1、原型与模型(一对对偶体)
原型:指人们在现实世界中关心、研究或从事生产、管理的实际对象 (实际存在的对象)
模型:指为某个特定目的将原型的一部分信息检索、提炼而构造的原型替代物
一个原型可以按照不同目的,而有不同的模型
2、模型分类
物质模型(形象模型):直观模型(实物)、物理模型(按照相似原理构造)等
理想模型(抽象模型):思维模型、符号模型、数学模型(以数学符号描述现实对象)等
3、数学模型
为了某种目的,对现实中的特定对象,按照其内在规律,作出一些简化假设,运用数学工具,得到一个数学结构
建模示例一 椅子能在不平的地面上放稳吗
模型假设分析:
1.考虑对象:椅子,地面
2.理想条件:
1)椅子:四条腿一样长,椅脚与地面接触可视为一个点,四角连线为正方形
2)地面:地面高度连续变化,任何方向都不会出现间断(即为连续曲面)
3)椅子与地面:对椅子而言,地面是相对平坦的,使椅子能在任何位置至少三只脚同时落地
3.数学描述:
1)椅子的位置:以中心为对称点,旋转角为位置改变的表示
2)椅脚与地面距离:设两个距离函数(f,g ≥ 0 都是连续函数且其中至少一个为0)
建模示例二 商人们怎样安全过河
模型假设分析:
1.考虑对象:商人、随从,小船
2.理想条件:题目所给已是理想状态
3.数学描述:
1)此为决策模型
2)状态(此岸人员状况),决策(船上人员情况),决策与变量的关系
建模示例三 如何施救药物中毒
模型假设分析:
1.考虑对象:儿童血液总量,胃肠道药物吸收率,血液药物排出率
2.理想条件:
1)儿童血液总量是成人的一半
2)吸收率和转化率均与药量成正比
3.数学描述:列解微分方程,并根据半衰期求出正比的比率,画图分析
4.数学建模的基本方法:机理分析(客观事物,对内部机理有了解)
测试分析(不清楚内部机理)
5.数学建模一般步骤:模型准备(收集信息,明确建模目的)
模型假设(抓住问题本质,作出假设)
模型构成(用数学语言描述对象内在规律)
模型求解(相关数学方法求解)
模型分析(数学分析)
模型检验(检验模型适用性)
模型应用