数学建模入门课件ppt.ppt
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1、经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用数学建模现实生活中的数学经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用主要内容:一、数学建模简介一、数学建模简介二、数学建模简单示例二、数学建模简单示例三、数学建模论文写作三、数学建模论文写作四、全国大学生数学建模竞赛简介四、全国大学生数学建模竞赛简介五、数学建模的意义五、数学建模的意义经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费
2、者购买商品的价款或接受服务的费用一、数学建模简介一、数学建模简介经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用通常,通常,1公斤面,公斤面,1公斤馅,包公斤馅,包100个汤圆(饺子)个汤圆(饺子)今天,今天,1公斤面不变,馅比公斤面不变,馅比 1公斤多了,问应多包几个公斤多了,问应多包几个(小一些),还是少包几个(大一些)?(小一些),还是少包几个(大一些)?问题问题圆面积为圆面积为S的一个皮,包成体积为的一个皮,包成体积为V的汤圆的汤圆,若分成若分成n个皮,每个圆面积为个皮,每个圆面积为s,包成体积为,包成体
3、积为vV和和 nv 哪个大哪个大?引子引子 从包汤圆(饺子)说起从包汤圆(饺子)说起SsssVvvv(共共n个个)定性分析定性分析V比比 nv大多少大多少?定量分析定量分析经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用从包汤圆(饺子)说起从包汤圆(饺子)说起假设假设1.皮的厚度一样皮的厚度一样2.汤圆汤圆(饺子饺子)的形状一的形状一样样 模型模型应用应用若若100100个汤圆(饺子)包个汤圆(饺子)包1 1公斤馅公斤馅,则则5050个汤圆个汤圆(饺子饺子)可以包可以包 公斤馅公斤馅R 大皮大皮 半径半径V是是
4、nv是是 倍倍1.41.4r 小皮半径小皮半径两个两个 k1(和(和k2)一样)一样(1),(2),(3)经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用数学模型数学模型(Mathematical Model)和和数学建模(数学建模(Mathematical Modeling)对于一个对于一个现实对象现实对象,为了一个,为了一个特定目的特定目的,根据其根据其内在规律内在规律,作出必要的,作出必要的简化假设简化假设,运用适当的运用适当的数学工具数学工具,得到的一个,得到的一个数学结构数学结构。建立数学模型的全过程建
5、立数学模型的全过程(包括表述、求解、解释、检验等)(包括表述、求解、解释、检验等)数学模型数学模型数学数学建模建模经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用建模步骤模型准备模型假设模型建立模型求解模型分析模型检验模型应用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用1)模型准备:了解问题的实际背景实际背景,明确建模目目的的,掌握对象的各种信息各种信息如统计数据等,弄清实际对象的特征特征。(有时需查资料或到有关单位了解情况)。
6、建模步骤建模步骤(具体解释具体解释)经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2)模型假设:根据实际对象的特征特征和建模目的目的,对问题进行必要地合理地简化必要地合理地简化。不同的假设会得到不同的模型。如果假设过于简单可能会导致模型的失败或部分失败,于是应该修改或补充假设,如“四足动物的体重问题”;如果假设过于详细,试图把复杂的实际现象的各个因素都考虑进去,可能会陷入困境,无法进行下一步工作。分清问题的主要方面和次要方面,抓主要因素,尽量将问题均匀化、线性化。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费
7、者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用3)模型建立:分清变量类型,恰当使用数学工具;抓住问题的本质,简化变量之间的关系;要有严密的数学推理,模型本身要正确;要有足够的精确度。4)模型求解:可以包括解方程、画图形、证明定理以及逻辑运算等。会用到传统的和近代的数学方法,计算机技术(编程或软件包)。特别地近似计算方法(泰勒级数,三角级数,二项式展开、代数近似、有效数字等)。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用6)模型检验:把模型分析的结果“翻译”回到实际对象中,用
8、实际现象、数据等检验模型的合理性和适应性检验结果有三种情况:符合好,不好,阶段性和部分性符合好。7)模型应用:应用中可能发现新问题,需继续完善。5)模型分析:结果分析、数据分析。变量之间的依赖关系或稳定性态;数学预测;最优决策控制等。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用模型的分类模型的分类1)按变量的性质分类:)按变量的性质分类:离散模型确定性模型 线性模型单变量模型连续模型随机性模型 非线性模型 多变量模型2)按时间变化对模型的影响分类:)按时间变化对模型的影响分类:静态模型参数定常模型动态模型参数
9、时变模型经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用3 3)按模型的应用领域(或所属学科)分类:)按模型的应用领域(或所属学科)分类:人口模型、交通模型、生态模型、城镇规划模型、水资源模型、再生资源利用模型、污染模型、生物数学模型、医学数学模型、地质数学模型、数量经济学模型、数学社会学模型等。4 4)按建立模型的数学方法(或所属数学分支)分类:)按建立模型的数学方法(或所属数学分支)分类:初等模型、几何模型、线性代数模型、微分方程模型、图论模型、马氏链模型、运筹学模型等。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应
10、当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用5 5)按建模目的分类:)按建模目的分类:描述性模型、分析模型、预报模型、优化模型、决策模型、控制模型等。6 6)按对模型结构的了解程度分类:)按对模型结构的了解程度分类:白箱模型:白箱模型:其内在机理相当清楚的学科问题,包括力学、热学、电学等。灰箱模型灰箱模型:其内在机理尚不十分清楚的现象和问题,包括生态、气象、经济、交通等。黑箱模型:黑箱模型:其内在机理(数量关系)很不清楚的现象,如生命科学、社会科学等。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消
11、费者购买商品的价款或接受服务的费用基本方法机理分析机理分析测试分析测试分析根据对客观事物特性的认识,根据对客观事物特性的认识,找出反映内部机理的数量规律找出反映内部机理的数量规律将研究对象看作将研究对象看作“黑箱黑箱”,通过对量测数据通过对量测数据的统计分析,找出与数据拟合最好的模型的统计分析,找出与数据拟合最好的模型二者结合二者结合机理分析建立模型结构机理分析建立模型结构,测试分析确定模型参数测试分析确定模型参数 数学建模的基本方法数学建模的基本方法经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用问题:将四条腿
12、一样长的正方形椅子放在不平的地面上,是否总能设法使它的四条腿同时着地,即放稳。1 1假设假设 1)地面为光滑曲面;2 2)相对地面的弯曲程度而言,椅子的腿是足够长的;3 3)只要有一点着地就视为已经着地,即将与地面的接 触视为几何上的点接触;4 4)椅子的中心不动。二、数学建模简单示例二、数学建模简单示例建模示例之一:建模示例之一:椅子能放平稳吗椅子能放平稳吗经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2 2 建模分析建模分析xyAABBCCDDO表示A,C与地面距离之和表示B,D与地面距离之和则由三点着地,
13、有不失一般性,设初始时:经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用假设:是 的连续函数,且 对任意 ,求证:至少存在 ,使得3数学模型数学模型数学命题:数学命题:.经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用回忆回忆:连续函数的介值定理连续函数的介值定理oxyab经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用4 4 模型求解模型求解证明:将
14、椅子转动 ,对角线互换,由可得令由 的连续性,根据介值定理,在 中至少存在一点 ,使得 ,即又所以结论:能放稳。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用思考题思考题1 1:长方形的椅子会有同样的性质吗?长方形的椅子会有同样的性质吗?经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用建模示例之二:建模示例之二:人力资源分配问题人力资源分配问题v某个中型百货商场对售货人员(周工资某个中型百货商场对售货人员(周工资200元)的需求经
15、统计如下表元)的需求经统计如下表 为了保证销售人员充分休息,销售人为了保证销售人员充分休息,销售人员每周工作员每周工作5天,休息天,休息2天。问应如何安排天。问应如何安排销售人员的工作时间,使得所配售货人员销售人员的工作时间,使得所配售货人员的总费用最小?的总费用最小?星期星期一一二二三三四四五五六六七七人数人数 12151214161819经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用模型假设模型假设v每天工作每天工作8小时,不考虑夜班的情况;小时,不考虑夜班的情况;v每个人的休息时间为连续的两天时间;每个人
16、的休息时间为连续的两天时间;v每天安排的人员数不得低于需求量,但可每天安排的人员数不得低于需求量,但可以超过需求量以超过需求量经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用问题分析:问题分析:v因素因素 1、不可变因素不可变因素:需求量、休息时间、单位费:需求量、休息时间、单位费用;用;2、可变因素、可变因素:安排的人数、总费用;:安排的人数、总费用;v方案:方案:确定每天工作的人数,由于连续休息确定每天工作的人数,由于连续休息2天,天,当确定每个人开始休息的时间就等于知道工作的时当确定每个人开始休息的时间就等
17、于知道工作的时间,因而确定每天开始休息的人数就知道每天开始间,因而确定每天开始休息的人数就知道每天开始工作的人数,从而求出每天工作的人数。工作的人数,从而求出每天工作的人数。v变量:设变量:设每天每天开始休息开始休息的人数为:的人数为:v约束条件约束条件 1.每人休息时间每人休息时间2天,自然满足。天,自然满足。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 3.变量非负约束:变量非负约束:经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服
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