工程管理中数学建模过程
- 格式:pdf
- 大小:140.95 KB
- 文档页数:3
数学建模的基本流程数学建模是一种通过数学方法来解决现实问题的过程。
它可以应用于各种领域,如物理、经济、生物、环境等。
数学建模的基本流程包括问题描述、建立模型、模型求解以及结果分析与验证。
下面将详细介绍数学建模的基本流程。
首先是问题描述阶段。
在这个阶段,我们需要清楚地了解问题要解决的实际背景和目标,明确问题的详细描述以及需要考虑的限制条件。
这个阶段的目标是对问题进行全面的分析和理解,确保我们对问题的认识是正确的和完整的。
接下来是建立模型阶段。
在这个阶段,我们需要将实际问题转化为数学问题。
具体来说,就是通过数学符号和方程式来表达出问题的关键因素和各种关系。
模型的建立需要结合问题的具体情况和所采取的数学方法,选择适当的数学模型。
通常,数学建模所采用的模型可以分为确定性模型和随机模型两大类。
确定性模型是以确定性的方式描述实际问题的模型,其中的变量和参数都是确定的。
常见的确定性模型包括线性规划模型、非线性规划模型、动态规划模型等。
而随机模型是以概率的方式描述实际问题的模型,其中的变量和参数都是随机的。
常见的随机模型包括马尔可夫链模型、蒙特卡洛模型等。
在这个阶段,我们需要根据实际问题的特点和需求来选择合适的数学模型。
然后是模型求解阶段。
一旦模型建立完毕,我们就需要通过数值计算、优化算法等方法来求解模型。
这个阶段需要使用计算机程序来实现模型求解。
在进行模型求解时,我们还需要对模型的数学方法进行抽象和简化,以便更好地进行计算和求解。
最后是结果分析与验证阶段。
在这个阶段,我们需要对模型的求解结果进行分析和验证。
具体来说,就是对模型的输出进行解释,并与实际问题进行比对。
如果模型的结果与实际问题吻合,那么我们就可以认为模型是有效的。
否则,我们需要对模型进行修正和改进。
这个阶段还可以对模型的灵敏度进行分析,以了解模型对输入数据和参数的变化的响应程度。
总之,数学建模的基本流程包括问题描述、建立模型、模型求解以及结果分析与验证。
数学建模的流程一、问题提出。
1.1 这就好比咱们平常生活里啊,遇到个事儿,得先知道是个啥事儿对吧。
数学建模也一样,先得明确问题。
比如说要研究城市交通拥堵,那这就是个大问题,但具体怎么个堵法,哪些地方堵得厉害,这都得搞清楚。
不能稀里糊涂的,就像“丈二和尚摸不着头脑”那样可不行。
1.2 这时候呢,就得去收集各种信息啦。
就像侦探破案似的,到处找线索。
可以去实地考察,看看马路上车流量啥样,也可以查查相关的数据资料,这都是为了把问题的全貌给弄明白。
二、模型假设。
2.1 有了问题和信息之后啊,咱们就得做假设啦。
这假设呢,就像是给这个事儿定个规矩。
比如说研究交通拥堵,咱们假设车的行驶速度是均匀的,这虽然不完全符合实际,但能让这个事儿简单点,先把大框架搭起来嘛。
这就叫“先粗后细”,不能一开始就把事儿想得太复杂,不然根本没法下手。
2.2 假设也不是乱设的,得符合常理。
要是设个车能飞起来的假设,那这模型就乱套了。
咱们得根据实际情况,做一些合理的简化,就像画画一样,先勾勒出个大概的形状。
三、模型建立。
3.1 这时候就开始建立模型啦。
这可是个技术活,就像盖房子一样,得一块砖一块砖地砌。
比如说根据前面的假设,咱们可以用一些数学公式来表示交通流量和拥堵程度的关系。
可能是个很复杂的公式,但是别怕,只要前面的基础打得好,就像“万丈高楼平地起”,总能把这个模型给建起来。
3.2 在建立模型的过程中,还得考虑各种因素的相互作用。
就像一个生态系统似的,每个部分都影响着其他部分。
比如说车流量影响车速,车速又反过来影响车流量,这就得用一些巧妙的数学方法来处理。
四、模型求解。
4.1 模型建好了,就得求解啦。
这就像解一道超级大难题。
有时候可能有现成的数学方法可以用,就像走在一条熟悉的小路上。
但有时候呢,就得自己想办法,这就像在荒野里开辟一条新的道路一样困难。
可能要用到计算机软件来帮忙计算,就像请个小助手似的。
4.2 在求解的过程中,可能会遇到各种各样的问题。
数学建模流程数学建模是指通过材料、理论、方法等综合分析来获取问题的内在规律及其运行机制,并通过运用数学工具和算法来解决实际问题的过程。
数学建模流程主要包括问题分析、模型建立、模型求解和模型评价四个步骤。
问题分析是数学建模的第一步。
在这一步中,需要准确理解问题陈述,并确定问题的具体要求。
在分析问题时,要对问题的背景、目标、约束条件、变量等因素作适当的调研和分析。
问题分析的关键是抽象问题,即将实际问题转化为数学问题。
模型建立是数学建模的核心步骤之一。
在这一步中,需要根据问题的特点选择合适的数学模型。
数学模型由问题变量、约束条件以及目标函数等要素构成。
建立模型的过程需要运用数学知识和技巧,例如微积分、概率统计、线性代数等。
模型的建立要建立在严格的数学推理基础上,确保模型的合理性和准确性。
模型求解是数学建模的重要步骤之一。
在这一步中,需要确定求解模型的方法和算法。
数学建模常用的求解方法有解析法、数值法和优化算法等。
根据具体问题的特点和难度,在数学分析和计算机编程等方面运用相应的方法和技术进行求解。
求解模型的过程中,需要进行一系列的计算和推理,同时要对求解结果进行判断和验证,确保结果的可靠性。
模型评价是数学建模的最后一步。
在这一步中,需要对模型的结果进行评价和分析。
模型评价的目的是检验和验证模型的有效性和适用性。
评价模型的标准通常有模型拟合度、模拟误差、模拟精度等。
通过评价模型,可以得出结论和建议,为实际问题的决策和解决提供参考。
总体而言,数学建模是一个循序渐进的过程,需要将抽象的实际问题转化为数学问题,并运用数学知识和方法进行建模和求解,最后通过对模型结果进行评价和分析,得出相关结论和建议。
数学建模的流程不仅需要运用严谨的数学思维和逻辑推理,还需要具备良好的问题分析和综合分析能力,以及熟练的数学计算和计算机模拟技术。
只有在完整的数学建模流程中,才能得到准确、有效的问题解决方案。
工程技术中常用的数学建模方法概述摘要对目前工程和管理研究领域所涉及的数学建模方法作了简要分析,指出不同的问题所需用到的建模方法,并通过举例说明建模的方法和步骤。
关键词数学建模;建模方法;模型;建模;数学应用在现实社会生产实践中,随着科学研究的进步,多学科交叉运用越来越多。
数学建模就是一种解决实际应用问题的有效方法,当然要在充分了解问题的实际背景的基础上,把实际问题抽象成数学问题,建立起数学模型,利用数学知识对数学模型进行分析探求,得到数学结果,得出应用问题的解。
即通过对问题的数学化,模型构建和求解检验[1]。
其一般步骤可分成如下几点:(1)模型准备:了解问题的实际背景,搜集建模必需的各种信息,明确建模目的。
(2)建模:对问题进行必要合理的简化和假设,根据所作的假设分析对象的因果关系,利用对象的内在规律和适当的数学工具,构造各个量(变量和常量)之间的关系或其他数学结构。
(3)求模:根据数学知识和方法,求解数学模型,得到数学问题的结果。
求模时要注意灵活运用各种数学方法,包括matlab等工程软件[2]。
(4)回归:把数学问题的结果回归到实际问题中,通過分析,判断,验证,得到实际问题的结果。
下面谈谈几种常用的数学建模法,限于篇幅,不便举太多例子。
(1)建立函数模型法有关成本最低,效益最大,用料或费用最省等应用问题,可考虑建立相应函数关系式,并把实际问题转化为求最值的问题。
(2)建立三角形模型法有关涉及几何、测量、航海等应用问题可考虑转化为三角问题来解决[3]。
(3)建立数列模型法对于一些产量增长,细菌繁殖,存款利率,物价调节,人口探测等应用问题,往往需要通过观察分析,归纳抽象,建立出数列模型,然后用数列的有关知识加以解决。
举例:某一信托投资公司,考虑投资1600万元,建造一座星际饭店,经预测,该饭店建成后每年可获利600万元,试问三年内能否把全部投资收回?假设银行每年复利计息,利率为15%,若需要三年内收回全部投资,每年至少应获利多少?建模分析:本例可以建立数列模型,设每年投资额为A,年利率为R,当年投资额为Q,则n年后这笔投资额的实际额为,n年收益的总额为=A,若n年恰好还清投资额,则有数列模型:解:当n=3,A=600,R=15%代入上式,有Q=1370万元,所以三年之后不能全部把投资收回。
数学建模的一般步骤和案例数学建模是利用数学方法对实际问题进行描述、分析和求解的过程。
它是一个系统的、多学科的工作过程,可以帮助我们深入了解实际问题,并为问题提供合理的解决方案。
下面将介绍数学建模的一般步骤和一个具体的案例。
一般步骤:1.问题定义:明确研究的问题和要解决的目标。
确定研究的范围、限制和假设条件。
2.建立模型:根据问题的特点和要求,选择适当的数学工具和模型。
常用的数学模型包括数学规划模型、概率统计模型、图论模型等。
3.定义变量:标识出影响因素并对其进行量化。
根据问题的要求,设定需要研究的变量和参数,确定它们的取值范围和关系。
4.假设做法:根据问题背景和可行性,进行必要的简化和假设。
合理简化模型可以简化计算过程并提高求解效率。
5.求解问题:根据所建立的模型,运用数学方法求解问题。
常见的求解方法有解析解法、数值计算法、模拟仿真法等。
6.模型分析和评价:对求解结果进行分析和评价,看是否满足问题的要求。
对模型的合理性和有效性进行检验和验证,对模型的优化和改进提出建议。
7.结果解释和应用:将数学模型的结果解释给问题的决策者,提供相关的建议和策略。
将得到的结果用于实际问题的决策和规划。
案例:假设有一家电子商务公司,想要通过合理的物流网络规划来降低运输成本。
现在给定了各个城市之间的距离、货物的数量、运输的形式和时间要求等信息,要求建立一个模型来确定最佳的物流网络规划,使总运输成本最小。
1.问题定义:研究问题是找到最佳物流网络规划,使运输成本最小。
2.建立模型:选择网络流模型来描述物流网络。
假设各城市之间的运输成本是线性关系,并以各城市之间的距离作为约束条件。
3.定义变量:设定每条路径上的运输量为变量,并对各变量进行量化。
设定各城市之间的距离和运输成本为参数。
4.假设做法:假设各个城市之间的运输量满足需求,并忽略其他可能影响的因素。
5.求解问题:将问题转化为线性规划问题,并运用线性规划方法,如单纯形法等,求解最佳的物流网络规划。
数学建模的一般步骤数学建模要经过哪些步骤并没有一定的模式,通常与问题的性质、建模目的等有关,下面简要介绍数学建模的一般步骤,如下图所示.一、模型准备了解问题的实际背景,明确建模目的,搜集必需的各种信息如数据,尽量弄清研究对象的主要特征,形成一个比较清晰的“问题”.二、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,对问题进行必要的、合理的简化假设,是关乎建模成败至关重要的一步。
假设作得不合理或太简单,会导致错误或无用的模型;假设作得过分详细,试图将复杂对象的众多因素都考虑进去,会使得模型建立或求解等无法进行下去.三、模型构成根据所作的假设,用数学语言、符号描述对象的内在规律,建立包含常量、变量等的数学模型,如优化模型、微分方程模型等等。
这里需要注意的是,建立数学模型是为了让更多的人明了并能加以应用,因此尽量采用简单的数学工具。
四、模型求解可以采用解方程、画图形、优化方法、逻辑运算、数值运算等各种传统的和近代的数学方法,特别是数学软件和计算机技术。
一些实际问题的解决往往需要纷繁的计算,许多时候还得将系统运行情况用计算机模拟出来,因此计算机编程和熟悉数学软件能力举足轻重。
五、模型分析对模型求解结果进行数学上的分析。
如结果的误差分析、统计分析、模型对数据的灵敏性分析、对假设的强健性分析等。
六、模型检验将求解和分析结果翻译回到实际问题,与实际的现象、数据比较,检验模型的合理性和适用性.如果结果与实际不符,问题常常出现在模型假设上,应该修改、补充假设,重新建模,如上图中的虚线所示.这一步对于模型是否真的有用非常关键.有些模型要经过几次反复,不断完善,直到检验结果获得某种程度上的满意.七、模型应用将所建立的模型用来解决实际问题.。
数学建模的基本步骤及方法数学建模是一种应用数学的方法,通过数学模型来描述、解释和预测现实世界中的问题。
它在科学研究、工程技术、经济管理等领域有着广泛的应用。
本文将介绍数学建模的基本步骤及方法,以帮助读者更好地理解和应用数学建模。
一、问题定义数学建模的第一步是明确问题,并对问题进行定义、限定和分析。
要做到具体明确,确保问题的可行性和实际性。
同时,在问题定义阶段,需要理解问题所处的背景和条件,收集所需的数据和信息。
二、建立数学模型在问题定义的基础上,需要选择合适的数学工具和方法,建立数学模型。
数学模型是通过数学符号和方程来描述问题的规律和关系。
常见的数学模型包括线性模型、非线性模型、动态模型等。
根据实际情况,选择适合的模型形式,并进行相关的假设和简化。
三、模型求解通过数学方法,对建立的数学模型进行求解。
求解的过程中,可以运用数值计算、优化算法、数值逼近等方法。
根据问题的具体要求,选择合适的求解方法,并编写相应的程序进行计算。
四、模型验证模型求解完成后,需要对求解结果进行验证。
验证的目的是检验模型的有效性和准确性。
可以通过与实际数据的对比,对模型的预测能力进行评估。
如果模型与实际结果相符合,说明模型具有较好的预测能力。
五、结果分析与应用在模型验证的基础上,对求解结果进行分析和解释。
通过对结果的分析,可以得到对于问题本质的深刻理解。
同时,根据分析结果,可以制定相应的决策和策略,在实际问题中得到应用和推广。
六、模型优化和调整数学建模是一个循环迭代的过程,在实际应用中,可能会遇到新的情况和问题。
为了提高模型的稳定性和预测能力,需要对模型进行优化和调整。
可以通过改变模型的参数、调整模型的结构、增加新的变量等方式来优化模型。
七、模型评价对建立的数学模型进行评价是数学建模的重要环节。
评价的指标包括模型的准确性、稳定性、可靠性等。
通过评价,可以发现模型的不足和改进的空间,并为进一步应用提供指导和参考。
综上所述,数学建模是一个系统而复杂的过程,需要综合运用数学、计算机、统计学、优化算法等多个学科的知识和方法。
数学建模过程
数学建模是一种利用数学模型来描述实际问题的方法,常常是对实际问题的抽象思考
及数学化处理,以便做出预测和分析,从而提出合理的结论和决策。
首先,进行问题分析和确定,确定实际问题的目标,明确模型的设计要求。
其次,进行数学模型的构思,建立模型的数学结构,把握系统的各种元素之间的联系,构建一个恰当的数学模型,以反映实际问题客观存在的现象。
之后,进行模型计算,利用计算机对模型中涉及的参数进行计算,得出数学模型的结果,并对计算结果进行分析。
最后,应用模型结果,分析数学模型的解,形成合理的结论,根据模型分析的结论,
提出有效的改进方法,并确定结果的可靠性,从而针对模型提出有效的决策。
总的来说,数学建模的过程主要分为:问题分析、模型构思、模型计算和结果应用四
个步骤。
针对实际问题,从宏观到微观,最终建立一个带有可衡量参数的客观准确的数学
模型,从而帮助决策者指导决策和优化。
数学建模步骤及过程以数学建模步骤及过程为标题,写一篇文章。
一、引言数学建模是一种通过数学方法解决实际问题的过程。
它将实际问题抽象化,转化为数学模型,并利用数学工具进行分析和求解。
本文将介绍数学建模的一般步骤及具体过程。
二、问题定义数学建模的第一步是明确问题,并将问题转化为数学语言。
在这一步,需要仔细研究问题的背景和条件,并明确问题的目标和约束。
通过对问题进行分析和理解,确定所要建立的数学模型的类型。
三、建立数学模型在问题定义的基础上,需要建立数学模型来描述问题。
数学模型由变量、参数和约束等组成。
变量是模型中需要求解的未知量,参数是已知的常数,约束是模型中的限制条件。
根据问题的特点,可以选择不同的数学方法和工具,如微积分、线性代数、概率论等来建立模型。
四、模型求解建立数学模型后,需要对模型进行求解。
求解的方法根据模型的类型和复杂程度而定。
可以采用解析解法、数值解法或优化算法等来求解模型。
在求解过程中,需要选择合适的算法,并进行计算和验证。
五、模型分析在模型求解完成后,需要对结果进行分析和评估。
分析结果的合理性和可行性,并与实际问题进行比较。
如果结果符合实际情况,那么模型就是有效的。
如果结果与实际情况存在差异,需要对模型进行调整和改进。
六、模型验证为了保证模型的准确性和可靠性,需要对模型进行验证。
验证的方法可以是对模型进行实验或与实际数据进行比较。
通过验证可以检验模型的有效性,并发现模型中存在的不足和改进的空间。
七、模型应用经过验证的模型可以应用于实际问题中。
根据模型的结果和分析,可以得出问题的解决方案,并进行决策和实施。
在应用过程中,需要考虑模型的局限性和可行性,并及时进行调整和优化。
八、模型评价在模型应用的过程中,需要对模型进行评价。
评价的指标可以是模型的精确度、稳定性、可解释性等。
通过评价可以判断模型的优劣,并为后续的建模工作提供参考。
九、总结数学建模是一种重要的工具和方法,可以帮助我们解决实际问题。
简述数学建模的主要过程
数学建模是指运用数学方法和工具来解决实际问题的过程。
它主要包括以下步骤:
1. 了解问题:首先需要了解实际问题的背景和目的,明确问题的关键信息、限制条件、需求和可行性等方面的内容。
2. 制定模型:根据问题的特点和要求,制定数学模型,包括确定问题的变量、建立数学关系式和方程式等。
3. 进行分析:对建立的数学模型进行分析,包括确定模型的特点、解析性质和数值性质等,从中提取出对解决问题有帮助的信息。
4. 求解模型:根据所得到的数学模型和分析结果,采用合适的数学方法和工具求解模型,得到问题的解答。
5. 验证结果:对求解结果进行验证,包括检验结果是否合理、是否满足问题的限制条件等,以确保结果可信。
6. 提出建议:根据求解结果,提出对实际问题的建议和改进方案,以实现最优解。
在数学建模的过程中,需要充分了解问题的背景和目的,进行深入思考和分析,结合数学知识和工具来解决问题。
此外,数学建模还需要注意模型的简化和实用性,以及结果的可靠性和可行性。
数学建模的一般步骤和案例数学建模是将实际问题转化为数学问题,并通过数学方法解决问题的过程。
下面将介绍数学建模的一般步骤,并结合一个实际案例进行说明。
一般步骤如下:1.理解问题:首先需要全面理解问题的背景和要解决的核心问题。
这包括收集相关数据和文献,与相关领域的专家进行沟通等。
2.建立数学模型:在理解问题的基础上,将问题转化为数学问题。
这包括选择适当的数学方法和工具,并确定模型的输入、输出和决策变量。
3.假设和简化:为了简化问题,通常需要进行一些假设。
这些假设应该是合理的,并能够准确地描述问题的主要特征。
4.构建数学模型:根据问题的特点,选择适当的数学方法构建数学模型。
常见的数学方法包括优化、方程组、概率统计等。
通常需要根据模型的特点进行变量的定义、函数关系的建立和约束条件的添加等。
5.求解数学模型:使用适当的数学工具和软件对模型进行求解。
根据问题的要求,可以使用手工计算或计算机程序求解。
在求解过程中,需要对结果进行验证和分析。
6.模型评价与优化:对模型的结果进行评价,并根据评价结果对模型进行进一步优化。
评价可以包括对模型结果的合理性、鲁棒性和稳定性等。
如果模型结果不理想,可以对模型进行调整和改进。
7.结果解释与应用:根据模型的结果进行解释,并将结果应用于实际问题中。
对于实际问题的决策和预测,需要权衡模型结果、背景知识和实际情况的差异。
下面以城市的交通问题为例进行说明:假设一座城市拥有多个公交路线,每条路线有固定的车辆数量和发车时间表。
每辆车上可以搭载一定数量的乘客,每个乘客有特定的上下车站点和时间。
城市的交通管理部门希望通过优化公交路线和车辆的调度,提高乘客的出行效率和服务质量。
1.理解问题:收集该城市的公交线路、车辆运行数据和乘客出行数据,了解公交运营的现状和问题。
与交通管理部门的相关人员进行访谈,明确问题的关键点。
2.建立数学模型:将公交路线和车辆调度问题转化为优化问题。
选择整数规划方法,以最小化总乘客等待时间为目标函数,确定模型的输入为各条公交线路的行车时间、车辆容量和乘客的出行需求。
数学建模的五个步骤数学建模是指利用数学方法来解决实际问题的过程。
它在现代科学研究、工程技术等领域都有广泛的应用。
数学建模的过程可以分为五个步骤,包括问题理解、建立模型、模型求解、模型评价和结果解释。
下面将详细介绍这五个步骤。
第一步:问题理解问题理解是数学建模的第一步,也是至关重要的一步。
正确的问题理解能够确保后续建模过程的准确性和有效性。
在问题理解阶段,研究者需要明确问题的背景和要求,确定问题的范围和目标,以及搜集相关的实验数据和文献资料。
这些信息将有助于研究者在后续的建模过程中更好地进行模型的构建和求解。
第二步:建立模型建立模型是数学建模的核心步骤,它是将实际问题转化为数学问题的过程。
在建立模型时,研究者需要根据问题的特点和要求,选取合适的数学方法和工具,构建数学模型。
数学模型可以是代数方程、差分方程、微分方程、最优化问题等等。
模型的构建需要充分考虑实际问题中的各种因素和假设条件,并进行适当的抽象和简化。
此外,研究者还需要对所选用的数学模型进行合理的验证和修正。
第三步:模型求解模型求解是数学建模中的关键步骤之一、在模型求解过程中,研究者需要选择合适的求解方法和算法,使用计算机软件或手工计算来解决所建立的数学模型。
求解的过程中,研究者需要考虑求解的效率和精度,以及结果的可靠性和实用性。
第四步:模型评价模型评价是对所建立的数学模型进行有效性和可行性的评估。
在模型评价过程中,研究者需要利用实验数据和实际情况进行模型的验证和检验。
评价的指标可以是模型的拟合度、预测精度、稳定性等等。
通过模型评价的结果,可以对模型进行合理的调整和改进,以便更好地解决实际问题。
第五步:结果解释结果解释是数学建模的最后一步,也是将数学模型的结果转化为实际应用的关键一步。
在结果解释过程中,研究者需要将模型的结果与实际问题进行对比和分析,解释模型的意义和结论,提出相应的建议和策略。
结果解释的目的是使模型的结果能够被决策者、管理者和其他利益相关方所理解和接受,并能够指导实际问题的解决和处理。
数学建模的方法和步骤数学建模是将实际问题抽象为数学模型,并通过数学方法进行分析和求解的过程。
数学建模方法和步骤如下:一、问题理解与分析:1.了解问题的背景和目标,明确问题的具体需求;2.收集相关的数据和信息,理解问题的约束条件;3.划定问题的范围和假设,确定问题的数学建模方向。
二、问题描述与假设:1.定义问题的数学符号和变量,描述问题的数学模型;2.提出问题的假设,假定问题中的未知参数或条件。
三、建立数学模型:1.根据问题的特点选择合适的数学方法,包括代数、几何、概率统计等;2.基于问题的约束条件和假设,通过推理和分析建立数学方程组或函数模型;3.利用数学工具求解数学模型。
四、模型验证与分析:1.对建立的数学模型进行验证,检验解的合理性和有效性;2.分析模型的稳定性、灵敏度和可行性。
五、模型求解与结果解读:1.利用数学软件、计算机程序或手工计算的方法求解数学模型;2.对模型的解进行解释、分析和解读,给出问题的答案和解决方案。
六、模型评价与优化:1.对建立的数学模型和求解结果进行评价,判断模型的优劣;2.如果模型存在不足,可以进行优化和改进,重新调整模型的参数和假设。
七、实施方案和应用:1.根据模型的求解结果,制定实施方案和行动计划;2.将模型的解决方案应用到实际问题中,监测实施效果并进行调整。
八、报告撰写与展示:1.将建立的数学模型、求解方法和结果进行报告撰写;2.使用图表、表格等方式进行结果展示,并进行清晰的解释和讲解。
九、模型迭代和改进:1.随着问题的发展和实际情况的变化,及时调整和改进建立的数学模型;2.针对模型的不足,进行迭代和改进,提高模型的准确性和实用性。
总结:数学建模方法和步骤的关键是理解问题、建立数学模型、求解和分析结果。
在建模的过程中,需要根据实际问题进行合理的假设,并灵活运用数学知识和工具进行求解。
同时,对模型的验证、评价和优化也是不可忽视的环节,能够提高模型的可靠性和可行性。
数学建模的基本流程数学建模是指利用数学方法和数学工具对实际问题进行分析、抽象、建立数学模型,并运用数学模型进行问题求解的过程。
数学建模的基本流程包括以下几个步骤:问题分析、建立数学模型、求解模型、模型验证与评估以及结果解释与应用。
问题分析是数学建模的第一步。
在问题分析阶段,需要对实际问题进行全面细致的分析和研究,明确问题的目标、限制条件以及相关因素。
通过对问题的分析,可以找出问题的关键因素和主要变量,并对问题的特点和规律进行初步了解。
接下来,建立数学模型是数学建模的核心步骤。
在建立数学模型阶段,需要根据问题的特点和目标选择合适的数学方法和工具,将实际问题转化为数学问题。
数学模型可以是代数方程、微分方程、优化模型等形式,通过数学模型可以揭示问题的本质和内在规律。
然后,求解模型是数学建模的关键步骤。
在求解模型阶段,需要运用数学方法和工具对建立的数学模型进行求解。
根据模型的特点和复杂程度,可以选择合适的数值计算方法、优化算法等进行模型求解。
通过求解模型,可以得到问题的数学解或近似解。
模型验证与评估是数学建模的重要环节。
在模型验证与评估阶段,需要对求解的模型进行检验和评价。
通过与实际数据进行比较,分析模型的拟合程度和预测能力,评估模型的准确性和可靠性。
如果模型的验证结果与实际情况相符合,则可以认为模型是有效的。
结果解释与应用是数学建模的最终目标。
在结果解释与应用阶段,需要对模型的结果进行解释和分析,并将结果应用于实际问题的决策和优化。
根据模型的求解结果,可以给出问题的最优解、近似解或优化方案,为实际问题的解决提供科学依据和决策支持。
数学建模的基本流程包括问题分析、建立数学模型、求解模型、模型验证与评估以及结果解释与应用。
通过这一流程,可以将实际问题转化为数学问题,并利用数学方法和工具进行求解,得到问题的科学解决方案。
数学建模在科学研究、工程技术、经济管理等领域具有广泛的应用价值,对推动科学进步和社会发展起着重要的作用。
数学建模的几个过程数学建模是一种将实际问题转化为数学问题并求解的方法,通常包括四个基本过程:问题建模、模型建立、模型求解和模型验证。
下面将详细介绍这四个过程。
一、问题建模:问题建模是数学建模的第一步,其目的是明确问题的具体解决要求和限制条件。
具体步骤如下:1.问题描述:对问题进行全面准确的描述,了解问题的背景、目标和约束条件。
2.数据收集与处理:收集和整理与问题相关的数据,并进行必要的处理和分析,以便后续建模和求解。
3.确定目标函数与约束条件:明确问题的目标和约束条件,将其转化为数学表达式。
二、模型建立:模型建立是数学建模的核心过程,其目的是将问题转化为数学形式。
具体步骤如下:1.建立模型的数学描述:根据问题的特点和要求,选取适当的数学方法,将问题进行数学化描述。
2.假设与简化:对问题进行适度的简化和假设,以降低问题的复杂性和求解难度。
3.变量定义和量纲分析:明确定义模型中的各个变量和参数,并进行量纲分析和归一化处理,以确保模型的合理性和可靠性。
三、模型求解:模型求解是对建立的数学模型进行求解,以得到问题的解答。
具体步骤如下:1.求解方法选择:根据模型的特点和求解要求,选择适当的数学方法进行求解,如解析解法、数值解法、近似解法等。
2.模型编程与计算:对所选的求解方法进行程序设计和算法实现,利用计算机进行模型求解,得到问题的数值解。
3.求解结果分析与解释:对求解结果进行分析和解释,解释结果的含义和对问题的解答进行验证。
四、模型验证:模型验证是对建立的数学模型进行验证和评估,以确定模型的合理性和可靠性。
1.合理性检验:对模型的假设和简化进行合理性的检验,检查是否存在明显的偏差和不合理的结果。
2.稳定性与敏感性分析:对模型的稳定性和敏感性进行分析,研究模型对参数变化和扰动的响应情况。
3.模型与数据的拟合度:比较模型的预测结果与实际观测数据之间的拟合度,评估模型对实际问题的适用性。
综上所述,数学建模的主要过程包括问题建模、模型建立、模型求解和模型验证。
数学建模的流程数学建模是利用数学的方法、工具和原理,对现实问题进行抽象和数学描述的过程。
数学建模的流程一般包括问题分析、模型建立、模型求解和模型验证等四个步骤。
首先是问题分析。
在问题分析阶段,我们需要对实际问题进行全面的调研和分析。
首先要明确问题的背景和目标,确切了解问题的实质和难点所在。
然后,要收集和整理相关的实际数据和信息,以提供给后续的建模和求解过程。
在问题分析阶段,通常还需要对问题相关的数学理论和方法进行研究和了解。
接下来是模型建立。
在模型建立阶段,我们需要根据问题的特点和需求,选择适当的数学模型进行描述。
数学模型一般包括数学公式、方程、图论、动力学方程等。
在建立模型时,需要将实际问题抽象为数学问题,并进行合理的假设和简化。
模型的建立需要考虑问题的目标和约束,并且要能够合理解释实际数据和情况。
然后是模型求解。
在模型求解阶段,我们需要利用数学的方法和工具,对建立的数学模型进行求解。
常用的数学方法有最优化方法、微积分、线性代数、概率论和统计学等。
模型的求解过程通常需要使用计算机进行数值计算和仿真,以得到问题的近似解或精确解。
模型求解的结果应该符合实际问题的需求,并且能够解释问题的原因和机制。
最后是模型验证。
在模型验证阶段,我们需要对建立的数学模型进行验证和评价。
模型验证主要包括对模型的合理性、稳定性和可靠性进行评估。
需要检验模型的输出结果与实际观测数据的吻合程度,并评估模型对不确定性因素的敏感性和鲁棒性。
如果模型的结果不能满足问题要求,可能需要进行模型修正和优化。
总之,数学建模的流程包括问题分析、模型建立、模型求解和模型验证等四个步骤。
整个流程需要深入理解问题的实质和内在机理,运用数学方法和理论进行抽象和描述,并且保证模型的可行性和准确性。
数学建模是现实问题解决的一种有效方法,应用广泛,并在科学研究、工程设计等领域发挥着重要的作用。
数学建模的基本流程与方法总结数学建模是一种解决实际问题的方法,它将数学模型与实际问题相结合,通过数学建模的过程来解决问题。
数学建模可以应用于各个领域,如物理、经济、生物等。
下面将总结数学建模的基本流程与方法。
一、问题的确定和分析在进行数学建模之前,我们首先需要确定问题的范围和目标。
然后对问题进行分析,了解问题的背景和条件,并明确问题的关键因素及其影响因素。
通过对问题进行详细的分析,可以帮助我们明确解决问题的方法和途径。
二、建立数学模型在确定问题和分析问题后,我们需要建立数学模型来描述问题。
数学模型是对实际问题的抽象描述,可以是代数方程、微分方程、概率模型等。
建立数学模型需要考虑问题的特点和要求,选择适当的数学方法和工具来描述问题。
三、模型的求解与验证建立数学模型后,我们需要对模型进行求解和验证。
求解模型可以采用数值方法、解析方法、优化算法等。
通过求解模型可以得到问题的解,然后需要对解进行验证,判断解是否符合问题的要求和条件。
四、结果的分析与评价在得到问题的解后,我们需要对解进行分析和评价。
分析解的意义和影响,评价解的优劣和可行性。
通过对结果的分析和评价,可以帮助我们对解进行优化和改进,提出可行的解决方案。
五、结论的提出与报告最后,我们需要从模型的求解和分析中得出结论,并将结论进行报告。
报告应包括问题的描述、模型的建立、求解方法和结果的分析等内容。
报告的目的是向他人清晰地传达问题的解决过程和结果,使其能够理解和接受我们的解决方案。
总结起来,数学建模的基本流程包括问题的确定和分析、建立数学模型、模型的求解与验证、结果的分析与评价以及结论的提出与报告。
在建立模型和求解过程中,我们可以运用不同的数学方法和工具,如代数方程、微积分、统计学等。
通过数学建模的过程,我们可以更好地理解问题,找到切实可行的解决方案。
数学建模步骤数学建模是一种通过数学方法解决实际问题的方法。
下面将介绍数学建模的步骤。
一、问题的提出数学建模的第一步是确定问题的范围和目标。
问题的提出需要从实际问题出发,明确解决的问题是什么。
例如,设计一个航空航天器、预测未来气候变化等。
要求问题清晰明确、具有可行性和实用性。
二、建立模型建立模型是数学建模的核心。
模型是指将实际问题抽象成为数学模型,通过数学语言和符号表达出来。
建立模型需要根据问题的特征和要求,选择合适的数学方法和理论,构建出合理的数学模型。
常用的数学方法包括微积分、概率论、统计学、最优化、动力系统等。
三、求解模型求解模型是指通过数学方法对建立的数学模型进行求解,得到问题的解答。
在求解模型时,需要根据实际情况选择适当的数值计算方法、数值计算软件等。
常用的数值计算方法包括迭代法、差分法、有限元法等。
求解的结果需要进行验证和分析,以确保解的正确性和合理性。
四、模型的评价模型的评价是对建立的数学模型进行评估,判断模型的适用性和可靠性。
评价模型需要考虑模型的合理性、可行性、稳定性、准确性等方面。
评价的结果用于改进和优化模型,或者选择更合适的数学方法和理论。
五、应用模型应用模型是指将建立好的数学模型应用到实际问题中,得到解决方案。
应用模型需要将建立好的数学模型与实际场景结合起来,进行具体的应用。
在应用模型时,需要考虑模型的实用性、可行性、成本效益等方面。
六、模型的优化模型的优化是指对已经建立好的数学模型进行优化和改进,以提高模型的精度和效率。
模型的优化需要根据实际问题的特点和要求,选择合适的优化方法和技术。
常用的优化方法包括遗传算法、模拟退火算法、神经网络等。
总之,数学建模是一种复杂的过程,需要全面考虑问题的各个方面,运用多种数学方法和技术,以达到解决实际问题的目的。
研究工作工程问题的数学建模
工程问题的数学建模是将实际的工程问题转化为数学模型的过程。
通过数学模型,可以定量地描述工程问题,并通过数学分析来确定最优的解决方案。
在进行工程问题的数学建模时,一般需要进行以下步骤:
1. 问题定义:明确工程问题的具体背景和要解决的目标。
例如,设计一个最优的输电线路布局,优化生产线的调度计划等。
2. 变量和参数的定义:确定与工程问题相关的变量和参数,并对其进行定义。
例如,输电线路的长度、材料成本等。
3. 建立数学关系式:根据问题的定义,建立各个变量和参数之间的数学关系式。
可以使用线性方程、非线性方程、差分方程等。
4. 约束条件的建立:除了数学关系式,还需要考虑问题涉及的约束条件。
例如,工程成本不得超过预算、工程过程中的时间限制等。
5. 目标函数的定义:根据问题的目标,定义一个需要优化的目标函数。
例如,最小化总成本、最大化生产效率等。
6. 求解和优化:通过数学方法对建立的数学模型进行求解和优化。
可以使用数值方法、优化算法等。
7. 验证和分析结果:对求解得到的结果进行验证和分析,评估其合理性和可行性。
如果需要,可以通过实验数据进行验证。
通过工程问题的数学建模,可以帮助工程师和决策者更好地理解和分析工程问题,找到最优的解决方案。
同时,数学建模还可以提供决策支持,辅助决策者做出科学合理的决策。
工程管理的马尔可夫骨架过程建模
周 尧
(广深港客运专线有限公司)
侯振挺 薄远超
(中南大学数学学院,长沙,410075)摘 要 在以前,一个工程项目的进程的管理问题在各工段的施工时间为相互独立且都服从负指数分布的假设下通过一个网络图化为对一个马尔可夫链的控制和优化的研究.本文在一般情况下(放弃对各工程段的时间服从负指数分布的假设)把工程项目进程的管理问题化为对一个马尔可夫骨架过程的控制和优化问题.关键词 工程管理 网络图 马尔可夫链 马尔可夫骨架过程
Modeling Project Management Using
Markov Skeleton Processes
Zhou Rao
(Guang shen-Hong Ko ng Passenger Dedicated Lines Co.Limited)
Hou Zhenting
(Schoo l o f M athema tics,Central South U niv er sity ,Cha ng sha ,410075)
Abstract Previo usly ,prog r ess manageme nt pro blem in a pro ject has been studied under the presumptio n that the co nstr uc tio n times fo r each pro ject stag e a re independent o f each other and a lso hav e a neg ativ e ex po nential dist ributio n.And thus this pro blem could be tra nsfo rmed into the study of contr ol and o ptimizatio n fo r a M a rkov chain v ia a new to r k diag ram .This paper ha s r elax ed the restrictio n tha t the constr uction times for each project stag e sho uld hav e a nega tiv e ex ponential distributio n a nd the a bov e pro blem can be tra nsfo rmed into the research o n co ntro l and optimiza tio n o f a M ar ko v skeleton pro cess.Keywords Pro ject M anag ement M ar kov chain M a rkov skeleto n pr ocess
1 引 言
一个工程项目的进程可用一个网络图G =(V ,A )(V 是G 的结点集,A 为孤集)表示出来.例如图1,它的V =(s ,b ,c ,d ,t ),A =(1,2,3,4,5,6)
第27卷第3期
2007年9月 数学理论与应用
M A THEM ATICAL T HEORY AND APPLIC ATION S Vol.27No.3 Sep.2007
李俊平教授推荐 收稿日期:2006年12月10日
图1
这里1,2,3,4,5,6表示每个工段.1,2工段首先开始平行的施工,1成后才能开始工程段3的施工,2完成后才能开始工程段4的施工,3的施工先完成,则需休息待命等完成4工程段的施工后,才能开始5工程段的施工,等等.
在大约四十年前都在每段工程的施工时间是确定的假设下进行研究,如,华罗庚提倡推广的统筹法就属于此.后来,有人把每段工程的施工时间视为遵守负指数分布的随机变量来处理[1],这时工程项目进程就是一个马尔可夫链[2].从而工程项目管理就变成对马尔可夫链的控制和优化问题[3][4][5].如图1,设各工段的施工时间是互相独立的随机变量,工段a (a =1,2,…,6)的施工时间服从以λa 为参数的负指数分布,于是工程项目就是一个马尔可夫链X (t ),这个链共有17个状态:
(1,2),(2,3),(2,3*),(1,4,6),(1,4*,6),(1,4,6*)
(1,4*,6*),(3,4,6),(3*,4,6),(3,4*,6),(3,4,6*)
(3*,4,6*),(3,4*,6*),(5,6),(5*,6),(5,6*),( , )
X (t )=(1,2),表示在时刻t 工程段1和工程段2正在进行施工,X (t )=(3*,4,6)表示在
时刻t 工程段3施工已完成,工段4和6正在施工,X (t )=( , )表示在时刻t 整个工程完成,( , )是一个吸收状态,等等.
这样以来,已把图1所示的工程项目进程化为一个马尔可夫链.
把每个工段的施工时间视为一个服从负指数分布的随机变量后,工程项目进程的研究有了突破性进展.但每段施工时间都服从负指数分布这一假设是缺乏实践的依据,只是为了使问题化为一个马尔可夫链而已.因此,我们有必要在一般情况下考察工程项目进程问题,以找到它的切合实际的数学模型.我们在研究中发现,在一般情况下(对每工段的施工时间的分布不加任何限制),工程项目进程是一个马尔可夫骨架过程,而马尔可夫骨架过程于1997年为侯振挺,刘再明及邹捷中提出的一类新型的随机过程并加以研究
[6].下面我们仍对图1所示的工程
项目进程为例进行讨论.
令
E =[{1}×{2}×[0,∞)×[0,∞)]∪
∪[{2}×{3}×[0,∞)×[0,∞)]∪ ∪[{2}×{3*}×[0,∞)]∪26数学理论与应用 第27卷
∪[{1}×{4}×{6}×[(0,∞)×[0,∞)×[0,∞)]∪
……
∪[{ }×{ }]
设X (t )是以E 为状态空间的随机过程,例如,X (t )={1,2,θ1,θ2}表示在时刻t 工段1正在施工,而且已施工了时间θ1,工段2也正在施工,而且已施工了时间θ2,……
令f 0≡0,f n (n ≥1)表示X (t )的第n 个间断点,显然X (t )是以(f n )为骨架时序列的马尔可夫骨架过程.为了求出X (t )的瞬时分布需要写出并解马尔可夫过程的向后方程.对于我们当前这个例子,不难做到这点.
中南大学数学院研究生张玄,康宁和张希娜以及湖南大工商管理学院博士生吴娟也参与了本文的部分研究工作,特此致谢.
参考文献
[1] A .Char nes ,W .Co pper ,G .Th ompson ,Critical path a naly sis v ia chance co nstr ained and stochastic
pro g ramming ,O perations Research 1964
:12:460-470.[2] V.Kullkarni,V.Adlakha ,M a rkov a nd M a rkov -rege ner ativ e PER T net -w or ks,O pe ratio ns Research 1986:34:769-781.
[3] A .A zar on ,H .Ka tagiri ,M .Sakawa ,K .Kato a nd A .M ema ria ni ,A multi -o bjectiv e resource alloca tio n pro blem in PER T netw o rks,Euro pea n Jour na l o f Opera tio na l Resear ch 2006,172:838-854.
[4] A.Aza ro n,R.Tava kko li-M og hddam,A multi-o bjec tive r eso urce allocatio n pro blem in dy namic PER T netw or ks,Applied Ma thematics and Co mputa tio n 2006,181:163-174.
[5] A .A zaro n ,H .Katagiri ,K .Ka to a nd M .Sakaw a ,L ongest pa th analysis in ne two rk of queues :dyanamic scheduling pro blems,Eur opean J o urnal o f O per atio nal Resea rch 2006:174:132-149.
[6] Zhe nting Ho u and Guoxin Liu,M a rkov Skeleton Pro cesses a nd Their Applica tio ns,Science Press,Beijing ,&Inter na tional Pr ess,Bo ston,2005.27
第3期 工程管理的马尔可夫骨架过程建。