建立數(shù)學模型的方法?8.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型 建立一種能夠模仿人類大腦神經(jīng)元學習能力的模型,通過數(shù)據(jù)訓練來獲取的特性和規(guī)律。9.博弈論模型 基于博弈論的思想,建立參與者之間策略與收益的數(shù)學模型,分析各方在博弈過程中的最佳決策。那么,建立數(shù)學模型的方法?一起來了解一下吧。
建立模型的方法:機理分析法和測試分析法。
建立模型的步驟:模型的假設(shè),模型的建立,模型的分析與求解,模型的檢驗與修改,模型的推廣,模型優(yōu)缺點。
建立模型的常用:matlab,輔助:word,Excel,visio,mathtype。
建立模型有關(guān)的數(shù)學知識:線性規(guī)劃,回歸方程,常微分方程,概率論與數(shù)理統(tǒng)計。
MATLAB的使用:在執(zhí)行命令窗口輸入所需的公式或者方程,輸入完成后,回車即可得到所需結(jié)果。
建模應用
數(shù)學是研究現(xiàn)實世界數(shù)量關(guān)系和空間形式的科學,在它產(chǎn)生和發(fā)展的歷史長河中,一直是和各種各樣的應用問題緊密相關(guān)的。數(shù)學的特點不僅在于概念的抽象性、邏輯的嚴密性、結(jié)論的兄彎明確性和體系的完整性,而且在于它應用的廣泛性。
自旦段從20世紀以來,隨著科學技術(shù)的迅速發(fā)展和計算機的日益普及,人們對各種問題的要求越來越精確,使得數(shù)學的應用越來越廣泛和深入,特別是在21世紀這個知識經(jīng)濟時代,數(shù)學科學的地位會發(fā)生巨大的模塵譽變化,它正在從國家經(jīng)濟和科技的后備走到了前沿。
經(jīng)濟發(fā)展的全球化、計算機的迅猛發(fā)展、數(shù)學理論與方法的不斷擴充,使得數(shù)學已經(jīng)成為當代高科技的一個重要組成部分和思想庫,數(shù)學已經(jīng)成為一種能夠普遍實施的技術(shù)。
1、模型準備
首先要了解問題的實際背景,明確建模目的,搜集必需的各種信息,盡量弄清對象的特征。
2、模型假設(shè)
根據(jù)對象的特征和建模目的,對問題進行必要的、合理的簡化,用精確的磨衫殲語言作出假設(shè),是建模至關(guān)重要的一步。如果對問題的所有因素一概考慮,無疑是一種有勇氣但方法欠佳的行為,所以高超的建模者能充分發(fā)揮想象力、洞察力和判斷力,善于辨別主次,而且為了使處理方法簡單,應盡量使問題線性化、均勻化。
3、模型構(gòu)成
根據(jù)所作的假設(shè)分析對象的因果關(guān)系,利用對象的內(nèi)在規(guī)律和適當?shù)臄?shù)學,構(gòu)造各個量間的塌賣等式關(guān)系或其它數(shù)學結(jié)構(gòu)。
這時,我們便會進入一個廣闊的應用數(shù)學天地,這里在高數(shù)、概率老人的膝下,有許多可愛的孩子們,他們是圖論、排隊論、線性規(guī)劃、對策論等許多許多,真是泱泱大國,別有洞天。不過我們應當牢記,建立數(shù)學模型是為了讓更多的人明了并能加以應用,因此愈簡單愈有價值。
4、模型求解
可以采用解方程、畫圖形、證明定理、邏輯運算、數(shù)值運算等各種傳統(tǒng)的和近代的數(shù)學方法,特別是計算機技術(shù)。
一、機理分析法 從基本物理定律以及的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)來推導出模型.
1.比例分析法--建立變量之間橘李函數(shù)關(guān)系的最基本最常用的方法.
2.代數(shù)方法--求解離散問題(離散的數(shù)據(jù)、符號、圖形)的主要方 法.
3.邏輯方法--是數(shù)學理論研究的重要方法,對社會學和經(jīng)濟學等領(lǐng)域的實際問題,在決策,對策等學科中得到廣泛應用.
4.常微分方程--解決兩個變量之間的變化規(guī)律,關(guān)鍵是建立"瞬時變化率"的表達式.
廳伍慧5.偏微分方程--解決因變量與兩個以上自變量之間的變化規(guī)律扮答.
二、數(shù)據(jù)分析法 從大量的觀測數(shù)據(jù)利用統(tǒng)計方法建立數(shù)學模型.
1.回歸分析法--用于對函數(shù)f(x)的一組觀測值(xi,fi)i=1,2… n,確定函數(shù)的表達式,由于處理的是靜態(tài)的獨立數(shù)據(jù),故稱為數(shù)理統(tǒng)計方法.
2.時序分析法--處理的是動態(tài)的相關(guān)數(shù)據(jù),又稱為過程統(tǒng)計方法.
三、仿真和其他方法
1.計算機仿真(模擬)--實質(zhì)上是統(tǒng)計估計方法,等效于抽樣試驗
① 離散仿真--有一組狀態(tài)變量.
② 連續(xù)仿真--有解析表達式或結(jié)構(gòu)圖.
2.因子試驗法--在上作局部試驗,再根據(jù)試驗結(jié)果進行不斷分析修改,求得所需的模型結(jié)構(gòu).
3.人工現(xiàn)實法--基于對過去行為的了解和對未來希望達到的目標,并考慮到有關(guān)因素的可能變化,人為地組成一個.
建立數(shù)學模型的方法大體上可分為兩大類、一類是機理分析方法,一類是測試分析方法。機理分析是根據(jù)對現(xiàn)實對象特性的認識、分析其因果關(guān)系,找出反映內(nèi)部機理的規(guī)律,建立的模型常有明確的物理或現(xiàn)實意義。
模型準備首先要了解問題的實際背景,明確建模的目的搜集建模必需的各種正瞎蠢信息如現(xiàn)象、數(shù)據(jù)等,盡量弄清對象的特征,由此初步確定用哪一類模型,總之是做好建模的準備工作。
情況明才能方法對,這一步一定不能忽視,碰到問題要虛心向從事實際工作的同志請教,盡量掌握第一手資料。
模型假設(shè)根據(jù)對象的特征和建模的目的,對問題進行必要的、合理的簡化,用精確的語言做出假設(shè),可以說是建模的關(guān)鍵一步一般地說,一個實際問題不經(jīng)過簡化假設(shè)就很難翻譯成數(shù)學問題,
即使可能,也很難求解不同的簡化假設(shè)會得到不同的模型假設(shè)作得不合理或過份簡單,會導致模型失敗或部分失敗,于是應該修改和補充假設(shè),假設(shè)作得過分詳細,試圖把復雜對象的各方面因素都考慮進去,可能使你很難甚至無法繼續(xù)下-步的工作。
通常,作假設(shè)的依據(jù),一是出于對問題內(nèi)在規(guī)律的認識,二是來自對數(shù)據(jù)或現(xiàn)象的分析,也可以是二者的綜合·作假設(shè)時既要運用與問題相關(guān)的物理、化學舉陪、生物、經(jīng)濟等方面的知識,又要充分發(fā)揮想象力、洞察力和判斷力,善于辨別問題的主次,
果斷地抓住主要因素,舍棄次要因素,盡量將問題線性神如化、均勻化經(jīng)驗在這里也常起重要作用寫出假設(shè)時,語言要精確,就象做習題時寫出已知條件那樣。
數(shù)學建模的七個具體步驟如下:
1、明確問題
數(shù)學建模所處理的問題通常是各領(lǐng)域的實際問題,這些問題本身往往含糊不清,難以直接找到關(guān)鍵所在賀虛,不能明確提出該用什么方法。因此建立模型的首要任務(wù)是辨明問題,分析相關(guān)條件和問題,一開始盡可能使問題簡單,然后再根據(jù)目的和要求逐步完善。
2、合理假設(shè)
作出合理假設(shè),是建模的一個關(guān)鍵步驟。一個實際問題不經(jīng)簡化、假設(shè),很難直接翻譯成數(shù)學問題,即使可能也會因其過于復雜而難以求解。因此,根據(jù)對象的特征和建模的目的,需要對問題進行必要合理地簡化。合理假設(shè)的作用除了簡化問題,還對模型的使用范圍加以限定。
3、搭建模型
搭建模型就是根據(jù)實際問題的基本原理或規(guī)律,建立變量之間的關(guān)系。要描述一個變量隨另一個變量的變化而變化,最簡單的方法是作圖,或者畫表格,還可以用數(shù)學表達式。在建模中,通常要把一種形式轉(zhuǎn)換成另一種形式。將數(shù)學表達式轉(zhuǎn)換成圖形和表格較容易,反過來則比較困難。
4、求解模型
對模型的禪悶燃求解往往涉及不同學科的專業(yè)知識。
以上就是建立數(shù)學模型的方法的全部內(nèi)容,2.量綱分析法。量綱分析是20世紀初提出的在物理領(lǐng)域中建立數(shù)學模型的一種方法,它是在經(jīng)驗和實驗的基礎(chǔ)上,利用物理定律的量綱齊次性,確定各物理量之間的關(guān)系。它是一種數(shù)學分析方法,通過量綱分析。