数学模型

张滦云

目录

  • 1 建立数学模型
    • 1.1 从现实对象到数学模型
    • 1.2 数学建模的重要意义
    • 1.3 建模示例之一  包饺子中的数学
    • 1.4 建模示例之二  路障间距的设计
    • 1.5 建模示例之三  椅子能在不平的地面上放稳吗
    • 1.6 数学建模的基本方法和步骤
    • 1.7 数学模型的特点和分类
    • 1.8 怎样学习数学建模——学习课程和参加竞赛
    • 1.9 更多案例
      • 1.9.1 商人们怎样安全过河
  • 2 初等模型
    • 2.1 光盘的数据容量
    • 2.2 双层玻璃的功效
    • 2.3 实物交换
    • 2.4 汽车刹车距离与道路通行能力
    • 2.5 更多案例
      • 2.5.1 信号灯控制的十字路口的通行能力
      • 2.5.2 估计出租车的总数
      • 2.5.3 污水均流池的设计
      • 2.5.4 天气预报的评价
  • 3 简单的优化模型
    • 3.1 存贮模型
    • 3.2 森林救火
    • 3.3 不买贵的只买对的
    • 3.4 易拉罐形状和尺寸的最优设计
    • 3.5 更多案例
      • 3.5.1 啤酒杯的重心
      • 3.5.2 生猪的出售时机
      • 3.5.3 生产者的决策
  • 4 数学规划模型
    • 4.1 奶制品的生产与销售
    • 4.2 更多案例
      • 4.2.1 选课策略
  • 5 微分方程模型
    • 5.1 人口模型
    • 5.2 药物中毒急救
    • 5.3 资金、劳动力与经济增长
    • 5.4 捕鱼业的持续收获
    • 5.5 食饵-捕食者模型
    • 5.6 传染病模型和SARS的传播
    • 5.7 更多案例
      • 5.7.1 药物在体内的分布与排除
      • 5.7.2 种群的相互竞争
      • 5.7.3 种群的相互依存
  • 6 差分方程与代数方程模型
    • 6.1 贷款购房
    • 6.2 管住嘴迈开腿
    • 6.3 市场经济中的物价波动
    • 6.4 动物的繁殖与收获
    • 6.5 更多案例
      • 6.5.1 投入产出模型
      • 6.5.2 中国人口增长预测
  • 7 离散模型
    • 7.1 职员晋升
    • 7.2 公平的席位分配
    • 7.3 循环比赛的名次
    • 7.4 更多案例
      • 7.4.1 层次分析法
  • 8 概率模型
    • 8.1 报童的诀窍
    • 8.2 钢琴销售的存贮策略
    • 8.3 更多案例
      • 8.3.1 健康与疾病
      • 8.3.2 航空公司的预订票策略
      • 8.3.3 作弊行为的调查和估计
        • 8.3.3.1 随机基因表达的建模
  • 9 统计模型
    • 9.1 牙膏的销售量
    • 9.2 软件开发人员的薪金
    • 9.3 更多案例
      • 9.3.1 酶促反应
  • 10 课内实验
    • 10.1 数学规划模型及LINGO实验
    • 10.2 统计回归模型及MATLAB实验
    • 10.3 优化模型建模
    • 10.4 微分方程模型建模
数学建模的基本方法和步骤

1.6  数学建模的基本方法与步骤

  • 基本方法:机理分析与测试分析

  • 机理分析:根据对客观事物特性的认识,找出反映内部机理的数量规律

  • 测试分析:将对象看作“黑箱”,通过对量测数据的统计分析,找出与数据拟合最好的模型。

  • 在建模中的应用:用机理分析建立模型结构,用测试分析确定模型参数。能将道理讲道理,讲不清道理讲数据。

  • 建模步骤:模型准备,模型假设,模型构成,模型求解,模型分析,模型检验,模型应用。

  • 模型准备:了解实际背景,明确建模目的,搜索相关信息,把握对象特征,形成一个较为“清晰”的问题。

  • 模型假设:分析影响因素,分析设置变量,假设变量之间的关系,要在合理(保真)和简化(可行)之间折中,是数学建模艺术之所在。

  • 模型构成:用数学语言,符号描述问题(特有规律的数学表示)。尽量采用简单的数学工具。

  • 模型求解:数学方法,软件和计算机求解析解,近似解或数值解。

  • 模型分析:对结果进行误差分析,统计分析,敏感性分析,对算法和数据进行稳定性分析,对模型进行稳健性分析。

  • 模型检验:与实际现象、数据比较,检验模型的合理性、适用性。

  • 模型应用:把数学模型的结果翻译回原问题,解决实际问题。

  • 建模的全过程(四个环节,两个世界,双向翻译)

    掌握框图:

      

  • 四个环节:

 表述(Formulation)-根据建模目的和信息将实际问题“翻译”成数学问题

 求解(Solution)-选择适当的数学方法求得数学模型的解答.

 解释(Interpretation)-将数学语言表述的解答“翻译”回实际对象.

 验证(Verification)-用现实对象的信息检验得到的解答.