数学建模作为一门独立的课程进入我国高等学校,在清华大学首次开设。1987年高等教育出版社出版了国内第一本《数学模型》教材。20多年来,数学建模工作发展的非常快,许多高校相继开设了数学建模课程,我国从1989年起参加美国数学建模竞赛,1992年国家教委高教司提出在全国普通高等学校开展数学建模竞赛,旨在“培养学生解决实际问题的能力和创新精神,全面提高学生的综合素质”。以下是朴新小编给大家带来了数学建模的方法。
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2数学建模的方法一
机理分析法从基本物理定律以及系统的结构数据来推导出数学模型的方法: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,用以解决社会学和经济学等领域的实际问题,在决策论,对策论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.
数据分析法从大量的观测数据利用统计方法建立数学模型的方法:1.回归分析法——用于对函数的一组观测值,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.
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.
3数学建模的方法二
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。
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。 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。
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。
4数学建模的方法三
类比法:数学建模的过程就是把实际问题经过分析、抽象、概括后,用数学语言、数学概念和数学符号表述成数学问题,而表述成什么样的问题取决于思考者解决问题的意图。类比法建模一般在具体分析该实际问题的各个因素的基础上,通过联想、归纳对各因素进行分析,并且与已知模型比较,把未知关系化为已知关系,在不同的对象或完全不相关的对象中找出同样的或相似的关系,用已知模型的某些结论类比得到解决该“类似”问题的数学方法,最终建立起解决问题的模型。
量纲分析是20世纪初提出的在物理领域中建立数学模型的一种方法,它是在经验和实验的基础上,利用物理定律的量纲齐次性,确定各物理量之间的关系。它是一种数学分析方法,通过量纲分析,可以正确地分析各变量之间的关系,简化实验和便于成果整理。在国际单位制中,有七个基本量:质量、长度、时间、电流、温度、光强度和物质的量,它们的量纲分别为M、L、T、I、H、J和N,称为基本量纲。
差分法的数学思想是通过taylor级数展开等方法把控制方程中的导数用网格节点上的函数值的差商代替进行离散,从而建立以网格节点上的值为未知数的方程组,将微分问题转化为代数问题,是建立离散动态系统数学模型的有效方法。构造差分的方法有多种形式,目前主要采用的是泰勒级数展开方法。其基本的差分表达式主要有以下几种形式:一阶向前差分、一阶向后差分、一阶中心差分和二阶中心差分等,其中前两种格式为一阶计算精度,后两种格式为二阶计算精度。通过对时间和空间这几种不同差分格式的组合,可以组合成不同的差分计算格式。