数学建模的一般步骤

发布 2023-05-17 18:15:28 阅读 3094

数学建模要经过哪些步骤并没有一定的模式,通常与问题的性质、建模目的等有关,下面简要介绍数学建模的一般步骤,如下图所示。

一、 模型准备。

了解问题的实际背景,明确建模目的,搜集必需的各种信息如数据,尽量弄清研究对象的主要特征,形成一个比较清晰的“问题”.

二、模型假设。

根据对象的特征和建模目的,抓住问题的本质,忽略次要因素,对问题进行必要的、合理的简化假设,是关乎建模成败至关重要的一步。假设作得不合理或太简单,会导致错误或无用的模型;假设作得过分详细,试图将复杂对象的众多因素都考虑进去,会使得模型建立或求解等无法进行下去。

三、模型构成。

根据所作的假设,用数学语言、符号描述对象的内在规律,建立包含常量、变量等的数学模型,如优化模型、微分方程模型等等。这里需要注意的是,建立数学模型是为了让更多的人明了并能加以应用,因此尽量采用简单的数学工具。

四、模型求解。

可以采用解方程、画图形、优化方法、逻辑运算、数值运算等各种传统的和近代的数学方法,特别是数学软件和计算机技术。一些实际问题的解决往往需要纷繁的计算,许多时候还得将系统运**况用计算机模拟出来,因此计算机编程和熟悉数学软件能力举足轻重。

五、模型分析。

对模型求解结果进行数学上的分析。如结果的误差分析、统计分析、模型对数据的灵敏性分析、对假设的强健性分析等。

六、模型检验。

将求解和分析结果翻译回到实际问题,与实际的现象、数据比较,检验模型的合理性和适用性。如果结果与实际不符,问题常常出现在模型假设上,应该修改、补充假设,重新建模,如上图中的虚线所示。这一步对于模型是否真的有用非常关键。

有些模型要经过几次反复,不断完善,直到检验结果获得某种程度上的满意。

七、模型应用。

将所建立的模型用来解决实际问题。

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