数学建模--几种创新思维方法ppt课件.ppt
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1、为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能几种创新思维方法几种创新思维方法1为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能数学模型是现实世界与数学世界的理想桥梁,数学模型是现实世界与数学世界的理想桥梁,*数学建模没有普遍适用的方法与技巧数学建模没有普遍适用的方法与技巧.*有一些普遍适用的思想方法与思维方式有一些普遍适用的思想方法与思维方式.整个数学建模过程由若干个有整个数学建模过程由若干个有明显差别的阶段性工作组成明显差别的阶段性工作组成 怎样构架这座桥梁?怎样构
2、架这座桥梁?2为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能求解数学模型求解数学模型 实际问题分析实际问题分析建立数学模型建立数学模型提交论文与报告提交论文与报告 模型与模型解的分析及检验模型与模型解的分析及检验 数学建模的各阶段工作数学建模的各阶段工作3为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能此流程此流程 具有指导意义具有指导意义,应注意应注意*流程应用是弹性的,切不能生搬硬套流程应用是弹性的,切不能生搬硬套.本章基本上按照此流程来介绍数学建本章基本上按照此流
3、程来介绍数学建模的方法。模的方法。*建模过程往往是一个反复循环的过程建模过程往往是一个反复循环的过程.4为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 数学建模过程是一种数学建模过程是一种创新过程创新过程,在思考,在思考方法和思维方式上与学习其他课程有很大方法和思维方式上与学习其他课程有很大差别。差别。数数学学创创新新思思维维.等等等等.类比思维类比思维归纳思维归纳思维逆向思维逆向思维发散思维发散思维猜测思维猜测思维5为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 掌
4、握几类方法掌握几类方法:问题解决法、思想表问题解决法、思想表达法、创造发明法达法、创造发明法.方法的共同特点:方法的共同特点:不轻易否定别人的意见,不轻易否定别人的意见,怀疑一般常识,怀疑一般常识,努力发现别人尚未察觉的事物等努力发现别人尚未察觉的事物等 以下介绍几种(个体和集体的)创造以下介绍几种(个体和集体的)创造性思维方法性思维方法 对于创造能力对于创造能力的培养不可或的培养不可或缺缺6为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能一、打开思路的方法一、打开思路的方法面对新问题,应尽量打开自己的思路:面对新问题,应尽量打开自
5、己的思路:发散性思维和猜测思维是创造性思维方发散性思维和猜测思维是创造性思维方式的重要组成部分式的重要组成部分 1.不要轻易沿一条思路深入,不要轻易不要轻易沿一条思路深入,不要轻易做出结论做出结论.2.尽量多一些想法,多一些猜测。尽量多一些想法,多一些猜测。思考、思考、再思考思考、思考、再思考.7为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能帮助展开思路的方法:帮助展开思路的方法:关键词联想法关键词联想法提问题法提问题法1.提问题法提问题法 面临难题面临难题,束手无策时通过提出一系列问束手无策时通过提出一系列问题来导出一些想法或一
6、个好的方案题来导出一些想法或一个好的方案.如:如:(l)这个问题和什么问题相类似?这个问题和什么问题相类似?(2)假如变动问题的某些条件将会怎样?假如变动问题的某些条件将会怎样?借助于一系列问题来展开思路借助于一系列问题来展开思路.8为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能(4)重新组合又会怎样?重新组合又会怎样?(3)将问题分解成若干部分再考虑会怎样?将问题分解成若干部分再考虑会怎样?为进一步为进一步打开思路打开思路可提以下问题:可提以下问题:(5)我们还可以做什么工作?我们还可以做什么工作?(6)有无需要进一步完善的内容
7、?有无需要进一步完善的内容?(7)可否换一种数学工具来解决此问题?可否换一种数学工具来解决此问题?针对问题和初始方案可以先设计出类似的针对问题和初始方案可以先设计出类似的问题清单,然后反复展开。问题清单,然后反复展开。9为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 一种新产品刚面世,厂家和商家总是采一种新产品刚面世,厂家和商家总是采取各种措施促进销售,比如不惜血本大做取各种措施促进销售,比如不惜血本大做广告等等广告等等.他们都希望对这种新产品的推销他们都希望对这种新产品的推销速度做到心中有数速度做到心中有数,厂家用于组织生产,商
8、厂家用于组织生产,商家便于安排进货家便于安排进货.例例1 电饭煲销售问题电饭煲销售问题 怎样建立一个数学模型描述新产品怎样建立一个数学模型描述新产品(电饭电饭煲煲)推销速度,并由此分析出一些有用的结推销速度,并由此分析出一些有用的结果以指导生产果以指导生产.10为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能想一想想一想 此问题与我们遇到的哪一个建模问题此问题与我们遇到的哪一个建模问题 相类似?相类似?分析分析 Logistic人口模型,人口模型,t 时刻的人口数为时刻的人口数为t0 改写为改写为 11为深入学习习近平新时代中国特色
9、社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能数学分析数学分析1.若若 r0,则则S0,随着随着 ,则则2.若若 r0,讨论讨论Logistic曲线特征曲线特征N(t)是单调上升函数是单调上升函数.K是使得人口净增长率是使得人口净增长率 r(K)=0 的人口数,可的人口数,可理解为该地区能容纳的人口上限理解为该地区能容纳的人口上限.12为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能13为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能t0
10、0N0kk/2 人口不会无限增长,存在一个转折时人口不会无限增长,存在一个转折时间点间点t0,过此点以后增长速度会减缓。,过此点以后增长速度会减缓。14为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 (1)一般每户只需用一般每户只需用12只电饭煲就足够只电饭煲就足够,一个地区的需求量是有限的;一个地区的需求量是有限的;电饭煲的销售情况类似于人口增长情况电饭煲的销售情况类似于人口增长情况,可可利用类比方法建立模型利用类比方法建立模型.Logistic模型特点:模型特点:初期高速增长,过一个特初期高速增长,过一个特定时间点后增长速度减
11、缓,且有上界控制定时间点后增长速度减缓,且有上界控制.对原问题的分析对原问题的分析:(2)初期在广告之类推销作用下销售速度较初期在广告之类推销作用下销售速度较快快,商品趋于饱和时销售速度会减缓商品趋于饱和时销售速度会减缓.15为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 记记x(t)为为t 时刻已售出的电饭煲总数时刻已售出的电饭煲总数,市场市场的饱和量的饱和量(最大需求量最大需求量)为为M,利用利用Logistic模模型型来描述电饭煲的销售速度变化情况来描述电饭煲的销售速度变化情况.实际情况与实际情况与Logistic销售曲线十
12、分吻合销售曲线十分吻合 思考思考 请考虑现实中哪些变量的变化可用请考虑现实中哪些变量的变化可用 Logistic模型进行描述?模型进行描述?16为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 现代化都市里大楼林立现代化都市里大楼林立,这些拔地而起的这些拔地而起的摩天大楼安全性不容忽视摩天大楼安全性不容忽视,我们经常耳闻目我们经常耳闻目睹大楼内发生意外情况睹大楼内发生意外情况,造成令人震惊的人造成令人震惊的人员伤亡和财产损失员伤亡和财产损失.大楼内居住人员的安全保障在于无论发生大楼内居住人员的安全保障在于无论发生什么情况什么情况,都
13、能使人员有组织都能使人员有组织,有秩序地进行有秩序地进行疏散撤离疏散撤离.例例2 “9.11”事件的反思事件的反思17为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 一座大楼的管委会想进行一次紧急疏散一座大楼的管委会想进行一次紧急疏散人员的演习人员的演习.问题分析问题分析 演习之前需要考虑许多方面演习之前需要考虑许多方面,如大楼内的设施、人员的分布情况、撤离如大楼内的设施、人员的分布情况、撤离路线的设计、撤离的步骤等等,这是一个路线的设计、撤离的步骤等等,这是一个较庞大的系统工程较庞大的系统工程应考虑将此问题分解成为若干个子问题,
14、如应考虑将此问题分解成为若干个子问题,如*一个房间内人员的撤离;一个房间内人员的撤离;*一个通道的撤离;一个通道的撤离;18为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能*一层楼人员的撤离;一层楼人员的撤离;最后,将各个子问题重新组合起来最后,将各个子问题重新组合起来.练习题:练习题:2007年年MCM Problem B:The Airplane Seating Problem。19为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能2.关键词联想法关键词联想法主要步骤如
15、下:主要步骤如下:(1)抓住问题或方案的关键词抓住问题或方案的关键词,不受任何约束不受任何约束地进行联想;地进行联想;(2)把联想到的内容用关键词的方式登记把联想到的内容用关键词的方式登记在卡片上在卡片上,进一步激发产生新的想法进一步激发产生新的想法,进一步进一步想出新的主意;想出新的主意;(3)再把积攒的卡片相互搭配再把积攒的卡片相互搭配,形成解决问题形成解决问题的初步思路与步骤的初步思路与步骤.一种有效的发散思维方式一种有效的发散思维方式.20为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 在约在约10,000米高空的某边长米
16、高空的某边长160公里的公里的正方形区域内,经常有若干架飞机作水平正方形区域内,经常有若干架飞机作水平飞行飞行.区域内每架飞机的位置和速度均由计区域内每架飞机的位置和速度均由计算机记录其数据算机记录其数据,以便进行飞行管理以便进行飞行管理.当一当一架欲进入该区域的飞机到达区域边缘架欲进入该区域的飞机到达区域边缘,记录记录其数据后,要立即计算并判断是否会与区其数据后,要立即计算并判断是否会与区域内的飞机发生碰撞域内的飞机发生碰撞.如果会碰撞如果会碰撞,则应则应例例4 飞行管理问题飞行管理问题21为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室
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