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一、什么是统计建模 统计建模是以计算机统计分析软件为工具,利用各种统计分析方法对批量数据建立统计模型和探索处理的过程,用于揭示数据背后的因素,诠释社会经济现象,或对经济和社会发展作出预测或判断。随着计算机和网络技术的快速普及和广泛发展,我们面对着数据和信息爆炸的挑战,如何迅速有效地将数据提升为信息、知识和智能,是统计工作者面临的重要课题。而统计建模将统计方法、计算机技术完美结合,带动以数据分析为导向的统计思维,发现和挖掘数据背后的规律,为经济社会的发展提供更好更多的统计信息。 大赛题目一般来源于社会、经济和管理科学等方面经过适当简化加工的实际问题,不要求参赛者预先掌握深入的专门知识,只需要学过统计专业的基本内容,较为熟练地掌握统计分析方法,并且具备一定的统计工作经验。题目有较大的灵活性供参赛者发挥其创造能力。参赛者应根据题目要求,完成一篇包括模型的假设、建立和求解、计算方法的设计及计算机实现、结果的分析和检验、模型的改进等方面的论文(即答卷)。大赛评奖以假设的合理性、建模的创造性、结果的正确性和文字表述的清晰程度为主要标准。 我们从下面一个例子,看一看什么是统计建模。 案例:从交通事故数据能够得到什么结论? 基本数据:各省市自治区改革开放以来的交通事故数据。数据应该包括机动车(货运,大客车、小轿车、农用车、拖拉机、各种摩托车和工程车等)、非机动车(自行车、三轮车)、其他(如电动、加力自行车和机动三轮车,虽然可能非法)、残疾人车、兽力车、行人等等;数据也应该包括事故等级,事故个数、死亡人数、财产损失、受伤人数等;肇事者的职业、年龄、驾龄、教育程度、是否酒后驾车(很重要!)、是否疲劳驾车、是否打手机、车速、路况(街道、普通公路、等级公路、高速公路)、事故时间段等等(这些都是交管部门的标准记录)。数据应该覆盖至少10年(最好有月度数据)。 附加数据:各省市自治区相应年份的经济资料,包括各种道路的里程、各种机动车的保有数等。 问题: 1.找出各种车辆的各种事故的概率(及影响因素)、这些事故数量的影响变量(比如年龄因素、是否喝酒、山区或闹市区、时间段、何种道路、车辆种类,等等)。 2.找出在什么因素(变量)下最容易出事、什么因素(变量)下最容易造成重大人身伤害、什么因素(变量)造成财产损失最大。 3.找出各省市自治区事故的各自特点,并且按照事故模式把各省市自治区分类,同时按照经济分类进行比较。说明交通事故与经济发展之间的关系。 4.找出各地和全国事故的趋势,以及这些趋势与经济(包括道路里程、机动车数量等)之间的关系。并且对未来事故进行预测。 5.对各省市自治区,根据各种与交通事故相关的变量进行排序。 要求:一切根据数据。任何所采用的统计方法要说明条件和假定。任何输出的结果要有说明和解释。 根据上述案例,不难形成这样一个判断:在一定意义上,统计建模是一种命题作文,它有以下几个特点: 一是统计建模从经济社会发展的实际情况出发,找出事物发展的趋势和规律,如果脱离了这一点,统计建模也就失去了意义。 二是统计建模从数据出发,找出数据之间的联系,用数据说话,数据是统计建模最大的特质。 三是统计建模将统计分析方法和计算机技术有效结合,包括收集数据、利用统计分析软件对数据进行分析等。 四是统计建模涉及数据收集、整理、分析等方面,对建模者的能力要求较为全面。 二、统计建模的流程 (一)明确问题。统计建模强调问题导向,因此,首先要明确需要求解的问题。 (二)收集信息:在明确问题的基础上,根据题目的要求,从可用的数据库中收集和整理出各种必要的信息。 (三)模型假设:利用统计分析方法,对问题做出必要的、合理的假设,使问题的主要特征凸现出来,忽略问题的次要方面。 (四)模型构建:根据所做的假设以及事物之间的联系,构造各种量之间的关系,把问题转化为统计分析问题,注意要尽量采用适当的统计分析模型及方法。 (五)模型求解:利用构建的模型进行计算,并得到与问题有关的一些信息。如果必要,可对问题作出进一步的简化或提出进一步的假设。 (六)模型分析:对所得到的信息进行分析,形成判断,特别要注意当数据变化时所得结果是否稳定。 (七)结果检验:分析所得结果的实际意义,与实际情况进行比较,看是否符合实际,如果不够理想,应该修改、补充假设,或重新建模。 (八)撰写论文:在上述基础上形成论文,论文应包括问题的阐述、假设的叙述、模型构建的过程、模型求解结果、主要结论以及对结论的评价。 三、统计建模论文的基本内容 提交的论文应包括三个部分: (一)标题、摘要部分 题目——写出较确切的题目 摘要——200-300字,包括模型的主要特点、建模方法和主要结果。 (二)主体部分 1.问题提出,问题分析。 2.模型建立: (1)提出假设条件,明确概念,引进参数; (2)模型构建; (3)模型求解。 3.计算方法设计和计算机实现。 4.主要的结论或发现。 5.结果分析与检验。 6.讨论——模型的优缺点,结果的意义。 7.参考文献。 (三)附录部分 计算程序,框图。 各种求解演算过程,计算中间结果。 各种图形、表格。 所谓难者不易,易者不难,每个确切的标准,不好评判一二。不过,可以肯定的是,学之则易,不学则难。望勉之。
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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。
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蛋的故事
摘要:席位分配是日常生活中经常遇到的问题,对于企业、公司、、学校政府部门都能解决实际的问题。席位可以是代表大会、股东会议、公司企业员工大会、等的具体座位。假设说,有一个学校要召集开一个代表会议,席位只有20个,三个系总共200人,分别是甲系100,乙系60,丙系40.如果你是会议的策划人,你要合理的分配会议厅的20个座位,既要保证每个系部都有人参加,最关键的就是要对个公平都公平,保证三个系部对你所安排的位置没有异议。那么这个问题就要靠数学建模的方法来解决。关键词: Q值法 公平席位问题的重述:三个系部学生共200名,(甲系100.乙系60,丙系40)代表会议共20席,按比例分配三个系分别为10、6、4席。老情况变为下列情况怎样分配才是最公平的,现因学生转系三系人数为.(1) 问20席该如何分配。(2) 若增加21席又如何分配。问题的分析:一、通常分配结果的公平与否以每个代表席位所代表的人数相等或接近来衡量。目前沿用的惯例分配方法为按比例分配方法,即: 某单位席位分配数 = 某单位总人数比例′总席位 如果按上述公式参与分配的一些单位席位分配数出现小数,则先按席位分配数的整数分配席位,余下席位按所有参与席位分配单位中小数的大小依次分配之。这样最初学生人数及学生代表席位为 系名 甲 乙 丙 总数 学生数 100 60 40 200 学生人数比例 100/200 60/200 40/200 席位分配 10 6 4 20学生转系情况,各系学生人数及学生代表席位变为 系名 甲 乙 丙 总数 学生数 103 63 34 200 学生人数比例 103/200 63/200 34/200 按比例分配席位 20 按惯例席位分配 10 6 4 20(1)20席应该甲系10席、乙系6席,丙系4席这样分配二、学院决定再增加一个代表席位,总代表席位变为21个。重新按惯例分配席位,有 系名 甲 乙 丙 总数 学生数 103 63 34 200 学生人数比例 103/200 63/200 34/200 按比例分配席位 21 按惯例席位分配 11 7 3 21这个分配结果出现增加一席后,丙系比增加席位前少一席的情况,这使人觉得席位分配明显不公平。要怎样才能公平呢,这时就要用数学建模要解决。模型的建立:假设由两个单位公平分配席位的情况,设 单位 人数 席位数 每席代表人数单位A p1 n1 单位B p2 n2 要公平,应该有 = , 但这一般不成立。注意到等式不成立时有 若 > ,则说明单位A 吃亏(即对单位A不公平 ) 若 < ,则说明单位B 吃亏 (即对单位B不公平 )因此可以考虑用算式 来作为衡量分配不公平程度,不过此公式有不足之处(绝对数的特点),如:某两个单位的人数和席位为 n1 =n2 =10 , p1 =120, p2=100, 算得 p=2另两个单位的人数和席位为 n1 =n2 =10 , p1 =1020,p2=1000, 算得 p=2虽然在两种情况下都有p=2,但显然第二种情况比第一种公平。下面采用相对标准,对公式给予改进,定义席位分配的相对不公平标准公式:若 则称 为对A的相对不公平值, 记为 若 则称 为对B的相对不公平值 ,记为 由定义有对某方的不公平值越小,某方在席位分配中越有利,因此可以用使不公平值尽量小的分配方案来减少分配中的不公平。确定分配方案: 使用不公平值的大小来确定分配方案,不妨设 > ,即对单位A不公平,再分配一个席位时,关于 , 的关系可能有 1. > ,说明此一席给A后,对A还不公平;2. < ,说明此一席给A后,对B还不公平,不公平值为 3. > ,说明此一席给B后,对A不公平,不公平值为 4. < ,不可能 上面的分配方法在第1和第3种情况可以确定新席位的分配,但在第2种情况时不好确定新席位的分配。用不公平值的公式来决定席位的分配,对于新的席位分配,若有 则增加的一席应给A ,反之应给B。对不等式 rB(n1+1,n2)
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初中数学建模论文很简单的中学阶段常见的数学模型有:方程模型、不等式模型、函数模型、几何模型和统计模型等。我们也把运用数学模型解决实际问题的方法统称为应用建模 。可以分五种模型来写。论文最好自己写,如果是参加竞赛的话从网上找的会被搜出来的这是某数学竞赛的建模论文要求,可以参考一下(一)、建模论文的标准组成部分建模论文作为一种研究性学习有意义的尝试,可以锻炼学生发现问题、解决问题的能力.一般来说,建模论文的标准组成部分由论文的标题、摘要、正文、结论、参考文献等部分组成.现就每个部分做个简要的说明.1. 题目题目是给评委的第一印象,所以论文的题目一定要避免指代不清,表达不明的现象.建议将论文所涉及的模型或所用的计算方式写入题目.如“用概率方法计算商场打折与返券的实惠效应”.2. 摘要摘要是论文中重要的组成部分.摘要应该使用简练的语言叙述论文的核心观点和主要思想.如果你有一些创新的地方,一定要在摘要中说明.进一步,必须把一些数值的结果放在摘要里面,例如:“我们的最终计算得出,对于消费者来说,打折比返券的实惠率提高了23%.”摘要应该最后书写.在论文的其他部分还没有完成之前,你不应该书写摘要.因为摘要是论文的主旨和核心内容的集中体现,只有将论文全部完成且把论文的体系罗列清楚后,才可写摘要.摘要一般分三个部分.用三句话表述整篇论文的中心.第一句,用什么模型,解决什么问题.第二句,通过怎样的思路来解决问题.第三句,最后结果怎么样.当然,对于低年级的同学,也可以不写摘要.3. 正文正文是论文的核心,也是最重要的组成部分.在论文的写作中,正文应该是从“提出问题—分析问题—选择模型—建立模型—得出结论”的方式来逐渐进行的.其中,提出问题、分析问题应该是清晰简短.而选择模型和建立模型应该是目标明确、数据详实、公式合理、计算精确.在正文写作中,应尽量不要用单纯的文字表述,尽量多地结合图表和数据,尽量多地使用科学语言,这会使得论文的层次上升.4. 结论论文的结论集中表现了这篇论文的成果,可以说,只有论文的结论经得起推敲,论文才可以获得比较高的评价.结论的书写应该注意用词准确,与正文所描述或论证的现象或数据保持绝对的统一.并且一定要对结论进行自我点评,最好是能将结论推广到社会实践中去检验.5. 参考资料在论文中,如果使用了其他人的资料.必须在论文后标明引用文章的作者、应用来源等信息.(二)、建模论文的写作步骤1. 确定题目选择一个你感兴趣的生活中的问题作为研究对象,并根据研究对象设置论文题目.最好是找一位或几位老师帮助安排研究课题.在确定好课题后,应该写一个写作计划给指导老师看看,并征求他们对该计划的建议.2. 开展科研课题去图书馆、互联网上查阅与课题相关的资料,观察有关的事件,收集与课题相关的信息.同时如果有条件的话,可以去拜访相关领域的专家和学者.然后将前期所收集到的资料与自己所学的相关知识组织在一起,进行论文的结构论证.完成这些工作后,你应该要制定一个课题时间安排表,这样能保证书写论文的循序渐进.记住在开始写论文后一定要不断地和老师、家长进行沟通,让老师和家长斧正论文中出现的明显错误,并能提出一些更好的研究建议.在论文写作结束以后,一定要得出结论.记住,在论文的结果出来后,有可能得出的结果与假设并不相符,这个并不重要,不要强行改变结果来迎合假设.只要你在论述过程中严格地按照科学方法进行,你的论文还是相当有价值的.最后,需要很好地写一份摘要.摘要的字数应该是论文字数的十分之一左右.3. 完成论文写作完整的论文在完成以上步骤之后就可以新鲜出炉了,完成论文后,一定要再看一遍自己的论文有没有错别字、计算错误、图形的移位或偏差等.最后,在论文的结尾处应该写上感谢的话,感谢帮助你完成这篇论文的所有人.
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奥运会临时超市网点设计模型(小三黑体,题目直接用竞赛试题题目,不必另起) 摘要 (一级标题,4号黑体,居中)(论文其他内容小4号宋体字,单倍行距,左侧装订)本文根据题目附录中提供的问卷调查数据,利用关系数据库查询语言,从不同侧面进行了准确统计,找出了运动会期间观众在出行方式、餐饮方式以及消费额(非餐饮)三方面所反映的规律:大部分(约72%)的观众坐公交和地铁出行;过半数(约52%)的观众选择西餐作为餐饮方式;绝大部分(约88%)的观众消费额在300以下,其中200到300之间人数约占44%。根据观众在出行方式、餐饮方式以及消费额(非餐饮)三方面所反映的规律,对不同消费档次(非餐饮)的观众进行统计,分别测算出题目(图2)中20个商区的人流量分布:A1: A2: A3: A4: A5: A6: A7: A8: A9: A10:: B2: B3: B4: B5: B6: C1: C2: C3: C4:在解决了问题1、2的基础上,对不同消费档次的观众赋予不同消费档次指数,然后,通过对综合购买力的分析以及对各消费档次观众的消费水平进行全面、综合考查,并以此为依据对问题3建立了线性优化模型,运用数学软件MATLAB编程对模型进行二维搜索,得到了模型最优解,设计出了各商区两种类型迷你超市网MS的分布方案: 商区网类型 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10小MS个数 5 4 4 4 5 8 4 3 3 2大MS个数 5 4 4 5 5 9 4 4 3 3 商区网类型 B1 B2 B3 B4 B5 B6 C1 C2 C3 C4小MS个数 2 3 4 3 4 6 2 2 4 3大MS个数 2 1 3 3 3 5 1 2 4 5最后,通过综合分析,我们建立的模型能够准确描述各商区消费水平,得出两种不同类型MS个数分布基本均衡,既满足了奥运会期间的购物需求,又考虑了商业赢利。关键词(一级标题,四号黑体,居中)人流量;二维搜索;消费档次指数;线性优化模型;综合购买力(3-5个)(第一页只有摘要和关键词,而且论文从这一页开始编页号,页码居中)一. 问题的提出(一级标题,四号黑体,居中)2008年北京奥运会的建设工作已经进入全面设计和实施阶段。奥运会期间,在比赛主场馆的周边地区需要建设由小型商亭构建的临时商业网点,称为迷你超市(Mini Supermarket, 以下记做MS)网,以满足观众、游客、工作人员等在奥运会期间的购物需求,主要经营食品、奥运纪念品、旅游用品、文体用品和小日用品等。在比赛主场馆周边地区设置的这种MS,在地点、大小类型和总量方面有三个基本要求:满足奥运会期间的购物需求、分布基本均衡和商业上赢利。图1给出了比赛主场馆的规划图。作为真实地图的简化,在图2中仅保留了与本问题有关的地区及相关部分:道路(白色为人行道)、公交车站、地铁站、出租车站、私车停车场、餐饮部门等,其中标有A1-A10、B1-B6、C1-C4的黄色区域是规定的设计MS网点的20个商区。为了得到人流量的规律,一个可供选择的方法,是在已经建设好的某运动场(图3)通过对预演的运动会的问卷调查,了解观众(购物主体)的出行和用餐的需求方式和购物欲望。假设我们在某运动场举办了三次运动会,并通过对观众的问卷调查采集了相关数据,参照采集的数据,请你按以下步骤对图2的20个商区设计MS网点:1. 根据附录中给出的问卷调查数据,找出观众在出行、用餐和购物等方面所反映的规律。 2. 假定奥运会期间(指某一天)每位观众平均出行两次,一次为进出场馆,一次为餐饮,并且出行均采取最短路径。依据1的结果,测算图2中20个商区的人流量分布(用百分比表示)。3. 如果有两种大小不同规模的MS类型供选择,给出图2中20个商区内MS网点的设计方案(即每个商区内不同类型MS的个数),以满足上述三个基本要求。4. 阐明你的方法的科学性,并说明你的结果是贴近实际的。(图2,图3请见附录2)。二. 问题假设(一级标题,四号黑体,居中)1.奥运会期间(指某一天)每位观众平均出行两次,一次为进出场馆,一次为餐饮,并且出行均采取最短路径。2.观众在一天内的行程如下: 进场馆——>出场餐饮——>餐饮完回场馆——>出场馆且进场馆和出场馆路径相同,出场餐饮和餐饮完回场路径相同。3.出场餐饮与餐饮完回场馆时不考虑出行方式,只按餐饮方式采取最短路径。4.各场馆内进出口与看台一一对应(即进场时一个进口只能到达唯一确定看台,出场时一个出口对应唯一看台,看台之间不能相互跨越)。5.每位观众通过出行或餐饮路径上所有商区(包括看台出口所对的商区)。6.三个场馆人数固定(A区为10万人,B区为6万人,C区为4万人),每个看台人数固定,均为1万人(即商区A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9、A10、B1、B2、B3、B4、B5、B6、C1、C2、C3、C4对应的二十个看台每个均为一万人)。7.观众在奥运期间的出行方式、餐饮方式、消费额档次均不变,且服从问卷调查所得规律。三. 假设合理性分析及说明(一级标题,四号黑体,居中)根据最短路径原则,观众从各车站或停车场到场馆往返路径相同;同理,餐饮往返路径也相同。因此只须考虑观众看完比赛从场馆到车站或停车场的路径(下称第一类路径)以及观众出场馆到达餐饮地点的路径(下称第二类路径)即可。即对各商区人流量只须计算这两类路径的人流量,各商区总人流量为观众走这两类路径人流量的2倍。为方便计算,本模型中人流量仅为第一类和第二类路径人流量之和。从图2可以看出,各场馆到餐饮地点或者无车可乘或者相距很近无须乘车,故在观众出场馆餐饮时只根据餐饮方式采取最短路径,忽略出行方式。四. 符号约定(一级标题,四号黑体,居中)W: 出行方式为公交(东西);N: 出行方式为公交(南北);E: 出行方式为地铁东;R: 出行方式为地铁西;P: 出行方式为私车;T: 出行方式为出租;C: 餐饮方式为中餐;F: 餐饮方式为西餐;B: 餐饮方式为商场;五. 模型建立与求解(一级标题,四号黑体,居中)1. 问题1求解根据附录中给出的问卷调查数据,我们利用数据库编程(Visual Basic +SQL关系数据查询语言)首先统计得出了三次问卷调查中按年龄、出行方式、餐饮方式、消费水平分档的各类人数,如表1所示。……………………………………………………………………………………………………………………………………………..为了能清楚看出观众在出行、用餐和购物等方面反映的情况,用百分比表示各出行方式、餐饮方式、消费额档次人群的分布情况,如表2所示:(略)………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………2.问题2求解商区人流量与平均购物欲望是影响商区选址的主要因素。各商区人流量与观众出行方式、餐饮方式有关。商区人流量的消费档次水平分布,体现了该商区人流的平均购物欲望。因此,以消费档次水平为划分标准,分别按出行方式及餐饮方式对人群进行统计,不同消费档次水平人数及百分比表示如表3所示:……………………………………………..……………………………………………...……………………………………………3.问题3求解…………………………………………..………………………………………….商区Z的综合购买力(百万元)H =商区Z各个消费档次购买力之和。各个消费档次购买力为:该消费档次人流量╳消费档次指数根据以上标准可以建立以总出售能力最小作为目标函数的模型: Min f=m1╳( + + )+m2╳( + + )约束条件为: ╳m1+ ╳m2>= (i=1,2……10) ╳m1+ ╳m2>= (j=1,2……6) ╳m1+ ╳m2>= (k=1,2,3,4) , , , , , >=1且为整数 m1
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A题1)5支球队进行单循环比赛,每天一场,给出一个比赛日程,使每支球队在两场比赛之间至少间隔一天 (要有安排比赛日程的可操作的方法)。2)若有6支、7支球队,如何安排;能使每支球队在两场比赛之间至少间隔两天吗。3)推广到n支球队的情形,如何安排;每支球队在两场比赛之间可至少间隔多少天。4*)你建议用哪些指标衡量比赛日程的优劣,如何使这些指标达到最优。B题 眼科病床的合理安排医院就医排队是大家都非常熟悉的现象,它以这样或那样的形式出现在我们面前,例如,患者到门诊就诊、到收费处划价、到药房取药、到注射室打针、等待住院等,往往需要排队等待接受某种服务。我们考虑某医院眼科病床的合理安排的数学建模问题。该医院眼科门诊每天开放,住院部共有病床79张。该医院眼科手术主要分四大类:白内障、视网膜疾病、青光眼和外伤。附录中给出了2008年7月13日至2008年9月11日这段时间里各类病人的情况。白内障手术较简单,而且没有急症。目前该院是每周一、三做白内障手术,此类病人的术前准备时间只需1、2天。做两只眼的病人比做一只眼的要多一些,大约占到60%。如果要做双眼是周一先做一只,周三再做另一只。外伤疾病通常属于急症,病床有空时立即安排住院,住院后第二天便会安排手术。其他眼科疾病比较复杂,有各种不同情况,但大致住院以后2-3天内就可以接受手术,主要是术后的观察时间较长。这类疾病手术时间可根据需要安排,一般不安排在周一、周三。由于急症数量较少,建模时这些眼科疾病可不考虑急症。该医院眼科手术条件比较充分,在考虑病床安排时可不考虑手术条件的限制,但考虑到手术医生的安排问题,通常情况下白内障手术与其他眼科手术(急症除外)不安排在同一天做。当前该住院部对全体非急症病人是按照FCFS(First come, First serve)规则安排住院,但等待住院病人队列却越来越长,医院方面希望你们能通过数学建模来帮助解决该住院部的病床合理安排问题,以提高对医院资源的有效利用。问题一:试分析确定合理的评价指标体系,用以评价该问题的病床安排模型的优劣。问题二:试就该住院部当前的情况,建立合理的病床安排模型,以根据已知的第二天拟出院病人数来确定第二天应该安排哪些病人住院。并对你们的模型利用问题一中的指标体系作出评价。问题三:作为病人,自然希望尽早知道自己大约何时能住院。能否根据当时住院病人及等待住院病人的统计情况,在病人门诊时即告知其大致入住时间区间。问题四:若该住院部周六、周日不安排手术,请你们重新回答问题二,医院的手术时间安排是否应作出相应调整?问题五:有人从便于管理的角度提出建议,在一般情形下,医院病床安排可采取使各类病人占用病床的比例大致固定的方案,试就此方案,建立使得所有病人在系统内的平均逗留时间(含等待入院及住院时间)最短的病床比例分配模型。第二题是09年大学生建模的B题,可以做简单,也可以做难。(数据可以搜索得到)你参考一下吧!
(1) 每个参赛队可以从A、B、C、D、E题中任选一题完成论文。(2) 论文用白色A4纸单面打印;上下左右各留出至少2.5厘米的页边距;从左侧装订。(3) 论文
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