乘风秋夜
层次分析法基本原理
层次分析法 ( Analytical Hierarchy Process,简称 AHP 法) 是由美国著名运筹学家、匹兹堡大学 教授于 20 世纪 70 年代中期提出的多目标多准则决策方法。它将人的主观判断定性分析进行量化,用数值来显示各替代方案的差异,供决策者参考。层次分析法原理简单,有数学依据,可以对非定量事物作定量分析,对人们的主观判断做客观描述,已在许多领域得到了广泛应用。
层次分析法是对所需要解决的问题,依据其内容和各因素间的相互关系,将因素按不同层次集合,把复杂的问题条理化、简单化,明确要解决的问题,利用数学手段确定每一层各因素相对重要性的权值,再把上一层信息传递到下一层,最后给出各因素相对重要性总的排序。根据总排序 ( 即权值) ,确定出各因素对目标的影响程度,以此分析确定影响建设工程质量和可能造成工程隐患的原因,实施有效的控制措施。
层次分析法的基本步骤:
1) 对问题进行分析;
2) 建立描述系统功能或特征的内部独立的递阶层次结构;
3) 同属一级的要素以上一级要素为准则进行两两比较,根据判断尺度确定其相对重要性,建立判断矩阵;
4) 对同一级元素的判断矩阵进行层次单排序;
5) 对其判断矩阵进行一致性检验;
6) 计算各要素的层次总排序。
图 层次分析法基本模型
构造各层的判断矩阵,均是建立本层次对上一层次与某一因素有关的因素之间相对重要性程度的矩阵 ( 图) ,矩阵的元素是本层次各个因素相互之间的重要性的量化数值,由人的主观判定给出。
层次分析法本质上是一种决策思维方法,按照 Saaty 提出的模型,其解决问题的基本过程如下:
( 1) 构造层次分析、层次结构模型
首先把决策的复杂系统分解为各种组成因素,将这些因素再按支配关系分解为次级组成因素,如此层层分解,形成一个有序的树状层次结构,称为递阶层次结构,这就建立了不同层次因素之间的相互关系。其中最上层为目标层,最下层为可供选择的决策方案层,中间各层为评价准则层 ( 表) 。
表 标准判断矩阵模型
(2)构造判断矩阵
一个因素被分解为若干个与之有关的下层因素,各下层因素对上层因素的作用大小不同,一般称为权重W,通过各因素的权重两两比较,填入表中,就构成一个判断矩阵。例如图分为3个层次,需要构造O,A1,A23个判断矩阵,分别为O矩阵(影响因素为A1、A2)、A1矩阵(影响因素为B1、B2、B3、B4、B5)、A2矩阵(影响因素为B2、B3、B4、B5)。各矩阵中的影响因素采用权重数值的方法表示对上层因素的重要程度(表至表)。其中权重按1~9标度选取数值表示不同的重要程度(如表)。
表中,aij表示对O来讲,Ai对Aj的相对重要性的数值。aij=Ai/Aj,通常取值为1,2,…,9及其倒数(也有其他的选值标度,见表):1表示Ai与Aj同样重要;3表示Ai比Aj较重要;5表示Ai比Aj重要;7表示Ai比Aj重要得多;9表示Ai比Aj极为重要;1/3表示Aj比Ai较重要;1/5表示Aj比Ai重要,其余类推;2,4,6,8代表介于上述相邻判断中间的取值。任何判断矩阵都应满足aii=1与aij=1/aji(i,j=1,2,…,n)。
表 O矩阵计算
表 A1矩阵计算
表 A2矩阵计算
表 几种常见的正互反型标度
(3)逐层单排序,并进行一致性检验
层次单排序,首先解出判断矩阵O的最大特征值λmax,再利用Aω=λmaxω,解出λmax所对应的特征向量ω,ω经过标准化后,即为同一层次中相应元素对上一层中某因素相对重要性的排序权值。
λmax和ω的计算方法很多,在这里介绍一种简单的近似方法———和法:
第一步:A的元素按列归一化;
第二步:将A的元素按行相加;
第三步:所得到的行和向量归一化得排序向量ω;
第四步:按下列公式计算λmax值:
煤层顶板稳定性评价、预测理论与方法
式中:(Aω)i表示Aω的第i个元素。
得到λmax后,需要进行一致性检验,首先计算O的一致性指标CI,定义:
煤层顶板稳定性评价、预测理论与方法
式中:n———O的阶数,当CI=0,即λmax=n时,O具有完全一致性。CI愈大,O的一致性愈差。
将CI与平均随机一致性指标RI进行比较,令 ,称CR为随机一致性比率。当CR<时,O具有满意的一致性,否则要对O重新调整,直到具有满意的一致性。这样计算出的λmax所对应的特征向量ω,经过标准化后,才可以作为层次单排序的权值。RI取值如表所示。
表 对于1~9阶判断矩阵的RI值
(4)总排序,取得决策结果
利用同一层次中所有层次单排序结果,计算针对上一层次而言本层次所有元素重要性的权值,这就是层次总排序。设上一层次所有元素A1,A2,…,Am的总排序已经完成,其权值分别为a1,a2,…,am,与aj对应的本层次元素B1,B2,..,Bn单排序的结果为b1j,b2j,…,bnj(当Bk与Aj无关时,bki=0), ajbij=1,总排序值仍为标准化向量(表)。
表 B层总排序权值
层次总排序一致性指标为:
式中:CIj为与aj对应的B层次中判断矩阵的一致性指标。
层次总排序随机一致性指标为:
式中:RIj———与aj对应的B层次中判断矩阵的随机一致性指标。
层次总排序随机一致性比率为:
当CR≤时,认为总排序的计算结果具有满意一致性。
影响因素权重的确定
由于影响煤层顶板稳定性的因素众多而又复杂,而且绝大多数影响因素只是对其稳定性的定性评价,给进一步分析造成了困难。不管是传统的稳定系数法、数值分析法,还是新近采用的模糊数学、相似模拟等方法,都需要大量影响稳定因素的定量指标。在顶板稳定性评价中,影响因素指标由定性化到半定量化、定量化的分析,也是这个领域发展的必然趋势。本书以对兖州煤田顶板稳定性的层次分析法进行评价为例,说明其使用方法与步骤。通过对兖州煤田主采煤层顶板稳定性各影响因素的分析,结合层次分析法的独特性及其适宜性,各因素的综合影响结果进分析研究是比较合理的方法,以下就严格按照层次分析法的研究步骤,对兖州煤田主采煤层顶板稳定性的影响因素进行讨论。
(1)建立问题的递阶层次结构
按顶板稳定性影响因素之间的关系,构成图所示的递阶层次结构。
图 顶板稳定性影响因素的递阶层次模型
目标层A:为最上一层主采煤层顶板稳定性。
基本层B:分顶板沉积条件B1、顶板构造情况B2、顶板岩石力学性质B3和其他因素B4四大类。
基本层中每一个因素又分为不同的分支层。
顶板沉积条件:分为岩层组合方式C1、沉积岩性统计C2、层理发育情况C3;
顶板构造情况:分为区域构造展布C4、小构造统计特征C5、结构面发育情况C6;
顶板岩石力学性质:分为结构面的影响C6、岩石力学指标C7、岩石物理性质C8;
其他因素:包括地震的影响C9、开采技术条件C10。
(2)构造两两比较矩阵
基本层因素,运用1~9标度(表),两两比较得到判断矩阵(表);对于基本层的分支层,用相同方法构造出两两比较判断矩阵(表至表)。
表 比较标度的取值方法
表 A矩阵计算
表 B1矩阵计算
表 B2矩阵计算
表 B3矩阵计算
表 B4矩阵计算
(3)权值分配
根据判断矩阵得出各因素的权值大小,计算并进行一致性和随机性检验,最后可得各类、各项影响因素指标的两级权重分配(表)。
表 各类、各项不同影响因素指标的权重分配
续表
采用AHP法确定煤层顶板各项影响因素指标的权值,合理地反映了各项因素对顶板稳定性的影响程度。权值的合理确定,为准确分析研究区的顶板稳定性打下了良好的基础。
层次分析法在煤层顶板稳定性评价中的应用———以兖州煤田为例
(1)单因素分区
首先对影响煤层顶板稳定性的3个最基本因素进行分析,根据各分支因素的权值大小,得到3个基本因素分区图:沉积分区图(图)、构造分区图(图)和岩石力学性质分区图(图)。
1)根据沉积方面影响因素,按照权重大小对研究区顶板进行沉积分区(图),共分出4种基本类型:厚层砂岩沉积区、砂-粉砂岩沉积区、粉砂-泥岩沉积区、泥岩沉积区。
·厚层砂岩沉积区,主要分布在煤田北部和南部,老顶砂岩发育较厚,以中、粗砂岩为主,大部分为硅质胶结,少量泥质胶结。顶板岩层以煤层-老顶组合为主,直接顶不发育或以薄层覆于煤层之上。约占井田面积的30%,工程性质属沉积稳定区。
·砂-粉砂岩沉积区,主要分布在煤田中部和南部,以细砂岩、粉砂岩沉积为主,分层厚度中等。顶板岩层组合以细砂岩和粉砂岩互层为特征,约占井田面积的25%。工程性质属沉积较稳定区。
·粉砂-泥岩沉积区,主要分布在煤田中部,与砂-粉砂岩沉积间隔分布。岩性以粉砂岩及泥岩为主,顶板岩层组合以泥岩-粉砂岩、泥质粉砂岩和粉砂质泥岩互层等,分层厚度较薄,约占井田面积的30%,工程性质属沉积较不稳定区。
·泥岩沉积区,在井田全区均有分布,分块面积不大,呈零星分散状展布。以泥岩、粘土岩、粉砂质泥岩为主,夹有煤线及软弱层,且分层厚度一般较薄。约占井田面积的15%。工程性质属沉积不稳定区。
2)依据研究区断层及褶皱的展布情况,按已采区揭露的顶板小断层分布特点,得出煤层顶板构造发育分区图(图)。将顶板类型分为4种:构造极发育区、构造发育区、构造中等发育区和构造不发育区。
图 沉积类型分区图
·构造不发育区,区内小构造数量有限,断续展布,主要集中分布在井田北部及西部地区,分布在远离构造密集的地带。约占全区面积的20%左右。
·构造中等发育区,小构造数量不多,连通性不良,独个产出,这种类型全区基本均匀分布,属较稳定顶板,与较不稳定顶板成过渡带分布。约占全区面积的30%左右。
·构造发育区,多指大构造附近区域,许多伴生小构造发育,相互贯穿连通,破坏岩体的完整性,岩石力学性质降低,是顶板冒落和破坏的主要因素,约占全区的20%。
·构造极发育区,指大构造和小构造极发育的地区,彼此相互交叉,组合成更为复杂的型式。小断层密集成带,顶板岩层破碎,节理裂隙较多。一般大构造出现的地方往往小构造也很密集,因为在区域构造力的作用下,大构造逐渐形成过程中,小构造伴生出现,使岩体的不稳定程度和范围都相应增加。这种类型约占全区面积的30%。
图 构造发育分区图
3)根据顶板岩层岩石力学性质特点,以及各影响因素分析,对煤层顶板按岩石力学性质进行分区,共分为4种类型:极高强度区、高强度区、中等强度区和低强度区(图)。
·极高强度区,顶板岩层的抗压强度大于56MPa,仅分布在井田中部和南部,面积较小。约占井田面积的5%。
·高强度区,顶板岩层的抗压强度为52~56MPa,井田北部、西部和南部大部分地区属于此类。约占井田面积的60%。
图 岩石力学性质分区图
·中等强度区,顶板岩层的抗压强度为48~52MPa,主要分布在井田最北部、中西部以及东南部地区。约占井田面积的20%。
·低强度区,顶板岩层的抗压强度<48MPa,零星分布在全井田范围内,主要受沉积和构造等多方面的影响,岩石力学性质低。约占井田面积的15%。
(2)多因素综合分区
利用层次分析法确定影响因素权值后,对研究区进行综合分区。依据沉积条件、构造发育特点和岩石力学特征,按照基本因素权重大小进行复合叠加,把兖州煤田主采煤层顶板基本类型分为4种:顶板非常稳定区、顶板稳定区、顶板中等稳定区和顶板不稳定区(图)。
图 兖州煤田主采煤层顶板稳定性综合分区图
顶板非常稳定区,主要位于井田中北部,从沉积、构造、岩石力学等方面分析,均属于稳定情况,岩性主要以中粗砂岩为主,构造极少发育,岩石力学强度高,抗压强度>56MPa。综合分析,顶板工程性质好,约占井田面积的20%。
顶板稳定区,主要位于井田的西部、西南以及东北部,岩性主要以细砂岩、粉砂岩及薄层互层为特征,含少量泥岩,构造发育中等,局部小构造密集,岩石力学性质处于高强度区与中等强度区的过渡地段,岩体抗压强度介于48~56MPa之间。综合分析,顶板工程性质较好,约占井田面积的40%。
顶板中等稳定区,主要位于井田西南部,中部及东南部地区,南北向条带状分布,岩性以粉砂岩、泥岩、粘土岩为主,构造属极发育区、发育区或中等发育区,局部小构造密集发育,主要为大型断裂的两侧或邻近地区,岩石力学性质处于中等强度。综合分析,顶板工程性质较差,约占井田面积的30%。
顶板不稳定区,主要位于井田北部及东部小块区域,岩性以泥岩、泥质粉砂岩和粉砂岩为主,构造极发育,岩层裂隙较多,岩石力学性质较差,岩体抗压强度<48MPa。综合分析,顶板工程性质很差,约占井田面积的10%。
中等稳定区和不稳定区煤层顶板属于灾害性顶板,在开采过程中需要及时进行管理和维护,防止出现顶板事故。非常稳定区和稳定区顶板属于安全性顶板,在开采过程中必须按照技术要求及时进行放顶工作。
爱妃朕累了
5个人完成4项工作任务。由于个人的技术专长不同,他们每人完成4项工作任务所用的时间如表所示。规定每人最多只能做一项工作,每项任务需且仅需一人操作。试求使花费总时间最小的分配方案。人员编号工作I工作II工作III工作IV1127972896637665410710第2题最佳给药时机众所周知,抗癌药在杀死癌细胞的同时对于自身也有毒副作用。其中,杀伤白细胞尤为严重。一般来说,白细胞在4000—10000个/mm3时为正常,低于4000个/mm3时则需要治疗,而低于1000个/mm3时就会危及生命了。所以,在癌症的治疗中一直伴随着“升血”治疗。“升血”是指给病人使用一些药物,以达到刺激骨髓造血、增加血液中白细胞数量的目的。升血药是十分昂贵的,通常每25g为1900元。因而,合理地掌握使用升血药的时机,会为癌症的治疗节省大笔的金钱。附表是从北京胸部肿瘤研究所中选取的49个病案实例,描述了以不同的白细胞浓度x(单位:100个/mm3)作为给药起点,使白细胞恢复到正常所需的用药量y(单位:25g)。请根据上述背景和附表的数据,指出最佳的给药时机。编号xy编号xy编号xy14360263343622201610372916473621732227302348241924492826010322711126282012453314121112292122430221547351214836124837141614283324120第3题工作分配问题计算平均学分绩点下面表格中是某学生所修各门课程的学分和成绩。请编写一个Matlab程序,计算出这名学生的平均学分绩点。课程序号学分成绩通过优秀优秀良好优秀通过良好良好通过优秀442中等通过优秀良好通过良好良好通过优秀问题补充:对齐不太好,大家见谅,补充一下,第三题里的通过中等良好优秀分别对应70,80,85,95,平均学分绩点计算方法为(学分×绩点)/学分总数。绩点为五分制,100分对应5,60分对应1。不明白的Q543667530.谢谢各位了
薇宝儿521
写论文的一般格式如下:1、原始问题描述(问题的背景及简要分析)2、模型的选取,也即解决问题用到的数学方法3、仿真求解,包括步骤,结果等4、总结,对求解结果给与评价,如果用几种方法解得,对各种方法做一下对比分析。这样一篇论文就出来了,记住一定要把摘要写好!
sheenashen
随着科学技术特别是信息技术的高速发展,数学建模的应用价值越来越得到众人的重视,
数学建模本身是一个创造性的思维过程,它是对数学知识的综合应用,具有较强的创新性,以下是一篇关于数学建模教育开展策略探究的论文 范文 ,欢迎阅读参考。
大学数学具有高度抽象性和概括性等特点,知识本身难度大再加上学时少、内容多等教学现状常常造成学生的学习积极性不高、知识掌握不够透彻、遇到实际问题时束手无策,而数学建模思想能激发学生的学习兴趣,培养学生应用数学的意识,提高其解决实际问题的能力。数学建模活动为学生构建了一个由数学知识通向实际问题的桥梁,是学生的数学知识和应用能力共同提高的最佳结合方式。因此在大学数学教育中应加强数学建模教育和活动,让学生积极主动学习建模思想,认真体验和感知建模过程,以此启迪创新意识和 创新思维 ,提高其素质和创新能力,实现向素质教育的转化和深入。
一、数学建模的含义及特点
数学建模即抓住问题的本质,抽取影响研究对象的主因素,将其转化为数学问题,利用数学思维、数学逻辑进行分析,借助于数学 方法 及相关工具进行计算,最后将所得的答案回归实际问题,即模型的检验,这就是数学建模的全过程。一般来说",数学建模"包含五个阶段。
1.准备阶段
主要分析问题背景,已知条件,建模目的等问题。
2.假设阶段
做出科学合理的假设,既能简化问题,又能抓住问题的本质。
3.建立阶段
从众多影响研究对象的因素中适当地取舍,抽取主因素予以考虑,建立能刻画实际问题本质的数学模型。
4.求解阶段
对已建立的数学模型,运用数学方法、数学软件及相关的工具进行求解。
5.验证阶段
用实际数据检验模型,如果偏差较大,就要分析假设中某些因素的合理性,修改模型,直至吻合或接近现实。如果建立的模型经得起实践的检验,那么此模型就是符合实际规律的,能解决实际问题或有效预测未来的,这样的建模就是成功的,得到的模型必被推广应用。
二、加强数学建模教育的作用和意义
(一) 加强数学建模教育有助于激发学生学习数学的兴趣,提高数学修养和素质
数学建模教育强调如何把实际问题转化为数学问题,进而利用数学及其有关的工具解决这些问题, 因此在大学数学的教学活动中融入数学建模思想,鼓励学生参与数学建模实践活动,不但可以使学生学以致用,做到理论联系实际,而且还会使他们感受到数学的生机与活力,激发求知的兴趣和探索的欲望,变被动学习为主动参与其效率就会大为改善。数学修养和素质自然而然得以培养并提高。
(二)加强数学建模教育有助于提高学生的分析解决问题能力、综合应用能力
数学建模问题来源于社会生活的众多领域,在建模过程中,学生首先需要阅读相关的文献资料,然后应用数学思维、数学逻辑及相关知识对实际问题进行深入剖析研究并经过一系列复杂计算,得出反映实际问题的最佳数学模型及模型最优解。因此通过数学建模活动学生的视野将会得以拓宽,应用意识、解决复杂问题的能力也会得到增强和提高。
(三)加强数学建模教育有助于培养学生的创造性思维和创新能力
所谓创造力是指"对已积累的知识和 经验 进行科学地加工和创造,产生新概念、新知识、新思想的能力,大体上由感知力、 记忆力 、思考力、 想象力 四种能力所构成"[1].现今教育界认为,创造力的培养是人才培养的关键,数学建模活动的各个环节无不充满了创造性思维的挑战。
很多不同的实际问题,其数学模型可以是相同或相似的,这就要求学生在建模时触类旁通,挖掘不同事物间的本质,寻找其内在联系。而对一个具体的建模问题,能否把握其本质转化为数学问题,是完成建模过程的关键所在。同时建模题材有较大的灵活性,没有统一的标准答案,因此数学建模过程是培养学生创造性思维,提高创新能力的过程[2].
(四)加强数学建模教育有助于提高学生科技论文的撰写能力
数学建模的结果是以论文形式呈现的,如何将建模思想、建立的模型、最优解及其关键环节的处理在论文中清晰地表述出来,对本科生来说是一个挑战。经历数学建模全过程的磨练,特别是数模论文的撰写,学生的文字语言、数学表述能力及论文的撰写能力无疑会得到前所未有的提高。
(五)加强数学建模教育有助于增强学生的团结合作精神并提高协调组织能力建模问题通常较复杂,涉及的知识面也很广,因此数学建模实践活动一般效仿正规竞赛的规则,三人为一队在三天内以论文形式完成建模题目。要较好地完成任务,离不开良好的组织与管理、分工与协作[3].
三、开展数学建模教育及活动的具体途径和有效方法
(一)开展数学建模课堂教学
即在课堂教学中,教师以具体的案例作为主要的教学内容,通过具体问题的建模,介绍建模的过程和思想方法及建模中要注意的问题。案例教学法的关键在于把握两个重要环节:
案例的选取和课堂教学的组织。
教学案例一定要精心选取,才能达到预期的教学效果。其选取一般要遵循以下几点。
1. 代表性:案例的选取要具有科学性,能拓宽学生的知识面,突出数学建模活动重在培养兴趣提高能力等特点。
2. 原始性:来自媒体的信息,企事业单位的 报告 ,现实生活和各学科中的问题等等,都是数学建模问题原始资料的重要来源。
3. 创新性:案例应注意选取在建模的某些环节上具有挑战性,能激发学生的创造性思维,培养学生的创新精神和提高创造能力。
案例教学的课堂组织,一部分是教师讲授,从实际问题出发,讲清问题的背景、建模的要求和已掌握的信息,介绍如何通过合理的假设和简化建立优化的数学模型。还要强调如何用求解结果去解释实际现象即检验模型。另一部分是课堂讨论,让学生自由发言各抒己见并提出新的模型,简介关键环节的处理。最后教师做出点评,提供一些改进的方向,让学生自己课外独立探索和钻研,这样既突出了教学重点,又给学生留下了进一步思考的空间,既避免了教师的"满堂灌",也活跃了课堂气氛,提高了学生的课堂学习兴趣和积极性,使传授知识变为学习知识、应用知识,真正地达到提高素质和培养能力的教学目的[4].
(二)开展数模竞赛的专题培训指导工作
建立数学建模竞赛指导团队,分专题实行教师负责制。每位教师根据自己的专长,负责讲授某一方面的数学建模知识与技巧,并选取相应地建模案例进行剖析。如离散模型、连续模型、优化模型、微分方程模型、概率模型、统计回归模型及数学软件的使用等。学生根据自己的薄弱点,选择适合的专题培训班进行学习,以弥补自己的不足。这种针对性的数模教学,会极大地提高教学效率。
(三)建立数学建模网络课程
以现代 网络技术 为依托,建立数学建模课程网站,内容包括:课程介绍,课程大纲,教师教案,电子课件,教学实验,教学录像,网上答疑等;还可以增加一些有关栏目,如历年国内外数模竞赛介绍,校内竞赛,专家点评,获奖心得交流;同时提供数模学习资源下载如讲义,背景材料,历年国内外竞赛题,优秀论文等。以此为学生提供良好的自主学习网络平台,实现课堂教学与网络教学的有机结合,达到有效地提高学生数学建模综合应用能力的目的。[5,6]
(四)开展校内数学建模竞赛活动
完全模拟全国大学生数模竞赛的形式规则:定时公布赛题,三人一组,只能队内讨论,按时提交论文,之后指导教师、参赛同学集中讨论,进一步完善。笔者负责数学建模竞赛培训近 20 年,多年的实践证明,每进行一次这样的训练,学生在建模思路、建模水平、使用软件能力、论文书写方面就有大幅提高。多次训练之后,学生的建模水平更是突飞猛进,效果甚佳。
如 2008 年我指导的队荣获全国高教社杯大学生数学建模竞赛的最高奖---高教社杯奖,这是此赛设置的唯一一个名额,也是当年从全国(包括香港)院校的约 1 万多个本科参赛队中脱颖而出的。又如 2014 年我校 57 队参加全国大学生数学建模竞赛,43 队获奖,获奖比例达 75%,创历年之最。
(五)鼓励学生积极参加全国大学生数学建模竞赛、国际数学建模竞赛
全国大学生数学建模竞赛创办于 1992 年,每年一届,目前已成为全国高校规模最大的基础性学科竞赛, 国际大学生数学建模竞赛是世界上影响范围最大的高水平大学生学术赛事。参加数学建模大赛可以激励学生学习数学的积极性,提高运用数学及相关工具分析问题解决问题的综合能力,开拓知识面,培养创造精神及合作意识。
四、结束语
数学建模本身是一个创造性的思维过程,它是对数学知识的综合应用,具有较强的创新性,而高校数学教学改革的目的之一是要着力培养学生的创造性思维,提高学生的创新能力。因此应将数学建模思想融入教学活动中,通过不断的数学建模教育和实践培养学生的创新能力和应用能力从而提高学生的基本素质以适应社会发展的要求。
参考文献:
[1]辞海[M].上海辞书出版社,2002,1:237.
[2]许梅生,章迪平,张少林。 数学建模的认识与实践[J].浙江科技学院学报,2003,15(1):40-42.
[3]姜启源,谢金星,一项成功的高等教育改革实践[J].中国高教研究,2011,12:79-83.
[4]饶从军,王成。论高校数学建模教学[J].延边大学学报(自然科学学版),2006,32(3):227-230.
[5]段璐灵。数学建模课程教学改革初探[J].教育与职业,2013,5:140-142.
[6]郝鹏鹏。工程网络课程教学的实践与思考[J]科技视界,2014,29:76-77.
大部分数学知识是抽象的,概念比较枯燥,造成学生学习困难,而数学建模的运用,在很大程度上可以将抽象的数学知识转化成实体模型,让学生更容易理解和学习数学知识。教师要做的就是了解并掌握数学建模的方法,并且把这种 教学方法 运用到数学教学中。
对教师来说,发现好的教学方法不是最重要的,而是如何把方法与教学结合起来。通过对数学建模的长期研究和实践应用,笔者 总结 了数学建模的概念以及运用策略。
一、数学建模的概念
想要更好地运用数学建模,首先要了解什么是数学建模。可以说,数学建模就像一面镜子,可以使数学抽象的影像产生与之对应的具体化物象。
二、在小学数学教学中运用数学建模的策略
1.根据事物之间的共性进行数学建模
想要运用数学建模,首先要对建模对象有一定的感知。教师要创造有利的条件,促使学生感知不同事物之间的共性,然后进行数学建模。
教师应做好建模前的指导工作,为学生的数学建模做好铺垫,而学生要学会尝试自己去发现事物的共性,争取将事物的共性完美地运用到数学建模中。在建模过程中,教师要引导学生把新知识和旧知识结合起来的作用,将原来学习中发现的好方法运用到新知识的学习、新数学模型的构建中,降低新的数学建模的难度,提高学生数学建模的成功率。如在教学《图形面积》时,教师可以利用不同的图形模板,让学生了解不同图形的面积构成,寻找不同图形面积的差异以及图形之间的共性。这样直观地向学生展示图形的变化,可以加深学生对知识的理解,提高学生的学习效率。
2.认识建模思想的本质
建模思想与数学的本质紧密相连,它不是独立存在于数学教学之外的。所以在数学建模过程中,教师要帮助学生正确认识数学建模的本质,将数学建模与数学教学有机结合起来,提高学生解决问题的能力,让学生真正具备使用数学建模的能力。
建模过程并不是独立于数学教学之外的,它和数学的教学过程紧密相连。数学建模是使人对数学抽象化知识进行具体认识的工具,是运用数学建模思想解决数学难题的过程。因此,教师要将它和数学教学组成一个有机的整体,不仅要帮助学生完成建模,更要带领学生认识数学建模的本质,领悟数学建模思想的真谛,并逐渐引导学生使用数学建模解决数学学习过程中遇到的问题。
3.发挥教材在数学建模上的作用
教材是最基础的教学工具,在数学教材中有很多典型案例可以利用在数学建模上,其中很大一部分来源于生活,更易于小学生学习和理解,有助于学生构建数学建模思想。教师要利用好教材,培养学生的建模能力,帮助学生建造更易于理解的数学模型,从而提高学生的学习效率。如在教学加减法时,教材上会有很多数苹果、香蕉的例题,这些就是很好的数学模型,因为贴近生活,可以激发学生的学习兴趣,培养学生数学建模的能力,所以教师应该深入研究教材。
数学建模是一种很好的数学教学方法,教师要充分利用这种教学方法,真正做到实践与理论完美结合。
1、层次分析法,简称AHP,是指将与决策总是有关的元素分解成目标、准则、方案等层次,在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法。该方法是美国运筹学家匹茨堡大学教授萨蒂于20世纪70年代初,在为美国国防部研究"根据各个工业部门对国家福利的贡献大小而进行电力分配"课题时,应用网络系统理论和多目标综合评价方法,提出的一种层次权重决策分析方法。
2、多属性决策是现代决策科学的一个重要组成部分,它的理论和方法在工程设计、经济、管理和军事等诸多领域中有着广泛的应用,如:投资决策、项目评估、维修服务、武器系统性能评定、工厂选址、投标招标、产业部门发展排序和经济效益综合评价等.多属性决策的实质是利用已有的决策信息通过一定的方式对一组(有限个)备选方案进行排序或择优.它主要由两部分组成:(l) 获取决策信息.决策信息一般包括两个方面的内容:属性权重和属性值(属性值主要有三种形式:实数、区间数和语言).其中,属性权重的确定是多属性决策中的一个重要研究内容;(2)通过一定的方式对决策信息进行集结并对方案进行排序和择优。
3、灰色预测模型(Gray Forecast Model)是通过少量的、不完全的信息,建立数学模型并做出预测的一种预测方法.当我们应用运筹学的思想方法解决实际问题,制定发展战略和政策、进行重大问题的决策时,都必须对未来进行科学的预测.预测是根据客观事物的过去和现在的发展规律,借助于科学的方法对其未来的发展趋势和状况进行描述和分析,并形成科学的假设和判断。
4、Dijkstra算法能求一个顶点到另一顶点最短路径。它是由Dijkstra于1959年提出的。实际它能出始点到 其它 所有顶点的最短路径。
Dijkstra算法是一种标号法:给赋权图的每一个顶点记一个数,称为顶点的标号(临时标号,称T标号,或者固定标号,称为P标号)。T标号表示从始顶点到该标点的最短路长的上界;P标号则是从始顶点到该顶点的最短路长。
5、Floyd算法是一个经典的动态规划算法。用通俗的语言来描述的话,首先我们的目标是寻找从点i到点j的最短路径。从动态规划的角度看问题,我们需要为这个目标重新做一个诠释(这个诠释正是动态规划最富创造力的精华所在)从任意节点i到任意节点j的最短路径不外乎2种可能,1是直接从i到j,2是从i经过若干个节点k到j。所以,我们假设Dis(i,j)为节点u到节点v的最短路径的距离,对于每一个节点k,我们检查Dis(i,k) + Dis(k,j) < Dis(i,j)是否成立,如果成立,证明从i到k再到j的路径比i直接到j的路径短,我们便设置Dis(i,j) = Dis(i,k) + Dis(k,j),这样一来,当我们遍历完所有节点k,Dis(i,j)中记录的便是i到j的最短路径的距离。
6、模拟退火算法是模仿自然界退火现象而得,利用了物理中固体物质的退火过程与一般优化问题的相似性从某一初始温度开始,伴随温度的不断下降,结合概率突跳特性在解空间中随机寻找全局最优解。
7、种群竞争模型:当两个种群为争夺同一食物来源和生存空间相互竞争时,常见的结局是,竞争力弱的灭绝,竞争力强的达到环境容许的最大容量。使用种群竞争模型可以描述两个种群相互竞争的过程,分析产生各种结局的条件。
8、排队论发源于上世纪初。当时美国贝尔电话公司发明了自动电话,以适应日益繁忙的工商业电话通讯需要。这个新发明带来了一个新问题,即通话线路与电话用户呼叫的数量关系应如何妥善解决,这个问题久久未能解决。1909年,丹麦的哥本哈根电话公司.埃尔浪(Erlang)在热力学统计平衡概念的启发下解决了这个问题。
9、线性规划是运筹学中研究较早、发展较快、应用广泛、方法较成熟的一个重要分支,它是辅助人们进行科学管理的一种数学方法.在经济管理、交通运输、工农业生产等经济活动中,提高经济效果是人们不可缺少的要求,而提高经济效果一般通过两种途径:一是技术方面的改进,例如改善生产工艺,使用新设备和新型原材料.二是生产组织与计划的改进,即合理安排人力物力资源.线性规划所研究的是:在一定条件下,合理安排人力物力等资源,使经济效果达到最好.一般地,求线性目标函数在线性约束条件下的最大值或最小值的问题,统称为线性规划问题。满足线性约束条件的解叫做可行解,由所有可行解组成的集合叫做可行域。决策变量、约束条件、目标函数是线性规划的三要素。
10、非线性规划:非线性规划是一种求解目标函数或约束条件中有一个或几个非线性函数的最优化问题的方法。运筹学的一个重要分支。20世纪50年代初,库哈() 和托克 () 提出了非线性规划的基本定理,为非线性规划奠定了理论基础。这一方法在工业、交通运输、经济管理和军事等方面有广泛的应用,特别是在“最优设计”方面,它提供了数学基础和计算方法,因此有重要的实用价值。
数学建模全国优秀论文相关 文章 :
★ 数学建模全国优秀论文范文
★ 2017年全国数学建模大赛获奖优秀论文
★ 数学建模竞赛获奖论文范文
★ 小学数学建模的优秀论文范文
★ 初中数学建模论文范文
★ 学习数学建模心得体会3篇
★ 数学建模论文优秀范文
★ 大学生数学建模论文范文(2)
★ 数学建模获奖论文模板范文
★ 大学生数学建模论文范文
吃货的晚宴
石头听了,感谢不尽。那僧便念咒书符,大展幻术,将一块大石登时变成一块鲜明莹洁的美玉,且又缩成扇坠大小的可佩可拿。那僧托于掌上,笑道:“形体倒也是个宝物了!还只没有实在的好处,须得再镌上数字,使人一见便知是奇物方妙。然后携你到那昌明隆盛之邦,诗礼簪缨之族,花柳繁华地,温柔富贵乡去安身乐业。”石头听了,喜不能禁,乃问:“不知赐了弟子那几件奇处,又不知携了弟子到何地方?望乞明示,使弟子不惑。”那僧笑道:“你且莫问,日后自然明白的说着,便袖了这石,同那道人飘然而去,竟不知投奔何方何舍。后来,又不知过了几世几劫,因有个空空道人访道求仙,忽从这大荒山无稽崖青埂峰下经过,忽见一大块石上字迹分明,编述历历。空空道人乃从头一看,原来就是无材补天,幻形入世蒙茫茫大士渺渺真人携入红尘,历尽离合悲欢炎凉世态的一段此系身前身后事,倩谁记去作奇传?诗后便是此石坠落之乡投胎之处,亲自经历的一段陈迹故事。其中家庭闺阁琐事,以及闲情诗词倒还全备,或可适趣解闷,然朝代年纪、地舆邦国反空空道人遂向石头说道:“石兄,你这一段故事,据你自己说有些趣味,故编写在此,意欲问世传奇。据我看来,第一件,无朝代年纪可考;第二件,并无大贤大忠理朝廷治风俗的善政,其中只不过几个异样女子,或情或痴,或小才微善,亦无班姑蔡女之德能。我纵抄去,恐世人不爱看呢。”石头笑答道:“我师何太痴耶!若云无朝代可考,今我师竟假借汉唐等年纪添缀,又有何难?但我想,历来野史,皆蹈一辙,莫如我这不此套者,反倒新奇别致,不过只取其事体情理罢了,又何必拘拘于朝代年纪哉!再者,市井俗人喜看理治之书者甚少,爱适趣闲文者特多。历来野史,或讪谤君相,或贬人妻女,奸淫凶恶,不可胜数。更有一种风月笔墨,其淫秽污臭,屠毒笔墨,坏人子弟,又不可胜数。至若佳人才子等书,则又千部共出一套,且其中终不能不涉于淫滥,以致满纸潘安、子建、西子君、不过作者要写出自己的那两首情诗艳赋来,故假拟出男女二人名姓,又必旁出一小人其间拨乱,亦如剧中之小丑然。且鬟婢开口即者也之乎,非文即理。故逐一看去,悉皆自相矛盾,大不近情理之话,竟不如我半世亲睹亲闻的这几个女子,虽不敢说强似前代书中所有之人,但事迹原委,亦可以消愁破闷;也有几首歪诗熟话,可以喷饭供酒。至若离合悲欢,兴衰际遇,则又追踪蹑迹,不敢稍加穿凿,徒为供人之目而反失其真传者。今之人,贫者日为衣食所累,富者又怀不足之心,纵然一时稍闲,又有贪淫恋色,好货寻愁之事,那里去有工夫看那理治之书?所以我这一段故事,也不愿世人称奇道妙,也不定要世人喜悦检读,只愿他们当那醉淫饱卧之时,或避事去愁之际,把此一玩,岂不省了些寿命筋力?就比那谋虚逐妄,却也省了口舌是非之害,腿脚奔忙之苦。再者,亦令世人换新眼目不比那些胡牵乱扯,忽离忽遇,满纸才人淑女、子建文君红娘空空道人听如此说,思忖半晌,将《石头记》再检阅一遍,因见上面虽有些指奸责佞贬恶诛邪之语,亦非伤时骂世之旨;及至君仁臣良父慈子孝,凡伦常所关之处,皆是称功颂德,眷眷无穷,实非别书之可比。虽其中大旨谈情,亦不过实录其事,又非假拟妄称,一味淫邀艳约、私订偷盟之可比。因毫不干涉时世,方从头至尾抄录回来,问世传奇。从此空空道人因空见色,由色生情,传情入色,自色悟空,遂易名为情僧,改《石头记》为《情僧录》。东鲁孔梅溪则题曰《风月宝鉴》。后因曹雪芹于悼红轩中披阅十载,增删五次,纂成目录,分出章回当日地陷东南,这东南一隅有处曰姑苏,有城曰阊门者,最是红尘中一二等富贵风流之地。这阊门外有个十里街,街内有个仁清巷,巷内有个古庙,因地方窄狭,人皆呼作葫芦庙。庙旁住着一家乡宦,姓甄,名费,字士隐。嫡妻封氏,情性贤淑,深明礼义。家中虽不甚富贵,然本地便也推他为望族了。因这
一梦三只鸭
这个不用做题吧,一个队三个人,一个提供idea,一个编程,另一个写论文就很简单啊,另外你的知识要丰富,个人认为运筹学、线性规划还是要学一学的,另外看到问题你不一定会,关键看你查找资料和理解问题的能力
粉嘟嘟的Pinky
当需要从定量的角度分析和研究一个实际问题时,人们就要在深入调查研究、了解对象信息、作出简化假设、分析内在规律等工作的基础上,用数学的符号和语言,把它表述为数学式子,也就是数学模型,然后用通过计算得到的模型结果来解释实际问题,并接受实际的检验。这个建立数学模型的全过程就称为数学建模。目录背景数学数学建模数学建模应用数学建模的意义数学建模应用数学模型过程模型准备模型假设模型建立模型求解模型分析模型检验模型应用起源进入西方国家大学在中国大学生数学建模竞赛全国大学生数学建模竞赛全国大学生数学建模竞赛章程(2008年)第四届全国大学生数学建模竞赛国际大学生数学建模竞赛数学建模资料竞赛参考书国内教材、丛书国外参考书(中译本)专业性参考书数学建模题目两项题四项题数学建模相关数学建模的意义数学建模经验和体会最新进展数学建模应当掌握的十类算法背景 数学 数学建模 数学建模应用数学建模的意义 数学建模 应用数学模型过程 模型准备 模型假设 模型建立 模型求解 模型分析 模型检验 模型应用起源 进入西方国家大学 在中国大学生数学建模竞赛 全国大学生数学建模竞赛 全国大学生数学建模竞赛章程(2008年) 第四届全国大学生数学建模竞赛 国际大学生数学建模竞赛数学建模资料 竞赛参考书 国内教材、丛书 国外参考书(中译本) 专业性参考书数学建模题目 两项题 四项题数学建模相关 数学建模的意义 数学建模经验和体会最新进展数学建模应当掌握的十类算法展开 编辑本段背景数学近半个多世纪以来,随着计算机技术的迅速发展,数学的应用不仅在工程技术、自然科学等领域发挥着越来越重要的作用,而且以空前的广度和深度向经济、金融、生物、医学、环境、地质、人口、交通等新的领域渗透,所谓数学技术已经成为当代高新技术的重要组成部分。数学建模数学模型(Mathematical Model)是一种模拟,是用数学符号、数学式子、程序、图形等对实际课题本质属性的抽象而又简洁的刻划,它或能解释某些客观现象,或能预测未来的发展规律,或能为控制某一现象的发展提供某种意义下的最优策略或较好策略。数学模型一般并非现实问题的直接翻版,它的建立常常既需要人们对现实问题深入细微的观察和分析,又需要人们灵活巧妙地利用各种数学知识。这种应用知识从实际课题中抽象、提炼出数学模型的过程就称为数学建模(Mathematical Modeling)。 不论是用数学方法在科技和生产领域解决哪类实际问题,还是与其它学科相结合形成交叉学科,首要的和关键的一步是建立研究对象的数学模型,并加以计算求解。数学建模和计算机技术在知识经济时代的作用可谓是如虎添翼。数学建模应用数学是研究现实世界数量关系和空间形式的科学,在它产生和发展的历史长河中,一直是和各种各样的应用问题紧密相关的。数学的特点不仅在于概念的抽象性、逻辑的严密性,结论的明确性和体系的完整性,而且在于它应用的广泛性,自从20世纪以来,随着科学技术的迅速发展和计算机的日益普及,人们对各种问题的要求越来越精确,使得数学的应用越来越广泛和深入,特别是在21世纪这个知识经济时代,数学科学的地位会发生巨大的变化,它正在从国家经济和科技的后备走到了前沿。经济发展的全球化、计算机的迅猛发展,数理论与方法的不断扩充使得数学已经成为当代高科技的一个重要组成部分和思想库,数学已经成为一种能够普遍实施的技术。培养学生应用数学的意识和能力已经成为数学教学的一个重要方面。编辑本段数学建模的意义数学建模数学建模是一种数学的思考方法,是运用数学的语言和方法,通过抽象、简化建立能近似刻画并"解决"实际问题的一种强有力的数学手段。 数学建模就是用数学语言描述实际现象的过程。这里的实际现象既包涵具体的自然现象比如自由落体现象,也包含抽象的现象比如顾客对某种商品所取的价值倾向。这里的描述不但包括外在形态,内在机制的描述,也包括预测,试验和解释实际现象等内容。 我们也可以这样直观地理解这个概念:数学建模是一个让纯粹数学家(指只懂数学不懂数学在实际中的应用的数学家)变成物理学家,生物学家,经济学家甚至心理学家等等的过程。 数学模型一般是实际事物的一种数学简化。它常常是以某种意义上接近实际事物的抽象形式存在的,但它和真实的事物有着本质的区别。要描述一个实际现象可以有很多种方式,比如录音,录像,比喻,传言等等。为了使描述更具科学性,逻辑性,客观性和可重复性,人们采用一种普遍认为比较严格的语言来描述各种现象,这种语言就是数学。使用数学语言描述的事物就称为数学模型。有时候我们需要做一些实验,但这些实验往往用抽象出来了的数学模型作为实际物体的代替而进行相应的实验,实验本身也是实际操作的一种理论替代。应用数学模型应用数学去解决各类实际问题时,建立数学模型是十分关键的一步,同时也是十分困难的一步。建立教学模型的过程,是把错综复杂的实际问题简化、抽象为合理的数学结构的过程。要通过调查、收集数据资料,观察和研究实际对象的固有特征和内在规律,抓住问题的主要矛盾,建立起反映实际问题的数量关系,然后利用数学的理论和方法去分析和解决问题。这就需要深厚扎实的数学基础,敏锐的洞察力和想象力,对实际问题的浓厚兴趣和广博的知识面。数学建模是联系数学与实际问题的桥梁,是数学在各个领域广泛应用的媒介,是数学科学技术转化的主要途径,数学建模在科学技术发展中的重要作用越来越受到数学界和工程界的普遍重视,它已成为现代科技工作者必备的重要能力之。为了适应科学技术发展的需要和培养高质量、高层次科技人才,数学建模已经在大学教育中逐步开展,国内外越来越多的大学正在进行数学建模课程的教学和参加开放性的数学建模竞赛,将数学建模教学和竞赛作为高等院校的教学改革和培养高层次的科技人才的一个重要方面,现在许多院校正在将数学建模与教学改革相结合,努力探索更有效的数学建模教学法和培养面向21世纪的人才的新思路,与我国高校的其它数学类课程相比,数学建模具有难度大、涉及面广、形式灵活,对教师和学生要求高等特点,数学建模的教学本身是一个不断探索、不断创新、不断完善和提高的过程。为了改变过去以教师为中心、以课堂讲授为主、以知识传授为主的传统教学模式,数学建模课程指导思想是:以实验室为基础、以学生为中心、以问题为主线、以培养能力为目标来组织教学工作。通过教学使学生了解利用数学理论和方法去分析和解决问题的全过程,提高他们分析问题和解决问题的能力;提高他们学习数学的兴趣和应用数学的意识与能力,使他们在以后的工作中能经常性地想到用数学去解决问题,提高他们尽量利用计算机软件及当代高新科技成果的意识,能将数学、计算机有机地结合起来去解决实际问题。数学建模以学生为主,教师利用一些事先设计好问题启发,引导学生主动查阅文献资料和学习新知识,鼓励学生 积极开展讨论和辩论,培养学生主动探索,努力进取的学风,培养学生从事科研工作的初步能力,培养学生团结协作的精神、形成一个生动活泼的环境和气氛,教学过程的重点是创造一个环境去诱导学生的学习欲望、培养他们的自学能力,增强他们的数学素质和创新能力,提高他们的数举素质,强调的是获取新知识的能力,是解决问题的过程,而不是知识与结果。接受参加数学建模竞赛赛前培训的同学大都需要学习诸如数理统计、最优化、图论、微分方程、计算方法、神经网络、层次分析法、模糊数学,数学软件包的使用等等“短课程”(或讲座),用的学时不多,多数是启发性的讲一些基本的概念和方法,主要是靠同学们自己去学,充分调动同学们的积极性,充分发挥同学们的潜能。培训中广泛地采用的讨论班方式,同学自己报告、讨论、辩论,教师主要起质疑、答疑、辅导的作用,竞赛中一定要使用计算机及相应的软件,如Spss,Lingo,Mapple,Mathematica,Matlab甚至排版软件等。
随着科学技术特别是信息技术的高速发展,数学建模的应用价值越来越得到众人的重视, 数学建模本身是一个创造性的思维过程,它是对数学知识的综合应用,具有较强的创新性,
1500字论文格式模板(通用5篇) 无论是在学习还是在工作中,大家最不陌生的就是论文了吧,通过论文写作可以培养我们独立思考和创新的能力。相信许多人会觉得论文很难
01 论文内容一般应由十个主要部分组成,依次为封面、中文摘要、英文摘要、关键字、目录、前言、论文正文、参考文献、附录、致谢。 1、封面 采用学校统一的
开题报告要简明 一般就是把你论文主题的上位概念论述一下,下位概念在简介一下,主题概念的意义在简述一下就可以了,论文的内容概览论,就OK了 比如你的论文主题是苹果
随着科学技术特别是信息技术的高速发展,数学建模的应用价值越来越得到众人的重视, 数学建模本身是一个创造性的思维过程,它是对数学知识的综合应用,具有较强的创新性,