1.4 数学建模的特点与分类
1.4.1 数学建模特点
数学建模是一个实践性很强的学科,它具有以下特点:
(1)涉及广泛的应用领域,如物理学、力学、工程学、生物学、医学、经济学、军事学、体育运动学等.完全不同的实际问题,在一定的简化层次下,它们的模型可能是相同或相似的.这就要求我们培养广泛的兴趣,拓宽知识面,从而发展联想能力,通过对各种问题的分析、研究、比较,逐步达到触类旁通的境界.
(2)需要灵活运用各种数学知识.在数学建模过程中,数学始终是我们主要的工具,根据实际问题的需要,灵活运用各种数学知识,如微分方程、运筹学、概率统计、图论、层次分析、变分法等,去描述和解决实际问题.这要求我们一方面要加深数学知识的学习;另一方面,更重要的是培养运用已学到的数学方法和思想进行综合应用和分析,进行合理的抽象及简化的能力.
(3)需要各种技术手段的配合,如查阅各种文献资料、使用计算机和各种数学软件包等.
(4)建立一个数学模型与求解一道数学题目有较大的差别.求解数学题目往往有唯一正确的答案,而数学建模没有唯一正确的答案,对同一个实际问题可能建立起若干不同的模型.
因此,数学建模可以培养学生理解实际问题的能力(广博的知识面,收集信息、资料的能力)、抽象分析问题的能力(抓住主要矛盾,选择变量,进行归纳、联想、分析、类比)、运用工具的能力(数学工具,计算机、自然科学)、实验调试能力(物理的、化学的、力学的、工程的、计算机的动手能力)、观察力与想象力(不拘于具体问题).
1.4.2 数学建模分类
按变量之间的关系来分:可分为代数模型、几何模型、积分模型等.
按结构来分:可分为分析模型、非分析模型、图论模型等.
按研究对象的特征分:可分为确定模型、随机模型、静态模型、动态模型、连续模型、离散模型、线性模型、非线性模型等.
按所用的数学方法分:可分为初等模型、微分方程模型、优化模型、统计模型、概率模型、控制论模型等.
按对象的领域分:可分为人口模型、交通模型、生态模型、经济模型、社会模型等.