数学建模的方法和步骤

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1、1.21.2 数学建模的方法和步骤数学建模的方法和步骤数学建模乍一听起来是乎很高深，但实际上并非如此。例如，在中学的数学课程中我们在作应用题而列出的数学式子就是简单的数学模型，而作题的过程就是在进行简单的数学建模。下面我们用一道代数应用题求解过程来说明数学建模的步骤。例题：一个笼子里装有鸡和兔若干只，已知它们共有 8 个头和 22 只脚，问该笼子中有多少只鸡和多少只兔？解：设笼中有鸡 x 只，有兔 y 只，由已知条件有x+y=82x+4y=22求解如上二元方程后，得解 x=5,y=3，即该笼子中有鸡 5 只，有兔 3 只。将此结果代入原题进行验证可知所求结果正确。根据例题可以得出如下的数学建模

2、步骤：1）根据问题的背景和建模的目的做出假设（本题隐含假设鸡兔是正常的，畸形的鸡兔除外）2）用字母表示要求的未知量3）根据已知的常识列出数学式子或图形（本题中常识为鸡兔都有一个头且鸡有2 只脚，兔有 4 只脚）4）求出数学式子的解答5）验证所得结果的正确性如果想对某个实际问题进行数学建模，通常要先了解该问题的实际背景和建模目的，尽量弄清要建模的问题属于哪一类学科的问题，然后通过互联网或图书馆查找搜集与建模要求有关的资料和信息为接下来的数学建模做准备。这一过程称为模型准备模型准备。由于人们所掌握的专业知识是有限的，而实际问题往往是多样和复杂的，模型准备对做好数学建模问题是非常重要的。一个实际问题

3、会涉及到很多因素，如果把涉及的所有因素都考虑到，既不可能也没必要，而且还会使问题复杂化导致建模失败。要想把实际问题变为数学问题还要对其进行必要合理的简化和假设，这一过程称为模型假设模型假设。在明确建模目的和掌握相关资料的基础上，去除一些次要因素。以主要矛盾为主来对该实际问题进行适当的简化并提出一些合理的假设可以为数学建模带来方便使问题得到解决。一般，所得建模的结果依赖于对应的模型假设，究竟模型假设到何种程度，要根据经验和具体问题决定。在整个建模过程中，模型假设可以数学模型在模型的不断修改中得到逐步完善的。有了模型假设后，就可以选择适当的数学工具并根据已知的知识和搜集的信息来描述变量之间的关系或

4、其他数学结构（如数学公式、定理、算法等）了，这一过程称为模型构成模型构成。做模型构成时可以使用各种各样的数学理论和方法，必要时还要创造新的数学理论和方法，但要注意的是在保证精度的条件下尽量用简单的数学方法是建模时要遵循的一个原则。要求建模人对所有数学学科都精通是做不到的，但做到了解这些学科能解决哪一类问题和大体上怎样解决的方法对开阔思路是很有帮助的。此外，根据不同对象的一些相似性，借用某些学科中的数学模型，也是模型构成中常使用的方法。模型构成是数学建模的关键。在模型构成中建立的数学模型可以采用解方程、推理、图解、计算机模拟、定理证明等各种传统的和现代的数学方法对其进行求解，其中有些可以用计算机

5、软件来做这些工作。建模的目的是解释自然现象、寻找规律以解决实际问题。要达到此目的，还要对获得结果进行数学上的分析，如分析变量之间的依赖关系和稳定状况等，这一过程称为模型求解与分析模型求解与分析。把模型在数学上分析的结果与研究的实际问题做比较以检验模型的合理性称为模型检验模型检验。模型检验对建模的成败是很重要的，如果检验结果不符合实际，应该修改补充假设或改换其他数学方法重新做模型构成。通常，一个模型要经过如此多次反复修改才能得到满意结果。利用建模中获得的正确模型对研究的实际问题给出预报或对类似实际问题进行分析、解释和预报，以供决策者参考称为模型应用模型应用。上面的论述可以用如下图示说明数学建模的一般步骤模型准备 模型假设 模型构成 模型求解与分析 模型检验 模型应用要指出的是上述数学建模的一般步骤中的每个过程不必在每个建模问题中都要出现，而且有时各个过程之间没有明显的界限，因此，在建模中不必在形式上按部就班，只要反映出建模的特点即可。