世界為什麽需要數學建模?

數學建模的目的,在於(yu) 抽象與(yu) 簡化複雜的現實世界,以及進行模型化,以便找到解決(jue) 實際問題的方法。具體(ti) 而言,數學建模的過程,是把問題轉化為(wei) 數學模型並求解的過程。在這一過程中,要根據實際問題、已知條件和數學模型(理論)之間的關(guan) 係,建立數學模型並求解。

一般來說,數學建模需要掌握兩(liang) 個(ge) 方麵:一方麵是學習(xi) 各種基本數學知識和各種數學思想方法;另一方麵是在實際應用中對這些知識和方法進行具體(ti) 運用。在日常生活中,我們(men) 常常會(hui) 遇到各種各樣的問題,需要運用不同的方法來解決(jue) 它,此時就需要有一個(ge) 能夠將這些方法應用到實際生活中去。     

數學建模是在實際問題中提煉出一個(ge) 能解決(jue) 問題的數學模型,也就是將問題轉化為(wei) 數學模型。在這個(ge) 過程中,我們(men) 就需要考慮該問題所用到的知識點、思想方法以及具體(ti) 的數值計算過程等。

數學建模思想的核心是“化繁為(wei) 簡,以簡馭繁”,即化複雜為(wei) 簡單。例如:在我們(men) 建立“最小二乘法”這個(ge) 模型時,它並不是直接把最小二乘的結果作為(wei) 目標函數來求解的,而是先利用最小二乘的方法求出最值後,再通過求解該問題得出在滿足約束條件下應選擇何種方法進行求解。     

我們(men) 都知道,數學是人類思想的結晶,而數學建模是數學的重要應用之一。作為(wei) 一名初高中學生,我們(men) 是否有過這樣的困惑?為(wei) 什麽(me) 要去學習(xi) 數學?我覺得這是一個(ge) 很有趣的問題。作為(wei) 一名高中生,我們(men) 有機會(hui) 了解這個(ge) 問題,去深入探索這個(ge) 問題。我想在這裏和大家分享一下我的一些思考。     

首先,我認為(wei) 學習(xi) 數學就是為(wei) 了更好地解決(jue) 我們(men) 生活中的實際問題。我們(men) 可以看到在現實世界中,我們(men) 會(hui) 遇到各種各樣的問題,它們(men) 是由各種各樣的因素(如:人、財、物)所影響,而且往往這些因素還不確定。由於(yu) 人和事都是瞬息萬(wan) 變的,所以我們(men) 就很難去預測一些未來會(hui) 發生的事情。例如:一架飛機在空中飛行時會(hui) 遇到天氣、地形等問題,這就需要我們(men) 考慮飛機是否能安全地降落、能否安全地通過一些地方等。

所以這就需要對未來進行預測。如果對未來進行預測的話,那就要考慮一些因素了——例如:飛機飛行時要考慮空氣阻力、是否會(hui) 受到天氣影響等,因此在對未來進行預測時就要對這些因素進行研究和考慮了。上述例子中就涉及到了數學建模與(yu) 預測的問題了——用數學建模去解決(jue) 實際問題。當我們(men) 拿出一張紙和筆時,我們(men) 就可以把要研究的對象(人、財、物)和它們(men) 之間的關(guan) 係記錄下來,然後我們(men) 就可以用數學模型去解決(jue) 它們(men) 了。     

數學建模是一種數學的思考方法,是運用數學的語言和方法,通過抽象,簡化建立能近似刻畫並"解決(jue) "實際問題的一種強有力的數學手段。數學建模就是用數學語言描述實際現象的過程。

這裏的實際現象既包涵具體(ti) 的自然現象比如自由落體(ti) 現象,也包含抽象的現象比如顧客對某種商品所取的價(jia) 值傾(qing) 向。這裏的描述不但包括外在形態,內(nei) 在機製的描述,也包括預測,試驗和解釋實際現象等內(nei) 容。我們(men) 也可以這樣直觀地理解這個(ge) 概念:數學建模是一個(ge) 讓純粹數學家(指隻研究數學而不管數學在實際中的應用的數學家)變成物理學家,生物學家,經濟學家甚至心理學家等等的過程。數學模型一般是實際事物的一種數學簡化。它常常是以某種意義(yi) 上接近實際事物的抽象形式存在的,但它和真實的事物有著本質的區別。

要描述一個(ge) 實際現象可以有很多種方式,比如錄音,錄像,比喻,傳(chuan) 言等等。為(wei) 了使描述更具科學性,邏輯性,客觀性和可重複性,人們(men) 采用一種普遍認為(wei) 比較嚴(yan) 格的語言來描述各種現象,這種語言就是數學。使用數學語言描述的事物就稱為(wei) 數學模型。有時候我們(men) 需要做一些實驗,但這些實驗往往用抽象出來了的數學模型作為(wei) 實際物體(ti) 的代替而進行相應的實驗,實驗本身也是實際操作的一種理論替代。

此外,數學建模是在20世紀60和70年代進入一些西方國家大學的,中國的幾所大學也在80年代初將數學建模引入課堂。經過20多年的發展,絕大多數本科院校和許多專(zhuan) 科學校都開設了各種形式的數學建模課程和講座,為(wei) 培養(yang) 學生利用數學方法分析、解決(jue) 實際問題的能力開辟了一條有效的途徑。     

 數學建模與(yu) 我們(men) 日常生活息息相關(guan) ,世界需要數學建模。

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