⑴ 数学建模的步骤
数学建模的主要步骤:
第一、 模型准备
首先要了解问题的实际背景,明确建模目的,搜集必需的各种信息,尽量弄清对象的特征。
第二、 模型假设
根据对象的特征和建模目的,对问题进行必要的、合理的简化,用精确的语言作出假设,是建
模至关重要的一步。如果对问题的所有因素一概考虑,无疑是一种有勇气但方法欠佳的行为,所以
高超的建模者能充分发挥想象力、洞察力和判断力,善于辨别主次,而且为了使处理方法简单,应
尽量使问题线性化、均匀化。
第三、 模型构成
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,构造各个量间
的等式关系或其它数学结构。这时,我们便会进入一个广阔的应用数学天地,这里在高数、概率老
人的膝下,有许多可爱的孩子们,他们是图论、排队论、线性规划、对策论等许多许多,真是泱泱
大国,别有洞天。不过我们应当牢记,建立数学模型是为了让更多的人明了并能加以应用,因此工
具愈简单愈有价值。
第四、模型求解
可以采用解方程、画图形、证明定理、逻辑运算、数值运算等各种传统的和近代的数学方法,
特别是计算机技术。一道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,因此编程和熟悉数学软件包能力便举足轻重。
第五、模型分析
对模型解答进行数学上的分析。"横看成岭侧成峰,远近高低各不?quot;,能否对模型结果作
出细致精当的分析,决定了你的模型能否达到更高的档次。还要记住,不论那种情况都需进行误差
分析,数据稳定性分析。
数学建模采用的主要方法有:
(一)、机理分析法:根据对客观事物特性的认识从基本物理定律以及系统的结构数据来推导出模
型。
1、比例分析法:建立变量之间函数关系的最基本最常用的方法。
2、代数方法:求解离散问题(离散的数据、符号、图形)的主要方法。
3、逻辑方法:是数学理论研究的重要方法,对社会学和经济学等领域的实际问题,在决策,对策
等学科中得到广泛应用。
4、常微分方程:解决两个变量之间的变化规律,关键是建立“瞬时变化率”的表达式。
5、偏微分方程:解决因变量与两个以上自变量之间的变化规律。
(二)、数据分析法:通过对量测数据的统计分析,找出与数据拟合最好的模型
1、回归分析法:用于对函数f(x)的一组观测值(xi,fi)i=1,2,…,n,确定函数的表达式,由
于处理的是静态的独立数据,故称为数理统计方法。
2、时序分析法:处理的是动态的相关数据,又称为过程统计方法。
3、回归分析法:用于对函数f(x)的一组观测值(xi,fi)i=1,2,…,n,确定函数的表达式,由
于处理的是静态的独立数据,故称为数理统计方法。
4、时序分析法:处理的是动态的相关数据,又称为过程统计方法。
(三)、仿真和其他方法
1、计算机仿真(模拟):实质上是统计估计方法,等效于抽样试验。①离散系统仿真,有一组状
态变量。②连续系统仿真,有解析表达式或系统结构图。
2、因子试验法:在系统上作局部试验,再根据试验结果进行不断分析修改,求得所需的模型结构
。
3、人工现实法:基于对系统过去行为的了解和对未来希望达到的目标,并考虑到系统有关因素的
可能变化,人为地组成一个系统。
希望能解决您的问题。
⑵ 数学建模的七个步骤
数学建模(mathematical modeling)就是通过建立数学模型来解决各种实际问题的方法。数学建模没有固定的格式和标准,也没有明确的方法,通常有6个步骤:
明确问题
合理假设
搭建模型
求解模型
分析检验
模型解释
1、明确问题
数学建模所处理的问题通常是各领域的实际问题,这些问题本身往往含糊不清,难以直接找到关键所在,不能明确提出该用什么方法。因此建立模型的首要任务是辨明问题,分析相关条件和问题,一开始尽可能使问题简单,然后再根据目的和要求逐步完善。
2、合理假设
作出合理假设,是建模的一个关键步骤。一个实际问题不经简化、假设,很难直接翻译成数学问题,即使可能也会因其过于复杂而难以求解。因此,根据对象的特征和建模的目的,需要对问题进行必要合理地简化。
合理假设的作用除了简化问题,还对模型的使用范围加以限定。
作假设的依据通常是出于对问题内在规律的认识,或来自对数据或现象的分析,也可以是两者的综合。作假设时,既要运用与问题相关的物理、化学、生物、经济、机械等专业方面的知识,也要充分发挥想象力、洞察力和判断力,辨别问题的主次,尽量使问题简化。
为保证所作假设的合理性,在有数据的情况下应对所作的假设及假设的推论进行检验,同时注意存在的隐含假设。
3、搭建模型
搭建模型就是根据实际问题的基本原理或规律,建立变量之间的关系。
要描述一个变量随另一个变量的变化而变化,最简单的方法是作图,或者画表格,还可以用数学表达式。在建模中,通常要把一种形式转换成另一种形式。将数学表达式转换成图形和表格较容易,反过来则比较困难。
用一些简单典型函数的组合可以组成各种函数形式。使用函数解决具体的实际问题,还比须给出各参数的值,寻求这些参数的现实解释,往往可以抓住问题的一些本质特征。
4、求解模型
对模型的求解往往涉及不同学科的专业知识。现代计算机科学的发展提供了强有力的辅助工具,出现了很多可进行工程数值计算和数学推导的软件包和仿真工具,熟练掌握数学建模的仿真工具可大大增强建模能力。
不同数学模型的求解难易不同,一般情况下很多实际问题不能求出解析解,因此需要借助计算机用数值的方法来求解,在编写代码之前要明确算法和计算步骤,弄清初始值、步长等因素对结果的影响。
5、分析检验
在求出模型的解后,必须对模型和“解”进行分析,模型和解的适用范围如何,模型的稳定性和可靠性如何,是否到达建模目的,是否解决了问题?
数学模型相对于客观实际不可避免地会带来一定误差,一方面要根据建模的目的确定误差的允许范围,另一方面要分析误差来源,想办法减小误差。
一般误差有以下几个来源,需要小心分析检验:
模型假设的误差:一般来说模型难以完全反映客观实际,因此需要做不同的假设,在对模型进行分析时,需要对这些假设小心检验,分析比较不同假设对结果的影响。
求近似解方法的误差:一般来说很难得到模型的解析解,在采用数值方法求解时,数值计算方法本身也会有误差。这类误差许多是可以控制的。
计算工具的舍入误差:在用计算器或计算机进行数值计算时,都不可避免由于机器字长有限而产生舍入误差,如果进行了大量运算,这些误差的积累是不可忽视的。
数据的测量误差:在用传感器、调查问卷等方法获得数据时,应注意数据本身的误差。
6、模型解释
数学建模的最后阶段是用现实世界的语言对模型进行翻译,这对使用模型的人深入了解模型的结果是十分重要的。模型和解是否有实际意义,是否与实际证据相符合。这一步是使数学模型有实际价值的关键一步。
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数学模型和数学建模介绍
数学建模常用的
⑶ 1.什么是数学模型数学建模的一般步骤是什么 2.数学建模需要具备哪些能力和知识 答的好悬赏加
数学建模是利用数学方法解决实际问题的一种实践.即通过抽象、简化、假设、引进变量等处理过程后,将实际问题用数学方式表达,建立起数学模型,然后运用先进的数学方法及计算机技术进行求解.
数学建模将各种知识综合应用于解决实际问题中,是培养和提高学生应用所学知识分析问题、解决问题的能力的必备手段之一.
数学建模的一般方法和步骤
建立数学模型的方法和步骤并没有一定的模式,但一个理想的模型应能反映系统的全部重要特征:模型的可靠性和模型的使用性.建模的一般方法:
机理分析:根据对现实对象特性的认识,分析其因果关系,找出反映内部机理的规律,所建立的模型常有明确的物理或现实意义.
测试分析方法:将研究对象视为一个“黑箱”系统,内部机理无法直接寻求,通过测量系统的输入输出数据,并以此为基础运用统计分析方法,按照事先确定的准则在某一类模型中选出一个数据拟合得最好的模型.测试分析方法也叫做系统辩识.
将这两种方法结合起来使用,即用机理分析方法建立模型的结构,用系统测试方法来确定模型的参数,也是常用的建模方法.
在实际过程中用那一种方法建模主要是根据我们对研究对象的了解程度和建模目的来决定.机理分析法建模的具体步骤大致如下:
1、 实际问题通过抽象、简化、假设,确定变量、参数;
2、 建立数学模型并数学、数值地求解、确定参数;
3、 用实际问题的实测数据等来检验该数学模型;
4、 符合实际,交付使用,从而可产生经济、社会效益;不符合实际,重新建模.
数学模型的分类:
1、 按研究方法和对象的数学特征分:初等模型、几何模型、优化模型、微分方程模型、图论模型、逻辑模型、稳定性模型、统计模型等.
2、 按研究对象的实际领域(或所属学科)分:人口模型、交通模型、环境模型、生态模型、生理模型、城镇规划模型、水资源模型、污染模型、经济模型、社会模型等.
数学建模需要丰富的数学知识,涉及到高等数学,离散数学,线性代数,概率统计,复变函数等等基本的数学知识.同时,还要有广泛的兴趣,较强的逻辑思维能力,以及语言表达能力等等.
参加数学建模竞赛需知道的内容
一、全国大学生数学建模竞赛
二、数学建模的方法及一般步骤
三、重要的数学模型及相应案例分析
1、线性规划模型及经济模型案例分析
2、层次分析模型及管理模型案例分析
3、统计回归模型及案例分析
4、图论模型及案例分析
5、微分方程模型及案例分析
四、相关软件
1、Matlab软件及编程;2、Lingo软件;3、Lindo软件。
五、数模十大常用算法
1. 蒙特卡罗算法。2. 数据拟合、参数估计、插值等数据处理算法。3. 线性规划、整数规划、多元规划、二次规划等规划类算法。4. 图论算法。5. 动态规划、回溯搜索、分治算法、分支定界等计算机算法。6. 最优化理论的三大非经典算法。7. 网格算法和穷举法。8. 一些连续数据离散化方法。9. 数值分析算法。10. 图象处理算法。
六、如何查阅资料
七、如何写作论文
八、如何组织队伍:团队精神,配合良好,不断的提出问题和解决问题。
九、如何才能获奖:比较完整,有几处创新点。
十、如何信息处理:WORD、LaTeX,飞秋、QQ。
其实主要看下例子就可以了,知道一些基本的模型,我这里也有很多例子,各个学校的讲座都有要的话直接向我要
⑷ 怎样建数学模型初一
如何建立数学模型的几点探索
一、数学模型的定义
现在数学模型还没有一个统一的准确的定义,因为站在不同的角度可以有不同的定义。不过我们可以给出如下定义:“数学模型是关于部分现实世界和为一种特殊目的而作的一个抽象的、简化的结构。”具体来说,数学模型就是为了某种目的,用字母、数学及其它数学符号建立起来的等式或不等式以及图表、图象、框图等描述客观事物的特征及其内在联系的数学结构表达式。一般来说数学建模过程可用如下框图来表明:
数学是在实际应用的需求中产生的,要解决实际问题就必需建立数学模型,从此意义上讲数学建模和数学一样有古老历史。例如,欧几里德几何就是一个古老的数学模型,牛顿万有引力定律也是数学建模的一个光辉典范。今天,数学以空前的广度和深度向其它科学技术领域渗透,过去很少应用数学的领域现在迅速走向定量化,数量化,需建立大量的数学模型。特别是新技术、新工艺蓬勃兴起,计算机的普及和广泛应用,数学在许多高新技术上起着十分关键的作用。因此数学建模被时代赋予更为重要的意义。
二、建立数学模型的方法和步骤
1.模型准备
要了解问题的实际背景,明确建模目的,搜集必需的各种信息,尽量弄清对象的特征。
2.模型假设
根据对象的特征和建模目的,对问题进行必要的、合理的简化,用精确的语言作出假设,是建模至关重要的一步。如果对问题的所有因素一概考虑,无疑是一种有勇气但方法欠佳的行为,所以高超的建模者能充分发挥想象力、洞察力和判断力,善于辨别主次,而且为了使处理方法简单,应尽量使问题线性化、均匀化。
3.模型构成
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,构造各个量间的等式关系或其它数学结构。这时,我们便会进入一个广阔的应用数学天地,这里在高数、概率老人的膝下,有许多可爱的孩子们,他们是图论、排队论、线性规划、对策论等许多许多,真是泱泱大国,别有洞天。不过我们应当牢记,建立数学模型是为了让更多的人明了并能加以应用,因此工具愈简单愈有价值。
4.模型求解
可以采用解方程、画图形、证明定理、逻辑运算、数值运算等各种传统的和近代的数学方法,特别是计算机技术。一道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,因此编程和熟悉数学软件包能力便举足轻重。
5.模型分析
对模型解答进行数学上的分析。“横看成岭侧成峰,远近高低各不同”,能否对模型结果作出细致精当的分析,决定了你的模型能否达到更高的档次。还要记住,不论那种情况都需进行误差分析,数据稳定性分析。
三、数模竞赛出题的指导思想
传统的数学竞赛一般偏重理论知识,它要考查的内容单一,数据简单明确,不允许用计算器完成。对此而言,数模竞赛题是一个“课题”,大部分都源于生产实际或者科学研究的过程中,它是一个综合性的问题,数据庞大,需要用计算机来完成。其答案往往不是唯一的(数学模型是实际的模拟,是实际问题的近似表达,它的完成是在某种合理的假设下,因此其只能是较优的,不唯一的),呈报的成果是一编“论文”。由此可见“数模竞赛”偏重于应用,它是以数学知识为引导计算机运用能力及文章的写作能力为辅的综合能力的竞赛。
四、竞赛中的常见题型
赛题题型结构形式有三个基本组成部分:
1.实际问题背景
涉及面宽——有社会,经济,管理,生活,环境,自然现象,工程技术,现代科学中出现的新问题等。一般都有一个比较确切的现实问题。
2.- @/ v1 e+ [. h2 d4 n& a0 a1 w若干假设条件
有如下几种情况:
1)只有过程、规则等定性假设,无具体定量数据;
2)给出若干实测或统计数据;
3)给出若干参数或图形;
4)蕴涵着某些机动、可发挥的补充假设条件,或参赛者可以根据自己收集或模拟产生数据。
3.2 n9 u8 ]# b; u$ ^0 z要求回答的问题
往往有几个问题,而且一般不是唯一答案。一般包含以下两部分:
1)比较确定性的答案(基本答案);
2)更细致或更高层次的讨论结果(往往是讨论最优方案的提法和结果)。
4模型求解。
a.需要建立数学命题时:
命题叙述要符合数学命题的表述规范,尽可能论证严密。
b.需要说明计算方法或算法的原理、思想、依据、步骤。
若采用现有软件,说明采用此软件的理由,软件名称。
c.计算过程,中间结果可要可不要的,不要列出。
d.设法算出合理的数值结果。
5 结果分析、检验;模型检验及模型修正;结果表示。
a.最终数值结果的正确性或合理性是第一位的;
b.对数值结果或模拟结果进行必要的检验;
结果不正确、不合理、或误差大时,分析原因, 对算法、计算方法、或模型进行修正、改进。
c.题目中要求回答的问题,数值结果,结论,须一一列出;
d.列数据问题:考虑是否需要列出多组数据,或额外数据对数据进行比较、分析,为各种方案的提出提供依据;
e.结果表示:要集中,一目了然,直观,便于比较分析
五、建模理念
1.应用意识
要解决实际问题,结果、结论要符合实际;
模型、方法、结果要易于理解,便于实际应用;站在应用者的立场上想问题,处理问题。
2.数学建模
用数学方法解决问题,要有数学模型;
问题模型的数学抽象,方法有普适性、科学性,不局限于本具体问题的解决。
3.创新意识
建模有特点,更加合理、科学、有效、符合实际;更有普遍应用意义;不单纯为创新而创新。
⑸ 数学建模的步骤
数学建模关键是提炼数学模型,所谓提炼数学模型,就是运用科学抽象法,把复杂的研究对象转化为数学问题,经合理简化后,建立起揭示研究对象定量的规律性的数学关系式(或方程式)。这既是数学方法中最关键的一步,也是最困难的一步。提炼数学模型,一般采用以下六个步骤完成:
第一步:根据研究对象的特点,确定研究对象属哪类自然事物或自然现象,从而确定使用何种数学方法与建立何种数学模型。即首先确定对象与应该使用的数学模型的类别归属问题,是属于“必然”类,还是“随机”类;是“突变”类,还是“模糊”类。
第二步:确定几个基本量和基本的科学概念,用以反映研究对象的状态。这需要根据已有的科学理论或假说及实验信息资料的分析确定。例如在力学系统的研究中,首先确定的摹本物理量是质主(m)、速度(v)、加速度(α)、时间(t)、位矢(r)等。必须注意确定的基本量不能过多,否则未知数过多,难以简化成可能数学模型,因此必须诜择出实质性、关键性物理量才行。
第三步:抓住主要矛盾进行科学抽象。现实研究对象是复杂的,多种因素混在一起,因此,必须变复杂的研究对象为简单和理想化的研究对象,做到这一点相当困难,关键是分清主次。如何分清主次只能具体问题具体分析,但也有两条基本原则:一是所建数学模型一定是可能的,至少可给出近似解;二是近似解的误差不能超过实际问题所允许的误差范围。
第四步:对简化后的基本量进行标定,给出它们的科学内涵。即标明哪些是常量,哪些是已知量,哪些是待求量,哪些是矢量,哪些是标量,这些量的物理含义是什么?
第五步:按数学模型求出结果。
第六步:验证数学模型。验证时可根据情况对模型进行修正,使其符合程度更高,当然这以求原模型与实际情况基本相符为原则。
⑹ 数学建模的步骤是怎样的
一般来讲:我是这个步骤:
目录(可要可不要)
一、摘要 (大概一页)
二、问题重述
三、模型假设
四、符号及变量说明
五、问题分析与模型建立
六、模型求解
七、模型检验(不好检验的可以不要这一步)
八、模型评价(可推广性,优缺点)
九、参考文献
十、附录(部分程序代码等,也可不要这一步)
另外,你自己可以在网上搜一些例子,上面有同学发链接了,我在这里就不发链接了
⑺ 数学建模有哪些步骤
所谓提炼数学模型,就是运用科学抽象法,把复杂的研究对象转化为数学问题,经合理简化后,建立起揭示研究对象定量的规律性的数学关系式(或方程式)。这既是数学方法中最关键的一步,也是最困难的一步。提炼数学模型,一般采用以下六个步骤完成:
第一步:根据研究对象的特点,确定研究对象属哪类自然事物或自然现象,从而确定使用何种数学方法与建立何种数学模型。即首先确定对象与应该使用的数学模型的类别归属问题,是属于“必然”类,还是“随机”类;是“突变”类,还是“模糊”类。
第二步:确定几个基本量和基本的科学概念,用以反映研究对象的状态。这需要根据已有的科学理论或假说及实验信息资料的分析确定。例如在力学系统的研究中,首先确定的摹本物理量是质主(m)、速度(v)、加速度(α)、时间(t)、位矢(r)等。必须注意确定的基本量不能过多,否则未知数过多,难以简化成可能数学模型,因此必须诜择出实质性、关键性物理量才行。
第三步:抓住主要矛盾进行科学抽象。现实研究对象是复杂的,多种因素混在一起,因此,必须变复杂的研究对象为简单和理想化的研究对象,做到这一点相当困难,关键是分清主次。如何分清主次只能具体问题具体分析,但也有两条基本原则:一是所建数学模型一定是可能的,至少可给出近似解;二是近似解的误差不能超过实际问题所允许的误差范围。
第四步:对简化后的基本量进行标定,给出它们的科学内涵。即标明哪些是常量,哪些是已知量,哪些是待求量,哪些是矢量,哪些是标量,这些量的物理含义是什么?
第五步:按数学模型求出结果。
第六步:验证数学模型。验证时可根据情况对模型进行修正,使其符合程度更高,当然这以求原模型与实际情况基本相符为原则。
⑻ 数学建模的步骤和方法
你要参加今年的数学建模比赛吗?
方法有很多的啊。
步骤是确定的;
题目
摘要
问题分析
问题假设
符号假设
模型建立与求解
模型不足及改进
参考文献
附件
⑼ 如何学好数学建模
一、数学模型的定义
现在数学模型还没有一个统一的准确的定义,因为站在不同的角度可以有不同的定义。不过我们可以给出如下定义:“数学模型是关于部分现实世界和为一种特殊目的而作的一个抽象的、简化的结构。”具体来说,数学模型就是为了某种目的,用字母、数学及其它数学符号建立起来的等式或不等式以及图表、图象、框图等描述客观事物的特征及其内在联系的数学结构表达式。一般来说数学建模过程可用如下框图来表明:
数学是在实际应用的需求中产生的,要解决实际问题就必需建立数学模型,从此意义上讲数学建模和数学一样有古老历史。例如,欧几里德几何就是一个古老的数学模型,牛顿万有引力定律也是数学建模的一个光辉典范。今天,数学以空前的广度和深度向其它科学技术领域渗透,过去很少应用数学的领域现在迅速走向定量化,数量化,需建立大量的数学模型。特别是新技术、新工艺蓬勃兴起,计算机的普及和广泛应用,数学在许多高新技术上起着十分关键的作用。因此数学建模被时代赋予更为重要的意义。
二、建立数学模型的方法和步骤
1.
模型准备
要了解问题的实际背景,明确建模目的,搜集必需的各种信息,尽量弄清对象的特征。
2.
模型假设
根据对象的特征和建模目的,对问题进行必要的、合理的简化,用精确的语言作出假设,是建模至关重要的一步。如果对问题的所有因素一概考虑,无疑是一种有勇气但方法欠佳的行为,所以高超的建模者能充分发挥想象力、洞察力和判断力,善于辨别主次,而且为了使处理方法简单,应尽量使问题线性化、均匀化。
3.
模型构成
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,构造各个量间的等式关系或其它数学结构。这时,我们便会进入一个广阔的应用数学天地,这里在高数、概率老人的膝下,有许多可爱的孩子们,他们是图论、排队论、线性规划、对策论等许多许多,真是泱泱大国,别有洞天。不过我们应当牢记,建立数学模型是为了让更多的人明了并能加以应用,因此工具愈简单愈有价值。
4.
模型求解
可以采用解方程、画图形、证明定理、逻辑运算、数值运算等各种传统的和近代的数学方法,特别是计算机技术。一道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,因此编程和熟悉数学软件包能力便举足轻重。
5.
模型分析
对模型解答进行数学上的分析。“横看成岭侧成峰,远近高低各不同”,能否对模型结果作出细致精当的分析,决定了你的模型能否达到更高的档次。还要记住,不论那种情况都需进行误差分析,数据稳定性分析。
三、数模竞赛出题的指导思想
传统的数学竞赛一般偏重理论知识,它要考查的内容单一,数据简单明确,不允许用计算器完成。对此而言,数模竞赛题是一个“课题”,大部分都源于生产实际或者科学研究的过程中,它是一个综合性的问题,数据庞大,需要用计算机来完成。其答案往往不是唯一的(数学模型是实际的模拟,是实际问题的近似表达,它的完成是在某种合理的假设下,因此其只能是较优的,不唯一的),呈报的成果是一编“论文”。由此可见“数模竞赛”偏重于应用,它是以数学知识为引导计算机运用能力及文章的写作能力为辅的综合能力的竞赛。
四、竞赛中的常见题型
赛题题型结构形式有三个基本组成部分:
1.
实际问题背景
涉及面宽——有社会,经济,管理,生活,环境,自然现象,工程技术,现代科学中出现的新问题等。一般都有一个比较确切的现实问题。
2.
若干假设条件
有如下几种情况:
1)只有过程、规则等定性假设,无具体定量数据;
2)给出若干实测或统计数据;
3)给出若干参数或图形;
4)蕴涵着某些机动、可发挥的补充假设条件,或参赛者可以根据自己收集或模拟产生数据。
3.
要求回答的问题
往往有几个问题,而且一般不是唯一答案。一般包含以下两部分:
1)比较确定性的答案(基本答案);
2)更细致或更高层次的讨论结果(往往是讨论最优方案的提法和结果)。
五、提交一篇论文,基本内容和格式是什么?
提交一篇论文,基本内容和格式大致分三大部分:
1.
标题、摘要部分
题目——写出较确切的题目(不能只写a题、b题)。
摘要——200-300字,包括模型的主要特点、建模方法和主要结果。
内容较多时最好有个目录。
2.
中心部分
1)问题提出,问题分析。
2)模型建立:
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);
③
模型求解;
④
模型性质;
3)计算方法设计和计算机实现。
4)结果分析与检验。
5)讨论——模型的优缺点,改进方向,推广新思想。
6)参考文献——注意格式。
3.
附录部分
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。
六、参加数学建模竞赛是不是需要学习很多知识?
没有必要很系统的学很多数学知识,这是时间和精力不允许的。很多优秀的论文,其高明之处并不是用了多少数学知识,而是思维比较全面、贴合实际、能解决问题或是有所创新。有时候,在论文中可能碰见一些没有学过的知识,怎么办?现学现用,在优秀论文中用过的数学知识就是最有可能在数学建模竞赛中用到的,你当然有必要去翻一翻。
具体说来,大概有以下这三个方面:
第一方面:数学知识的应用能力
归结起来大体上有以下几类:
1)概率与数理统计
2)统筹与线轴规划
3)微分方程;
还有与计算机知识交叉的知识:计算机模拟。
上述的内容有些同学完全没有学过,也有些同学只学过一点概率与数理统计,微分方程的知识怎么办呢?一个词“自学”,我曾听到过数模评卷的负责教师范毅说过“能用最简单浅易的数学方法解决了别人用高深理论才能解决的答卷是更优秀的答卷”。
第二方面:计算机的运用能力
一般来说凡参加过数模竞赛的同学都能熟练地应用字处理软件“word”,掌握电子表格“excel”的使用;“mathematica”软件的使用,最好还具备语言能力。这些知识大部分都是学生自己利用课余时间学习的。
第三方面:论文的写作能力
前面已经说过考卷的全文是论文式的,文章的书写有比较严格的格式。要清楚地表达自己的想法并不容易,有时一个问题没说清楚就又说另一个问题了。评卷的教师们有一个共识,一篇文章用10来分钟阅读仍然没有引起兴趣的话,这一遍文章就很有可能被打入冷宫了。
七、小组中应该如何分工?
传统的标准答案是——数学,编程,写作。其实分工不用那么明确,但有个前提是大家关系很好。不然的话,很容易产生矛盾。分工太明确了,会让人产生依赖思想,不愿去动脑子。
理想的分工是这样的:数学建模竞赛小组中的每一个人,都能胜任其它人的工作,就算小组只剩下她(他)一个人,也照样能够搞定数学建模竞赛。
在竞赛中的分工,只是为了提高工作的效率,做出更好的结果。
具体的建议如下:一定要有一个人脑子比较活,善于思考问题,这个人勉强归于数学方面吧;一定要有一个人会编程序,能够实现一些算法。另外需要有一个论文写的比较好,不过写不好也没关系,多看一看别人的优秀论文,多用几次word,visio就成了。
一、写好数模答卷的重要性
1.
评定参赛队的成绩好坏、高低,获奖级别,数模答卷,是唯一依据。
2.
答卷是竞赛活动的成绩结晶的书面形式。
3.
写好答卷的训练,是科技写作的一种基本训练。
二、答卷的基本内容,需要重视的问题
1
.评阅原则
假设的合理性,建模的创造性,结果的合理性,表述的清晰程度。
2
.答卷的文章结构
1)摘要。
2)问题的叙述,问题的分析,背景的分析等。
3)模型的假设,符号说明(表)。
4)模型的建立(问题分析,公式推导,基本模型,最终或简化模型等)。
5)模型的求解计算方法设计或选择;算法设计或选择,算法思想依据,步骤及实现,计算框图;所采用的软件名称;引用或建立必要的数学命题和定理;求解方案及流程。
6)结果表示、分析与检验,误差分析,模型检验。
7)模型评价,特点,优缺点,改进方法,推广。
8)参考文献。
9)附录、计算框图、详细图表。
3.
要重视的问题
1)摘要。包括:
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、合乎语法、字体工整漂亮;打印最好,但要求符合文章格式。务必认真校对。
2)问题重述。
3)模型假设。
根据全国组委会确定的评阅原则,基本假设的合理性很重要。
a.
根据题目中条件作出假设
b.
根据题目中要求作出假设
关键性假设不能缺;假设要切合题意。
4)
模型的建立。
a.
基本模型:
ⅰ)首先要有数学模型:数学公式、方案等;
ⅱ)基本模型,要求
完整,正确,简明;
b.
简化模型:
ⅰ)要明确说明简化思想,依据等;
ⅱ)简化后模型,尽可能完整给出;
c.
模型要实用,有效,以解决问题有效为原则。
数学建模面临的、要解决的是实际问题,不追求数学上的高(级)、深(刻)、难(度大)。
ⅰ)能用初等方法解决的、就不用高级方法;
ⅱ)能用简单方法解决的,就不用复杂方法;
ⅲ)能用被更多人看懂、理解的方法,就不用只能少数人看懂、理解的方法。
d.鼓励创新,但要切实,不要离题搞标新立异。数模创新可出现在:
▲
建模中,模型本身,简化的好方法、好策略等;
▲
模型求解中;
▲
结果表示、分析、检验,模型检验;
▲
推广部分。
e.在问题分析推导过程中,需要注意的问题:
ⅰ)分析:中肯、确切;
ⅱ)术语:专业、内行;
ⅲ)原理、依据:正确、明确;
ⅳ)表述:简明,关键步骤要列出;
ⅴ)忌:外行话,专业术语不明确,表述混乱,冗长。
5)模型求解。
a.
需要建立数学命题时:
命题叙述要符合数学命题的表述规范,尽可能论证严密。
b.
需要说明计算方法或算法的原理、思想、依据、步骤。
若采用现有软件,说明采用此软件的理由,软件名称。
c.
计算过程,中间结果可要可不要的,不要列出。
d.
设法算出合理的数值结果。
6)
结果分析、检验;模型检验及模型修正;结果表示。
a.
最终数值结果的正确性或合理性是第一位的;
b.
对数值结果或模拟结果进行必要的检验;
结果不正确、不合理、或误差大时,分析原因,
对算法、计算方法、或模型进行修正、改进。
c.
题目中要求回答的问题,数值结果,结论,须一一列出;
d.
列数据问题:考虑是否需要列出多组数据,或额外数据对数据进行比较、分析,为各种方案的提出提供依据;
e.
结果表示:要集中,一目了然,直观,便于比较分析。
▲
数值结果表示:精心设计表格;可能的话,用图形图表形式。
▲
求解方案,用图示更好。
7)必要时对问题解答,作定性或规律性的讨论。最后结论要明确。
8)模型评价
优点突出,缺点不回避。
改变原题要求,重新建模可在此做。
推广或改进方向时,不要玩弄新数学术语。
9)参考文献
10)附录
详细的结果,详细的数据表格,可在此列出,但不要错,错的宁可不列。主要结果数据,应在正文中列出,不怕重复。
检查答卷的主要三点,把三关:
a.
模型的正确性、合理性、创新性
b.
结果的正确性、合理性
c.
文字表述清晰,分析精辟,摘要精彩
三、关于写答卷前的思考和工作规划
答卷需要回答哪几个问题――建模需要解决哪几个问题;
问题以怎样的方式回答――结果以怎样的形式表示;
每个问题要列出哪些关键数据――建模要计算哪些关键数据;
每个量,列出一组还是多组数――要计算一组还是多组数。
四、答卷要求的原理
1.
准确
――科学性;
2.
条理
――逻辑性;
3.
简洁
――数学美;
4.
创新
――研究、应用目标之一,人才培养需要;
5.
实用
――建模、实际问题要求。
五、建模理念
1.
应用意识
要解决实际问题,结果、结论要符合实际;
模型、方法、结果要易于理解,便于实际应用;站在应用者的立场上想问题,处理问题。
2.
数学建模
用数学方法解决问题,要有数学模型;
问题模型的数学抽象,方法有普适性、科学性,不局限于本具体问题的解决。
3.
创新意识
建模有特点,更加合理、科学、有效、符合实际;更有普遍应用意义;不单纯为创新而创新。
1
.时间和体力的问题
竞赛中时间分配也很重要,分配不好可能完不成论文,所以开始时要大致做一下安排,
不必分的太细,比如第一天做第一小题,第二天做第二小题,这样反而会有压力。开始阶段不忙写作,可以将一些小组讨论的要点记录下来,不要太工整,随便一下,到第三天再开始写论文也不迟的。另外要说的就是体力要跟上,三天一般睡眠只有不到10个小时。建议是赛前熬夜编程几次,但比赛前一天可不许熬呀,呵呵。
2
.团队合作是能否获奖的关键
三天的比赛中,团队交流所占用的时间可能会超过一半。当出现分歧的时候应当如何解决是很关键的,甚至直接决定你是否可以获奖,我的建议是“妥协”,不要总认为自己的观点是正确的,多听听别人的观点,在两者之间谋求共同点。合作在竞赛前就应当培养,比如一块儿做一道题什么的,充分利用每个人的优点,也可以张三准备图论,李四准备最优化方法,然后几天后大家一块交流,这些都是可以磨合团队之间的关系的。
3
.重视摘要
摘要首先不要写废话,也不要照抄题目的一些话,直奔主题,要写明自己怎样分析问题,
用什么方法解决问题,最重要的是结论是什么要说清楚,在中国的竞赛中不写结论的话是一定不会得奖的。摘要至少需要琢磨两个小时,不要轻视了它的重要性。多看看优秀论文的摘要是如何去写的很有必要的,并要作为赛前准备的课题之一。
4
.论文写作要正规
论文一定要大致按照摘要、问题重述、模型假设、符号说明、问题分析、(建立、分析
、求解模型)、……、参考文献、附录等等的方式来写。一般初评会先淘汰一些结构失败的文章,如果没有论文的结构,内容再好也没有用。论文前面的结构一般都不会变的,后面可以按照实际情况来安排自己的结构,省略的部分可以有结果说明、灵敏度分析、其他模型、模型扩展、优缺点分析等等的东西,多看些优秀论文就知道还有哪些形式的了,附录可以贴一些算法流程图或比较大的结果或图表等等。
5
.模型的假设与模型的建立
评委看完摘要后紧接着就是看模型假设了,有一个万能的方法就是可以抄题目中可以作为假设的几句话,这样会给人留下好的印象,毕竟说明你审题了。但不能全抄,要加上自己论文中的一些假设,最好不要太具体了,一些重要参数不要被定死只能取某些值,这样会让人感觉到论文的局限性较强。模型的建立是根据你对问题分析而来的,提出的数学符号和建立模型最好要比较接近,在同一页最好,以便评委可以对照符号来看,数学公式要严谨,推导要严密,这些都反映了一个人的数学素质和能力,即使你推导不对,别人看到你的阵势也首先会误以为你是对的。
6
.图文表并茂可以增色
我听说一个不确切的信息是评委老师喜欢用matlab编程的论文,不知道有没有这回事,但这说明了老师需要看一个具有图或表在其中的论文,一篇如果像政治书那样写的论文估计没有人会对它感兴趣的,尤其是科技论文。matlab编程之所以受到青睐是因为matlab提供的图形处理能力很强大,图表的说明性特别强,如果结论有很多数据的话,最好做成图表的形式加以说明,会令你的论文更有说服力,也更加会受到评委的好评。
一、数学建模竞赛中应当掌握的十类算法
1
.蒙特卡罗算法
该算法又称随机性模拟算法,是通过计算机仿真来解决问题的算法,同时可以通过模拟可以来检验自己模型的正确性,是比赛时必用的方法。
2
.数据拟合、参数估计、插值等数据处理算法
比赛中通常会遇到大量的数据需要处理,而处理数据的关键就在于这些算法,通常使用matlab作为工具。
3
.线性规划、整数规划、多元规划、二次规划等规划类问题
建模竞赛大多数问题属于最优化问题,很多时候这些问题可以用数学规划算法来描述,通常使用lindo、lingo软件实现。
4
.图论算法
这类算法可以分为很多种,包括最短路、网络流、二分图等算法,涉及到图论的问题可以用这些方法解决,需要认真准备。
5
.动态规划、回溯搜索、分治算法、分支定界等计算机算法
这些算法是算法设计中比较常用的方法,很多场合可以用到竞赛中。
6
.最优化理论的三大非经典算法:模拟退火法、神经网络、遗传算法
这些问题是用来解决一些较困难的最优化问题的算法,对于有些问题非常有帮助,但是算法的实现比较困难,需慎重使用。
7
.网格算法和穷举法
网格算法和穷举法都是暴力搜索最优点的算法,在很多竞赛题中有应用,当重点讨论模型本身而轻视算法的时候,可以使用这种暴力方案,最好使用一些高级语言作为编程工具。
8
.一些连续离散化方法
很多问题都是实际来的,数据可以是连续的,而计算机只认的是离散的数据,因此将其离散化后进行差分代替微分、求和代替积分等思想是非常重要的。
9
.数值分析算法
如果在比赛中采用高级语言进行编程的话,那一些数值分析中常用的算法比如方程组求解、矩阵运算、函数积分等算法就需要额外编写库函数进行调用。
10
.图象处理算法
赛题中有一类问题与图形有关,即使与图形无关,论文中也应该要不乏图片的,这些图形如何展示以及如何处理就是需要解决的问题,通常使用matlab进行处理。
二、数学软件的主要分类有哪些?各有什么特点?
数学软件从功能上分类可以分为通用数学软件包和专业数学软件包,通用数学包功能比较完备,包括各种数学、数值计算、丰富的数学函数、特殊函数、绘图函数、用户图形届面交互功能,与其他软件和语言的接口及庞大的外挂函数库机制(工具箱)。
常见的通用数学软件包包括matlab和mathematica和maple,其中matlab是一个高性能的科技计算软件,广泛应用于数学计算、建模、仿真和数据分析处理及工程作图,mathematica
是数值和符号计算的代表性软件,maple以符号运算、公式推导见长。
专用数学包包括绘图软件类mathcad,tecplot,idl,surfer,origin,
smartdraw,dsp2000),数值计算类:(matcom,
idl,
datafit,s-spline,lindo,lingo,o-matrix,scilab,octave),
数值计算库(linpack/lapack/blas/germs/imsl/cxml),
有限元计算类(ansys,marc,parstran,fluent,femlab,flexpde,algor,cosmos,
abaqus,adina),计算化学类(gaussian98,spartan,adf2000,chemoffice),数理统计类(gauss,spss,sas,
splus,statistica,minitab),
数学公式排版类(mathtype,miktex,scientific
workplace,scientific
nootbook)。
三、关于数模竞赛的几本好书
▲
姜启源,《数学模型(第二版)》,高等教育出版社
▲
姜启源、谢金星、叶俊《数学建模(第三版)》,高等教育出版社
▲
萧树铁等,《数学实验》,高等教育出版社
▲
朱道元,《数学建模案例精选》,科学出版社
▲
雷功炎,《数学模型讲义》,北京大学出版社
▲
叶其孝等,《大学生数学建模竞赛辅导教材(一)~(四)》,湖南教育出版社
▲
江裕钊、辛培清,《数学模型与计算机模拟》,电子科技大学出版社
▲
杨启帆、边馥萍,《数学模型》,浙江大学出版社
▲
赵静等,《数学建模与数学实验》,高等教育出版社,施普林格出版社
四、基础学科
1.数学分析
2.高等代数
3.概率与数理统计
4.最优化理论
5.图论
6.组合数学
7.微分方程稳定性分析
8.排队论
⑽ 数学建模的一般步骤是什么
模型准备
了解问题的实际背景,明确其实际意义,掌握对象的各种信息。以数学思想来包容问题的精髓,数学思路贯穿问题的全过程,进而用数学语言来描述问题。要求符合数学理论,符合数学习惯,清晰准确。
模型假设
根据实际对象的特征和建模的目的,对问题进行必要的简化,并用精确的语言提出一些恰当的假设。
模型建立
在假设的基础上,利用适当的数学工具来刻划各变量常量之间的数学关系,建立相应的数学结构(尽量用简单的数学工具)。
模型求解
利用获取的数据资料,对模型的所有参数做出计算(或近似计算)。
模型分析
对所要建立模型的思路进行阐述,对所得的结果进行数学上的分析。
模型检验
将模型分析结果与实际情形进行比较,以此来验证模型的准确性、合理性和适用性。如果模型与实际较吻合,则要对计算结果给出其实际含义,并进行解释。如果模型与实际吻合较差,则应该修改假设,再次重复建模过程。
模型应用与推广
应用方式因问题的性质和建模的目的而异。而模型的推广就是在现有模型的基础上对模型有有一个更加全面,考虑更符合现实情况都适用的模型。