大學(xué)生數(shù)學(xué)建模論文
現(xiàn)代社會對數(shù)學(xué)應(yīng)用的需要導(dǎo)致了全球范圍內(nèi)的數(shù)學(xué)教育改革，而數(shù)學(xué)建模是經(jīng)濟(jì)社會與數(shù)學(xué)教育相結(jié)合的重要發(fā)展的產(chǎn)物。下文是學(xué)習(xí)啦小編為大家搜集整理的關(guān)于大學(xué)生數(shù)學(xué)建模論文的內(nèi)容，希望能對大家有所幫助，歡迎大家閱讀參考!
大學(xué)生數(shù)學(xué)建模論文篇1
淺談MATLAB在數(shù)學(xué)建模中的應(yīng)用
摘 要：數(shù)學(xué)建模是運(yùn)用數(shù)學(xué)的語言和方法，通過抽象、簡化建立能近似刻畫并解決實(shí)際問題的一種強(qiáng)有力的數(shù)學(xué)手段，是數(shù)學(xué)與各個領(lǐng)域溝通的橋梁，本文先介紹了數(shù)學(xué)建模的概念，然后對MATLAB軟件相關(guān)特點(diǎn)做出介紹，其次從數(shù)學(xué)建模實(shí)例出發(fā)，說明了MATLAB軟件在數(shù)學(xué)建模中的重要作用，結(jié)果表明MATLAB軟件可以使數(shù)學(xué)建模效率提高，結(jié)果清晰、明確，同時在數(shù)學(xué)教學(xué)方面也有重大意義。
關(guān)鍵詞：數(shù)學(xué)建模;MATLAB;數(shù)學(xué)模型;數(shù)值計(jì)算
21世紀(jì)的今天，我們生活在“大數(shù)據(jù)”時代里，數(shù)據(jù)信息隱藏于各行各業(yè)，如互聯(lián)網(wǎng)、股市、勘探、軍工、商業(yè)等，可以說我們每天都在跟數(shù)據(jù)打交道，因此高效的數(shù)據(jù)處理方式顯得尤為重要。數(shù)學(xué)建模是聯(lián)系實(shí)際問題與數(shù)學(xué)之間的橋梁，建模的思想與以往解決問題的思路有很大的不同，我們以往求解數(shù)學(xué)問題時，都有明確的目標(biāo)和已知條件，我們只要通過合理的方法，進(jìn)行多次的數(shù)學(xué)運(yùn)算，便能得到問題的解析解，但在現(xiàn)實(shí)生活中，很多實(shí)際問題是很難得到解析解的，甚至求解的問題和結(jié)果的范圍都是模糊不清的，數(shù)學(xué)建模主要就是解決這樣的問題，我們以實(shí)際問題出發(fā)，根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)，對已有的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)的分析、處理，通過合理的簡化，建立合適的模型，再求解模型，最終會得到結(jié)果，這種方法行之有效，在實(shí)際生活中，通過建模已經(jīng)解決了大量難題，近年來，隨著科技的飛速發(fā)展，很多數(shù)學(xué)軟件應(yīng)運(yùn)而生，如MATLAB、Mathematic、Maple等，目前應(yīng)用最為廣泛的數(shù)學(xué)軟件便是MATLAB，它是1984年由美國MathWork公司推出的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開發(fā)，數(shù)據(jù)可視化、數(shù)值計(jì)算的高級計(jì)算語言和交互式環(huán)境，憑借計(jì)算功能強(qiáng)大、操作簡便的特點(diǎn)在數(shù)學(xué)軟件中脫穎而出，使得很多人在建模中選擇該軟件。
為了說明MATLAB軟件能夠提高數(shù)學(xué)建模的效率和質(zhì)量，本文將以2014年高教杯全國大學(xué)生數(shù)學(xué)競賽A題為例，來演示MATLAB軟件在數(shù)學(xué)建模中的作用，下面首先對數(shù)學(xué)建模做簡要介紹。
1 數(shù)學(xué)建模簡介
1.1 數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)模型
數(shù)學(xué)建模一詞出現(xiàn)的時間并不是很長，大概可以追溯到30年前，它的出現(xiàn)是基于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，尤其近半個世紀(jì)以來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，數(shù)學(xué)建模便應(yīng)運(yùn)而生，并得到迅速的發(fā)展，直到現(xiàn)在已經(jīng)大致形成了體系，在我國，數(shù)學(xué)建模比賽也有20多年的時間了，建模參考書籍越來越多，內(nèi)容越來越完備，不同的書籍對數(shù)學(xué)建模的定義雖然有所不同，但大致可以歸納位：對實(shí)際問題進(jìn)行分析，做出簡化假設(shè)，分析其內(nèi)在規(guī)律，并運(yùn)用數(shù)學(xué)符號和數(shù)學(xué)語言將規(guī)律描述出來，再用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)工具，得到一個數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)稱為數(shù)學(xué)模型，建立數(shù)學(xué)模型的過程叫做數(shù)學(xué)建模。
應(yīng)用數(shù)學(xué)去解決實(shí)際問題時，建立數(shù)學(xué)模型是至關(guān)重要的一步，也是比較困難的一步，建立數(shù)學(xué)模型的過程，就是把一個實(shí)際問題進(jìn)行合理的簡化，并對相關(guān)信息進(jìn)行調(diào)查、收集、整理，分析出問題的內(nèi)在規(guī)律，并用數(shù)學(xué)符號將這種隱含的規(guī)律表達(dá)出來，然后運(yùn)用恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)方法對其進(jìn)行分析、計(jì)算，最終解決問題，這一步對建模者的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求比較高，要求建模者有較為完善的數(shù)學(xué)體系，并且還要有敏銳的想象力和洞察力，數(shù)學(xué)建模的作用越來越受到數(shù)學(xué)工程界的普遍認(rèn)可，它以成為現(xiàn)代科技者的必備技能之一。
1.2 數(shù)學(xué)建模的一般步驟
下面結(jié)合數(shù)學(xué)建模的幾個環(huán)節(jié)和數(shù)學(xué)建模實(shí)例，簡要介紹MATLAB在數(shù)學(xué)建模中的一般步驟，模型準(zhǔn)備：在建模前要了解問題的實(shí)際背景，搜索問題信息，明確求解目的，從而確定用何種數(shù)學(xué)方法和建立何種數(shù)學(xué)模型;模型假設(shè)：根據(jù)實(shí)際對象的特征和建模的目的，抓住問題的主要因素，對問題進(jìn)行合理簡化，用精確的語言提出恰當(dāng)?shù)募僭O(shè);模型建立：在假設(shè)的基礎(chǔ)上，利用合理的數(shù)學(xué)工具刻畫各變量、常量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu);④模型求解：利用獲取的數(shù)據(jù) 和已有的數(shù)學(xué)方法，來求解上一步的數(shù)學(xué)問題，對模型的參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算⑤模型分析：對所建立的模型的思路進(jìn)行闡述，對所得的結(jié)果進(jìn)行數(shù)學(xué)上的分析;⑥模型檢驗(yàn)：將模型與實(shí)際情況進(jìn)行比較，以此來檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷臏?zhǔn)確性、合理性，如果不符合實(shí)際情況需重新建立模型;⑦模型的推廣：在現(xiàn)有的模型基礎(chǔ)上，對模型進(jìn)行更加全面的考慮，使模型更能反映實(shí)際情況。
2 建模實(shí)例
由于MATLAB軟件具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)可視化功能，同時具備有操作方便的特點(diǎn)，所以當(dāng)把MATLAB軟件運(yùn)用在數(shù)學(xué)建模里時，必將提高數(shù)學(xué)建模的質(zhì)量和效率，并能起到事倍功半的效果，下面以2014年高教杯全國大學(xué)生數(shù)學(xué)競賽A題為例來說明MATLAB軟件在數(shù)學(xué)建模里的重要作用。
2014年高教杯全國大學(xué)生數(shù)學(xué)競賽題目A題是嫦娥三號軟著陸軌道設(shè)計(jì)與優(yōu)化問題，嫦娥三號是中國國家航天局嫦娥工程第二階段的登月探測器，包括著陸器和玉兔號月球車，嫦娥三號在高速飛行的情況下，要保證準(zhǔn)確地在月球預(yù)定區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)軟著陸，關(guān)鍵問題是著陸軌道與控制策略問題。在衛(wèi)星著路的過程中，不考慮主減速段，完全由姿態(tài)調(diào)整發(fā)動機(jī)控制水平運(yùn)動的階段為粗避障和精避障段，為了節(jié)省燃料，應(yīng)盡量減少衛(wèi)星在空中的懸停時間。題目中附件三、附件四分別是距月球表面2400米和100米的高程圖，根據(jù)高程圖中的數(shù)據(jù)信息，我們可以確定最佳的降落位置。我們可以運(yùn)用MATLAB軟件對于高程圖的進(jìn)行處理，首先用MATLAB軟件軟件中imread命令將其轉(zhuǎn)化為矩陣形式，然后分別做出月球表面立體的三維圖和等高線二維平面圖，建立數(shù)值地形的不同區(qū)域，我們可以通過三維圖很直觀的觀察到月球表面具體地形、地貌，通過等高線二維圖形，我們可以清楚地看到月球表面地勢高低變化成度，從而確定衛(wèi)星降落地最佳地點(diǎn)。本文只以100米高程圖作為例子演示，具體地操作程序以及輸出結(jié)果如下：
g=imread(‘附件4距100m處的高程圖.tif’);
% 用imread函數(shù)讀取圖片信息，注意路徑要以電腦中圖片的實(shí)際路徑為準(zhǔn)
gg=double(g);
% 將圖片中的信息轉(zhuǎn)化為數(shù)值矩陣信息以便以MATLAB軟件進(jìn)行后期處理
gg=gg-1/255;
% 將彩色值轉(zhuǎn)為0-1的漸變值以便于觀察
[x，y]=size(gg);
% 取原圖大小
[X，Y]=meshgrid(1：y，1：x);
% 以原圖大小構(gòu)建網(wǎng)格
mesh(X，Y，gg);
% 呈現(xiàn)三維地貌圖
contour(X，Y，gg);
% 呈現(xiàn)月球表面等高線圖
grid on
3 結(jié)論
從本文數(shù)學(xué)建模實(shí)例可以看出，在建模時，當(dāng)需要對圖片、表格、數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時，我們可以運(yùn)用MATLAB軟件進(jìn)行解決，MATLAB憑借其豐富的庫函數(shù)和工具箱，能夠非常方便的解決這些問題，并且將數(shù)據(jù)可視化，結(jié)果清晰明了，顯示出其他軟件無法比擬的優(yōu)勢，除此之外，MATLAB軟件在數(shù)據(jù)分析、數(shù)值計(jì)算以及規(guī)劃、預(yù)測等多方面數(shù)學(xué)問題都占有絕對的優(yōu)勢，因此，我們提倡將MATLAB軟件引入教學(xué)中去，讓更多的學(xué)生在建模前了解其相關(guān)知識，進(jìn)行軟件操作，這不僅能夠激發(fā)學(xué)生的建模積極性，而且可以使學(xué)生掌握一項(xiàng)技能，同時也提高學(xué)生動手實(shí)踐能。
參考文獻(xiàn)
[1] 卓金武.MATLAB在數(shù)學(xué)建模中的應(yīng)用(第二版)北京航空航天大學(xué)出版社 2014
[2] 姜啟源，謝金星，葉俊.數(shù)學(xué)模型(第四版)高等教育出版社 2011
大學(xué)生數(shù)學(xué)建模論文篇2
淺談數(shù)學(xué)建模思想在高等數(shù)學(xué)教學(xué)的作用
摘 要：在當(dāng)今社會數(shù)學(xué)已經(jīng)滲透向生活的各個領(lǐng)域，概率、比率、機(jī)會、誤差、圖像、邏輯、程序等等數(shù)學(xué)概念已進(jìn)入日常生活;各行各業(yè)都在數(shù)量化、數(shù)字化、數(shù)學(xué)化，用到的數(shù)學(xué)知識越來越多。但傳統(tǒng)高等數(shù)學(xué)教學(xué)注重訓(xùn)練學(xué)生的邏輯推理能力，而沒有注意訓(xùn)練如何從實(shí)際問題中提煉出數(shù)學(xué)問題以及如何用數(shù)學(xué)來解決實(shí)際問題，本文從建模思想的重要性、教育現(xiàn)狀和改革思路以及已有的建模教學(xué)成果三個方面探討數(shù)學(xué)建模思想在高等數(shù)學(xué)教學(xué)中的作用。
關(guān)鍵詞：數(shù)學(xué)建模;高等數(shù)學(xué)教學(xué)
一、引言
11世紀(jì)的數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家和天文學(xué)家高斯曾說：“數(shù)學(xué)是科學(xué)之王。”數(shù)學(xué)貫穿于所有科學(xué)理論之中，任何科學(xué)理論如果不應(yīng)用數(shù)學(xué)，它就是粗糙的，不懂?dāng)?shù)學(xué)的人是不能進(jìn)行深層次的科學(xué)思維的。
在當(dāng)今社會數(shù)學(xué)已經(jīng)滲透向生活的各個領(lǐng)域，概率、比率、機(jī)會、誤差、圖像、邏輯、程序等等數(shù)學(xué)概念已進(jìn)入日常生活;各行各業(yè)都在數(shù)量化、數(shù)字化、數(shù)學(xué)化，用到的數(shù)學(xué)知識越來越多。從科學(xué)技術(shù)的角度來看，大量與數(shù)學(xué)相關(guān)的交叉學(xué)科相繼出現(xiàn)出現(xiàn)，迅速發(fā)展例如：數(shù)學(xué)化學(xué)、數(shù)學(xué)生物、數(shù)學(xué)地質(zhì)學(xué)、數(shù)學(xué)心理學(xué)、數(shù)學(xué)語言學(xué)、數(shù)學(xué)社會學(xué)等。有研究者認(rèn)為高科技技術(shù)本質(zhì)上就是一種數(shù)學(xué)技術(shù)。例如財(cái)物、會計(jì)專業(yè)軟件包都是大量應(yīng)用現(xiàn)有的相關(guān)數(shù)學(xué)知識，開發(fā)數(shù)學(xué)模型以及應(yīng)用數(shù)學(xué)技巧、方法的結(jié)果。高等數(shù)學(xué)對于培養(yǎng)大學(xué)生數(shù)學(xué)思維、數(shù)學(xué)意識提升邏輯思維能力有重要意義。
二、數(shù)學(xué)建模思想的重要性
傳統(tǒng)高等數(shù)學(xué)教學(xué)注重訓(xùn)練學(xué)生的邏輯推理能力，而沒有注意訓(xùn)練如何從實(shí)際問題中提煉出數(shù)學(xué)問題以及如何用數(shù)學(xué)來解決實(shí)際問題，其后果是學(xué)生們學(xué)了不少數(shù)學(xué)，但不會用，為此在高等數(shù)學(xué)的教學(xué)過程中如何提升教學(xué)效果成為教學(xué)改革的一個重要研究問題。當(dāng)前高等數(shù)學(xué)教學(xué)不重視應(yīng)用性，很多學(xué)生數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)僅僅以通過考試為目的，數(shù)學(xué)成為抽象的、枯燥的、無實(shí)際用途的科學(xué)。數(shù)學(xué)建模則以“數(shù)學(xué)的應(yīng)用與模型化”為主線，重視數(shù)學(xué)建模意識和應(yīng)用能力的培養(yǎng)。
數(shù)學(xué)建模的思想在高等數(shù)學(xué)發(fā)展的歷程中很早就有，但是現(xiàn)代教育技術(shù)環(huán)境的發(fā)展和大學(xué)生數(shù)學(xué)建模賽事的舉行為數(shù)學(xué)建模的教學(xué)發(fā)展提供了契機(jī)和更好的外部環(huán)境條件，同時也對現(xiàn)代高等數(shù)學(xué)的教學(xué)提出了新的要求。數(shù)學(xué)建模對于培養(yǎng)大學(xué)生數(shù)學(xué)能力的作用的相關(guān)研究較多，研究結(jié)果表明：數(shù)學(xué)建模能夠提升大學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力、可以提升思維能力、概括能力、歸納能力、創(chuàng)新能力。
三、數(shù)學(xué)建模教育現(xiàn)狀和改革思路
全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽創(chuàng)辦于1992年，每年一屆，目前已成為全國高校規(guī)模最大的基礎(chǔ)性學(xué)科競賽，也是世界上規(guī)模最大的數(shù)學(xué)建模競賽。2012 年，來自全國33個省/市/自治區(qū)(包括香港和澳門特區(qū))及新加坡、美國的1284所院校、21219個隊(duì)(其中本科組17741隊(duì)、專科組3478隊(duì))、63600多名大學(xué)生報名參加本項(xiàng)競賽。競賽能全面反應(yīng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力、數(shù)學(xué)創(chuàng)造力、計(jì)算機(jī)使用能力、書面表達(dá)寫作能力，特別強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新意識、團(tuán)隊(duì)精神。已經(jīng)成為我國大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)和提升的重要大型學(xué)術(shù)賽事之一。
鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院，在2008年至2010年累計(jì)有67支隊(duì)伍，共計(jì)201名學(xué)生才加了全國的大學(xué)生建模大賽，并取得了良好的成績榮獲省級一等獎6項(xiàng)、省級二等獎8項(xiàng)、省級三等獎20項(xiàng)，但參賽學(xué)生來自全校各個不同院系，較多集中在數(shù)理與統(tǒng)計(jì)學(xué)院。
綜上可見：通過數(shù)學(xué)建模對提升高等數(shù)學(xué)教學(xué)效果的實(shí)踐研究，可以為高等數(shù)學(xué)的教學(xué)找到一條新模式，進(jìn)而提升學(xué)生綜合素質(zhì)，培養(yǎng)出能更好適應(yīng)社會的應(yīng)用型專業(yè)人才。另外，對于數(shù)學(xué)建模教學(xué)實(shí)踐還可提升高校的數(shù)學(xué)建模競賽成績，提升學(xué)校知名度，并影響到更多的學(xué)生，使學(xué)生們真正熱愛數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)，全面提升個人素質(zhì)。
四、數(shù)學(xué)建模教學(xué)研究的相關(guān)成果
關(guān)于數(shù)學(xué)建模與提升提升高等數(shù)學(xué)教學(xué)效果的實(shí)踐研究的相關(guān)研究主要集中在以下幾個方面：
(一)數(shù)學(xué)建模的教學(xué)方法研究
許多研究者對數(shù)學(xué)建模的教學(xué)從不同角度和方面進(jìn)行探討，一些比較有影響的研究有：黃世華等，針對高專院系的建模教學(xué)現(xiàn)狀，提出從指導(dǎo)思想、教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式出發(fā)，課程教學(xué)應(yīng)采取以問題驅(qū)動研究式為主，以知識驅(qū)動講授式為輔的教學(xué)方法才是行之有效的。劉浩等，認(rèn)為數(shù)學(xué)建模應(yīng)加強(qiáng)數(shù)學(xué)思維的互動訓(xùn)練，培養(yǎng)創(chuàng)新精神;加強(qiáng)信息素養(yǎng)的訓(xùn)練，開拓知識面;注重團(tuán)隊(duì)訓(xùn)練，提高團(tuán)隊(duì)合作意識。楊小鐘討論數(shù)學(xué)建模教育對高校數(shù)學(xué)教育改革的重要意義，以及存在的問題并提出了改變教學(xué)理念的改進(jìn)措施。還有研究者通過具體的模型教學(xué)，討論了建模思想的培養(yǎng)和相關(guān)的教學(xué)實(shí)踐心得。柴中林、王航平等針對美國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽提出了一些培訓(xùn)策略。
(二)數(shù)學(xué)建模教學(xué)意義研究
對數(shù)學(xué)建模的意義研究主要集中在數(shù)學(xué)建模與大學(xué)生能力培養(yǎng)和非智力因素發(fā)展等方面。沙元霞等提出學(xué)?？梢酝ㄟ^增強(qiáng)數(shù)學(xué)建模意識、改進(jìn)數(shù)學(xué)建模思想方法、提高數(shù)學(xué)建模能力，深化教育教學(xué)改革，培養(yǎng)數(shù)學(xué)應(yīng)用型人才。蔣莉分析了數(shù)學(xué)建模對培養(yǎng)大學(xué)生數(shù)學(xué)素質(zhì)的作用，并提出數(shù)學(xué)建模培養(yǎng)了大學(xué)生的抽象思維能力，提高了大學(xué)生的創(chuàng)新能力。楊太文等，研究數(shù)學(xué)建模競賽與大學(xué)數(shù)學(xué)課程間的效用發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)建模的學(xué)習(xí)可以明顯提高學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力。
總之，當(dāng)前我國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模的教學(xué)水平相對落后，數(shù)學(xué)建模思想和高等數(shù)學(xué)相結(jié)合，可以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生主動學(xué)習(xí)和思考，養(yǎng)成獨(dú)立思考學(xué)習(xí)的好習(xí)慣，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。數(shù)學(xué)建模大賽這個平臺，有給了學(xué)生一個團(tuán)隊(duì)協(xié)作的機(jī)會，讓學(xué)生能夠提升自己的理論聯(lián)系實(shí)際能力、應(yīng)用寫作能力和創(chuàng)造力。數(shù)學(xué)建模思想可以提高教學(xué)效果，而高等數(shù)學(xué)課程的開展為數(shù)學(xué)建模奠定了理論基礎(chǔ)，兩者相輔相成，密不可分。
參考文獻(xiàn)：
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