最佳投资问题(数学建模)

2024-05-12 00:05

1. 最佳投资问题(数学建模)

问题(1)分析  问题分析 这个优化问题的目标是有价证券回收的利息为最高,要做的决策是投资计划。即应购买的各种证券的数量的分配。综合考虑:特定证券购买、资金限制、平均信用等级、平均年限这些条件,按照题目所求,将决策变量、决策目标和约束条件构成的优化模型求解问题便得以解决。  模型建立  决策变量 用X1、X2、X3、X4、X5、分别表示购买A、B、C、D、E证券的数值, 单位:百万元  目标函数 以所给条件下银行经理获利最大为目标。则,由表可得:  MAX Z=0.043X1+0.027X2+0.025X3+0.022X4+0.045X5 (1)  约束条件 为满足题给要求应有:  X2+X3+X4> = 4 (2)  X1+X2+X3+X4+X5 = 4  X1+X2+X3+X4+X5<=10  6X1+6X2-4X3-4X4+36X5<=0  4X1+10X2-X3-2X4-3X5<=0  End   求解并进行灵敏度分析,得到:  LP OPTIMUM FOUND AT STEP 0   OBJECTIVE FUNCTION VALUE   1) 0.2983637   VARIABLE VALUE REDUCED COST  X1 2.181818 0.000000  X2 0.000000 0.030182  X3 7.363636 0.000000  X4 0.000000 0.000636  X5 0.454545 0.000000    ROW SLACK OR SURPLUS DUAL PRICES  2) 3.363636 0.000000  3) 0.000000 0.029836  4) 0.000000 0.000618  5) 0.000000 0.002364   NO. ITERATIONS= 0    RANGES IN WHICH THE BASIS IS UNCHANGED:   OBJ COEFFICIENT RANGES  VARIABLE CURRENT ALLOWABLE ALLOWABLE  COEF INCREASE DECREASE  X1 0.043000 0.003500 0.013000  X2 0.027000 0.030182 INFINITY  X3 0.025000 0.017333 0.000560  X4 0.022000 0.000636 INFINITY  X5 0.045000 0.052000 0.014000   RIGHTHAND SIDE RANGES  ROW CURRENT ALLOWABLE ALLOWABLE  RHS INCREASE DECREASE  2 4.000000 3.363636 INFINITY  3 10.000000 INFINITY 4.567901  4 0.000000 105.714287 20.000000  5 0.000000 10.000000 12.000000  即A,C,E证券分别投资2.182百万元,7.364百万元,0.455百万元。最大税后收益为0.298百万元。  问题(2)分析  问题分析  由(1)中的“影子价格”可知,若投资增加100万元,收益可增加0.0298百万元。大于以2.75%的利率借到100万元的利息,所以应借贷。  模型建立  故可安(1)的模型将第2个约束右端改为11,求解即可。  模型求解  得到:证券A、C、E分别投资2.40百万元,8.10百万元,0.50百万元,最大收益为0.3007百万元  问题(3)分析及求解  由(1)的结果中目标系数的允许范围可知,证券A的税前收益可增加0.35%,故证券A的税前收益增加4.5%,投资不应改变;证券C的税前收益了减0.112%(按50%纳税),故证券C的税前收益可减4.8%,故投资应改变。

最佳投资问题(数学建模)

2. 求一篇实际问题的数学建模论文

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数学建模论文范文--利用数学建模解数学应用题 
数学建模随着人类的进步,科技的发展和社会的日趋数字化,应用领域越来越广泛,人们身边的数学内容越来越丰富。强调数学应用及培养应用数学意识对推动素质教育的实施意义十分巨大。数学建模在数学教育中的地位被提到了新的高度,通过数学建模解数学应用题,提高学生的综合素质。本文将结合数学应用题的特点,把怎样利用数学建模解好数学应用问题进行剖析,希望得到同仁的帮助和指正。 

一、数学应用题的特点 
我们常把来源于客观世界的实际,具有实际意义或实际背景,要通过数学建模的方法将问题转化为数学形式表示,从而获得解决的一类数学问题叫做数学应用题。数学应用题具有如下特点: 
第一、数学应用题的本身具有实际意义或实际背景。这里的实际是指生产实际、社会实际、生活实际等现实世界的各个方面的实际。如与课本知识密切联系的源于实际生活的应用题;与模向学科知识网络交汇点有联系的应用题;与现代科技发展、社会市场经济、环境保护、实事政治等有关的应用题等。 
第二、数学应用题的求解需要采用数学建模的方法,使所求问题数学化,即将问题转化成数学形式来表示后再求解。 
第三、数学应用题涉及的知识点多。是对综合运用数学知识和方法解决实际问题能力的检验,考查的是学生的综合能力,涉及的知识点一般在三个以上,如果某一知识点掌握的不过关,很难将问题正确解答。 
第四、数学应用题的命题没有固定的模式或类别。往往是一种新颖的实际背景,难于进行题型模式训练,用“题海战术”无法解决变化多端的实际问题。必须依靠真实的能力来解题,对综合能力的考查更具真实、有效性。因此它具有广阔的发展空间和潜力。 
二、数学应用题如何建模 
建立数学模型是解数学应用题的关键,如何建立数学模型可分为以下几个层次: 
第一层次:直接建模。 
根据题设条件,套用现成的数学公式、定理等数学模型,注解图为: 
将题材设条件翻译 
成数学表示形式 



应用题 审题 题设条件代入数学模型 求解 
选定可直接运用的 
数学模型 
第二层次:直接建模。可利用现成的数学模型,但必须概括这个数学模型,对应用题进行分析,然后确定解题所需要的具体数学模型或数学模型中所需数学量需进一步求出,然后才能使用现有数学模型。 
第三层次:多重建模。对复杂的关系进行提炼加工,忽略次要因素,建立若干个数学模型方能解决问题。 
第四层次:假设建模。要进行分析、加工和作出假设,然后才能建立数学模型。如研究十字路口车流量问题,假设车流平稳,没有突发事件等才能建模。 
三、建立数学模型应具备的能力 
从实际问题中建立数学模型,解决数学问题从而解决实际问题,这一数学全过程的教学关键是建立数学模型,数学建模能力的强弱,直接关系到数学应用题的解题质量,同时也体现一个学生的综合能力。 
3.1提高分析、理解、阅读能力。 
阅读理解能力是数学建模的前提,数学应用题一般都创设一个新的背景,也针对问题本身使用一些专门术语,并给出即时定义。如1999年高考题第22题给出冷轧钢带的过程叙述,给出了“减薄率”这一专门术语,并给出了即时定义,能否深刻理解,反映了自身综合素质,这种理解能力直接影响数学建模质量。 
3.2强化将文字语言叙述转译成数学符号语言的能力。 
将数学应用题中所有表示数量关系的文字、图象语言翻译成数学符号语言即数、式子、方程、不等式、函数等,这种译释能力是数学建成模的基础性工作。 
例如:一种产品原来的成本为a元,在今后几年内,计划使成本平均每一年比上一年降低p%,经过五年后的成本为多少? 
将题中给出的文字翻译成符号语言,成本y=a(1-p%)5 
3.3增强选择数学模型的能力。 
选择数学模型是数学能力的反映。数学模型的建立有多种方法,怎样选择一个最佳的模型,体现数学能力的强弱。建立数学模型主要涉及到方程、函数、不等式、数列通项公式、求和公式、曲线方程等类型。结合教学内容,以函数建模为例,以下实际问题所选择的数学模型列表: 
函数建模类型 实际问题 
一次函数 成本、利润、销售收入等 
二次函数 优化问题、用料最省问题、造价最低、利润最大等 
幂函数、指数函数、对数函数 细胞分裂、生物繁殖等 
三角函数 测量、交流量、力学问题等 

3.4加强数学运算能力。 
数学应用题一般运算量较大、较复杂,且有近似计算。有的尽管思路正确、建模合理,但计算能力欠缺,就会前功尽弃。所以加强数学运算推理能力是使数学建模正确求解的关键所在,忽视运算能力,特别是计算能力的培养,只重视推理过程,不重视计算过程的做法是不可取的。 
利用数学建模解数学应用题对于多角度、多层次、多侧面思考问题,培养学生发散思维能力是很有益的,是提高学生素质,进行素质教育的一条有效途径。同时数学建模的应用也是科学实践,有利于实践能力的培养,是实施素质教育所必须的,需要引起教育工作者的足够重视。 

加强高中数学建模教学培养学生的创新能力 



摘要:通过对高中数学新教材的教学,结合新教材的编写特点和高中研究性学习的开展,对如何加强高中数学建模教学,培养学生的创新能力方面进行探索。 
关键词:创新能力;数学建模;研究性学习。 
《全日制普通高级中学数学教学大纲(试验修订版)》对学生提出新的教学要求,要求学生: 
(1)学会提出问题和明确探究方向; 
(2)体验数学活动的过程; 
(3)培养创新精神和应用能力。 
其中,创新意识与实践能力是新大纲中最突出的特点之一,数学学习不仅要在数学基础知识,基本技能和思维能力,运算能力,空间想象能力等方面得到训练和提高,而且在应用数学分析和解决实际问题的能力方面同样需要得到训练和提高,而培养学生的分析和解决实际问题的能力仅仅靠课堂教学是不够的,必须要有实践、培养学生的创新意识和实践能力是数学教学的一个重要目的和一条基本原则,要使学生学会提出问题并明确探究方向,能够运用已有的知识进行交流,并将实际问题抽象为数学问题,就必须建立数学模型,从而形成比较完整的数学知识结构。 
数学模型是数学知识与数学应用的桥梁,研究和学习数学模型,能帮助学生探索数学的应用,产生对数学学习的兴趣,培养学生的创新意识和实践能力,加强数学建模教学与学习对学生的智力开发具有深远的意义,现就如何加强高中数学建模教学谈几点体会。 
一.要重视各章前问题的教学,使学生明白建立数学模型的实际意义。 
教材的每一章都由一个有关的实际问题引入,可直接告诉学生,学了本章的教学内容及方法后,这个实际问题就能用数学模型得到解决,这样,学生就会产生创新意识,对新数学模型的渴求,实践意识,学完要在实践中试一试。 
如新教材“三角函数”章前提出:有一块以O点为圆心的半圆形空地,要在这块空地上划出一个内接矩形ABCD辟为绿册,使其册边AD落在半圆的直径上,另两点BC落在半圆的圆周上,已知半圆的半径长为a,如何选择关于点O对称的点A、D的位置,可以使矩形面积最大? 
这是培养创新意识及实践能力的好时机要注意引导,对所考察的实际问题进行抽象分析,建立相应的数学模型,并通过新旧两种思路方法,提出新知识,激发学生的知欲,如不可挫伤学生的积极性,失去“亮点”。 
这样通过章前问题教学,学生明白了数学就是学习,研究和应用数学模型,同时培养学生追求新方法的意识及参与实践的意识。因此,要重视章前问题的教学,还可据市场经济的建设与发展的需要及学生实践活动中发现的问题,补充一些实例,强化这方面的教学,使学生在日常生活及学习中重视数学,培养学生数学建模意识。

3. 数学建模模型论文

(1)	E⑴=2000*0.6+2000*0.6+2000*0.6-1000-1000=1600
E(2)=2000*0.6+2000*0.6+(2000*0.6+1000*0.9)-1000-1000=1500
E(3)=2000*0.6+(2000*0.1+1000*0.9)+ 2000*0.6-1000-1000=1500
E(4)=2000*0.6+(2000*0.1+1000*0.9)+(2000*0.6+1000*0.9)-1000-1000=1400
E(5)=(2000*0.1+1000*0.9)+(2000*0.1+1000*0.9)+(2000*0.1+1000*0.9)-1000-
1000=1300
E(6)= (2000*0.1+1000*0.9)+2000*0.6+2000*0.6-1000-1000=1500
E(7)= (2000*0.1+1000*0.9)+ 2000*0.6+(2000*0.1+1000*0.9)-1000-1000=1400
E(8)= (2000*0.1+1000*0.9)+ (2000*0.1+1000*0.9)+2000*0.6-1000-1000=1400
所以第一种投资策略第三年年末期望资金总数最大。

数学建模模型论文

4. 求一篇数学建模论文

  数学建模论文


  题    目  生活中的数学建模问题
  学    院
  专业班级
  学生姓名
  成    绩


  年     月     日

  摘要    钢铁、煤炭、水电等生活物资从若干供应点运送到一些需求点,怎样安排输送
  方案使利润最大?各种类型的货物装箱,由于受体积、重量等的限制,如何相互搭配装载,使获利最高?若干项任务分给一些候选人来完成,因为每个人的专长不同,他们完成任务的效益就不一样,如何分派使获得的总效益最大?本文将通过以下的例子讨论用数学建模解决这些问题的方法。
  关键词:获利最多,0-1变量

  一.	自来水输送问题
  问题  某市有甲、乙、丙、丁四个居民区,自来水由A,B,C三个水库供应。四个区每天必须得到保证的基本生活用水量分别为80,50,10,20千吨,但由于水源紧张,三个水库每天 只能分别供应60,70,40千吨自来水。由于地理位置的差别,自来水公司从各水库向各区送水所需付出的引水管理费用不同(见下表),其他管理费用都是400元每千吨。根据公司规定,各区用户按照统一标准950元每千吨收费。此外,四个区都向公司申请了额外用水量,分别为10,20,30,50千吨。该公司应如何分配供水量,才能获利更多?

  引水管理费(元每千吨)	甲        乙          丙        丁
  A	       160      130          220       170
  B	       140      130          190       150
  C	       190      200          230       ----

  问题分析
  分配供水两就是安排从三个水库向四个区供水的方案,目标是获利最多,而从题目给出的数据看,A,B,C三个水可的供水量170千吨,不够四个区的基本生活用水量与额外用水量之和270千吨,因而总能全部卖出并获利,于是自来水公司每天的总收入是950*(60+70+40)=161500元,与送水方案无关。同样,公司每天的其他管理费为400*(60+70+40)=68000元也与送水方案无关。所以要是利润最大,只须是引水管理费最小即可。另外,送水方案自然要受三个水可的供水量和四个取得需求量的限制。
  模型建立
  决策变量为A、B、C、三个水库(i=1,2,3)分别向甲、乙、丙、丁四个小区(j=1,2,3,4)的供水量。设水库i向j的日供水量为xij。由于C水库鱼定去之间没有输水管道,即X34=0,因此只有11个决策变量。
  由上分析,问题的目标可以从获利最多转化为引水管理费最少,于是有
  min=160*x11+130*x12+220*x13+170*x14+140*x21+130*x22+190*x23+150*x24+190*x31+200*x32+230*x33;
  约束条件有两类:一类是水库的供应量限制,另一类是各区的需求量限制。由于供水量总能卖出并获利,水库的供应量限制可以表示为
  x11+x12+x13+x14=60;
  x21+x22+x23+x24=70;
  x31+x32+x33=40;
  考虑到歌曲的基本用水量月外用水量,需求量限制可以表示为
  80<=x21+x11+x31;
  50<=x12+x22+x32;
  10<=x13+x23+x33;
  20<=x14+x24;

  x21+x11+x31<=90;
  x12+x22+x32<=70;
  x13+x23+x33<=40;
  x14+x24<=70;
  模型求解
  将以上式子,输入LINGO求解,得到如下输出:
  Optimal solution found at step:        10
  Objective value:                 25800.00
  Variable           Value            Reduced Cost
  X11              0.0000000          20.00000
  X12              60.00000           0.0000000
  X13              0.0000000          40.00000
  X14              0.0000000          20.00000
  X21              50.00000           0.0000000
  X22              0.0000000          0.0000000
  X23              0.0000000          10.00000
  X24              20.00000           0.0000000
  X31              30.00000           0.0000000
  X32              0.0000000          20.00000
  X33              10.00000           0.0000000
  送水方案为:A水库向乙区供水60千吨,B水库甲区、丁区分别供水50,20千吨,C水库向甲、丙分别供水30,10千吨。引水管理费为25800元,利润为161500-68000-25800=67700元。
  二.	货机装运
  问题   某架火机油三个货舱:前舱、中舱、后舱。三个货舱所能装载的货物最大量的体积都有限,如下表所示,并且,为了保持飞机的平衡,三个货舱中世纪装在货物的重量必须与其最大容许重量成比例。

  前舱       中舱        后舱
  重量限制(吨)	        15         26          12
  体积限制(立方米)	       8000       9000        6000

  现有四类货物供该伙计本次飞行装运,其有关信息如下表所示,最后一列之装运后所获得的利润。应如何安排装运,使货机本次飞行获利最大?

  重量(吨)       空间       利润(元每千吨)
  货物1	       20              480          3500
  货物2	       18              650          4000
  货物3	       35              600          3500
  货物4	       15              390          3000

  模型假设   问题中没有对货物装运提出其他要求,我们可以作如下假设:
  (1)	每种货物可以分割到任意小;
  (2)	每种货物可以在一个或多个货舱中任意分布;
  (3)	多种货物可以混装,并保证不留空隙。
  模型建立
  决策变量:用Xij表示第i种货物装入第j个货舱的重量(吨),货舱j=1,2,3分别表示前舱、中舱、后舱。
  决策目标是最大化利润,即
  max=3500*(x11+x12+x13)+4000*(x21+x22+x23)+3500*(x31+x32+x33)+3000*(x41+x42+x43);
  约束条件包括以下4个方面:
  (1)供装载的四种货物的总重量约束,即
  x11+x12+x13<=20;
  x21+x22+x23<=18;
  x31+x32+x33<=35;
  x41+x42+x43<=15;
  (2)三个货舱的重量限制,即
  x11+x21+x31+x41<=15;
  x12+x22+x32+x42<=26;
  x13+x23+x33+x43<=12;
  (3)三个货舱的空间限制,即
  480*x11+650*x21+600*x31+390*x41<=8000;
  480*x12+650*x22+600*x32+390*x42<=9000;
  480*x13+650*x23+600*x33+390*x43<=6000;
  (4)三个货舱装入重量的平衡约束,即
  (x11+x21+x31+x41)/15=(x12+x22+x32+x42)/26;
  (x12+x22+x32+x42)/26=(x13+x23+x33+x43)/12;
  模型求解
  将以上模型输入LINGO求解,可以得到:
  Optimal solution found at step:        10
  Objective value:                 155340.1
  Variable           Value        Reduced Cost
  X11           0.5055147       0.0000000
  X12          6.562500           0.0000000
  X13          2.286953           0.0000000
  X21          11.93439           0.0000000
  X22          0.0000000          2526.843
  X23          6.065611           0.0000000
  X31          0.0000000          0.4547474E-12
  X32          0.0000000          1783.654
  X33          1.599359           0.0000000
  X41          0.0000000          1337.740
  X42          15.00000           0.0000000
  X43          0.0000000          1337.740
  实际上,不妨将所得最优解四舍五入,结果为货物1装入前舱1吨、装入中舱7吨、装入后舱2吨;货物2装入前舱12吨、后舱6吨;货物3装入后舱2吨;货物4装入中舱15吨。最大利润为155340元。
  三.	混合泳接力队的选拔
  问题  某班准备从5名游泳队员中选择4人组成接力队,参加学校的4*100m混合泳接力比赛。5名队员4中用字的百米平均成绩如下表所示,问应如何让选拔队员组成接力队?

  甲          乙          丙          丁       戊
  蝶泳	     1`06        57``2       1`18        1`10      1`07
  仰泳	     1`15        1`06        1`07        1`14      1`11
  蛙泳	     1`27        1`06        1`24        1`09      1`23
  自由泳	     58``6       53``        59``4       57``2     1`02

  问题分析  从5名队员中选出4人组成接力队,没人一种泳姿,且4人的用字各不相同,是接力队的成绩最好。容易想到的一个办法是穷举法,组成接力对的方案共有5!=120中,一一计算并作比较,即可找出最优方案。显然这不是解决这类问题的好办法,随着问题规模的变大,穷举法的计算量将是无法接受的。
  可以用0-1变量表示以讴歌队员是非入选接力队,从而建立这个问题的0-1规划模型,借助县城的数学软件求解。
  模型的建立与求解
  设甲乙丙丁戊分别为队员i=1,2,3,4,5;即蝶泳、仰泳、蛙泳、自由泳分别为泳姿j=1,2,3,4.记队员i的第j中用字的百米最好成绩为Cij(s),既有

  Cij	   I=1	   I=2	  I=3	   I=4	  I=5
  J=1	    66	   57.2	  78	   70	  67
  J=2	    75	   66	  67	   74	  71
  J=3	    87 	   66	  84	   69	  83
  J=4	    58	   53	  59	   57.2	  62

  引入0-1变量Xij,若选择队员i参加泳姿j的比赛,记Xij-=1,否则记Xij=0.根据组成接力队的要求,Xij应该满足两个约束条件:
  第一,	没人最多只能入选4中用字之一,记对于i=1,2,3,4,5,应有∑Xij《=1;
  第二,	每种泳姿必须有一人而且只能有1人入选,记对于甲,2,3,4,应有∑Xij=1;
  当队员i入选泳姿j是,CijXij表示他的成绩,否则CijXij=0。于是接力队的成绩可表示为∑∑CijXij,这就是该题的目标函数。
  将题目所给的数据带入这一模型,并输入LINGO:
  min=66*x11+75*x12+87*x13+58.6*x14+57.2*x21+66*x22+66*x23+53*x24+78*x31+67*x32+84*x33+59.4*x34+70*x41+74*x42+69*x43+57.2*x44+67*x51+71*x52+83*x53+62*x54;
  SUBJECT TO
  x11+x12+x13+x14<=1;
  x21+x22+x23+x24<=1;
  x31+x32+x33+x34<=1;
  x41+x42+x43+x44<=1;

  x11+x21+x31+x41+x51=1;
  x12+x22+x32+x42+x52=1;
  x13+x23+x33+x43+X53=1;
  x14+x24+x34+x44+X54=1;

  @bin(X11);@bin(X12);@bin(X13);@bin(X14);@bin(X21);@bin(X22);@bin(X23);@bin(X24);@bin(X31);@bin(X32);@bin(X33);@bin(X34);@bin(X41);@bin(X42);@bin(X43);@bin(X44);@bin(X51);@bin(X52);@bin(X53);@bin(X54);
  得到如下结果
  Optimal solution found at step:        12
  Objective value:                 251.8000
  Branch count:                           0

  Variable           Value             Reduced Cost
  X11              0.0000000            66.00000
  X12              0.0000000            75.00000
  X13              0.0000000            87.00000
  X14              1.000000             58.60000
  X21              1.000000             57.20000
  X22              0.0000000            66.00000
  X23              0.0000000            66.00000
  X24              0.0000000            53.00000
  X31              0.0000000            78.00000
  X32              1.000000             67.00000
  X33              0.0000000            84.00000
  X34              0.0000000            59.40000
  X41         0.0000000            70.00000
  X42         0.0000000            74.00000
  X43         1.000000             69.00000
  X44         0.0000000            57.20000
  X51         0.0000000            67.00000
  X52         0.0000000            71.00000
  X53         0.0000000            83.00000
  X54         0.0000000            62.00000
  即当派选甲乙丙丁4人组陈和积累对,分别参加自由泳、蝶泳、仰泳、蛙泳的比赛。
  参考文献
  数学模型(第三版) 姜启源著   高等教育出版社

5. 求数学建模的论文

数学建模--教学楼人员疏散--获校数学建模二等
 
数学建模
人员疏散

本题是由我和我的好哥们张勇还有我们区队的学委谢菲菲经过数个日夜的精心准备而完成的,指导老师沈聪.
摘要
  文章分析了大型建筑物内人员疏散的特点,结合我校1号教学楼的设定火灾场景人员的安全疏散,对该建筑物火灾中人员疏散的设计方案做出了初步评价,得出了一种在人流密度较大的建筑物内,火灾中人员疏散时间的计算方法和疏散过程中瓶颈现象的处理方法,并提出了采用距离控制疏散过程和瓶颈控制疏散过程来分析和计算建筑物的人员疏散。
 
关键字 
人员疏散  流体模型  距离控制疏散过程 
 
问题的提出
教学楼人员疏散时间预测
学校的教学楼是一种人员非常集中的场所,而且具有较大的火灾荷载和较多的起火因素,一旦发生火灾,火灾及其烟气蔓延很快,容易造成严重的人员伤亡。对于不同类型的建筑物,人员疏散问题的处理办法有较大的区别,结合1号教学楼的结构形式,对教学楼的典型的火灾场景作了分析,分析该建筑物中人员疏散设计的现状,提出一种人员疏散的基础,并对学校领导提出有益的见解建议。
 
前言
建筑物发生火灾后,人员安全疏散与人员的生命安全直接相关,疏散保证其中的人员及时疏散到安全地带具有重要意义。火灾中人员能否安全疏散主要取决于疏散到安全区域所用时间的长短,火灾中的人员安全疏散指的是在火灾烟气尚未达到对人员构成危险的状态之前,将建筑物内的所有人员安全地疏散到安全区域的行动。人员疏散时间在考虑建筑物结构和人员距离安全区域的远近等环境因素的同时,还必须综合考虑处于火灾的紧急情况下,人员自然状况和人员心理这是一个涉及建筑物结构、火灾发展过程和人员行为三种基本因素的复杂问题。
随着性能化安全疏散设计技术的发展,世界各国都相继开展了疏散安全评估技术的开发及研究工作,并取得了一定的成果(模型和程序),如英国的CRISP、EXODUS、STEPS、Simulex,美国的ELVAC、EVACNET4、EXIT89,HAZARDI,澳大利亚的EGRESSPRO、FIREWIND,加拿大的FIERA system和日本的EVACS等,我国建筑、消防科研及教学单位也已开展了此项研究工作,并且相关的研究列入了国家“九五”及“十五”科技攻关课题。
一般地,疏散评估方法由火灾中烟气的性状预测和疏散预测两部分组成,烟气性状预测就是预测烟气对疏散人员会造成影响的时间。众多火灾案例表明,火灾烟气毒性、缺氧使人窒息以及辐射热是致人伤亡的主要因素。
其中烟气毒性是火灾中影响人员安全疏散和造成人员死亡的最主要因素,也就是造成火灾危险的主要因素。研究表明:人员在CO浓度为4X10-3浓度下暴露30分钟会致死。
此外,缺氧窒息和辐射热也是致人死亡的主要因素,研究表明:空气中氧气的正常值为21%,当氧气含量降低到12%~15%时,便会造成呼吸急促、头痛、眩晕和困乏,当氧气含量低到6%~8%时,便会使人虚脱甚至死亡;人体在短时间可承受的最大辐射热为2.5kW/m2(烟气层温度约为200℃)。
  
图1  疏散影响因素
 
预测烟气对安全疏散的影响成为安全疏散评估的一部分,该部分应考虑烟气控制设备的性能以及墙和开口部对烟的影响等;通过危险来临时间和疏散所需时间的对比来评估疏散设计方案的合理性和疏散的安全性。疏散所需时间小于危险来临时间,则疏散是安全的,疏散设计方案可行;反之,疏散是不安全的,疏散设计应加以修改,并再评估。
  
图2  人员疏散与烟层下降关系(两层区域模型)示意图
 
疏散所需时间包括了疏散开始时间和疏散行动时间。疏散开始时间即从起火到开始疏散的时间,它大体可分为感知时间(从起火至人感知火的时间)和疏散准备时间(从感知火至开始疏散时间)两阶段。一般地,疏散开始时间与火灾探测系统、报警系统,起火场所、人员相对位置,疏散人员状态及状况、建筑物形状及管理状况,疏散诱导手段等因素有关。
   疏散行动时间即从疏散开始至疏散结束的时间,它由步行时间(从最远疏散点至安全出口步行所需的时间)和出口通过排队时间(计算区域人员全部从出口通过所需的时间)构成。与疏散行动时间预测相关的参数及其关系见图3。
  
图3  与疏散行动时间预测相关的参数及其关系
 
 
模型的分析与建立
 
我们将人群在1号教学楼内的走动模拟成水在管道内的流动,对人员的个体特性没有考虑,而是将人群的疏散作为一个整体运动处理,并对人员疏散过程作了如下保守假设:
 
u      疏散人员具有相同的特征,且均具有足够的身体条件疏散到安全地点;
u      疏散人员是清醒状态,在疏散开始的时刻同时井然有序地进行疏散,且在疏散过程中不会出现中途返回选择其它疏散路径;
u      在疏散过程中,人流的流量与疏散通道的宽度成正比分配,即从某一个出口疏散的人数按其宽度占出口的总宽度的比例进行分配
u      人员从每个可用出口疏散且所有人的疏散速度一致并保持不变。
 
以上假设是人员疏散的一种理想状态,与人员疏散的实际过程可能存在一定的差别,为了弥补疏散过程中的一些不确定性因素的影响,在采用该模型进行人员疏散的计算时,通常保守地考虑一个安全系数,一般取1.5~2,即实际疏散时间为计算疏散时间乘以安全系数后的数值。
  
1号教学楼平面图
 
教学楼模型的简化与计算假设
 
我校1号教学楼为一幢分为A、B两座,中间连接着C座的建筑(如上图),A、B两座为五层,C座为两层。A、B座每层有若干教室,除A座四楼和B座五楼,其它每层都有两个大教室。C座一层即为大厅,C座二层为几个办公室,人员极少故忽略不考虑,只作为一条人员通道。为了重点分析人员疏散情况,现将A、B座每层楼的10个小教室(40人)、一个中教室(100)和一个大教室(240人)简化为6个教室。
  
图4  原教室平面简图
 
 
在走廊通道的1/2处,将1、2、3、4、5号教室简化为13、14号教室,将6、7、8、9、10号教室简化为15、16号教室。此时,13、14、15、16号教室所容纳的人数均为100人,教室的出口为距走廊通道两边的1/4处,且11、13、15号教室的出口距左楼梯的距离相等,12、14、16号教室的出口距右楼梯的距离相等。我们设大教室靠近大教室出口的100人走左楼梯,其余的140人从大教室楼外的楼梯疏散,这样让每一个通道的出口都得到了利用。由于1号教学楼的A、B两座楼的对称性,所以此简图的建立同时适用于1号教学楼A、B两座楼的任意楼层。
  
图5 简化后教室平面简图
 
经测量,走廊的总长度为44米,走廊宽为1.8米,单级楼梯的宽度为0.3米,每级楼梯共有26级,楼梯口宽2.0米,每间教室的面积为125平方米. 则简化后走廊的1/4处即为教室的出口,距楼梯的距离应为44/4=11米。
对火灾场景做出如下假设:
u      火灾发生在第二层的15号教室;
u      发生火灾是每个教室都为满人,这样这层楼共有600人;
u      教学楼内安装有集中火灾报警系统,但没有应急广播系统;
u      从起火时刻起,在10分钟内还没有撤离起火楼层为逃生失败;
 
对于这种场景下的火灾发展与烟气蔓延过程可用一些模拟程序进行计算,并据此确定楼内危险状况到来的时间.但是为了突出重点,这里不详细讨论计算细节.
人员的整个疏散时间可分为疏散前的滞后时间,疏散中通过某距离的时间及在某些重要出口的等待时间三部分,根据建筑物的结构特点,可将人们的疏散通道分成若干个小段。在某些小段的出口处,人群通过时可能需要一定的排队时间。于是第i 个人的疏散时间ti 可表示为:
    
 
式中, ti,delay为疏散前的滞后时间,包括觉察火灾和确认火灾所用的时间; di,n为第n 段的长度; vi,n 为该人在第n 段的平均行走速度;Δtm,queue 为第n 段出口处的排队等候时间。最后一个离开教学楼的人员所有用的时间就是教学楼人员疏散所需的疏散时间。
假设二层的15号教室是起火房间,其中的人员直接获得火灾迹象进而马上疏散,设其反应的滞后时间为60s;教学内的人员大部分是学生,火灾信息将传播的很快,因而同楼层的其他教室的人员会得到15号教室人员的警告,开始决定疏散行动.设这种信息传播的时间为120s,即这批人的总的滞后时间为120+60=180秒;因为左右两侧为对称状态,所以在这里我们就计算一面的.一、三、四、五层的人员将通过火灾报警系统的警告而开始进行疏散,他们得到火灾信息的时间又比二层内的其他教室的人员晚了60秒.因此其总反应延迟为240秒.由于火灾发生在二楼,其对一层人员构成的危险相对较小,故下面重点讨论二,三,四,五楼的人员疏散.
为了实际了解教学楼内人员行走的状况,本组专门进行了几次现场观察,具体记录了学生通过一些典型路段的时间。参考一些其它资料[1、2、3] ,提出人员疏散的主要参数可用图6 表示。在开始疏散时算起,某人在教室内的逗留时间视为其排队时间。人的行走速度应根据不同的人流密度选取。当人流密度大于1 人/ m2时,采用0. 6m/ s 的疏散速度,通过走廊所需时间为60s ,通过大厅所需时间为12s ;当人流密度小于1 人/m2 时,疏散速度取为1. 2m/ s ,通过走廊所需时间为30s ,通过大厅所需时间为6s。
 
   图6  人员疏散的若干主要参数
 
Pauls[4]提出,下楼梯的人员流量f 与楼梯的有效宽度w 和使用楼梯的人数p 有关,其计算公式为:
            
式中,流量f 的单位为人/ s , w 的单位为mm。此公式的应用范围为0. 1 < p/ w < 0. 55 。
    这样便可以通过流量和室内人数来计算出疏散所用时间。出口的有效宽度是从通道的实际宽度里减去其两侧边界层而得到的净宽度,通常通道一侧的边界层被设定为150mm。
    3  结果与讨论
    在整个疏散过程中会出现如下几种情况:
    (1) 起火教室的人员刚开始进行疏散时,人流密度比较小,疏散空间相对于正在进行疏散的人群来说是比较宽敞的,此时决定疏散的关键因素是疏散路径的长度。现将这种类型的疏散过程定义为是距离控制疏散过程;
    (2) 起火楼层中其它教室的人员可较快获得火灾信息,并决定进行疏散,他们的整个疏散过程可能会分成两个阶段来进行计算: 当f进入2层楼梯口流出2层楼梯口时, 这时的疏散就属于距离控制疏散过程;当f进入2层楼梯口> f流出2层楼梯口时, 二楼楼梯间的宽度便成为疏散过程中控制因素。现将这种过程定义为瓶颈控制疏散过程;
    (3) 三、四层人员开始疏散以后,可能会使三楼楼梯间和二楼楼梯间成为瓶颈控制疏散过程;
    (4) 一楼教室人员开始疏散时,可能引起一楼大厅出口的瓶颈控制疏散过程;
    (5) 在疏散后期,等待疏散的人员相对于疏散通道来说,将会满足距离控制疏散过程的条件,即又会出现距离控制疏散过程。
    起火教室内的人员密度为100/ 125 = 0.8 人/m2 。然而教室里还有很多的桌椅,因此人员行动不是十分方便,参考表1 给出的数据,将室内人员的行走速度为1.1m/ s。设教室的门宽为1. 80m。而在疏散过程中,这个宽度不可能完全利用,它的等效宽度,等于此宽度上减去0. 30m。则从教室中出来的人员流量f0为:

       f0=v0×s0×w0=1.1×0.8×4.7=4.1(人/ s)   (3)

式中, v0 和s0 分别为人员在教室中行走速度和人员密度, w0 为教室出口的有效宽度。按此速度计算,起火教室里的人员要在24.3s 内才能完全疏散完毕。
    设人员按照4.1 人/ s 的流量进入走廊。由于走廊里的人流密度不到1 人/ m2 ,因此采用1. 2m/s的速度进行计算。可得人员到达二楼楼梯口的时间为9.2s。在此阶段, 将要使用二楼楼梯的人数为100人。此时p/ w=100/1700=0.059 < 0. 1 , 因而不能使用公式2 来计算楼梯的流量。采用Fruin[5]提出的人均占用楼梯面积来计算通过楼梯的流量。根据进入楼梯间的人数,取楼梯中单位宽度的人流量为0.5人 /(m. s) ,人的平均速度为0. 6m/ s ,则下一层楼的楼梯的时间为13s。这样从着火时刻算起,在第106.5s(60+24.3+9.2+13)时,着火的15号教室人员疏散成功。以上这些数据都是在距离控制疏散过程范围之内得出的。
    起火后120s ,起火楼层其它两个教室(即11和13号教室)里的人员开始疏散。在进入该层楼梯间之前,疏散的主要参数和起火教室中的人员的情况基本一致。在129.2s他们中有人到达二层楼梯口,起火教室里的人员已经全部撤离二楼大厅。因此,即将使用二楼楼梯间的人数p1 为:
                p1 = 100 ×2 = 200 (人)  (4)

此时f进入2层楼梯口>f流出2层楼梯口,从该时刻起,疏散过程由距离控制疏散过渡到由二楼楼梯间瓶颈控制疏散阶段。由于p/ w =200/1700= 0.12 ,可以使用公式2 计算二楼楼梯口的疏散流量f1 , 即:
?/P>
 
0.27
0.73

     f1 = (3400/ 8040)   × 200   = 2.2人/ s)  (5) 

式中的3400 为两个楼梯口的总有效宽度,单位是mm。而三、四层的人员在起火后180s 时才开始疏散。三层人员在286.5s(180+106.5)时到达二层楼梯口,与此同时四层人员到达三层楼梯口,第五层到达第四层楼梯口。此时刻二层楼梯前尚等待疏散人员数p′1:

     p′1 = 200 - (286.5 – 129.2) ×2.2 = -146.1(人) <0 (6)
 
所以,二层楼的人员已经全部到达一层
此后,需要使用二层楼梯间的人数p2 :

      p2 = 100×3=300 (人) (7)

相应此阶段通过二楼楼梯间的流量f 2 :
0.27
0.73

     f2 = (3400/8040)  × 200    = 2.5(人/ s)  (8) 

这┤送ü楼楼梯的疏散时间t1 :

     t1 = 300÷2.5 = 120 ( s)   (9)
 
因为教学楼三、四、五层的结构相同,所以五层到四层,四层到三层和三层到二层所用的时间相等,因此人员的疏散在楼梯口不会出现瓶颈现象
所以,通过二楼楼梯的总体疏散时间T :

     T = 286.5+ 120×3 = 646.5 ( s)   (10)
 
最终根据安全系数得出实际疏散时间为T实际:
 
T实际 =646.5×(1.5~2)=969.75~1293( s)  (11)

      
  图7 二楼楼梯口流量随时间的变化曲线图
 
关于几点补充说明:
以上是我们只对B座二楼的15号教室起火进行的假设分析和计算,此时当人员到达一楼即视为疏散成功。同理,当三楼起火的时候,人员到达二楼即视为疏散成功,四楼、五楼以此类推。因为1号教学楼A、B座结构的对称性所以楼层的其他教室起火与此是同一个道理。所以本文上述的分析与计算同时适用于A、B两座楼。另外当三层以上(包括三楼)起火的时候,便体现出C座二楼的作用。当B座的三楼起火的时候,B座二楼的人员肯定是在B座三楼人员后对起火做出应对反应,所以会出现当三楼人员疏散到二楼的时候,二楼的人员也开始疏散的情况,势必造成二楼楼梯口出现瓶颈现象。因为A、B座的三、四、五楼并没有连接,都是独立的结构,出现火灾不会直接从B座的三楼威胁到A座三楼及其他楼层人员的安全,所以为了避免上述二楼楼梯口出现瓶颈现象的发生,我们让二楼的所有人员向A座的二楼转移,这样就会让起火楼层的人员能够更快的疏散到安全区域。当B座的四、五楼起火的时候也同样让二楼的人员向A座的二楼转移,为二楼以上的人员疏散创造条件。同理,A座也是如此。
    在对火灾假设分析和计算的时候,我们并没有对大教室的后门楼梯的疏散做出计算,由于1号教学楼的特殊性,A座的四楼和B座的五楼没有大教室,所以大教室的后门楼梯疏散人员的速度是很快的,不会在大教室后门的楼梯出现瓶颈现象。
 关于1号教学楼的几个出口:
u    大厅有一个大门
u    A座一楼靠近正厅有一个门
u    A座大教室旁边有一个门
u    B座中教室靠近大厅正门侧面的窗户可以作为一个应急出口
u    A、B座的底层都有一个地下室(当烟气蔓延太快来不及疏散,受烟气威胁的时候可以作为一个逃生去向)
u    A、B座大教室各有一个后门
               合计: 8个出口
致校领导的一封信
尊敬的校领导,你们好。
针对我校1号教学楼,我们数学建模小组通过实际测量、建立模型、模型分析,得出如下结论:一旦1号教学楼发生火灾,人员有可能不能全部安全疏散。
以上的分析是按一种很理想的条件进行的,并没有进行任何修正。实际上人在火灾中的行为是很复杂的,尤其是没有经过火灾安全训练的人,可能会出现盲目乱跑、逆向行走等现象,而这也会延长总的疏散时间。
    该模型在现阶段是一个人员疏散分析模型的基础,目前属于理论上的模型,以上的计算结果都是通过手算或文曲星计算得到的。模型中的人员行走速度是通过多次观察该教学楼内下课时人员的行走速度和参照Fru2in 给出的疏散时人员行走速度、NFPA 中给出的人员行走速度以及目前人员疏散模型中通用的计算速度等修正而得到的,具有较为广泛的通用性。而预测的疏散时间是根据建筑物的结构特点和人员行走速度而得到的,在计算疏散所用时间的时候在剔除疏散前人员的滞后时间(或称预移动时间) 外,所得到的时间是合理的。对于疏散前人员的滞后时间,参考T. J . Shields 等试验结论:75 %人员在听到火灾警报后的15~40 s 才开始移动,而整个疏散所用的时间为646.5 s。在该例中起火教室的反应滞后时间为60 s ,这是从开始着火时刻算起的。预移动时间与不同类型的建筑物、建筑物中人员的自身特点和建筑物中的报警系统有着很大的关系,它是一个很不确定的数值。本文中所用的预移动时间不到整个疏散过程中所用的时间的 10 %。二楼楼梯口流量随时间的变化曲线如图7所示。由上可知,二层以上的所有人通过二楼楼梯所需的时间为646.5 s ,这比前面设定的可用安全疏散时间要长,因而不能保证有关人员全部安全疏散出去。楼梯的宽度和大厅的正门显然是制约人员疏散的一个瓶颈。造成这种情况的基本原因是该教学楼的疏散通道安排不当,楼梯通道的宽度不够,对此可以适当增大楼梯的总宽度;或者在教学楼的每个分支上再修一个楼梯,则人员的疏散会更加的畅通;最好是分别在A座和B座新建一个象正门一样的出口,这样将大大的缓解了大厅正门疏散人员的压力,不至于造成大厅人员堵塞而影响楼上人员的疏散。另一方面,学校还应多增加一些消防设施,每个教室都该配备灭火器;学校还应加强学生消防意识的培养和教育,形式可以多样化、新颖化,比如做报告,上实践课,做消防演习等等。让他们了解一些消防逃生的常识,学会一些消防器材的使用,并让他们对自己所使用的教学楼有充分发认识和了解,一旦发生火灾好知道采取何种疏散方法才能在最短的时间内到达安全区域。
如果学校经费有限,也可以不花一分钱就可以消除这个消防隐患,就是合理安排上课的教室,避免每个楼层的所有教室都被用于上课。每层至少可以空出几个,这样就会大大的缓解人员疏散不利带来的危险。但是这样也有弊端,就是没有充分利用教室的使用价值,浪费资源。

求数学建模的论文

6. 数学建模论文

  数学建模随着人类的进步,科技的发展和社会的日趋数字化,应用领域越来越广泛,人们身边的数学内容越来越丰富。强调数学应用及培养应用数学意识对推动素质教育的实施意义十分巨大。数学建模在数学教育中的地位被提到了新的高度,通过数学建模解数学应用题,提高学生的综合素质。本文将结合数学应用题的特点,把怎样利用数学建模解好数学应用问题进行剖析,希望得到同仁的帮助和指正。

  一、数学应用题的特点
  我们常把来源于客观世界的实际,具有实际意义或实际背景,要通过数学建模的方法将问题转化为数学形式表示,从而获得解决的一类数学问题叫做数学应用题。数学应用题具有如下特点:
  第一、数学应用题的本身具有实际意义或实际背景。这里的实际是指生产实际、社会实际、生活实际等现实世界的各个方面的实际。如与课本知识密切联系的源于实际生活的应用题;与模向学科知识网络交汇点有联系的应用题;与现代科技发展、社会市场经济、环境保护、实事政治等有关的应用题等。
  第二、数学应用题的求解需要采用数学建模的方法,使所求问题数学化,即将问题转化成数学形式来表示后再求解。
  第三、数学应用题涉及的知识点多。是对综合运用数学知识和方法解决实际问题能力的检验,考查的是学生的综合能力,涉及的知识点一般在三个以上,如果某一知识点掌握的不过关,很难将问题正确解答。
  第四、数学应用题的命题没有固定的模式或类别。往往是一种新颖的实际背景,难于进行题型模式训练,用“题海战术”无法解决变化多端的实际问题。必须依靠真实的能力来解题,对综合能力的考查更具真实、有效性。因此它具有广阔的发展空间和潜力。
  二、数学应用题如何建模
  建立数学模型是解数学应用题的关键,如何建立数学模型可分为以下几个层次:
  第一层次:直接建模。
  根据题设条件,套用现成的数学公式、定理等数学模型,注解图为:
  将题材设条件翻译
  成数学表示形式


  应用题      审题                           题设条件代入数学模型      求解
  选定可直接运用的
  数学模型
  第二层次:直接建模。可利用现成的数学模型,但必须概括这个数学模型,对应用题进行分析,然后确定解题所需要的具体数学模型或数学模型中所需数学量需进一步求出,然后才能使用现有数学模型。
  第三层次:多重建模。对复杂的关系进行提炼加工,忽略次要因素,建立若干个数学模型方能解决问题。
  第四层次:假设建模。要进行分析、加工和作出假设,然后才能建立数学模型。如研究十字路口车流量问题,假设车流平稳,没有突发事件等才能建模。
  三、建立数学模型应具备的能力
  从实际问题中建立数学模型,解决数学问题从而解决实际问题,这一数学全过程的教学关键是建立数学模型,数学建模能力的强弱,直接关系到数学应用题的解题质量,同时也体现一个学生的综合能力。
  3.1提高分析、理解、阅读能力。
  阅读理解能力是数学建模的前提,数学应用题一般都创设一个新的背景,也针对问题本身使用一些专门术语,并给出即时定义。如1999年高考题第22题给出冷轧钢带的过程叙述,给出了“减薄率”这一专门术语,并给出了即时定义,能否深刻理解,反映了自身综合素质,这种理解能力直接影响数学建模质量。
  3.2强化将文字语言叙述转译成数学符号语言的能力。
  将数学应用题中所有表示数量关系的文字、图象语言翻译成数学符号语言即数、式子、方程、不等式、函数等,这种译释能力是数学建成模的基础性工作。
  例如:一种产品原来的成本为a元,在今后几年内,计划使成本平均每一年比上一年降低p%,经过五年后的成本为多少?
  将题中给出的文字翻译成符号语言,成本y=a(1-p%)5
  3.3增强选择数学模型的能力。
  选择数学模型是数学能力的反映。数学模型的建立有多种方法,怎样选择一个最佳的模型,体现数学能力的强弱。建立数学模型主要涉及到方程、函数、不等式、数列通项公式、求和公式、曲线方程等类型。结合教学内容,以函数建模为例,以下实际问题所选择的数学模型列表:
  函数建模类型 实际问题
  一次函数 成本、利润、销售收入等
  二次函数 优化问题、用料最省问题、造价最低、利润最大等
  幂函数、指数函数、对数函数 细胞分裂、生物繁殖等
  三角函数 测量、交流量、力学问题等

  3.4加强数学运算能力。
  数学应用题一般运算量较大、较复杂,且有近似计算。有的尽管思路正确、建模合理,但计算能力欠缺,就会前功尽弃。所以加强数学运算推理能力是使数学建模正确求解的关键所在,忽视运算能力,特别是计算能力的培养,只重视推理过程,不重视计算过程的做法是不可取的。
  利用数学建模解数学应用题对于多角度、多层次、多侧面思考问题,培养学生发散思维能力是很有益的,是提高学生素质,进行素质教育的一条有效途径。同时数学建模的应用也是科学实践,有利于实践能力的培养,是实施素质教育所必须的,需要引起教育工作者的足够重视。

  加强高中数学建模教学培养学生的创新能力


  摘要:通过对高中数学新教材的教学,结合新教材的编写特点和高中研究性学习的开展,对如何加强高中数学建模教学,培养学生的创新能力方面进行探索。
  关键词:创新能力;数学建模;研究性学习。
  《全日制普通高级中学数学教学大纲(试验修订版)》对学生提出新的教学要求,要求学生:
  (1)学会提出问题和明确探究方向;
  (2)体验数学活动的过程;
  (3)培养创新精神和应用能力。
  其中,创新意识与实践能力是新大纲中最突出的特点之一,数学学习不仅要在数学基础知识,基本技能和思维能力,运算能力,空间想象能力等方面得到训练和提高,而且在应用数学分析和解决实际问题的能力方面同样需要得到训练和提高,而培养学生的分析和解决实际问题的能力仅仅靠课堂教学是不够的,必须要有实践、培养学生的创新意识和实践能力是数学教学的一个重要目的和一条基本原则,要使学生学会提出问题并明确探究方向,能够运用已有的知识进行交流,并将实际问题抽象为数学问题,就必须建立数学模型,从而形成比较完整的数学知识结构。
  数学模型是数学知识与数学应用的桥梁,研究和学习数学模型,能帮助学生探索数学的应用,产生对数学学习的兴趣,培养学生的创新意识和实践能力,加强数学建模教学与学习对学生的智力开发具有深远的意义,现就如何加强高中数学建模教学谈几点体会。
  一.要重视各章前问题的教学,使学生明白建立数学模型的实际意义。
  教材的每一章都由一个有关的实际问题引入,可直接告诉学生,学了本章的教学内容及方法后,这个实际问题就能用数学模型得到解决,这样,学生就会产生创新意识,对新数学模型的渴求,实践意识,学完要在实践中试一试。
  如新教材“三角函数”章前提出:有一块以O点为圆心的半圆形空地,要在这块空地上划出一个内接矩形ABCD辟为绿册,使其册边AD落在半圆的直径上,另两点BC落在半圆的圆周上,已知半圆的半径长为a,如何选择关于点O对称的点A、D的位置,可以使矩形面积最大?
  这是培养创新意识及实践能力的好时机要注意引导,对所考察的实际问题进行抽象分析,建立相应的数学模型,并通过新旧两种思路方法,提出新知识,激发学生的知欲,如不可挫伤学生的积极性,失去“亮点”。
  这样通过章前问题教学,学生明白了数学就是学习,研究和应用数学模型,同时培养学生追求新方法的意识及参与实践的意识。因此,要重视章前问题的教学,还可据市场经济的建设与发展的需要及学生实践活动中发现的问题,补充一些实例,强化这方面的教学,使学生在日常生活及学习中重视数学,培养学生数学建模意识。
  2.通过几何、三角形测量问题和列方程解应用题的教学渗透数学建模的思想与思维过程。
  学习几何、三角的测量问题,使学生多方面全方位地感受数学建模思想,让学生认识更多现在数学模型,巩固数学建模思维过程、教学中对学生展示建模的如下过程:
  现实原型问题
  数学模型
  数学抽象
  简化原则
  演算推理
  现实原型问题的解
  数学模型的解
  反映性原则
  返回解释
  列方程解应用题体现了在数学建模思维过程,要据所掌握的信息和背景材料,对问题加以变形,使其简单化,以利于解答的思想。且解题过程中重要的步骤是据题意更出方程,从而使学生明白,数学建模过程的重点及难点就是据实际问题特点,通过观察、类比、归纳、分析、概括等基本思想,联想现成的数学模型或变换问题构造新的数学模型来解决问题。如利息(复利)的数列模型、利润计算的方程模型决策问题的函数模型以及不等式模型等。
  3.结合各章研究性课题的学习,培养学生建立数学模型的能力,拓展数学建模形式的多样性式与活泼性。
  高中新大纲要求每学期至少安排一个研究性课题,就是为了培养学生的数学建模能力,如“数列”章中的“分期付款问题”、“平面向是‘章中’向量在物理中的应用”等,同时,还可设计类似利润调查、洽谈、采购、销售等问题。设计了如下研究性问题。
  例1根据下表给出的数据资料,确定该国人口增长规律,预测该国2000年的人口数。
  时间(年份) 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990
  人中数(百万) 39 50 63 76 92 106 123 132 145
  分析:这是一个确定人口增长模型的问题,为使问题简化,应作如下假设:(1)该国的政治、经济、社会环境稳定;(2)该国的人口增长数由人口的生育,死亡引起;(3)人口数量化是连续的。基于上述假设,我们认为人口数量是时间函数。建模思路是根据给出的数据资料绘出散点图,然后寻找一条直线或曲线,使它们尽可能与这些散点吻合,该直线或曲线就被认为近似地描述了该国人口增长规律,从而进一步作出预测。
  通过上题的研究,既复习巩固了函数知识更培养了学生的数学建模能力和实践能力及创新意识。在日常教学中注意训练学生用数学模型来解决现实生活问题;培养学生做生活的有心人及生活中“数”意识和观察实践能力,如记住一些常用及常见的数据,如:人行车、自行车的速度,自己的身高、体重等。利用学校条件,组织学生到操场进行实习活动,活动一结束,就回课堂把实际问题化成相应的数学模型来解决。如:推铅球的角度与距离关系;全班同学手拉手围成矩形圈,怎样围使围成的面积最大等,用砖块搭成多米诺牌骨等。
  四、培养学生的其他能力,完善数学建模思想。
  由于数学模型这一思想方法几乎贯穿于整个中小学数学学习过程之中,小学解算术运用题中学建立函数表达式及解析几何里的轨迹方程等都孕育着数学模型的思想方法,熟练掌握和运用这种方法,是培养学生运用数学分析问题、解决问题能力的关键,我认为这就要求培养学生以下几点能力,才能更好的完善数学建模思想:
  (1)理解实际问题的能力;
  (2)洞察能力,即关于抓住系统要点的能力;
  (3)抽象分析问题的能力;
  (4)“翻译”能力,即把经过一生抽象、简化的实际问题用数学的语文符号表达出来,形成数学模型的能力和对应用数学方法进行推演或计算得到注结果能自然语言表达出来的能力;
  (5)运用数学知识的能力;
  (6)通过实际加以检验的能力。
  只有各方面能力加强了,才能对一些知识触类旁通,举一反三,化繁为简,如下例就要用到各种能力,才能顺利解出。
  例2:解方程组

  x+y+z=1 (1)
  x2+y2+z2=1/3 (2)
  x3+y3+z3=1/9 (3)
  分析:本题若用常规解法求相当繁难,仔细观察题设条件,挖掘隐含信息,联想各种知识,即可构造各种等价数学模型解之。
  方程模型:方程(1)表示三根之和由(1)(2)不难得到两两之积的和(XY+YZ+ZX)=1/3,再由(3)又可将三根之积(XYZ=1/27),由韦达定理,可构造一个一元三次方程模型。(4)x,y,z 恰好是其三个根
  t3-t2+1/3t-1/27=0 (4)
  函数模型:
  由(1)(2)知若以xz(x+y+z)为一次项系数,(x2+y2+z2)为常数项,则以3=(12+12+12)为二次项系数的二次函f(x)=(12+12+12)t2-2(x+y+z)t+(x2+y2+z2)=(t-x)2+(t-y)2+(t-z)2为完全平方函数3(t-1/3)2,从而有t-x=t-y=t-z,而x=y=z再由(1)得x=y=z=1/3,也适合(3)
  平面解析模型
  方程(1)(2)有实数解的充要条件是直线x+y=1-z与圆x2+y2=1/3-z2有公共点后者有公共点的充要条件是圆心(O、O)到直线x+y的距离不大于半径。
  总之,只要教师在教学中通过自学出现的实际的问题,根据当地及学生的实际,使数学知识与生活、生产实际联系起来,就能增强学生应用数学模型解决实际问题的意识,从而提高学生的创新意识与实践能力。


  数学建模随着人类的进步,科技的发展和社会的日趋数字化,应用领域越来越广泛,人们身边的数学内容越来越丰富。强调数学应用及培养应用数学意识对推动素质教育的实施意义十分巨大。数学建模在数学教育中的地位被提到了新的高度,通过数学建模解数学应用题,提高学生的综合素质。本文将结合数学应用题的特点,把怎样利用数学建模解好数学应用问题进行剖析,希望得到同仁的帮助和指正。

  一、数学应用题的特点
  我们常把来源于客观世界的实际,具有实际意义或实际背景,要通过数学建模的方法将问题转化为数学形式表示,从而获得解决的一类数学问题叫做数学应用题。数学应用题具有如下特点:
  第一、数学应用题的本身具有实际意义或实际背景。这里的实际是指生产实际、社会实际、生活实际等现实世界的各个方面的实际。如与课本知识密切联系的源于实际生活的应用题;与模向学科知识网络交汇点有联系的应用题;与现代科技发展、社会市场经济、环境保护、实事政治等有关的应用题等。
  第二、数学应用题的求解需要采用数学建模的方法,使所求问题数学化,即将问题转化成数学形式来表示后再求解。
  第三、数学应用题涉及的知识点多。是对综合运用数学知识和方法解决实际问题能力的检验,考查的是学生的综合能力,涉及的知识点一般在三个以上,如果某一知识点掌握的不过关,很难将问题正确解答。
  第四、数学应用题的命题没有固定的模式或类别。往往是一种新颖的实际背景,难于进行题型模式训练,用“题海战术”无法解决变化多端的实际问题。必须依靠真实的能力来解题,对综合能力的考查更具真实、有效性。因此它具有广阔的发展空间和潜力。
  二、数学应用题如何建模
  建立数学模型是解数学应用题的关键,如何建立数学模型可分为以下几个层次:
  第一层次:直接建模。
  根据题设条件,套用现成的数学公式、定理等数学模型,注解图为:
  将题材设条件翻译
  成数学表示形式


  应用题 审题 题设条件代入数学模型 求解
  选定可直接运用的
  数学模型
  第二层次:直接建模。可利用现成的数学模型,但必须概括这个数学模型,对应用题进行分析,然后确定解题所需要的具体数学模型或数学模型中所需数学量需进一步求出,然后才能使用现有数学模型。
  第三层次:多重建模。对复杂的关系进行提炼加工,忽略次要因素,建立若干个数学模型方能解决问题。
  第四层次:假设建模。要进行分析、加工和作出假设,然后才能建立数学模型。如研究十字路口车流量问题,假设车流平稳,没有突发事件等才能建模。
  三、建立数学模型应具备的能力
  从实际问题中建立数学模型,解决数学问题从而解决实际问题,这一数学全过程的教学关键是建立数学模型,数学建模能力的强弱,直接关系到数学应用题的解题质量,同时也体现一个学生的综合能力。
  3.1提高分析、理解、阅读能力。
  阅读理解能力是数学建模的前提,数学应用题一般都创设一个新的背景,也针对问题本身使用一些专门术语,并给出即时定义。如1999年高考题第22题给出冷轧钢带的过程叙述,给出了“减薄率”这一专门术语,并给出了即时定义,能否深刻理解,反映了自身综合素质,这种理解能力直接影响数学建模质量。
  3.2强化将文字语言叙述转译成数学符号语言的能力。
  将数学应用题中所有表示数量关系的文字、图象语言翻译成数学符号语言即数、式子、方程、不等式、函数等,这种译释能力是数学建成模的基础性工作。
  例如:一种产品原来的成本为a元,在今后几年内,计划使成本平均每一年比上一年降低p%,经过五年后的成本为多少?
  将题中给出的文字翻译成符号语言,成本y=a(1-p%)5
  3.3增强选择数学模型的能力。
  选择数学模型是数学能力的反映。数学模型的建立有多种方法,怎样选择一个最佳的模型,体现数学能力的强弱。建立数学模型主要涉及到方程、函数、不等式、数列通项公式、求和公式、曲线方程等类型。结合教学内容,以函数建模为例,以下实际问题所选择的数学模型列表:
  函数建模类型 实际问题
  一次函数 成本、利润、销售收入等
  二次函数 优化问题、用料最省问题、造价最低、利润最大等
  幂函数、指数函数、对数函数 细胞分裂、生物繁殖等
  三角函数 测量、交流量、力学问题等

  3.4加强数学运算能力。
  数学应用题一般运算量较大、较复杂,且有近似计算。有的尽管思路正确、建模合理,但计算能力欠缺,就会前功尽弃。所以加强数学运算推理能力是使数学建模正确求解的关键所在,忽视运算能力,特别是计算能力的培养,只重视推理过程,不重视计算过程的做法是不可取的。
  利用数学建模解数学应用题对于多角度、多层次、多侧面思考问题,培养学生发散思维能力是很有益的,是提高学生素质,进行素质教育的一条有效途径。同时数学建模的应用也是科学实践,有利于实践能力的培养,是实施素质教育所必须的,需要引起教育工作者的足够重视。

7. 求数学建模论文

数学建模论文基本格式
摘要 (200-300字,包括模型的主要特点、建模方法和主要结果。)关键词(求解问题、使用的方法中的重要术语) 内容较多时最好有个目录1。问题重述   2。问题分析3。模型假设与约定4。符号说明及名词定义5。模型建立与求解  ①补充假设条件,明确概念,引进参数; ②模型形式(可有多个形式的模型);6。进一步讨论(参数的变化、假设改变对模型的影响)7。模型检验 (使用数据计算结果,进行分析与检验)8。模型优缺点(改进方向,推广新思想)
9。参考文献及参考书籍和网站10。附录 (计算程序,框图;各种求解演算过程,计算中间结果;各种图形、表格。)
小经验:1。随时记下自己的假设。有时候在很合理的假设下开始了下一步的工作,就应该顺手把这个假设给记下    来,否则到了最后可能会忘掉,而且这也会让我们的解答更加严谨。2。随时记录自己的想法,而且不留余地的完全的表达自己的思想。3。要有自己的特色,闪光点。
如何撰写数学建模论文
	当我们完成一个数学建模的全过程后,就应该把所作的工作进行小结,写成论文。撰写数学建模论文和参加大学生数学建模时完成答卷,在许多方面是类似的。事实上数学建模竞赛也包含了学生写作能力的比试,因此,论文的写作是一个很重要的问题。
	首先要明确撰写论文的目的。数学建模通常是由一些部门根据实际需要而提出的,也许那些部门还在经济上提供了资助,这时论文具有向特定部门汇报的目的,但即使在其他情况下,都要求对建模全过程作一个全面的、系统的小结,使有关的技术人员(竞赛时的阅卷人员)读了之后,相信模型假设的合理性,理解在建立模型过程中所用数学方法的适用性,从而确信该模型的数据和结论,放心地应用于实践中。当然,一篇好的论文是以作者所建立的数学模型的科学性为前提的。其次,要注意论文的条理性。
	下面就论文的各部分应当注意的地方具体地来做一些分析。
	(一)  问题提出和假设的合理性
	在撰写论文时,应该把读者想象为对你所研究的问题一无所知或知之甚少的一个群体,因此,首先要简单地说明问题的情景,即要说清事情的来龙去脉。列出必要数据,提出要解决的问题,并给出研究对象的关键信息的内容,它的目的在于使读者对要解决的问题有一个印象,以便擅于思考的读者自己也可以尝试解决问题。历届数学建模竞赛的试题可以看作是情景说明的范例。
	对情景的说明,不可能也不必要提供问题的每个细节。由此而来建立数学模型还是不够的,还要补充一些假设,模型假设是建立数学模型中非常关键的一步,关系到模型的成败和优劣。所以,应该细致地分析实际问题,从大量的变量中筛选出最能表现问题本质的变量,并简化它们的关系。这部分内容就应该在论文的“问题的假设”部分中体现。由于假设一般不是实际问题直接提供的,它们因人而异,所以在撰写这部分内容时要注意以下几方面:
	(1)论文中的假设要以严格、确切的数学语言来表达,使读者不致产生任何曲解。
	(2)所提出的假设确实是建立数学模型所必需的,与建立模型无关的假设只会扰乱读者的思考。
	(3)假设应验证其合理性。假设的合理性可以从分析问题过程中得出,例如从问题的性质出发做出合乎常识的假设;或者由观察所给数据的图像,得到变量的函数形式;也可以参考其他资料由类       推得到。对于后者应指出参考文献的相关内容。 
	(二)  模型的建立
	在做出假设后,我们就可以在论文中引进变量及其记号,抽象而确切地表达它们的关系,通过一定的数学方法,最后顺利地建立方程式或归纳为其他形式的数学问题,此处,一定要用分析和论证的方法,即说理的方法,让读者清楚地了解得到模型的过程上下文之间切忌逻辑推理过程中跃度过大,影响论文的说服力,需要推理和论证的地方,应该有推导的过程而且应该力求严谨;引用现成定理时,要先验证满足定理的条件。论文中用到的各种数学符号,必须在第一次出现时加以说明。总之,要把得到数学模型的过程表达清楚,使读者获得判断模型科学性的一个依据。 
	(三)模型的计算与分析
把实际问题归结为一定的数学问题后,就要求解或进行分析。在数值求解时应对计算方法有所说明,并给出所使用软件的名称或者给出计算程序(通常以附录形式给出)。还可以用计算机软件绘制曲线和曲面示意图,来形象地表达数值计算结果。基于计算结果,可以用由分析方法得到一些对实践有所帮助的结论。
	有些模型(例如非线性微分方程)需要作稳定性或其他定性分析。这时应该指出所依据的数学理论,并在推理或计算的基础上得出明确的结论。
	在模型建立和分析的过程中,带有普遍意义的结论可以用清晰的定理或命题的形式陈述出来。结论使用时要注意的问题,可以用助记的形式列出。定理和命题必须写清结论成立的条件。
	(四)  模型的讨论
	对所作的数学模型,可以作多方面的讨论。例如可以就不同的情景,探索模型将如何变化。或可以根据实际情况,改变文章一开始所作的某些假设,指出由此数学模型的变化。还可以用不同的数值方法进行计算,并比较所得的结果。有时不妨拓广思路,考虑由于建模方法的不同选择而引起的变化。
	通常,应该对所建立模型的优缺点加以讨论比较,并实事求是地指出模型的使用范围。
	除正文外,论文和竞赛答卷都要求写出摘要。我们不要忽视摘要的写作。因为它会给读者和评卷人第一印象。摘要应把论文的主要思路、结论和模型的特色讲清楚,让人看到论文的新意。
	语言是构成论文的基本元素。数学建模论文的语言与其他科学论文的语言一样,要求达意、干练。不要把一句句子写得太长,使人不甚卒读。语言中应多用客观陈述句,切忌使用你、我、他等代名词和带主观意向的语句。在英语论文写作中应多用被动语态,科学命题与判断过程一般使用现在时态。
	最后,论文的书写和附图也都很重要。附图中的图形应有明确的说明,字迹力求端正。
参加数学建模竞赛的十大秘诀
1 诚信是最重要的
	数学建模竞赛是考查学生研究能力和实践能力的一场综合性比赛,有很多方面的知识和能力可以考查,但其中我觉得最重要的是诚信。我感到中国在这方面的教育还远远不够,我知道有很多同学写论文并不是实事求是地去做,而是编造数据、修改结论,明明自己没法编程实现却硬说自己做出来了,还编了一些数据。这些行为也许能够骗过评委,也许可以因“此”而获奖,但是这对他们将来是很不利的,希望能够引起足够的注意。
2 团队合作是能否获奖的关键
	在三天的比赛中,团队交流所占用的时间可能会超过一半。在一个小组中,出现意见不一是非常正常的,如果一个队意见完全一致,我想他们肯定不会拿奖。出现分歧的时候应当如何解决是很关键的,甚至直接决定你是否可以获奖,我的建议是“妥协”,这似乎是个贬义词,但我的意思是说不要总认为自己的观点是正确的,多听听别人的观点,在两者之间谋求共同点。如果三个人都是自傲类型的人,也许每个人都非常强,但一旦合作,分歧就无法解决,做出来的就是一团糟,也就是说“三个诸葛亮顶不上一个臭皮匠”。我奉劝这样的话最好别组成一队了。合作在竞赛前就应当培养,比如一块儿做模拟题什么的,充分利用每个人的优点,也可以张三准备图论,李四准备最优化方法,然后几天后大家一块交流,这些都是可以磨合团队之间的关系的。通常在比赛时,三个人的分工是明确的,一个是领军人物,主要是构建整个问题的框架并提出有创意的idea,自然其他部分比如论文写比如程序设计比如计算他也能参加,应该算是一名全能型的人物;第二个是算手,顾名思义,主司计算方面的问题,比如编程计算一个微积分或者手工计算一条最优路径等。优秀的团队算手一般会精通(是精通不是入门)一个软件的应用,比如C比如MATLAB比如LINGO;最后一个是写手,主要工作在于论文的写作和润色上。好的论文要让人一眼就明了其中的意思,所以写手的工作还是需要一定的技巧的。当然,最重要的还是三个队员之间的讨论和交流,同心协力,在整个比赛过程中形成一种良好的交流氛围。
3 时间和体力的问题
	竞赛中时间分配也很重要,分配不好可能完不成论文,所以开始时要大致做一下安排。不必分的太细,比如第一天做第一小题,第二天做第二小题,这样反而会有压力,一切顺其自然。开始阶段不忙写作,可以将一些小组讨论的要点记录下来,不要太工整,随便写一下,到第三天再开始写论文也不迟的。也不要到第三天晚上才开始。另外要说的就是体力要跟上,三天一般睡眠只有不到10 个小时,所以没有体力是不行的,建议是赛前熬夜编程几次,既训练了自己的建模能力,也达到了训练体力的目的,赛前锻炼身体我觉得没什么用处,多熬夜就行了,但比赛前一天可不许熬。
4 重视摘要
	摘要是论文的门面,摘要写的不好评委后面就不会去看了,自然只能给个成功参赛奖。摘要首先不要写废话,也不要照抄题目的一些话,直奔主题,要写明自己怎样分析问题,用什么方法解决问题,最重要的是结论是什么要说清楚,在中国的竞赛中结论如果正确一般得奖是必然的,如果不正确的话评委可能会继续往下看,也可能会扔在一边,但不写结论的话就一定不会得奖了,这一点不比美国竞赛,所以要认真写。摘要至少需要琢磨两个小时,不要轻视了它的重要性。很有必要多看看优秀论文的摘要是如何写的,并要作为赛前准备的内容之一。
5 论文写作要正规
	论文一定要大致按照摘要、问题重述、模型假设、符号说明、问题分析、(建立、分析、求解模型)、模型检验、参考文献、附录等等的方式来写。一篇论文结构上如果失败的话,比赛也一定不会成功,一般初评会先淘汰一些结构失败的文章,如果论文没有好的结构,内容再好也没有用。论文前面的结构一般都不会变,后面可以按照实际情况来安排,省略的部分可以有结果说明、灵敏度分析、其他模型、模型扩展、优缺点分析等等,多看些优秀论文就知道还有哪些形式了。附录可以贴一些算法流程图或比较大的结果或图表等等。
6 分析问题要认真
	一般竞赛题目自己肯定没有见过,而且我发现近些年来的赛题都不是书上哪个模型可以直接套成功的,很多根本就没有固定的模型可以参考,所以分析问题不是一个去找书本的过程,依赖书本就意味着自己的思想被束缚起来。可以完全按照自己的分析去完成,平时练习的时候学习的是一种方法,通过以前学到的方法来解决,不是套用书本来解决,没有模型套怎么办,只有靠自己去实际分析。我估计在前面说的五点也许会有三分之一的队可以做到,而且可以做的很好,但是这一点上就需要真本事了,平时多努力,比赛发挥正常,这一点做好是没有问题的。
7 编程求解是重要手段
	美国竞赛时,美国学生中的论文很多是编程数据的说明,比如99 年A 题行星撞地球那题,他们也能够模拟出撞击后果,这对我们来说简直是不可思议的。美国学生实践能力较强,而中国学生擅长理论分析,所以我把编程放在了分析的后面是有中国特色的。数学建模竞赛特别强调计算机编程解决实际问题的能力,最近几年尤其强调,编程方面的能力不是一朝一夕可以练成的,需要长期刻苦的训练,常用的工具有MATLAB、Mathematica、C/C++ 等等,一个人只需要会一门语言就行了,但需要精通它。比如要画柱状图该怎么做,要用Floyd 算法怎么办,赛前不准备是没有办法在比赛中很好运用的,因此每个常用的算法都自己去编程实现一下。
8 模型的假设与模型的建立
	评委看完摘要后紧接着就是看模型假设了,有一个万能的方法就是可以抄题目中可以作为假设的几句话,这样会给人留下好的印象,毕竟说明你审题了。但不能全抄,要加上自己的一些假设。一般假设用文字描述就行了,最好不要太具体了,一些重要参数不要被定死只能取某些值,否则会让人感觉论文的局限性较强。模型的建立是根据你对问题分析而来的,提出的数学符号和建立模型最好要比较接近,在同一页最好,以便评委可以对照符号来看,数学公式要严谨,推导要严密,这些都反映了参赛者的数学素质和能力,即使你推导不对,别人看到你的阵势也首先会误以为你是对的。那么多的试卷,评委不可能顺着你的公式一直推下去,但你要写得显得有数学修养才行。
9 图文表并貌可以增色
	我听说一个不确切的信息是评委老师喜欢用MATLAB 编程的论文,不知道有没有这回事,但这说明了老师需要看一个具有图或表在其中的论文,一篇如果像政治书那样写的论文估计没有人会对它感兴趣的,尤其是科技论文。MATLAB 编程之所以受到青睐是因为MATLAB 提供的图形处理能力很强大。图表的说明性特别强,如果结论有很多数据的话,最好做成图表的形式加以说明,会令你的论文更有说服力,也更容易受到评委的好评。
10 其他
	其他内容还是有很多的,说也说不完,挑几个重要的讲。比如不要上网讨论,网上的人水平参差不齐,你不知道谁是对的,而且很多人想得奖,不会告诉你正确的,反而骗你说相反的,有时真理往往掌握在少数人手里。还有就是论文写作中灵敏度分析不要写太多,大致说明一下就可以了,不要喧宾夺主。最后想到的就是要使用数学公式编辑器来写论文,不要用什么上下标来表示,论文字体用小四,分标题用四号黑体等等。

求数学建模论文

8. 数学建模论文

如何写好数学建模竞赛论文

一、论文评分原则:
“假设的合理性,建模的创造性,结果的合理性,表述的清晰程度。”
二、论文的基本内容,需要重视的问题
1 论文的文章结构
0)摘要
1)问题的叙述,背景的分析等
2)模型的假设,符号说明(表)
3)模型的建立(问题分析,公式推导,基本模型,简化模型等)
4)模型的求解
计算方法,算法步骤、计算软件,求解方案及流程,计算机仿真或模拟……
5)结果表示、分析与检验,误差分析,模型检验,灵敏度分析……
6)模型评价,特点,优缺点,改进方法,推广…….
7)参考文献
8)附录:计算框图,详细图表……
……..
注:各部份可分可合。
2 要重视的问题
0)摘要。
摘要内容应该简明扼要,主要为:
问题分析,建模方法与模型及特点,
主要数值结果和结论,针对问题的建议,
按要求回答全部问题。
摘要包括:
a. 问题的简要背景
b. 模型的数学归类
c. 建模的思路、思想
d. 求解的思路、算法的思想
e. 建模特点
如何写好数学建模竞赛论文
2
f. 主要结果(数值结果,结论),回答题目所问的全部“问题”
▲ 写作上:篇幅适当,叙述准确、简明,条理清晰,
语言规范精练,格式符号要求。务必认真校对。
1)问题重述。略
2)模型假设
根据全国组委会确定的评阅原则:
“假设的合理性”, 假设的合理性颇为重要。
“假设的合理性”是整个数学建模工作的基础。
作出合理假设的主要目的是:
适当简化问题,以便在规定的时间内,运用所能获得的知识和手段,
建立起能有效解决问题的数学模型和方案,并且可获得重要的结果;
模型中所有的字母、术语、符号都要在列表中清楚地说明
3)模型的建立
(1) 问题分析-建模过程
阐述、分析建模构想和建模思路,列出关键步骤和要点;
分析要清晰,层次分明,条理清楚,逻辑性强;
创新之处的陈述要斟酌,确切无误。
(2) 基本模型:
① 首先要有数学模型:数学公式、解决方案等
② 基本模型,在合理假设的条件下,要求 完整,正确,简明。
③ 解决方案应列出:关键计算公式,算法的基本思路,关键步骤
(3) 简化模型
① 要明确说明:简化思想,依据
② 简化后模型,尽可能完整给出
(4) 模型要实用,有效,以解决问题有效为原则。
(5) 鼓励创新,但要切实,数模创新可出现在
建模过程,模型本身,简化的好方法、好策略等
模型求解中
结果表示与分析
推广部分
4)模型求解
(1)求解过程中需要建立数学命题时,命题叙述要符合数学命题表述规范。
(2)说明求解方法的合理性、思想、依据、步骤等
如何写好数学建模竞赛论文
3
(3)求解中关键公式、数据必须列出
5)结果表示、分析
(1)最终数值结果的合理性
数值结果或模拟结果,务必合理,至少基本合理。
(2)回答全部问题
题目中要求回答的问题,数值结果,
结论都必须一一列出,全部列出。
(3)列数据问题
考虑是否需要列出多组数据,或额外数据,
以便对数据进行比较、分析,为各种方案的提出提供依据。
(4)结果表示
要一目了然,便于比较分析,尽可能用图形、图表形式
(5)模型的检验和结果的分析
数模竞赛题多由实际问题经适当简化得来,难免出错
应该重视模型检验
6)模型评价
建模特点(建模中的特点,模型优点,算法特点,
结果检验,灵敏度分析,模型检验…….)
优点突出,缺点不回避。
7)参考文献
引用文献格式规范,准确
8)附录
详细的结果,详细的数据表格,程序
三.建模理念:
1. 实际应用意识
2. 用数学方法建模
3. 创新意识