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数学建模简介

数学模型是对一个实际问题,按照其内在规律做出一些必要、合理的简化假设后,运用适当的数学工具,得到的衣蛾数学结结构,借助数学的分析和计算全面探讨并求出所得模型的解,再结合相关背景知识,运用所得结果解释或者回答实际问题,而建立数学模型的全过程被称为数学建模

数学建模的方法与步骤

数学建模的一般步骤

  1. 模型的准备(问题分析)

建模的问题可能来自于各行各业,而我们不可能是全才,因此,当劫持到某个问题时,我们可能对其背景知识一无所知,这就需要我们想方设法的去了解问题的实际背景,通过查阅、学习可能对问题有了一个模糊的印象,再通过进一步的分析,对问题的了解会更加明朗化。

  1. 模型的假设

现实事件的复杂性和多样性,使得我们不得不根据实际情况扩大思考的范围,在根据实际对象的特性和建模的目的,在分析问题的基础上对问题进行必要的、合理的取舍简化,并使用精确的语言做出假设,
必要而合理化的模型化假设应遵循两条原则, 简化问题保持模型与实际问题的“贴近度”

  1. 模型的建立

根据所做的假设,利用适当的数学工具,建立多个量之间的等式或者不等式关系,列出表格,画出图形或者确定其他数学结构,事实上,建模时还有一个原则: 尽可能采用简单的数学工具,以便使更多的人能够了解和使用模型

  1. 模型求解

对建立的模型进行数学上的求解,包括解方程、画图形、证明定理以及逻辑运算等,会用到传统的和近代的数学方法,特别时软件和计算机技术。

  1. 模型的分析

将求得的模型结果进行数学上的分析,有时根据问题的性质,分析各变量之间的关系和特定形态,有时根据所得结果给出数学上的预测,有时则给出数学上的最优决策或者控制,

  1. 模型的检验

把模型分析的结果返回到实际所研究的对象中,如果检验的结果不符合或者部分不符合实际情况,那么我们必须回到建模之处,修改、补充假设,重新建模,如果检验结果和实际情况相符,则进行最后的工作,模型应用。

数学建模的思想方法

虽然建模没有固定的模式,但科学的思维方式是建模工作的基础,创新思维是建模成功的源泉.数学的创新思维有:类比思维归纳思维逆向思维发散思维猜测思维等.这些方法有许多共性。

数学模型的特点与分类

数学模型的特点

  1. 答案的不唯一性
  2. 方法的不统一性
  3. 模型的逼真性和可行性
  4. 模型的渐进性
  5. 模型的可转移性推广性

数学模型的分类

分类标准具体类别
对某个实际问题了解的深入程度白箱模型、灰箱模型、黑箱模型
模型中变量的特征连续性模型、离散型模型或者确定性模型、随机模型
建模中所用到的数学方法初等模型、微分方程模型、线性方程组模型、规划模型、差分模型、图论模型、概率统计模型
应用领域生物模型、医学模型、经济模型、社会模型、交通流模型
模型随时间的变化静态模型和动态模型