数模是把事物用合适的数学模型、数学公式,表达 方便求解。
随着计算机技术的迅速发展,数学的应用不仅在工程技术、自然科学等领域发挥着越来越重要的作用, 而且以空前的广度和深度向经济、金融、生物、医学、环境、地质、人口、交通等新的领域渗透。不论是用数学方法在科技和生产领域解决实际问题,还是与其它学科相结合形成交叉学科,首要的和关键的一步是建立研究对象的数学模型,并加以计算求解。
人们在观察、分析和研究一个现实对象时经常使用模型,如展览馆里的飞机模型、水坝模型,实际上,照片、玩具、地图、电路图等都是模型,它们能概括地、集中地反映现实对象的某些特征,从而帮助人们迅速、有效地了解并掌握那个对象。数学模型不过是更抽象些的模型。
当需要从定量的角度分析和研究一个实际问题时,人们就要在深入调查研究、了解对象信息、作出简化设、分析内在规律等工作的基础上,用数学的符号和语言,把它表述为数学式子,也就是数学模型,然后用通过计算得到的模型结果来解释实际问题,并接受实际的检验。这个建立数学模型的全过程就称为数学建模。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。针对专科普系的学清特点教师要善于在教学中把数学的概念法则和解题方法进行模型化,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。
近半个多世纪以来,随着计算机技术的迅速发展,数学的应用不仅在工程技术、自然科学等领域发挥着越来越重要的作用,而且以空前的广度和深度向经济、管理、金融、生物、医学、环境、地质、人口、交通等新的领域渗透,所谓数学技术已经成为当代高新技术的重要组成部分。
数学模型(Mathematical Model)是一种模拟,是用数学符号、数学式子、程序、图形等对实际课题本质属性的抽象而又简洁的刻划,它或能解释某些客观现象,或能预测未来的发展规律,或能为控制某一现象的发展提供某种意义下的最优策略或较好策略。数学模型一般并非现实问题的直接翻版,它的建立常常既需要人们对现实问题深入细微的观察和分析,又需要人们灵活巧妙地利用各种数学知识。这种应用知识从实际课题中抽象、提炼出数学模型的过程就称为数学建模(Mathematical Modeling)。
连续性数学建模在现实生活中有许多应用领域,以下是其中一些常见的领域:
1.经济学:连续性数学建模可以用于研究经济系统中的供求关系、价格形成机制、市场均衡等。通过建立数学模型,可以预测市场走势、分析政策效果,为经济决策提供科学依据。
2.金融学:连续性数学建模在金融领域中有广泛应用,如期权定价、风险管理、投资组合优化等。通过建立数学模型,可以量化风险和收益,帮助投资者做出明智的投资决策。
3.生物学:连续性数学建模可以用于研究生物系统中的种群动态、生态系统平衡、疾病传播等。通过建立数学模型,可以预测种群数量的变化趋势、评估生态系统的稳定性,为生态保护和疾病防控提供科学依据。
4.工程学:连续性数学建模在工程领域中有广泛应用,如流体力学、结构力学、电力系统等。通过建立数学模型,可以优化设计参数、预测系统性能,提高工程效率和安全性。
5.交通运输:连续性数学建模可以用于研究交通流量、交通拥堵、交通信号优化等问题。通过建立数学模型,可以预测交通状况、优化交通组织,提高交通运输效率和减少交通事故。
6.环境科学:连续性数学建模可以用于研究环境污染、气候变化、水管理等问题。通过建立数学模型,可以评估环境影响、预测气候变化趋势,为环境保护和可持续发展提供科学依据。
数学知识在现实生活中有很多应用场景,以下是一些例子:
1.算术:我们在日常生活中经常使用算术,例如购物时计算价格、计算时间、计算距离等。
2.代数:代数在现实生活中也有很多应用,例如解决线性方程、二次方程等,以及在经济学、工程学等领域进行建模和预测。
3.几何:几何学在现实生活中的应用包括建筑、设计、地图制作、艺术创作等。
4.概率与统计:概率论和统计学在现实生活中有很多应用,例如天气预报、股票市场分析、医学研究、犯罪调查等。
5.微积分:微积分在现实生活中的应用包括物理学、工程学、生物学等领域的研究和实验。
6.线性代数:线性代数在现实生活中的应用包括计算机图形学、机器人技术、数据挖掘等领域。
7.离散数学:离散数学在现实生活中的应用包括计算机科学、通信技术、密码学等领域。
8.数学建模:数学建模在现实生活中有很多应用,例如在城市规划、交通管理、分配等方面进行预测和优化。
9.逻辑与推理:逻辑与推理在现实生活中的应用包括法律、哲学、心理学等领域的研究。
10.统计学:统计学在现实生活中的应用包括市场调查、人力管理、质量控制等领域。
上一节课,我们讲了“关系是数学思想的基础,也是数学思想的核心!”可以说,数学是一门关系学。不论是什么样的数学题,其实都是在围绕着“关系”来论证的。解题的过程,其实就是“找关系,理顺关系”的过程。那么,我们今天讲一下数学思想中的“建模思想”:
一道数学题摆在你的面前,如果单纯地把它只是当成个题来看,如果单纯地把它当成一个白纸黑字来看,那么就显得很抽象,理解起来有点儿难,做起来就更难。但是,如果你把它跟生活联系在一起,你把它跟生活中的事物联系在一起,那么再难的数学题也就变得简单了许多。
很显然,只是用数学语言来描述的数学是很抽象的,只是用数学语言来描述的数学题也是很抽象的。那么,什么是数学语言呢,那就是跟数学相关的一切语言,说白了,那就是数学书里的一切语言,数学资料里的一切语言,数学题中的一切语言,包括数字、文字、字母及符号等等。也就是为数学服务的一切语言。比如一道数学题,这道数学题里面的一切语言,哪怕是一个字符都是数学语言,这样明白了吧!
而现实生活中的东西就变得很直观了,让人看得是一清二楚,思路自然也就明明白白了。单纯地看数学题很抽象,而现实中的东西却很直观,那么一个是抽象的题,一个是直观的东西,二者有什么联系呢?
这就是今天讲的数学谋略之“建模思想”。
建模思想,其实就是,数学与现实的关系。数学是为生活服务的,数学是为了解决现实生活中的东西所存在的问题。数学来源于生活,反映的是现实生活中的问题。也就是说,你看到的每一道数学题,其实就是一个现实生活中的问题,你看到的每一道数学题,其实就是现实生活中的一个东西,只是这个东西被数学语言描述成了一个数学问题,仅此而已
有些同学,为什么觉得数学很难?为什么觉得数学很抽象?为什么觉得总是学不好数学?其根本原因就是,这些同学把数学和生活分开了,只是把数学看成了数学,只是把数学题看成了白纸黑字写的数学题。
数学和生活是一个整体,谁也离不开谁,数学就是生活,生活就是数学。数学是思想,生活是肉体,没有肉体的思想是没有意义的。这就是数学的本质。建模思想恰恰揭露了数学的本质!
同样的学校,同样的数学课本,同样老师讲的课,同样的数学题,有的学生成绩好,有的学生成绩差,为什么呢?
数学好的同学与数学差的同学,他们的差别其实就在于,好同学把数学看成了生活,把数学问题看成了生活中的问题,把数学题看成了生活中的东西,他们把数学和生活联系在了一起,而学习差的同学眼睛里只有数学题,而没有生活,他们不懂得数学的本质,他们只是把数学孤零零地看成了白纸黑字的数学,而丢掉了数学反映生活的本质!
讲了这么多,其实就是为了让大家能够更好地明白“到底什么是数学中的建模思想”。相信大家看到这里,已经从模糊中走了出来,已经由模糊变得清晰了!但是,还没有完,不讲得让大家都彻底地明白我绝不罢休,这就是我讲课的风格,我会用最亲民的语言、最简单的语言、最好懂的语言来为大家把“数学建模思想”讲透,让你们看得清清楚楚!
模型大家都见过吧,各种各样的模型,比正方体、球体、锥体、圆柱体、飞机模型、轮船模型、坦克模型、汽车模型……只要是生活中存在的东西,都可以做成模型。所谓的模型,其实就是利用一定的比例把现实东西的样子缩小了,其实模型就是现实东西的缩影!
数学,其实就是现实生活中东西的模型,每一道数学题,其实就是一个来源于生活的模型,它是现实中东西的缩影!它只是通过数学语言,把现实生活中实实在在的东西描述了出来,变成了一个数学题,又叫做“数学模型”。“数学模型”实质上就是现实生活中东西的缩影!
也就是说,“数学建模思想”其实就是用数学语言把现实生活中的东西存在的问题转化成了一个数学问题,然后再用数学知识点去解决这个现实生活中的东西存在的问题!
同学们经常做数学题,应该不难发现这么一个现象,不论什么样的应用题,里面的数据其实反应的就是现实。你肯定没有见过“学校的操场长几毫米”的说法吧。
再举一个例子,我们知道测量长度有各种各样的尺子,比如测量一个学校操场的周长,如果不用计算,我们也能做到,用尺子测量就行了,那么要场的占地面积呢,听说过有测量面积的工具吗?是不是需要计算呀,如果需要计算,那就必须把这个现实存在的操场面积问题,用数学语言转化成数学问题,然后用数学面积公式去计算。
有的同学喜欢抬杠,也就是传说中的“杠精”,说面积可以到生活中测量。好吧,就算你说的是真的,那么,请问一个城市的占地面积怎么测量,地球的表面积怎么测量?如果你还说可以的话,那么,请问火星的表面积怎么测量?难道你要飞到火星上去测量吗?显然是不科学的。这不是为了抬杠,这只是想让大家明白一个道理,那就是生活中的许多问题都是靠数学解决的,都是把现实生活中存在的问题转化成数学问题去解决的。
“数学建模思想”分两部分,一部分是“构建数学模型”,就是把生活中的东西存在的问题用数学语言描述成躺在纸上的一道数学题;另一部分是“解决问题”,也就是用数学知识去解决现实生活中存在的问题!
对于学生来说,我们不关心“构建模型”,“构建模型”那是出题人的事情,我们只关心“解决问题”,解题是学生们应该做的事情!
讲到这里,相信大家已经明白了什么是“数学建模思想”了,我再给大家总结一下:
“数学建模思想”的核心,就是数学和生活密不可分,数学是生活的缩影。所有的数学题都能在生活中找到它的原形,每一道数学题其实就是生活中存在的一个东西。把数学题当成生活中的东西看,一个抽象,一个直观,把抽象和直观联系起来,数学题也就由难变得简单了!
好了,同学们,讲到这里,你们还会把数学题当成一个干巴巴的白纸黑字吗?数学建模思想吃透了,学起数学来就事半功倍了!
今天就讲到这里,我们下一节课讲“学习最有效的方法”!谢谢大家!
摘要:随着全球经济的发展,计算机的迅速发展,利用计算机去解决数学问题再用数学去解决实际问题显得尤为重要,而数学建模就是利用计算机与数学解决实际问题。本文从四个方面论述了现代数学应用中数学建模的重要性,详细阐述了数学建模在生活中的应用和怎样在学校教育中开展数学建模的教学这两个问题。通过对四个方面即概念、重要性、应用、养数学建模的能力的深刻论述得出结论,数学建模是架于数学理论和生活实际之间的一个桥梁,让人们看到了数学建模的价值,体会到数学建模的教学在现代教育中的重要地位和作用。
关键词:数学建模;综合素质;教学;数学应用
(一)数学建模的概念
数学建模非常广泛、简单,它一直与生活、学习息息相关。例如,在学习中学数学的课程时,根据应用题的已知量列出的数学等式就是最简单的数学模型,对方程进行求解的过程就是在进行简单的数学建模。数学建模就是应用数学模型来解决各种实际问题的方法。也就是通过对实际问题的抽象、简化、确定变量和参数、并应用某些“规律”建立变量,参数间的确定性的数学问题(也可称为一个数学模型)求解数学问题,解释验证所得到的解,从而确定能否应用于解决实际问题的多次循环,不断深化结果。它是用数学方法解决各种实际问题的桥梁。
(二)数学建模的思想内涵?