建模學習總結----進行中

一、數學模型的定義

根據建模目的以及問題背景來簡化假設,用字母表示未知量,利用相應的物理或者其他規律,列出數學式子,求出解答,用這個答案來解釋原問題,最後要用實際現象來驗證結論。

二、數學建模的建立過程

1)表述  根據建模的目的和掌握的信息,將實際問題翻譯成數學問題,用數學語言確切地表述出來

      表述屬於歸納法,就是通過個別現象推斷一般規律

2)求解  即選擇適當的數學方法求得數學模型的解答

      求解屬於演繹法,按照一般原理考察特定對象,導出結論。

3)解釋  把數學語言表述的解答翻譯回現實對想,給出實際問題的解答。

      給出分析,預報,決策,控制的結果。

4)驗證  用現實對想的信息檢驗得到的解答,以確認結果的正確性

三、三個建模例子

    下面例子主要表明建模的思維過程

     1)椅子能在不平的地方上放穩嗎?

        1.模型假設

           1.1椅子四條腿一樣長,椅子腳和地面接觸處可視爲一個點,四腳的連線呈正方形

           1.2地面高度是連續變化的,沿任何方向都不會出現簡短,即地面視爲數學上的連續曲面。

           1.3對於椅腳的間距和椅腿的長度而言,地面是相對平坦的

          顯然假設一是合理,假設2相當於給出了椅子能放穩的條件,因爲如果地面高度不連續,至於假設3是要排除這樣的情況:地面上與椅腳間距和椅腿長度的尺寸大小相當的範圍內,出現深溝或凸峯,致使三隻腳無法同時着地。

        2.模型構成

           中心問題是用數學語言把椅子四腳同時着地的條件和結論表示出來。

           椅子四腳在地面上的投影形成四個點,四個點構成一個正方形ABCD,AC於X軸重合,現在把椅子旋轉D度,形成新的正方形A‘B’C‘D’。我們可以用D來表示椅子的位置。我們可以用椅子四腳和地面的距離來判斷椅子是否可以站穩,於是我們可以簡化問題,用AC兩個點以及BD兩個點分別距離和來看。現在存在兩個函數g(D)  f(D) 根據假設2我們知道兩個函數是連續函數,根據假設三,我們知道g(D)*f(D)=0  就是至少三腿着地   現在令g(D)=0 f(D)>0  把椅子旋轉90度以後  g(D)>  f(D)=0 我們建立一個函數F(D)=g(D)-f(D)
我們知道F(x)可以取大於零也可以取小於零,那麼根據函數連續性我們知道,F(x)在某處可以取等於零,於是f(D)=g(D)=0

成立


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