高中数学建模论文
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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。
[数学建模论文范文]数学建模论文优秀范文2篇数学建模论文范文一:建模在高等数学教学中的作用及其具体运用一、高等数学教学的现状(一) 教学观念陈旧化就当前高等数学的教育教学而言,高数老师对学生的计算能力、思考能力以及逻辑思维能力过于重视,一切以课本为基础开展教学活动。
作为一门充满活力并让人感到新奇的学科,由于教育观念和思想的落后,课堂教学之中没有穿插应用实例,在工作的时候学生不知道怎样把问题解决,工作效率无法进一步提升,不仅如此,陈旧的教学理念和思想让学生渐渐的失去学习的兴趣和动力。
(二) 教学方法传统化教学方法的优秀与否在学生学习的过程中发挥着重要的作用,也直接影响着学生的学习成绩。
一般高数老师在授课的时候都是以课本的顺次进行,也就意味着老师“由定义到定理”、“由习题到练习”,这种默守陈规的教学方式无法为学生营造活跃的学习氛围,让学生独自学习、思考的能力进一步下降。
这就要求教师致力于和谐课堂氛围营造以及使用新颖的教育教学方法,让学生在课堂中主动参与学习。
二、建模在高等数学教学中的作用对学生的想象力、观察力、发现、分析并解决问题的能力进行培养的过程中,数学建模发挥着重要的作用。
最近几年,国内出现很多以数学建模为主体的赛事活动以及教研活动,其在学生学习兴趣的提升、激发学生主动学习的积极性上扮演着重要的角色,发挥着突出的作用,在高等数学教学中引入数学建模还能培养学生不畏困难的品质,培养踏实的工作精神,在协调学生学习的知识、实际应用能力等上有突出的作用。
虽然国内高等院校大都开设了数学建模选修课或者培训班,但是由于课程的要求和学生的认知水平差异较大,所以课程无法普及为大众化的教育。
如今,高等院校都在积极的寻找一种载体,对学生的整体素质进行培养,提升学生的创新精神以及创造力,让学生满足社会对复合型人才的需求,而最好的载体则是高等数学。
高等数学作为工科类学生的一门基础课,由于其必修课的性质,把数学建模引入高等数学课堂中具有较广的影响力。
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。
重点高中数学建模论文精选————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:关于北京市按机动车尾号限行的合理性北京四中初一年级:胡思行摘要本论文就奥运会后,市政府颁布的机动车限行措施,通过数据整理,用函数来表示出限行对环境的好处,对节约能源的好处,另外还有因限行导致的汽油收入的减少。
通过函数比较、数据举例,从环保和经济的角度,阐述限行的合理性。
关键词:减少车辆、减少排放、汽油减收。
正文1、背景:从奥运会前夕开始,北京市实行了单双号限行政策。
从效果来看,奥运会期间,北京蓝天比例达到了100%,交通状况明显改善,这些是显而易见的。
当然,在限行背后,部分开车族的出行受到了限制,北京市加油站的收入也有所下降。
奥运会后,北京继续实施尾号限行措施。
这究竟是有利还是无利呢?利显然是有的,而不利也不能忽视。
在到达利最大时,也应该尽量减小不利,这才是最佳的决策。
2、提出问题:如何限行,才能既考虑到节能环保,又考虑到经济?政府为什么这样限行?3、论文概述:用一次函数y=ax+b ,表示出污染物排放与限制车辆数量的关系,汽油减少量与限制车辆数量的关系,汽油收入的减少与限制车辆数量的关系。
再在直角坐标系中表示出各个函数,讨论如何限行最好。
4、研究设减少行驶的车辆数是C ,减少污染物排放量是G ,减少汽油使用量是P ,减少汽油收入是M ;限行比例是x ;油价是P 0元/升。
(1)奥运期间背景:奥运会期间,北京市共有机动车335万辆,其中公车60万辆、公交车2万多辆,出租车4万多辆。
限行措施:公车减少50%,社会车辆按尾号单号在单日行驶、双号在双日行驶。
公交车、出租车、紧急车辆不受限制。
C 日≈50%×60+50%×(335-60-2-4)=164.5(万辆) 相关资料:“好运北京”体育赛事空气质量测试结果昨天公布。
数学建模优秀论文范文2017数学建模优秀论文范文1各位老师,下午好! 我叫XXX,是20xx级**班的学生,我的论文题目是《数学建模教学培养高中生创造性思维能力的实验研究》,论文是在钟育彬导师的悉心指点下完成的,在这里我向我的导师表示深深的谢意,向各位老师不辞辛苦参加我的论文答辩表示衷心的感谢,并对三年来我有机会聆听教诲的各位老师表示由衷的敬意。
下面我将本论文设计的目的和主要内容向各位老师作一汇报,恳请各位老师批评指导。
首先,我想谈谈这个毕业论文设计的目的及意义。
在数学教学中培养学生的创造性思维能力是必要的和必需的。
如何在数学教学中培养学生的创造性思维能力,是数学教育的重大课题。
培养与训练学生的创造性思维能力并不是高不可攀的,而是能够在数学教学中脚踏实地做好的。
数学教学中培养学生的创造性思维能力可以让学生凭借数学专业领域的知识经验,不断深化与发展,逐渐有量变到质变,向较深层次跳跃,以便为以后的发展打好基础。
数学建模法是研究数学的基本方法之一,数学模型的建构自身就是一个创新的过程,进行数学建模教学不仅能够使学生构建数学知识基础,更是让学生进行创造性思维培养的重要途径和手段,是培养学生创造性思维能力的重要方法,对学生形成数学素养具有重要作用。
数学建模成为培养学生创造性思维能力的有效途径之一。
事实上,我国的一些教育工作者在这一领域已经做了初步的研究工作,但是这些研究大多局限于理论的探讨,而对于数学建模与创造性思维能力的关系,特别是如何通过数学建模教学培养高中生的创造性思维能力方面的研究还很少,并且大都不够深入,不够系统,研究结论缺少实证研究的有力支持。
本文尝试开展实验研究去探讨数学建模与高中生创造性思维能力之间的关系,并做出假设:数学建模教学有利于培养高中生的创造性思维能力。
本文通过验证假设目的是证明数学建模教学培养高中生创造性思维能力的有效性,从而给广大高中数学教师一定的教学启示,推动他们积极开展数学建模教学,培养学生的创造性思维能力,为加快培养创造性人才做出贡献。
数学建模论文数学建模论文模板1数学建模随着人类的进步,科技的进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。
强调数学应用及培育应用数学意识对推动素养教育的实施意义非常巨大。
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,提高同学的综合素养。
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,盼望得到同仁的关心和指正。
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。
如与课本学问亲密联系的源于实际生活的应用题;与模向学科学问网络交汇点有联系的应用题;与现代科技进展、社会市场经济、环境爱护、实事政治等有关的应用题等。
其次、数学应用题的求解需要采纳数学建模的`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、数学应用题涉及的学问点多。
是对综合运用数学学问和方法解决实际问题力量的检验,考查的是同学的综合力量,涉及的学问点一般在三个以上,假如某一学问点把握的不过关,很难将问题正确解答。
二、数学应用题如何建模第一层次:直接建模。
依据题设条件,套用现成的数学公式、定理等数学模型,注解图为:其次层次:直接建模。
可利用现成的数学模型,但必需概括这个数学模型,对应用题进行分析,然后确定解题所需要的详细数学模型或数学模型中所需数学量需进一步求出,然后才能使用现有数学模型。
第三层次:多重建模。
对简单的关系进行提炼加工,忽视次要因素,建立若干个数学模型方能解决问题。
第四层次:假设建模。
要进行分析、加工和作出假设,然后才能建立数学模型。
如讨论十字路口车流量问题,假设车流平稳,没有突发大事等才能建模。
高中数学论文案例大数据时代下的数学建模与应用高中数学论文案例:大数据时代下的数学建模与应用摘要:本文将探讨大数据时代下数学建模在解决实际问题中的重要应用。
首先,简要介绍了大数据时代的背景和意义。
接着,重点分析了数学建模在大数据处理、数据挖掘和预测分析等方面的应用。
进一步,通过实际案例分析,展示了数学建模在金融、医疗、交通和环境等领域的成功应用。
最后,对未来数学建模在大数据时代的发展趋势进行了展望。
1. 引言随着互联网和信息技术的迅猛发展,数据产生和积累呈爆发式增长,进入了大数据时代。
这些数据以极快的速度增长并且蕴含着大量有价值的信息。
然而,仅靠人工处理已经无法应对如此庞大和复杂的数据集。
因此,数学建模作为一种应对大数据挑战的有效工具,逐渐受到广泛重视和应用。
2. 数学建模在大数据处理中的应用在大数据处理中,数学建模起到了至关重要的作用。
通过数学建模,我们可以将庞大的数据集转化为可分析的形式,提取出其中的关联性和规律性。
数学建模方法如矩阵分解、回归模型和图论等,能够帮助我们对数据进行处理、清洗、特征选择等操作,从而为后续的数据分析和应用奠定基础。
3. 数学建模在数据挖掘与预测分析中的应用在大数据时代中,数据挖掘和预测分析成为重要的任务。
通过数学建模,我们可以运用聚类分析、关联规则挖掘、时间序列预测等算法,从大数据中挖掘出有用的模式和知识。
这些模式和知识可以应用于市场营销、用户推荐、风险评估等领域,为决策提供有力支持。
4. 数学建模在金融领域的应用案例大数据时代下,金融领域是数学建模的重要应用场景之一。
通过数学建模,我们可以分析金融市场的变动趋势、预测股票价格,寻找投资机会,提高投资回报率。
同时,数学建模还可以帮助银行和保险公司进行风险评估和欺诈检测,提高金融领域的安全性和效率。
5. 数学建模在医疗领域的应用案例数学建模在医疗领域也有广泛的应用。
例如,通过数学建模可以分析大量的医学数据,辅助医生进行疾病诊断和治疗方案选择。
数学建模论文基本结构[五篇范文]第一篇:数学建模论文基本结构数学建模论文基本结构一、题目(突出问题和模型,即什么问题,哪类数学模型,要反映主题思想)最优捕鱼策略模型零件参数的优化设计风险投资组合的线性规划模型投资组合方案的模糊规划模型灾情巡视路线的图论模型关于洗衣机节水的数学模型二、摘要(200-300字,包括研究的意义、模型的主要思想、特点、建模方法和主要结果)论文特色讲清楚,让人看到论文的新意.全国评阅时将首先根据摘要和论文整体结构及概貌对论文优劣进行初步筛选a.模型的数学归类(在数学上属于什么类型);b.建模的思想(思路);c.算法思想(求解思路);d.建模特点(模型优点,建模思想或方法,算法特点,结果检验,灵敏度分析,模型检验……);e.主要结果(数值结果,结论;回答题目所问的全部“问题”)。
▲注意表述:准确、简明、条理清晰、务必认真校对。
三、关键词(求解问题、使用的方法中的重要术语3—5个)四、正文1、问题重述2、问题分析3、模型假设与符号说明4、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);5、模型检验(使用数据计算结果,进行分析与检验)6、进一步讨论(参数的变化、假设改变对模型的影响)7、模型优缺点(改进方向,推广新思想)五、参考文献参考文献参考文献中书籍的表述方式为:序号,作者,书名,版本(第1版不标注),出版地:出版社,出版年,页码。
参考文献中期刊杂志论文的表述方式为:序号,作者,论文名,杂志名,卷期号:起止页码,出版年。
参考文献中网上资源的表述方式为:序号,作者,资源标题,网址,访问时间(年月日)。
六、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)第二篇:数学建模论文论文题目三号黑体字摘要摘要标题:是以最恰当、最简明的词语反映论文中主要内容的逻辑组合。
要求:反映内容准确得体,外延内涵恰如其分,用语凝练醒目。
题目是给评委的第一印象,建议将论文所有模型或者算法加入题目中,例如《用遗传算法解决XXXX问题》。
数学建模竞赛获奖论文范文数学的运用越来越广泛了,利用建立数学模型解决实际问题的数学建模活动也应运而生了。
下面是店铺为大家推荐的数学建模论文,供大家参考。
数学建模论文范文篇一:《高中开设数学建模课程的意义与定位》1、高中开设数学建模课程的背景在高中设置的课程中,数学是一门必修课程,也是高考比重最大的一门课程,其最终目标是将数学知识融入现实问题中去,从而解决问题,这也是教育教学的最终目的。
要达到教育教学的最终目的,必须改革高中的数学课程教学,建设高中数学建模课程。
高中数学建模课程可以根据简单的现实问题设置,针对实际生活中的一些简单问题进行适当的假设,建立高中数学知识能解决该问题的数学模型,进而解决该实际问题。
因此,可以说高中数学建模课程是利用所学高中数学知识解决实际问题的课程,是将高中数学知识应用的一门课程,是培养出高技能人才的基础课程。
国家教育部制定的高中数学课程标准,重点强调:"要重视高中学生从自己的生活经验和所学知识中去理解数学、学习数学和应用数学,通过自己的感知和实际操作,掌握基本的高中数学知识和数学逻辑思维能力,让高中生体会到数学的乐趣,对数学产生兴趣,让其感觉到数学就在身边。
"但是现实中高中数学的教学情况堪忧,基本上都是满堂灌的教学,学生不会应用,对数学毫无兴趣可言,主要体现在三个方面。
第一,虽然有很多学生以高分成绩进入高中学习,但是其数学应用的基础非常差,基本上是会生搬硬套,不会解决实际问题,更不会将数学知识联系到生活中来;也有少数学生数学基础差,没有养成好的数学学习习惯,导致产生厌恶数学的情绪,数学基础知识都没学好,更不用说是用数学解决实际问题。
这少数学生就是上课睡觉混日子,根本不去学习,这与高中数学课程的开设目标截然不符。
第二,高中数学课程的教学内容与实际问题严重脱节,高中的数学教材中涉及的数学知识基本上都是计算内容,而不是用来处理和解决生活问题的,更是缺少数学与其他学科(比如化学、物理、生物、地理等)的相互渗透,即便高中数学课程中有一些数学应用的例子,也属于选学内容,教师根本不去讲、不涉及,这样导致高中数学课的教学达不到其教学目的,发挥不出功能。
数学建模论文数学建模论文范文3000字数学建模论文篇1数学建模本身是一个创造性的思维过程,它是对数学知识的综合应用,具有较强的创新性,以下是一篇关于数学建模教育开展策略探究的论文范文,欢迎阅读参考。
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,就要分析假设中某些因素的合理性,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建模教育强调如何把实际问题转化为数学问题,进而利用数学及其有关的工具解决这些问题,因此在大学数学的教学活动中融入数学建模思想,鼓励学生参与数学建模实践活动,不但可以使学生学以致用,做到理论联系实际,而且还会使他们感受到数学的生机与活力,激发求知的兴趣和探索的欲望,变被动学习为主动参与其效率就会大为改善。
高中数学建模论文 Company number:【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】
数学建模之观影的最佳位置
山东省茌平县第一中学高二(9)班李成真
指导老师于海霞摘要
当今这个时代,电影是一种喜闻乐见的大众艺术,人们喜欢在闲暇时间走进影院,体验其中的喜怒哀乐。
而同时,作为一种消费,人们总是希望自己能坐在电影院的最佳位置,使得视觉,听觉得到最好的享受,本文章从看电影时观众的舒适度出发,对影院的座位设计进行了探讨,而我也专门到电影院采集了相关的一些数据,比如大屏幕的长宽,地板倾角θ等,通过查阅文献,我了解到影院座位的舒适程度主要取决于视角α.和仰角β,视角是观众眼睛到屏幕上下边缘的视线的夹角, 越大越好; 仰角是观众眼睛到屏幕上边缘视线与水平线的夹角, 太大使人的头部过分上仰, 引起不适, 一般要求仰角β不超过30。
【1】在了解了这些之后,并通过非线性规划,自学了Matlab软件,利用其进行了计算。
关键词
电影院最佳位置仰角视角 Matlab
前言
电影是一种表演艺术、视觉艺术及听觉艺术,利用胶卷、录像带或数位媒体将影像和声音捕捉,再加上后期的编辑工作而成。
电影艺术诞生于1895年12月28日。
电影于1896年8月传入中国上海。
随着人们生活质量的提高,更高的生活品质成为人们的追求,电影作为一个雅俗共赏的消遣方式,越来越受到人们的关注,而中国的票房也逐年升高,除了引进的外国大片获得很高的票房,如《阿凡达》、《泰坦尼克号》等,国产影片也令人刮目相看,《泰
囧》、《大闹天宫》、《私人定制》等创造了一个又一个票房奇迹。
从中我们看到电影在人们生活中的重要性,也因此,为吸引观众,影院开始引入高科技,如3D技术、曲面屏幕、IMAX大屏,除
此之外,在设计时影院也充分考虑了观众看电影时的舒适度,对于影院的地板倾角,前后排椅子之间的距离,以及观众离屏幕的距离都进行了精心设计。
可是尽管如此,不同的位置看电影,感受肯定会有很大差异,根据这个想法,我们进行了数学建模。
建模构想
看电影时的舒适感取决于视角α和仰角β,所以在选取最佳位置时要综合考虑两者,视角是观众眼睛到屏幕上下边缘的视线的夹角, 越大越好; 仰角是观众眼睛到屏幕上边缘视线与水平线的夹角, 太大使人的头部过分上仰, 引起不适,一般要求仰角β不超过30。
所以如果坐的太靠前,导致仰角太大,除了脖子会感到酸痛外,视野及画面感也不好,甚至会感到头晕。
而坐的太靠后,又可能会觉得画面不是那么的清晰,甚至被前面的观众挡住视线,看不到屏幕的最下面。
所以,看电影挑选位置是一门学问。
设影院的屏幕高为h,上边缘距离地面高为H,影院的地板线通常与水平线有一个倾角θ,第一排和最后一排与屏幕水平距离分别为d, D, 观众的平均座高为c (指眼睛到地面的距离), 为了得到这些基本参数,我专门来到电影院采集数据,询问了电影院工作人员,在说明来意之后,她热心的为我解答甚至专门拿出了电影院建设之初的相关材料,而我也得知了参数h = , H= 5, d= , D= 19,c =
(单位m )。
地板线的倾角θ= ,并且查出电影院一般的中等放映厅排数为19排,这样就可以求出每两排之间间距为/18=
图一.询问工作人员关于影院参数的问题
本文从观众看电影的视角和仰角入手,列出非线性方程,并力求使得视角最大化,仰角最小化,从而可求出观影的最佳位置。
图二. 电影院座位图
基本假设:
1.每位观众坐下后眼睛到地面的距离相等。
2.忽略前排观众对后排观众的阻挡,每个人都可以完整的看到整个大屏幕
3.本文中用到的电影院的各种数据是标准电影院,但不代表所有的放映厅,因其规格不同。
4.不考虑曲面屏幕对视觉带来的影响。
模型的建立:
考虑到看电影的每个人是离散的,因此,在知道电影院的座位一共有22排后,就可以将看电影的最佳位置转变为一个个离散的点。
除此之外,最佳位置一定位于最中央的一列上的某个位置,因此,可以通过求解哪一排的观影效果最好来确定最佳位置。
这样问题就转化为一个平面的几何问题,从而可以绘制出影院放映厅内的剖面图,如下图所示。
且各未知量均标记在图上。
图三.放映厅剖面图
模型求解
为达到”视角尽可能大, 仰角尽可能小”的目的, 就在λ线(视觉线)上选择合适的点使得角α尽量大, 但角β尽量小, 最佳位置就是要在这两者之间找到一个契合点; 由于α的变化范围在0o- 90o之间, α-β的范围在-90o- 90o之间, 所以α和α- β的大小可用正切( tan)和反正切函数( arctan)来衡量, 如图1所示, 即有:
tanβ
x L
H-
=
(L + h > H 时为正)
令:f(x)=tanβ F(x)=α
因此可得到目标函数:
约束条件为:
影院中每排据屏幕的距离x 可表示为:
其中: L表示观众眼睛到水平面的距离, n表示影院中座位的排数。
对于这个多目标问题, 用“主目标优化法”对模型进行求解。
进一步分析, 人们看电影时, 视角大时能达到更好的观看效果, 而通
过调整颈部的扭转角度,也就是仰角,只要角度不太大, 是不会给人们的身体带来较大的不适感, 特别是电影内容比较精彩时, 人们会更忽略颈部的轻微不适感。
一般情况下, 当仰角不超过30o 时, 短时间内人们是不会感觉不舒适的。
也就是说, 视角大给人们带来的满
足感比仰角小给人们带来的舒适感更为重要。
所以F(x) 为主要目标, f( x ) 降为约束条件, 那么问题转化为一个非线性规划[2]
那么,F (x)约束条件为:
.⎪⎩
⎪⎨⎧+-=<≤≤∈-+=+c d x L x f m n Z n n d x o θtan )(30tan )()1)(1(8.0 (1)
将式(1)的约束条件带入F (x)可得:
F (x)=x
L x L 58.1arctan 5arctan -++- 运用MATLAB [3- 5] 软件解出最优解为:, F(x)=
即:α=。
此时x = 。
由X=+(n-1),得n=4
因此最佳位置位于第四排的中间位置。
结果分析
模型的结果表明, 坐在第4排最中央位置看电影效果最好, 也即是所谓的最佳位置, 在第4排之前和之后看电影的效果都会略有下降, 出现这一结果的原因主要是因为在前面3排时, 虽然视角比较大, 但仰角也比较大并且还超过了30o , 而在后面几排, 虽然仰角较小, 但视角也很小, 因此效果也不是很好。
所以这一结果对整体效果来说是非常合理的。
此模型还可以用于大型场合的座位安排与设计, 如
会场、演播厅、体育场等。
诚然, 本文考虑影院座位设计问题时, 还未能包含相关参数的误差等问题, 而且所得出的结果也只是试用符合这些参数的电影院等场所,值得进一步将影院座位设计问题转化为非线性随机互补问题, 以研究其解的存在性、适用性、稳定性和灵敏度分析。
从而, 可以将该建模方法用于相似问题的解决。
总而言之,本文通过数学建模的方法得出看电影时的最佳位置,为人们更舒适的享受生活提供了准确的数据以及更精确的结果。
参考文献
[1] 周人忠. 电影院建筑设计[M] . 北京: 中国建筑工业出版社, 1986.
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[5] 徐瑞, 黄兆东, 阎凤玉. MATLAB 科学计算与工程分析[M ] . 北京: 科学出版社, 2008.
参考书目:
Matlab数学计算范例教程石博强腾贵法等着。