数学建模1---基本方法和步骤

数学建模的基本方法:

机理分析:根据对某一客观事物或事件的认识,找出其内部的数量规律,建立具有物理或现实意义的模型。
测试分析:如果内部机理看不清楚,通过对系统输入、输出数据的侧量和统计分析,按照一定的准则找出与数据拟合得最好的模型。

数学建模的一般步骤:

模型准备:由于考察的问题范围特别广,而个人所涉及的领域有限,所以应当了解问题的实际背景,搜集必要的数据,尽量弄清对象的主要特征,形成一个比较清晰的“问题”。(这是因为题目往往会给出一个现象,而真正的问题则需要自己提炼,包括许多题目内未提及的一些影响因子,需要通过查阅资料来不断完善)。在模型准备阶段要深入调查研究,必要时也可实地调研,或在相关网站查询历年已有数据。
模型假设:尽管问题已给出,我们仍需抓住问题的本质,并非所有的影响因子都应该考虑,要找出核心因素和权重较高的次要因素(通过对题目背景的理解进行筛选),作出必要、合理的简化假设。对于初学者来说,假设作得不合理或太简单,会导致错误的或无用的模型(尽管你觉得已经挺复杂了);但是假设作得过分详细,视图把复杂对象的众多因素都考虑进去,会使你很难或无法继续下一步的工作。通常作假设的依据,一是出于对问题内在规律的认识(通过对该事件背景的了解),二是来自对现象、数据的分析(你所调查搜集到的数据是用来解决什么样的问题)。
模型构成:问题归纳完毕后,便是根据所作的假设,用数学的语言、符号描述对象的内在规律(即将问题所包含的信息用数学符号描述出来)。如优化模型、微分方程模型等,这里需要较为广阔的应用数学方面的知识(有时候确实数学能力有限,可以在网上查找类似模型,看看类似问题需要哪些数学知识)。
模型求解:用数学符号描述问题之后,则开始对模型的求解,可以采用解方程、画图形、优化方法、统计分析等各种数学方法,特别是数学软件和计算机技术。
模型分析:求出大致的结果之后,需要对结果的可靠性进行分析如结果的误差分析、统计分析、对假设的强健性分析等。
模型检验:通过对结果的调整,还应当将结果回到实际问题进行比较,再次检验模型的合理性和适用性。如果结果与实际不符,问题常常出在模型假设上,应该修改、补充假设,重新建模(心凉了一半)。但大多数情况下确实需要经过几次反复,不断完善,才能使检验结果获得某种程度上的满意。

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