初中數(shù)學(xué)建模優(yōu)秀論文
數(shù)學(xué)建模是解決問(wèn)題的一種非常實(shí)用的方法,主要過(guò)程是分析問(wèn)題,提出猜想,抽象出數(shù)學(xué),它是一種非常經(jīng)典的模式,其中包含對(duì)數(shù)學(xué)符號(hào)、數(shù)學(xué)公式的應(yīng)用,以及模型的選擇。下文是學(xué)習(xí)啦小編為大家搜集整理的關(guān)于初中數(shù)學(xué)建模優(yōu)秀論文的內(nèi)容,歡迎大家閱讀參考!
初中數(shù)學(xué)建模優(yōu)秀論文篇1
試論數(shù)學(xué)建模
【摘 要】本文以“減肥問(wèn)題的研究”為例,介紹了數(shù)學(xué)建?;痉椒ê筒襟E,希望它能對(duì)初次參加數(shù)學(xué)建模的同學(xué)有所幫助。
【關(guān)鍵詞】數(shù)學(xué)建模;基本方法;步驟
數(shù)學(xué)建模就是應(yīng)用建立數(shù)學(xué)模型來(lái)解決各種實(shí)際問(wèn)題的方法,也就是通過(guò)對(duì)實(shí)際問(wèn)題作抽象、簡(jiǎn)化、確定變量和參數(shù)并應(yīng)用某些“規(guī)律”建立含變量和參數(shù)的數(shù)學(xué)問(wèn)題,求解該數(shù)學(xué)問(wèn)題并驗(yàn)證所得到的解,從而確定能否用于解決實(shí)際問(wèn)題的這種多次循環(huán),不斷深化的過(guò)程。數(shù)學(xué)建??梢耘囵B(yǎng)學(xué)生下列能力:(1)洞察能力,許多提出的問(wèn)題往往不是數(shù)學(xué)化的,這就是需要建模者善于從實(shí)際工作提供的原形中;抓住其數(shù)學(xué)本質(zhì),同時(shí)有些數(shù)學(xué)模型又可以有許多現(xiàn)實(shí)意義,這使得建模者不得不具有很強(qiáng)的洞察以及多種思維方式進(jìn)行橫向、縱向的研究;(2)數(shù)學(xué)語(yǔ)言翻譯能力即把經(jīng)過(guò)一定抽象和簡(jiǎn)化的實(shí)際用數(shù)學(xué)的語(yǔ)言表達(dá)出來(lái),形成數(shù)學(xué)模型,并對(duì)數(shù)學(xué)的方法和理論推導(dǎo)或計(jì)算得到的結(jié)果,能用大眾的語(yǔ)言表達(dá)出來(lái),在此基礎(chǔ)上提出解決某一問(wèn)題的方案或建議;(3)綜合應(yīng)用分析能力,用已學(xué)到的數(shù)學(xué)思想和方法進(jìn)行綜合應(yīng)用分析,并能學(xué)習(xí)一些新的知識(shí);(4)聯(lián)想能力,對(duì)于不少的實(shí)際問(wèn)題,看起來(lái)完全不同,但在一定的簡(jiǎn)化層次下它們的數(shù)學(xué)建模是相同的或相似的,這正是數(shù)學(xué)應(yīng)用廣泛性的體現(xiàn),這就要培養(yǎng)學(xué)生有廣泛的興趣,多思考,勤奮踏實(shí)地學(xué)習(xí),通過(guò)熟能生巧達(dá)到觸類(lèi)旁通地境界。因此,目前有越來(lái)越多的高等院校自己組織或參加全國(guó)乃至國(guó)際大學(xué)生數(shù)學(xué)建模竟賽。然而,有部分學(xué)生特別是初次參加數(shù)學(xué)建模的學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)建模感到很茫然,本人多次承擔(dān)數(shù)學(xué)建模指導(dǎo)老師,撰寫(xiě)該論文,希望對(duì)初次參加數(shù)學(xué)建模的同學(xué)有所幫助。
1.建立數(shù)學(xué)模型的一般步驟
1.1 使問(wèn)題理想化
在眾多因素中孤立出所研究的問(wèn)題是科學(xué)研究的經(jīng)典方法。按照辯證唯物主義觀點(diǎn),世界上一切事物都是相互依賴、相互依存的,要精細(xì)地研究一個(gè)問(wèn)題常常無(wú)從下手,就是因?yàn)樗伎枷嚓P(guān)問(wèn)題太多所致。因此,對(duì)初學(xué)者最好的方法就是使問(wèn)題簡(jiǎn)單化、理想化,在特殊或極端情況下進(jìn)入課題,然后加入相關(guān)因素,修正結(jié)果,使問(wèn)題深化。這一步的核心思想就是在復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)中孤立我們所關(guān)心的事物與什么有直接因果關(guān)系,把這些孤立出來(lái)的事物用符號(hào)、算式及相關(guān)學(xué)科的理論進(jìn)行數(shù)學(xué)分析處理的全過(guò)程,就可以認(rèn)為是數(shù)學(xué)建模的過(guò)程了。
1.2 假定及符號(hào)認(rèn)定
在比較理想的情況下建立數(shù)學(xué)模型還是很容易的。所謂理想就是通過(guò)假設(shè)條件把所研究的問(wèn)題進(jìn)一步明確,哪些條件先不慮,哪些條件應(yīng)設(shè)為變量,哪些變量與時(shí)間(路程、費(fèi)用等等)有關(guān)。這樣就為下一步建立數(shù)學(xué)模型打下了良好的基礎(chǔ)。
1.3 數(shù)據(jù)處理與模型建立
數(shù)學(xué)模型的建立一般有兩種情況。其一,問(wèn)題本身給出一些數(shù)據(jù),建模的人應(yīng)從數(shù)據(jù)上找出一定的規(guī)律性,這時(shí)就應(yīng)通過(guò)相應(yīng)的數(shù)學(xué)方法整理數(shù)學(xué)數(shù)據(jù)。如使用最小二乘法、統(tǒng)計(jì)學(xué)方法等。對(duì)于沒(méi)有數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)模型的建立,一般要使用數(shù)學(xué)手段建立形式,如矩陣、微分方程、數(shù)學(xué)優(yōu)化形式等等,這些都可以視為數(shù)學(xué)模型的初創(chuàng)時(shí)期。在建模初期還必須注意使用其它學(xué)科的成果,如物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、電工、機(jī)械、光學(xué)等學(xué)科,把這些學(xué)科的現(xiàn)成結(jié)論直接拿來(lái)使用也是數(shù)學(xué)建模時(shí)必不可少的一環(huán)。
1.4 分析結(jié)果及修改模型
在比較理想的狀態(tài)下建立的數(shù)學(xué)模型一般都與實(shí)際原形有較大差距。為使數(shù)學(xué)模型更能反映原形,就必須按實(shí)際情況再修改、補(bǔ)充新條件,分析新結(jié)論,最終經(jīng)反復(fù)研究會(huì)得到一個(gè)令人滿意的結(jié)果。
2.以對(duì)“減肥問(wèn)題的研究”為例,探討數(shù)學(xué)建模方法和步驟
2.1 問(wèn)題的提出
對(duì)于人類(lèi)來(lái)說(shuō),肥胖癥或減肥問(wèn)題越來(lái)越引起人們的廣泛關(guān)注。目前各種減肥食品或藥物數(shù)不勝數(shù),各種減肥新法也紛紛登場(chǎng),如國(guó)氏全營(yíng)養(yǎng)素、減肥酥、soft海藻減肥香皂等。一時(shí)間,愛(ài)美的人,害怕肥胖的人面對(duì)如此多的食品、藥物或療法簡(jiǎn)直無(wú)所適從。這里不準(zhǔn)備也不可能去論證各種食品、藥物或療法的機(jī)理和有效性,只從數(shù)學(xué)上對(duì)減肥問(wèn)題作些討論,即科學(xué)減肥的數(shù)學(xué)。
2.2 合理假設(shè)
A1:不妨假設(shè)人體由脂肪構(gòu)成。(相對(duì)而言,成人是由骨骼、水分、脂肪組成,短時(shí)間內(nèi)人體的骨骼、內(nèi)臟等變化不大,可視為常數(shù)。)
A2:設(shè)時(shí)刻t,人的體重為W(t)千克,顯然W(t)可假設(shè)為t的連續(xù)函數(shù);
A3:假設(shè)單位時(shí)間內(nèi)人食用食物產(chǎn)生的熱量為A大卡,同樣也假設(shè)A為常數(shù);
A4:?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)維持新陳代謝的熱量為B大卡,同樣也假設(shè)為常數(shù);
A5:設(shè)單位時(shí)間內(nèi)因運(yùn)動(dòng)消耗的能量與體重成正比,即C・W(t)大卡(由于運(yùn)動(dòng)需要消耗能量,而且體重越大,能量越多);
A6:對(duì)于人體系統(tǒng)而言,能量守恒;
A7:過(guò)剩的熱量按1千克脂肪=D大卡熱量轉(zhuǎn)化為脂肪(D=4.2*10焦耳/千克,稱為脂肪的能量轉(zhuǎn)換系數(shù));
A8:初始時(shí)刻t=0時(shí),體重為W0千克。
注:1千克脂肪完全“然燒”相當(dāng)于釋放10000(即1D)大卡熱量。
2.3 模型的建立
由能量(熱量)守恒原理即任何時(shí)間段內(nèi)由于體重的改變所引起的人體內(nèi)能量的變化應(yīng)該等于這段時(shí)間的攝入的能量與消耗的能量之差。故在△t(或[t,t+△t]時(shí)間間隔內(nèi),“增加”的熱量=△t[單位時(shí)間內(nèi)吸入熱量-單位時(shí)間內(nèi)消耗的熱量],于是有:
3.總結(jié)
(1)一般方法只供參考,各步有機(jī)聯(lián)系但側(cè)重點(diǎn)不同。
(2)模型雖粗,但能定性說(shuō)明問(wèn)題,每步還有改進(jìn)的余地。
參考文獻(xiàn):
[1]數(shù)學(xué)建模[M].高等教育出版社.
[2]劉平.談數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)[J].數(shù)學(xué)通訊,2012(10).
初中數(shù)學(xué)建模優(yōu)秀論文篇2
試論數(shù)學(xué)建模方法
目前數(shù)學(xué)教學(xué)與數(shù)學(xué)應(yīng)用脫節(jié)的現(xiàn)象很突出,以至于學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)沒(méi)用,對(duì)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)失去興趣,如何改變目前這種教學(xué)與應(yīng)用脫節(jié)的現(xiàn)象,筆者認(rèn)為,可以用數(shù)學(xué)模型法指導(dǎo)數(shù)學(xué)應(yīng)用題教學(xué),為學(xué)生用數(shù)學(xué)來(lái)解決問(wèn)題提供經(jīng)驗(yàn)和范式,從而探索出一條行之有效的教學(xué)途徑。
一、 什么是數(shù)學(xué)模型
要突出應(yīng)用,就應(yīng)站在數(shù)學(xué)模型法的高度來(lái)認(rèn)識(shí)并實(shí)施應(yīng)用題教學(xué)。什么是數(shù)學(xué)模型法?數(shù)學(xué)模型法就是把實(shí)際問(wèn)題加以抽象概括,建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,利用這些模型來(lái)研究實(shí)際問(wèn)題的一般數(shù)學(xué)方法。教師在應(yīng)用題教學(xué)中要滲透這種方法和思想,要注重并強(qiáng)調(diào)如何從實(shí)際問(wèn)題中發(fā)現(xiàn)并抽象出數(shù)學(xué)問(wèn)題,如何用數(shù)學(xué)模型(包括數(shù)學(xué)概念、公式、方程、不等式函數(shù)等)來(lái)表達(dá)實(shí)際問(wèn)題,如何用數(shù)學(xué)模型的解來(lái)解釋實(shí)際問(wèn)題的解。以及為 科學(xué)決策提供可信的依據(jù)并預(yù)測(cè)其 發(fā)展趨勢(shì)。
二、 建模示范方法例談
在教學(xué)中我根據(jù)教學(xué)內(nèi)容,選編一些應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行例題教學(xué),引導(dǎo)學(xué)生分析聯(lián)想、抽象建模,培養(yǎng)學(xué)生的建模能力,提供經(jīng)驗(yàn)和范式。選編數(shù)學(xué)應(yīng)用性例題的一般原則是:① 必須與教學(xué)內(nèi)容密切聯(lián)系;② 必須與學(xué)生的知識(shí)水平相適應(yīng);③ 必須符合科學(xué)性和趣味性;④ 取材應(yīng)盡量涉及目前社會(huì)的熱點(diǎn)問(wèn)題,有時(shí)代氣息,有 教育價(jià)值。
1. 與其他相關(guān)學(xué)科有關(guān)的問(wèn)題
題1:化學(xué)中甲烷CH4的鍵角109°28′是怎樣求出來(lái)的?
題2:在大樓底層有一控制室,有三條導(dǎo)線和樓上某電器相連,設(shè)三連導(dǎo)線的電阻分別為x、y、z,現(xiàn)手頭有一只電表可在控制室內(nèi)測(cè)量電阻,試沒(méi)計(jì)一種數(shù)學(xué)方法求這三根導(dǎo)線的電阻。
2. 發(fā)生在學(xué)生身邊的數(shù)學(xué)問(wèn)題
題3:學(xué)校教學(xué)大樓,從一樓到二樓共13個(gè)臺(tái)階。一位同學(xué)上樓梯可以一步上一個(gè)臺(tái)階,也可以一步上兩個(gè)臺(tái)階。問(wèn)從一樓走到二樓,有多少種不同走法?一年365天,每天選用一種走法,能否做到天天的走法均不相同?
題4:學(xué)校足球場(chǎng)地是一個(gè)102×68平方米的矩形,球門(mén)寬為8米,由邊線下底傳中是慣用的戰(zhàn)術(shù),請(qǐng)你幫助足球隊(duì)員確定離底線多少距離的地方起腳傳中效果最佳?
3. 從教材的例題和習(xí)題中改造而成的問(wèn)題
課本中有一習(xí)題,稍加修改就可以形成以下應(yīng)用問(wèn)題。 (1) 一輛貨車(chē)要通過(guò)跨度為8米,拱高為4米的單行拋物線形遂道(從正中通過(guò)),為保證安全,車(chē)頂離遂首頂部至少要有0.5米的距離,若貨車(chē)寬為2米,則貨車(chē)的限高應(yīng)為多少?(精確到0.01米)
(2) 一條遂道頂部是拋物拱形,在(1)中將單行道改為雙行道,即貨車(chē)必須遂道中線的右側(cè)通過(guò),求貨車(chē)的限高應(yīng)是多少?
(3) 一輛貨車(chē)高3米,寬2米,欲通過(guò)高為4米的單行拋物線形遂道,為安全起見(jiàn),車(chē)離遂道頂部至少要有0.5米的距離,試求拱口寬。
(4) 將上題中單行道改為雙行道,再回答上面的問(wèn)題。
4. 一些典型的高考應(yīng)用問(wèn)題及應(yīng)用知識(shí)競(jìng)賽問(wèn)題
題5:國(guó)際乒聯(lián)為增加乒乓比賽的觀賞性,希望降低球的飛行速度?,F(xiàn)制比賽用球的直徑是38毫米。1996年國(guó)際乒聯(lián)接受了一項(xiàng)關(guān)于對(duì)直徑40毫米乒乓球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的提案,提案要求球的質(zhì)量不變。為了簡(jiǎn)化討論,設(shè)空氣對(duì)球的阻力與球的直徑平方成正比,并且球沿水平方面作直線運(yùn)動(dòng)。試估算一下若采用40毫米乒乓球,球從球臺(tái)這端飛往另一端所需時(shí)間能增加百分之多少?據(jù) 中國(guó)乒協(xié)調(diào)研組提供的資料,扣殺38毫米乒乓球時(shí),擊球速度約為26.35米/秒,球的平均飛行速度約為17.8米/秒。
三、 倡導(dǎo)數(shù)學(xué)建?;顒?dòng)的要求
首先,在教學(xué)中,結(jié)合教材精心選擇一些簡(jiǎn)單的實(shí)例,安排與教材內(nèi)容有關(guān)的典型案例,讓學(xué)生初步掌握建模的幾種常用方法。提高學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的興趣,體會(huì)到數(shù)學(xué)的價(jià)值,享受到數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的樂(lè)趣,增強(qiáng)學(xué)好數(shù)學(xué)建模的信心。激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)好數(shù)學(xué)的熱情,開(kāi)拓學(xué)生視野,接觸更多的社會(huì)知識(shí)和 科學(xué)知識(shí),培養(yǎng)學(xué)生將實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問(wèn)題的能力。
其次,開(kāi)展研究性學(xué)習(xí),搞好選修課和活動(dòng)課的試點(diǎn)。選修課開(kāi)設(shè)著眼于拓寬知識(shí)面,培養(yǎng)能力,提高素質(zhì),也可深化必修課所學(xué)知識(shí),增強(qiáng)實(shí)際應(yīng)用的能力。研究性課題的教學(xué)若能成功,則不僅有利于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)的情感,增強(qiáng)他們對(duì)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的自信心和克服困難的意志力,培養(yǎng)他們的自主意識(shí)和合作精神,而且還能加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。
最后,增加數(shù)學(xué)實(shí)習(xí)作業(yè),建立數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室。數(shù)學(xué)應(yīng)用教學(xué)不單是教學(xué)生在紙上解答現(xiàn)成的實(shí)際問(wèn)題,更要讓學(xué)生到實(shí)際環(huán)境中去感受問(wèn)題的存在性,實(shí)地考察它,提出問(wèn)題,收集數(shù)據(jù),進(jìn)行實(shí)習(xí)作業(yè)。數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)和實(shí)習(xí)作業(yè)都是通過(guò)學(xué)生的操作,可培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力,建模能力和應(yīng)用意識(shí),使學(xué)生進(jìn)入主動(dòng)探索狀態(tài),變被動(dòng)的接受學(xué)習(xí)為主動(dòng)的建構(gòu)過(guò)程。數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)和實(shí)習(xí)作業(yè)是一種活動(dòng)化教學(xué),它滿足不同學(xué)生的需求,使不同學(xué)生在各自的能力基礎(chǔ)上部得到較充分的 發(fā)展,既面向了全體學(xué)生,也激勵(lì)了學(xué)生的求知欲與好奇心,提高學(xué)習(xí)興趣。使學(xué)生形成“實(shí)踐——理論——實(shí)踐”的認(rèn)識(shí)論和方法論。逐步培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,提出問(wèn)題和明確探究方向的能力,讓學(xué)生體驗(yàn)數(shù)學(xué)活動(dòng)的過(guò)程,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和應(yīng)用能力。