数学建模论文范文
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数学建模论文范文--利用数学建模解数学应用题数学建模随着人类的进步,科技的发展和社会的日趋数字化,应用领域越来越广泛,人们身边的数学内容越来越丰富。
强调数学应用及培养应用数学意识对推动素质教育的实施意义十分巨大。
数学建模在数学教育中的地位被提到了新的高度,通过数学建模解数学应用题,提高学生的综合素质。
本文将结合数学应用题的特点,把怎样利用数学建模解好数学应用问题进行剖析,希望得到同仁的帮助和指正。
一、数学应用题的特点我们常把来源于客观世界的实际,具有实际意义或实际背景,要通过数学建模的方法将问题转化为数学形式表示,从而获得解决的一类数学问题叫做数学应用题。
数学应用题具有如下特点:第一、数学应用题的本身具有实际意义或实际背景。
这里的实际是指生产实际、社会实际、生活实际等现实世界的各个方面的实际。
如与课本知识密切联系的源于实际生活的应用题;与模向学科知识网络交汇点有联系的应用题;与现代科技发展、社会市场经济、环境保护、实事政治等有关的应用题等。
第二、数学应用题的求解需要采用数学建模的方法,使所求问题数学化,即将问题转化成数学形式来表示后再求解。
第三、数学应用题涉及的知识点多。
是对综合运用数学知识和方法解决实际问题能力的检验,考查的是学生的综合能力,涉及的知识点一般在三个以上,如果某一知识点掌握的不过关,很难将问题正确解答。
第四、数学应用题的命题没有固定的模式或类别。
往往是一种新颖的实际背景,难于进行题型模式训练,用“题海战术” 无法解决变化多端的实际问题。
必须依靠真实的能力来解题,对综合能力的考查更具真实、有效性。
因此它具有广阔的发展空间和潜力。
二、数学应用题如何建模建立数学模型是解数学应用题的关键,如何建立数学模型可分为以下几个层次:第一层次:直接建模。
根据题设条件,套用现成的数学公式、定理等数学模型,注解图为:将题材设条件翻译成数学表示形式应用题审题选定可直接运用的数学模型题设条件代入数学模型求解第二层次:直接建模。
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。
数学建模论文参考范文9700字数学建模论文范文篇一:数模论文范文Ⅰ、问题的重述石油是重要的战略资源,进入新世纪以来石油价格一路高涨且波动频繁,油价成为全球关注的焦点。
成品油的合理定价对国家经济发展及社会和谐稳定具有重要的意义,还关系到民生,石油储备等多方面的问题。
石油价格的变化深深影响着经济和社会的发展,由于石油的特殊战略地位,油价的波动已经成为各国政府、学者以及业界关注的焦点,每次油价上涨更是吸引了各方广泛的关注。
统计数据表明,自2009年以来,国内成品油价格共调整17次,其中12次上调,5次下调。
以北京为例,93号汽油的零售价也从5.33元/升上涨至目前的8.33元/升,涨幅约为56%。
油价的上涨引起了广大消费者的不满,每到成品油调价窗口期,油价话题总会引发热议;与此同时,现行的成品油定价机制也遭到了广泛质疑,定价机制改革的呼声也日益高涨。
成品油价格究竟多少合适,随之成为一个敏感而又复杂的问题。
当前我国成品油定价体制是否依然合理?现在的问题就是如何综合考虑各种影响成品油价格的因素如原油价格等提出一个合理的成品油定价机制。
试根据中国国情,收集相关数据,综合考虑各种因素,并通过数学建模的方法,就成品油定价机制进行定性分析与定量计算,得出明确、有说服力的结论。
最后,根据建模分析计算的结果,给国家发改委写一份报告,提出自己的新成品油价格机制,并说明新机制的优越性。
Ⅰ、问题的分析及思路2.1、问题分析石油价格过高会影响国民经济的积极性,影响社会稳定,过低又会影响企业的正常运转等,还需要考虑到与国际油价接轨以及我国特殊的国情,以及我国现行的石油价格机制所存在的不合理问题。
现行成品油价格机制是否合理,需要一个量化指标来判定,然而影响成品油定价机制的指标的相关关系和所反应结果的准确度都是模糊不清的。
应此我们需要基于FCE模糊综合评判算法建立一个评价模型,还需要基于AHP层次分析法得到在各级别指标的权重向量。
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。
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。
根据实际问题来建立数学模型,对数学模型来进行求解,然后根据结果去解决实际问题,这就是数学建模,本篇文章主要是向大家介绍几篇数学建模优秀论文得范文,希望对有这方面参考得学者有所帮助。
数学建模优秀论文精选范文10篇之第一篇:培养低年段学生数学建模意识得微课教学---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------感谢使用本套资料,希望本套资料能带给您一些思维上的灵感和帮助,个人建议您可根据实际情况对内容做适当修改和调整,以符合您自己的风格,不太建议完全照抄照搬哦。
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------摘要:本文阐述了录制微课对培养学生建模意识得必要性和可行性,认为在小学数学教学中,鼓励低年段学生录制微课有积极意义,主张提高小学生建模语言表达能力,通过任务驱动和学生自主录制微课,逐步深入学习建模内容,培养并增强学生得建模意识。
关键词:低年段数学; 微课; 建模意识;当今社会,信息技术高速发展使教学资源高度丰富。
广大教师纷纷探讨如何利用信息技术更好地为教学服务,有效地改进教与学得方式,提高学生学习兴趣。
一、录制微课对培养学生建模意识得必要性和可行性“三年级现象”备受关注,很多人认为小学三年级是道坎,有得学生一、二年级数学成绩很好,到了三年级就断崖式下降。
如果真得出现这种现象,那么学生一、二年级数学成绩好只是表象。
一、二年级是学生初步感知数学得重要时期。
低年段数学知识是基础,对于低年段数学教学包括建模教学必须引起广大教育工作者得重视,让学生从小接受正确得教学模式,真正掌握学习数学得思想方法,避免出现短暂成绩好得现象。
大学生数学建模是一项基础性得学科竞赛,可以交流更多得经验,学习更多得知识,所以大学生数学建模很受学者们得欢迎,本篇文章就向大家介绍一些大学生数学建模论文,供给大家作为一个参考。
大学生数学建模论文专业推荐范文10篇之第一篇:数学建模对大学生综合素质影响得调查研究---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------感谢使用本套资料,希望本套资料能带给您一些思维上的灵感和帮助,个人建议您可根据实际情况对内容做适当修改和调整,以符合您自己的风格,不太建议完全照抄照搬哦。
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------摘要:文章通过问卷网以调查问卷得形式和线下访谈得方法 ,对笔者所在学校参加过数学建模竞赛得同学和未参加过数学建模竞赛得同学对数学建模对自身综合素质得影响进行了调查研究。
调查表明,大部分学生都能认识到数学建模学习和竞赛对其自身综合素质得提升是有帮助得,但是大多数学生对数学建模得意义认识还不到位。
文章对调查结果进行分析,结合笔者得切身体会对地方高校数学建模课程教学及学生参加竞赛提出某些建议。
关键词:数学建模; 大学生; 综合素质; 研究;一、前言随着社会得不断进步和发展,大学生想要在激烈得人才竞争中脱颖而出,就必须要不断提高自己得综合素质,而良好得综合素质不仅应具有坚实得理论基础,扎实得专业知识,还应该具有较强得创新能力、与他人合作得能力、较强得语言表达能力、以及稳定得心理状态。
许多科学家断言未来科学技术得竞争是数学技术得竞争,这无疑对数学能力提出了更高得要求,不可否认数学建模课程教学及建模竞赛是提升大学生数学能力得有效途径。
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。
下面是店铺为大家整理的数学建模优秀论文,供大家参考。
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。
数模论文的撰写方法1. 题目2.摘要3. 问题重述4. 问题分析5. 模型假设与约定6. 符号说明及名词定义7. 模型建立与求解①补充假设条件,明确概念,引进参数; ②模型形式(可有多个形式的模型);8. 进一步讨论(参数的变化、假设改变对模型的影响)9. 模型检验(使用数据计算结果,进行分析与检验)10. 模型优缺点(改进方向,推广新思想)11. 参考文献及参考书籍和网站12.附录(计算程序,框图;各种求解演算过程,计算中间结果;各种图形、表格。
)下面是范例:1 问题的提出位于我国西南地区的某个偏远贫困村,年平均降水量不足20mm ,是典型的缺水地区。
过去村民的日常生活和农业生产用水一方面靠的是每家每户自行建造的小蓄水池,用来屯积每逢下雨时获得的雨水,另一方面是利用村里现有的四口水井。
由于近年来环境破坏,经常是一连数月滴雨不下,这些小蓄水池的功能完全丧失。
而现有的四口水井经过多年使用后,年产水量也在逐渐减少,在表1中给出它们在近9年来的产水量粗略统计数字。
2009年以来,由于水井的水远远不能满足需要,不仅各种农业生产全部停止,而且大量的村民每天要被迫翻山越岭到相隔十几里外去背水来维持日常生活。
为此,今年政府打算着手帮助该村解决用水难的问题。
从两方面考虑,一是地质专家经过勘察,在该村附近又找到了8个可供打井的位置,它们的地质构造不同,因而每个位置打井的费用和预计的年产水量也不同,详见表2,而且预计每口水井的年产水量还会以平均每年10%左右的速率减少。
二是从长远考虑,可以通过铺设管道的办法从相隔20公里外的地方把河水引入该村。
铺设管道的费用为L 66Q .0P 0.51(万元),其中Q 表示每年的可供水量(万吨/年),L 表示管道长度(公里)。
铺设管道从开工到完成需要三年时间,且每年投资铺设管道的费用为万元的整数倍。
要求完成之后,每年能够通过管道至少提供100万吨水。
政府从2010年开始,连续三年,每年最多可提供60万元用于该村打井和铺设管道,为了保证该村从2010至2014年这五年间每年分别能至少获得150、160、170、180、190万吨水,请作出一个从2010年起三年的打井和铺设管道计划,以使整个计划的总开支尽量节省(不考虑小蓄水池的作用和利息的因素在内)。
表1 现有各水井在近几年的产水量(万吨)表2 8个位置打井费用(万元)和当年产水量(万吨)2 问题的分析题中要求制定一个总费用(决策目标)最小的抗旱(打井,铺设管道)方案,属于优化问题,并且使得该村从2010至2014年这五年间每年分别能至少获得150、160、170、180、190万吨水,每年费用不超过60万元。
(此两点为主要约束条件)其他的约束条件有:a.每口井只能在2010年开始,连续三年中的其中一年施工b.铺设管道费用为万元整数倍c.由于河位于与该村相隔20公里外的地方,所以管道总长度不小于20公里d.铺设管道需要3年时间,故前3年管道供水量为0,而第4,5年供水量不小于100万吨。
故此模型即为基于以上约束条件的整数规划(最优决策目标)问题。
3 模型的假设a.忽略小蓄水池的作用和利息因素b.不考虑意外情况导致所需经费增加c.假设井在年初修建且时间很短,修完之后即可利用,管道铺好后即可用于供水d.假设这五年之内村民需水量基本稳定e.假设井供水量呈稳定规律变化,不考虑其他因素对产水量的影响f.从长远利益考虑,打井和铺设管道两个方案应同时协调进行4 符号说明X ij 0—1变量,表示第i号井在第j年的施工情况,X ij=1第i号井在第j年施工,X ij=0表示不施工Z j 第j年的总费用P j 第j年的铺管道费用L j 第j 年铺管道公里数W j 第j 年的水量Q 管道供水量N j 所有新建的水井在第j 年的产水量5 模型建立决策变量为三年间铺设管道和打井的总费用。
0—1变量X ij 表示i 号井j 年是否施工,为1则施工,产生费用,P j 表示第j 年的铺路费用。
所以第j 年的总费用Z j =5*X 1j +7*X 2j +5*X 3j +4*X 4j +6*X 5j +5*X 6j +5*X 7j +3*X 8j +P j三年费用min Z=Z 1+Z 2+Z 3=5*X 11+7*X 21+5*X 31+4*X 41+6*X 51+5*X 61+5*X 71+3*X 81+P 1+ 5*X 12+7*X 22+5*X 32+4*X 42+6*X 52+5*X 62+5*X 72+3*X 82+P 2+ 5*X 13+7*X 23+5*X 33+4*X 43+6*X 53+5*X 63+5*X 73+3*X 83+P 3约束条件:1) 由于第i 号井只能在三年中的某一年打造或者不打造,故应有∑=31j Xij <=1;2) 每年的费用不能超过计划即Z 1=5*X 11+7*X 21+5*X 31+4*X 41+6*X 51+5*X 61+5*X 71+3*X 81+P 1; Z 2=5*X 12+7*X 22+5*X 32+4*X 42+6*X 52+5*X 62+5*X 72+3*X 82+P 2; Z 3=5*X 13+7*X 23+5*X 33+4*X 43+6*X 53+5*X 63+5*X 73+3*X 83+P 3; Z 1〈=60,Z 2〈=60 , Z 3〈=603) 每年的水量应满足要求,水量有三部分构成:现有水井的产水量,新建水井的产水量, 管 道铺好后的管道水量。
现有水井产水量可根据2001——2009数据拟合出2010——2014年的,程序编码及拟合图 见附录1,拟合结果如下图所示:新建水井产水量:第一年:N1=25*X11+36*X21+32*X31+15*X41+31*X51+28*X61+22*X71+12*X81;第二年:N2=25*X12+36*X22+32*X32+15*X42+31*X52+28*X62+22*X72+12*X82+25*X11*+36*X21*+32*X31*+15 *X41*+31*X51*+28*X61*+22*X71*+12*X81*第三年:N3=25*X13+36*X23+32*X33+15*X43+31*X53+28*X63+22*X73+12*X83+25*X12*+36*X22*+32*X32*+15 *X42*+31*X52*+28*X62*+22*X72*+12*X82*+25*X11*+36*X21*+32*X31*+15*X41*+31*X51*+28*X61*+22*X71*+12*X81*;第四年:N4=N3*第五年:N5=N3*管道水量:前三年为0,后两年为Q故每年的总水量W1=+N1W2=+N2W3=+N3W4=+N4+QW5=+N5+Q满足,W1>=150, W2>=160, W3>=170, W4>=180, W5>=1904)每年的铺管道费取整且总管道不小20公里即P j=^*L iP j取整L1+L2+L3 >= 206 模型求解将上述模型输入LINGO可得到【2】Local optimal solution found.Objective value:Extended solver steps: 308Total solver iterations: 10226Variable Value Reduced CostZ1Z2Z3X11X21X31X41X51X61X71X81P1X12 X22 X32 X42 X52 X62 X72 X82 P2 X13 X23 X33 X43 X53 X63 X73 X83 P3 Q L1 L2 L3 W1 W2 W3 W4 W5Row Slack or Surplus Dual Price 123456789101112131415161718192021222324252627282930313233即最小总费用为172万元第一年花费20万元打造1,3,6,7号井;花费35万元铺管道公里,共计55万元;第二年花费7万元打造2号井,花费53万元铺管道公里,共计60万元;第三年花费6万元打造5号井,花费51万元铺管道公里,共计577结果分析由结果可知第一年打井1,3,6,7号。
产生水量万吨。
由各井的产水量可知无论是减少井量,或是替换成其他的井,在保证费用不增加的情况下都会使产水量减小,所以第一年只能打井1,3,6,7号。
第二年新增水井2号,总水量,可供替换的井为4,5,7号,与2号水量之差分别为21,5,24皆大于4万吨,故也无法满足水量只能打2号井。
同理第三年也只能打5号井。
这样方案费用是最小的。
8方案评价1)本文把所解决的问题归结为优化问题,建立的数学模型清晰合理。
2)运用MATLAB和LINGO软件处理数据和进行运算,降低运算量,简单易行,有很大的可操作性。
且所得数据较为合理可靠。
3)运用0—1模型解题,全面可靠4)但在实际运用本方案中还应考虑自然因素对产水量的影响,还有需水量的变化,根据实际情况进行灵活改变。
9参考资料1 姜启源谢金星叶俊《数学模型》,20032 穆国旺MATLAB课件LINGO课件3 陈綖《决策分析》19874杨启帆《数学建模中的优化问题》199010 附录附录一:一号井:x=1:1:9y=[,,,,,,,, ]plot(x,y,'k.','markersize',25)a=polyfit(x,y,1)t=1:1:14s=polyval(a,t)hold onplot(t,s,'r-','linewidth',2)grid二号井:x=1:1:9y=[,,,,,,,, ]plot(x,y,'k.','markersize',25) a=polyfit(x,y,3)t=1:1:14s=polyval(a,t)hold onplot(t,s,'r-','linewidth',2) grid 一号井水量模拟图线(万吨)(年份减去2000)三号井:x=1:1:9y=[ ,,,,,,,,]plot(x,y,'k.','markersize',25) a=polyfit(x,y,1)t=1:1:14s=polyval(a,t)hold onplot(t,s,'r-','linewidth',2) grid 二号井水量模拟图线(万吨)(年份减去2000)四号井:x=2:1:9y=[ ,,,,,,,]plot(x,y,'k.','markersize',25) a=polyfit(x,y,3)t=2:1:14s=polyval(a,t)hold onplot(t,s,'r-','linewidth',2) grid 三号井水量模拟图线(万吨)(年份减去2000)(万吨)(年份减去2000)四号井水量模拟图线附录二:min=Z1+Z2+Z3;Z1=5*X11+7*X21+5*X31+4*X41+6*X51+5*X61+5*X71+3*X81+P1;Z2=5*X12+7*X22+5*X32+4*X42+6*X52+5*X62+5*X72+3*X82+P2;Z3=5*X13+7*X23+5*X33+4*X43+6*X53+5*X63+5*X73+3*X83+P3;X11+X12+X13<=1;X21+X22+X23<=1;X31+X32+X33<=1;X41+X42+X43<=1;X51+X52+X53<=1;X61+X62+X63<=1;X71+X72+X73<=1;X81+X82+X83<=1;@bin(X11);@bin(X12);@bin(X13);@bin(X21);@bin(X22);@bin(x23);@bin(X31);@bin(X32);@bin(X33);@bin(X41);@bin(X42);@bin(X43);@bin(X51);@bin(X52);@bin(X53);@bin(X61);@bin(X62);@bin(X63);@bin(X71);@bin(X72);@bin(X73);@bin(X81);@bin(X82);@bin(X83);P1=*Q^*L1;P2=*Q^*L2;P3=*Q^*L3;L1+L2+L3>=20;@gin(P1);@gin(P2);@gin(P3);Z1<=60;Z1>=0;Z2>=0;Z2<=60;Z3<=60;Z3>=0;W1=+25*X11+36*X21+32*X31+15*X41+31*X51+28*X61+22*X71+12*X81;W2=+25*X12+36*X22+32*X32+15*X42+31*X52+28*X62+22*X72+12*X82+25*X11*+36*X21*+32*X3 1*+15*X41*+31*X51*+28*X61*+22*X71*+12*X81*;W3=+25*X13+36*X23+32*X33+15*X43+31*X53+28*X63+22*X73+12*X83+25*X12*+36*X22*+32*X3 2*+15*X42*+31*X52*+28*X62*+22*X72*+12*X82*+25*X11*+36*X21*+32*X31*+15*X41*+31*X 51*+28*X61*+22*X71*+12*X81*;W4=+()*+Q;W5=+()*+Q;Q>=100;W1>=150;W2>=160;W3>=170;W4>=180;W5>=190;end附录三:。