第1章 数学建模概述
近几十年来,随着科学技术的发展和进步,数学的应用越来越广泛,数学与计算机的结合,形成了一种普遍的、可以实现的关键技术~一数学技术,它已成为当代高等技术的一个重要组成部分。然而,一个实际问题往往不是自然地以现成的数学形式出现的,要用数学方法解决它,关键的一步是要用数学的语言和符号将研究的对象描述出来,并借助一些数学手段来研究它,整个过程简称为数学建模,它在解决许多实际问题中发挥了非常重要的作用。
1.1 数学模型概念
1.1.1 原型与模型
原型指人们在现实世界里所关心、研究或从事生产管理的实际对象。例如,通常所说的机械系统、电力系统、生态系统、化学反应系统、污染扩散过程、生产销售过程、计划决策过程等,它们都是数学建���研究的对象。
模型指人们为了某个特定的目的而将原型的某些信息精简压缩,加以提炼而构造的原型的替代物。需要强调的是,模型不是原型原封不动的复制,它实际上只是原型某些方面和某些层次的近似表示。
同一个原型,为了不同的目的,可以有许多不同的模型。每个模型的特征由构造模型的目的决定。模型可以分成形象模型和抽象模型。形象模型包括直观模型、物理模型等,抽象模型包括思维模型、符号模型、数学模型等。
直观模型:通常指实物模型以及玩具、照片等,主要追求外观上的逼真,这类模型的效果是一目了然的。
物理模型:通常指科技工作者为了某些目的,根据相似原理构造的模型,它不仅可以显示原型的外形或某些特征,而且可用以进行模拟实验,间接地研究原型的某些规律,如风洞中的飞机模型用来实验飞机在气流中的空气动力学特性等。 思维模型:通常指人们对原型的反复认识,将获取的知识以经验的形式直接存于大脑中,从而可以根据思维或者直觉作出相应的决策。
符号模型:通常指在一些约定或假设下借助专门的符号、线条等,按照一定形式组合起来的原型的描述,如地图、电路图等。
数学模型:通常指运用数学的语言和工具对现实世界的部分信息(现象、数据、图表等)加以翻译、归纳所形成的公式、图表等。数学模型经过演绎、求解以及推断。
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