，则f(x)=[f(1)]x ,(f(x)>0)； 模型2：若f(x −y)=f(x)f(y)，则f(x)=[f(1)]x ,(f(x)>0)； 模型3：若f(x +y)=m ∙f(x)f(y)，则f(x)=[mf(1)]xm；模型4：若f(x −y)=m ∙f(x)f(y)，则f(x)=m [f(1)m]x ；4.对数函数模型模型1：若f(x n )=nf(x)，则f(x)=f(a )log a x(a >0且a ≠1，x >0)； 模型2：若f(xy)=f(x)+f(y)，则f(x)=f(a )log a x(a >0且a ≠1，x >0)； 模型3：若f(xy )=f(x)−f(y)，则f(x)=f(a )log a x(a >0且a ≠1，x >0)；模型4：若f(xy)=f(x)+f(y)+m ，则f(x)=[f(a )+m ]log a x +m(a >0且a ≠1，x >0)； 模型5：若f(x y )=f(x)−f(y)+m ，则f(x)=[f(a )−m ]log a x +m(a >0且a ≠1，x >0)； 5.幂函数模型模型1：若f(xy)=f(x)f(y)，则f(x)=[f(a )]log a x (a >0且a ≠1，x >0)；模型2：若f(xy )=f(x)f(y)，则f(x)=[f(a )]log a x (a >0且a ≠1，x >0,y ≠0,f(y)≠0)； 代入()f a 则可化简为幂函数； 6.余弦函数模型模型1：若f(x +y)+f(x −y)=2f(x)f(y)(f(x)不恒为0)，则f(x)=cosωx ； 模型2：若f(x)+f(y)=2f(x+y 2)f(x−y 2)(f(x)不恒为0)，则f(x)=cosωx ；模型3：若f(x +y)+f(x −y)=kf(x)f(y)(f(x)不恒为0)，则f(x)=2kcosωx ； 7.正切函数模型模型1：若f(x +y)=f(x)+f(y)1−f(x)f(y) (f(x)f(y)≠1)，则f(x)=tanωx ；。