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1.1模型準備
首先要了解實際背景,尋找內在規律,形成一個比較清晰的輪廓,提出問題。
1.2模型假設
在明確目的、掌握資料的基礎上,抓住問題的本質,舍棄次要因素,對實際問題做出合理的簡化假設。
1.3模型建立
在所作的假設條件下,用適當的數學方法去刻畫變量之間的關系,得出一個數學結構,即數學模型。原則上,在能夠達到預期效果的基礎上,選擇的數學方法應越簡單越好。
1.4模型求解
建模后要對模型進行分析、求解,求解會涉及圖解、定理證明及解方程等不同數學方法,有時還需用計算機求數值解。
1.5模型分析、檢驗、應用模型的結果
應當能解釋已存的現象,處理方法應該是最優的決策和控制方案,所以,對模型的解需要進行分析檢驗。把求得的數學結果返回到實際問題中去,檢驗其合理性。如果理論結果符合實際情況,那么就可以用它來指導實踐,否則需再重新提出假設、建模、求解,直到模型結果與實際相符,才能進行實際應用??傊瑪祵W建模是一項富有創造性的工作,不可能用一些條條框框的規則規定的十分死板,只要是能夠做到全面兼顧、能抓住問題的本質、最終檢驗結果合理,都是一個好的數學模型。
2數學建模在生物醫學中的應用
2.1DNA序列分類模型
DNA分子是遺傳信息存儲的基本單位,許多生命科學中的重大問題都依賴于對這種特殊分子的深入了解。因此,關于DNA分子結構與功能的問題,成為二十一世紀最重大的課題之一。DNA序列分類問題是研究DNA分子結構的基礎,它常用的方法是聚類分析法。聚類分析是使用數據建模簡化數據的一種方法,它將數據分成不同的類或者簇,同一個簇中的數據有很大的同質性,而不同的簇中的數據有很大的相異性。在對DNA序列進行分類時,需首先引入樣品變量,比如說單個堿基的豐度、兩堿基豐度之比等;然后計算出每條DNA序列的樣品變量值,存入到向量中;最后根據相似度度量原理,計算出所有序列兩兩之間的Lance與Williams距離,依據距離的遠近進行分類。對于模型的好壞,可選取已知分類的DNA序列進行檢驗,若按照該模型做出的分類與已知分類相符,則模型可取,反之則需調試樣本變量,直到取得滿意的結果為止。
2.2傳染病模型
為了能定量的研究傳染病的傳播規律,人們建立了各種類型的模型來預測、控制疾病的發生發展,比如說,SI模型(適用于患病后難以治愈)、SIS模型(適用于患病者治愈后不具有免疫力)、SIR模型(適用于患病者治愈后具有終身免疫力)、SIRS模型(適用于患病者治愈后具有暫時免疫力)等。這里以SIR模型為例來做具體地說明。假設不考慮人口的出生、死亡、流動等因素,設總人口始終保持一個常數N,記t時刻的易感染者、已感染者和已恢復者的人數分別為S(t)、i(t)和r(t),則可建立下面的三房室模型:
2.3療效評價模型
對于同一種疾病,醫生根據其經驗的不同往往會制定出不同的治療方案,而每種方案的經濟成本不同并且會產生不同程度的副作用,因此合理評價其療效就有著重要的意義。目前常用的療效評價模型有多元非線性回歸模型、模糊評價模型、灰色關聯度模型以及BP神經網絡模型等。不論哪種模型都需要先確定評價參數,所謂評價參數指的是以什么來衡量療效,如在艾滋病療效評價中,可采用CD4的濃度、HIV的濃度或是CD4與HIV濃度的比值來衡量療效的好壞。而選取模型時,只要它能把樣品的綜合療效客觀真實的體現出來,都是有效的。
3結束語
1. 評定參賽隊的成績好壞、高低,獲獎級別,數模答卷,是唯一依據。
2. 答卷是競賽活動的成績結晶的書面形式。
3. 寫好答卷的訓練,是科技寫作的一種基本訓練。
3. 要重視的問題
1)摘要。包括:
a. 模型的數學歸類(在數學上屬于什么類型);
b. 建模的思想(思路);
c. 算法思想(求解思路);
d. 建模特點(模型優點,建模思想或方法,算法特點,結果檢驗,靈敏度分析,模型檢驗??);
e. 主要結果(數值結果,結論;回答題目所問的全部“問題”)。
注意表述:準確、簡明、條理清晰、合乎語法、字體工整漂亮;打印最好,但要求符合文章格式。務必認真校對。
2)問題重述。
3)模型假設。
根據全國組委會確定的評閱原則,基本假設的合理性很重要。
a. 根據題目中條件作出假設
b. 根據題目中要求作出假設
關鍵性假設不能缺;假設要切合題意。
4) 模型的建立。
a. 基本模型:
?。┦紫纫袛祵W模型:數學公式、方案等;
ⅱ)基本模型,要求 完整,正確,簡明;
b. 簡化模型:
?。┮鞔_說明簡化思想,依據等;
ⅱ)簡化后模型,盡可能完整給出;
c. 模型要實用,有效,以解決問題有效為原則。
數學建模面臨的、要解決的是實際問題,不追求數學上的高(級)、深(刻)、難(度大)。
?。┠苡贸醯确椒ń鉀Q的、就不用高級方法;
ⅱ)能用簡單方法解決的,就不用復雜方法;
ⅲ)能用被更多人看懂、理解的方法,就不用只能少數人看懂、理解的方法。d.鼓勵創新,但要切實,不要離題搞標新立異。數模創新可出現在:
建模中,模型本身,簡化的好方法、好策略等;
模型求解中;
結果表示、分析、檢驗,模型檢驗;
推廣部分。
e.在問題分析推導過程中,需要注意的問題:
?。┓治觯褐锌稀⒋_切;
ⅱ)術語:專業、內行;
ⅲ)原理、依據:正確、明確;
ⅳ)表述:簡明,關鍵步驟要列出;
ⅴ)忌:外行話,專業術語不明確,表述混亂,冗長。
5)模型求解。
a. 需要建立數學命題時:
命題敘述要符合數學命題的表述規范,盡可能論證嚴密。
b. 需要說明計算方法或算法的原理、思想、依據、步驟。
若采用現有軟件,說明采用此軟件的理由,軟件名稱。
c. 計算過程,中間結果可要可不要的,不要列出。
d. 設法算出合理的數值結果。
6) 結果分析、檢驗;模型檢驗及模型修正;結果表示。
a. 最終數值結果的正確性或合理性是第一位的;
b. 對數值結果或模擬結果進行必要的檢驗;
結果不正確、不合理、或誤差大時,分析原因, 對算法、計算方法、或模型進行修正、改進。
c. 題目中要求回答的問題,數值結果,結論,須一一列出;
d. 列數據問題:考慮是否需要列出多組數據,或額外數據對數據進行比較、分析,為各種方案的提出提供依據;
e. 結果表示:要集中,一目了然,直觀,便于比較分析。
數值結果表示:精心設計表格;可能的話,用圖形圖表形式。
求解方案,用圖示更好。
7)必要時對問題解答,作定性或規律性的討論。最后結論要明確。
8)模型評價
優點突出,缺點不回避。
改變原題要求,重新建??稍诖俗?。
推廣或改進方向時,不要玩弄新數學術語。
9)參考文獻
10)附錄
詳細的結果,詳細的數據表格,可在此列出,但不要錯,錯的寧可不列。主要結果數據,應在正文中列出,不怕重復。
檢查答卷的主要三點,把三關:
a. 模型的正確性、合理性、創新性
b. 結果的正確性、合理性
c. 文字表述清晰,分析精辟,摘要精彩
三、關于寫答卷前的思考和工作規劃
答卷需要回答哪幾個問題――建模需要解決哪幾個問題;
問題以怎樣的方式回答――結果以怎樣的形式表示;
每個問題要列出哪些關鍵數據――建模要計算哪些關鍵數據;
每個量,列出一組還是多組數――要計算一組還是多組數。
四、答卷要求的原理
1. 準確――科學性;
2. 條理――邏輯性;
3. 簡潔――數學美;
4. 創新――研究、應用目標之一,人才培養需要;
5. 實用――建模、實際問題要求。
五、建模理念
1. 應用意識
要解決實際問題,結果、結論要符合實際;
模型、方法、結果要易于理解,便于實際應用;站在應用者的立場上想問題,處理問題。
2. 數學建模
用數學方法解決問題,要有數學模型;
問題模型的數學抽象,方法有普適性、科學性,不局限于本具體問題的解決。
ABCD分值: 5分 查看題目解析 >33. 已知雙曲線()的離心率為2,則的漸近線方程為
ABCD分值: 5分 查看題目解析 >44. 在檢測一批相同規格共航空用耐熱墊片的品質時,隨機抽取了280片,檢測到有5片非優質品,則這批墊片中非優質品約為
ABCD2.8kg分值: 5分 查看題目解析 >55. 要得到函數的圖象,只需將函數的圖象
A向右平移個周期
B向右平移個周期CD分值: 5分 查看題目解析 >66. 已知,則
ABCD分值: 5分 查看題目解析 >77. 如圖,網格紙上小正方形的邊長為1,粗線畫出的是某幾何體的三視圖,則此幾何體各面中直角三角形的個數是
A2B3
C4D5分值: 5分 查看題目解析 >88. 執行右面的程序框圖,如果輸入的,則輸出的的值分別為
A
B4,7C3,7D3,56分值: 5分 查看題目解析 >99. 已知球的半徑為,三點在球的球面上,球心到平面的距離為,,則球的表面積為
ABCD分值: 5分 查看題目解析 >1010. 已知,若,則
ABC2D1/2分值: 5分 查看題目解析 >1111. 已知拋物線的焦點為,準線為.若射線()與分別交于兩點,則
A2BC5D分值: 5分 查看題目解析 >1212. 已知函數若方程有五個不同的根,則實數的取值范圍為
ABCD分值: 5分 查看題目解析 >填空題 本大題共4小題,每小題5分,共20分。把答案填寫在題中橫線上。1313. 若函數為奇函數,則 .分值: 5分 查看題目解析 >1414. 正方形中,為中點,向量的夾角為,則.
分值: 5分 查看題目解析 >1515. 如圖,小明同學在山頂處觀測到,一輛汽車在一條水平的公路上沿直線勻速行駛,小明在處測得公路上兩點的俯角分別為,且.若山高,汽車從點到點歷時,則這輛汽車的速度為(精確到).參考數據:.
分值: 5分 查看題目解析 >1616. 不等式組的解集記作,實數滿足如下兩個條件: ①;②.則實數的取值范圍為.分值: 5分 查看題目解析 >簡答題(綜合題) 本大題共80分。簡答應寫出文字說明、證明過程或演算步驟。17已知等差數列的各項均為正數,其公差為2,.17. 求的通項公式;18. 求.分值: 12分 查看題目解析 >18(本小題滿分12分)如圖1,在等腰梯形中,,于點,將沿折起,構成如圖2所示的四棱錐,點在棱上,且.
19. 求證:平面;20. 若平面平面,求點到平面的距離.分值: 12分 查看題目解析 >19在國際風帆比賽中,成績以低分為優勝,比賽共11場,并以的9場成績計算最終的名次.在一次國際風帆比賽中,前7場比賽結束后,排名前8位的選手積分如下表:
21. 根據表中的比賽數據,比較運動員A與B的成績及穩定情況;22. 從前7場平均分低于6.5分的運動員中,隨機抽取2個運動員進行興奮劑檢查,求至少1個運動員平均分不低于5分的概率;23. 請依據前7場比賽的數據,預測冠亞軍選手,并說明理由.分值: 12分 查看題目解析 >20已知函數().24. 若是的極值點,求的單調區間;25. 求在區間的最小值.分值: 12分 查看題目解析 >21綜合題26. 已知圓,點,以線段為直徑的圓內切于圓.記證明為定值,并求的方程;27. 過點的一條直線交圓于兩點,點,直線與的另一個交點分別為.記的面積分別為,求的取值范圍.分值: 12分 查看題目解析 >22選修:坐標系與參數方程已知直線的參數方程為(為參數),以坐標原點為極點,軸的正半軸為極軸建立極坐標系,橢圓的極坐標方程為,其左焦點在直線上.28. 若直線與橢圓交于兩點,求的值;29. 求橢圓的內接矩形周長的值.分值: 10分 查看題目解析 >23選修:不等式選講已知使不等式成立.30. 求滿足條件的實數的集合;31. 若,對,不等式恒成立,求的最小值.23 第(1)小題正確答案及相關解析正確答案
T={t|t≤1}解析
令,則,因為使不等式|x-1|-|x-2|≥t成立,所以t≤1,即T={t|t≤1}.23 第(2)小題正確答案及相關解析正確答案
9.解析