数学建模是利用数学工具解决实际问题的重要手段。数学教育不仅要教给学生数学知识,更要教给学生运用所学知识去解决实际问题。使学生既能掌握数学的基础知识,又能应用数学知识解决生活和生产中出现的问题。以下是朴新小编给大家带来了数学建模的建模方法。
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2数学建模的建模方法一
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。
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缉攻光纪叱慌癸苇含俩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。
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。
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?
3数学建模的建模方法二
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。量纲分析法常常用于定性地研究某些关系和性质,利用量纲齐次原则寻求物理量之间的关系,在数学建模过程中常常进行无量纲化,无量纲化是根据量纲分析思想,恰当地选择特征尺度将有量纲量化为无量纲量,从而达到减少参数、简化模型的效果。
图论法:数学建模中的图论方法是一种独特的方法,图论建模是指对一些抽象事物进行抽象、化简,并用图来描述事物特征及内在联系的过程。图论是研究由线连成的点集的理论。一个图中的结点表示对象,两点之间的连线表示两对象之间具有某种特定关系(先后关系、胜负关系、传递关系和连接关系等) 。事实上,任何一个包含了某种二元关系的系统都可以用图形来模拟。因此,图论是研究自然科学、工程技术、经济问题、管理及其他社会问题的一个重要现代数学工具,更是成为了数学建模的一个必备工具
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。差分法的解题步骤为:建立微分方程;构造差分格式;求解差分方程;精度分析和检验
4数学建模的建模方法三
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向前辈学习。数学建模从第一届比赛至今有很多专家学者出了很多书,尚且有几十万学生参加过比赛,有很多出色论文可以学习,比如司守奎老师的《数学建模算法与应用》,汪晓银老师的《数学软件与数学实验(第二版)》卓金武的《MATLAB在数学建模中的应用(第二版)》,每年参加全国大学生数学建模竞赛的有很多获得全国一等奖二等奖的出色论文可以学习,学习方法,学习思想,不去模仿,永远无法超越。
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