BITED數學建模七日談之二 怎樣閱讀數學模型教材

2022-08-27 20:30:10 字數 1788 閱讀 6900

今天進入我們數學建模七日談的第二天:怎樣閱讀數學建模教材?

大家再學習數學建模這門課程或準備比賽的時候,往往都是從教材開始的,教材的系統性讓我們能夠很快,很深入地了解前人在數學模型方面已有的研究成果,並最快地吸收他們為自己所用,但是常常有很多同學抱怨說書太厚,介紹太過於簡略而無法看懂,操作性不強等等,也不知道讀哪本書更好,把每個模型應該掌握到哪個地步而沒有方向,更害怕浪費了寶貴的時間。在此,筆者向大家隆重推薦建模教程學習的基本要領:三步閱讀法。

對於任何一本教材,乙份資料裡介紹的一種數學模型的建立,或者一種演算法,你都要問自己三個問題:

這個模型叫什麼名字?

這個模型屬於什麼型別,能夠解決具有哪類特徵的問題?

這個模型的具體操作步驟怎麼實現?

當你能夠學完教材上的這個模型,並能夠查詢相關資料,例項加以鞏固,自己能夠非常清晰地回答以上三個問題,那麼,這個模型就完全印在你的腦子裡而融會貫通了。

第乙個問題是這個模型叫什麼,就像我們c++裡面學的物件名一樣,或者是matlab裡說的控制代碼,也是我們通過**形式與評委進行溝通的重要手段,要知道這個模型的名字,它的相關產生背景,和它類似的模型,有什麼區別等等,這種文本性的東西的記憶最終會體現在**的字裡行間,積累越多,**就會寫得越流暢。

第二個問題就不像第乙個問題那樣浮於模型表面了,而是在深入了解模型的建立思想、閱讀了一定的例子之後,自己在腦海裡可以形成乙個印象,這個方法可以解決什麼型別的問題?問題的特徵是什麼?有什麼樣的背景可以聯想到這個方法?這樣,等出現類似的問題時,你會更加容易地搜尋到對應的方法。

第三個問題,也就是操作層面上的,這個模型可以用什麼軟體實現?引數怎麼調?有沒有現成的**供參考?每一步的操作涵義是否清楚?當你明白了乙個模型或者是演算法的思想之後,軟體操作和程式**應該是像文思泉湧般躍然紙上才對,而且這個過程裡會遇到很多意想不到的,紙上談兵時看不到的困難,因為具體的操作要受你的系統環境、軟體版本、時間限制等各種方面的現實考驗,沒有什麼捷徑,只有平時多練,多做,自然在臨場你能最快地找到解決的辦法。

用乙個例子說明一下:

姜啟源老師主編的《數學模型》一書第三章優化模型,讀完7個小節,也就是7個例子之後,你對優化模型應該有如下的認識:

模型名字:優化模型,也叫數學規劃,包括線性規劃、目標規劃、整數規劃、非線性規劃、動態規劃等等各自能夠解決決策變數為整數或實數,目標函式為線性或者非線性的問題,是最常見的數模問題。

這是優化類模型,能解決問題的特徵是問題要求某些量達到最大或最小,比如銷售量最大化,森林火災造成的損失最小等等,而且我們可以人為地控制某些變數,比如員工的上班時間,原材料的投入量,消防隊員救援的策略等等。只要是存在可控制的量和要達到最優的目標,這就是乙個優化問題。

比較標準的優化問題,就像教材上對它的分類一樣,可以直接用lingo軟體解決,而複雜的非標準而有很多細節的優化問題則需要手動操作和很多其他靈活的處理,或者還需要用動態規劃的方法弄清楚問題發展過程後加以解決,總的來說,優化問題的建模分為這麼幾個步驟:

對於更加細化的問題,比如整數規劃模型,模擬退火演算法等等,我們也可以更加詳細地順著這樣的思路去想問題,以此為思路,為深度要求來學習書本上的知識。

話說回來,學數學模型,其實看哪本書都可以,一本書只是乙個線索,要學懂它,只要按照以上的標準,能回答這三個問題,就可以結束了。其實很多時候一本書上的內容真的不夠,往往需要讀者能以此為引導去查詢相關資料才能真正學懂乙個模型,一種演算法,所以,學數模最關鍵的是要用心去做,用心去想,多多利用數學中國這樣的平台去積累相關的知識,

最終達到融會貫通地地步

。希望讀者能沉下心來,用心思考,慢慢積累,進而掌握數學模型這門技術,更好地服務於大家的比賽和深造,謝謝大家閱讀本文!

(版權歸數學中國版主

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