数学建模讲座之十二数学建模漫谈培训课件.pptx
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- 数学 建模 讲座 十二 漫谈 培训 课件
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1、2022-11-5数学建模漫谈数学建模漫谈2022-11-5 宇宙之大,粒子之微,火箭之速,华工之巧,地球之变,生物之谜,日用之繁,数学无处不在,凡是有“量”和“形”的地方就少不了用数学,研究量(或形)的关系、量(或形)的变化、量(或形)的变化关系、量(或形)的关系的变化等问题都离不开数学作为语言工具。著名数学家华罗庚教授语2022-11-5生活离不开数学1、圆形蜘蛛网是一个简单漂亮的数学创造,要分析这个美丽结构用数学方法进行分析时,出现在蜘蛛网中的数学概念是惊人的:半径、弦、平行线段、三角形、全等对应角、对数螺线、悬链线和无理数e2、蜂巢消耗最少的材料和最少的“工时”巴黎科学院院士、瑞士数学
2、家克尼格 2022-11-53、在矿物结构中,可以找到许多更为奇妙的空间图形 2022-11-5问题/应用来自数学的贡献核磁共振成像技术(MRI)计算机辅助成像(CAT)积分几何空中交通管制控制论期权定价Black-Scholes期权模型和Monte Carlo模拟全局勘察、信号处理、图象处理、数据采掘应急用储备物资的管理运筹学、最优化理论复杂网络的稳定性逻辑、计算机科学、组合学机密和完整性数论、密码学/组合学大气和海洋的建模小波、统计学、数值分析敏捷制造、自动制造、可视化、机器人过程质量控制中的几何学、控制论设计和训练模拟、建模、离散数学人类基因组分析数据采掘、模式识别、算法合理的药物设计数
3、据采掘、组合学、统计学Seiberg-Witten方程(弦论)几何学宇宙数据的解释数据采掘、建模、奇点理论复合材料的设计系统控制论、计算、偏微分方程地震的分析和预测过程控制中的统计学、动力系统/湍流建模社会离不开数学2022-11-5 在开普勒以后的一百年后,德国天文学家提出在行星的轨道间缺一颗行星,1781年,德国天文学家威廉赫歇发现了这颗新星,这就是著名的天王星。19世纪中叶,法国天文学家勒维耶(1811-1877)和英国天文学家亚当斯(1819-1892),分别独立计算出一颗新行星,命名为海王星。这些行星运动的规律、以及新行星的发现,都是数学方法的光辉应用的结果。2022-11-5已故的
4、美国科学院院士 Eric Temple Bell(贝尔)于 1951年写的一本书的书名:Mathematics:Queen and Servant of Science 该书主要是为非数学领域的人士和学生写的,介绍纯粹和应用数学的各个方面,更着重在说明数学科学的极端重要性(实际上这是他 1931 年写的 The Queen of the Sciences(科学的王后)和1937 年写的 The Handmaiden of the Sciences(科学的女仆)这两本通俗数学论著的合一修订版.2022-11-5马克思教导我们:一门学科只有成功地运用运用数学时,才算达到了完善的地步!2022-11
5、-5 来自来自31个省区市以及香港的个省区市以及香港的1023所高校所高校12846个队的个队的38000多名大学生参赛。竞赛共多名大学生参赛。竞赛共评出甲组一等奖评出甲组一等奖200个,二等奖个,二等奖716个,乙组个,乙组一等奖一等奖53个,二等奖个,二等奖172个。个。2008年的竞赛情况2022-11-52009年的竞赛情况 共有共有33个省个省(市、自治区,包括香港特区市、自治区,包括香港特区和澳门特区和澳门特区)的的1137所院校、所院校、15042个参赛队,个参赛队,共共4万万5千余名来自各个专业的大学生参加竞千余名来自各个专业的大学生参加竞赛,是历年来参赛人数最多的一年。共评出
6、高赛,是历年来参赛人数最多的一年。共评出高教社杯获得者教社杯获得者2队队(本科组、专科组各本科组、专科组各1队队),Matlab创新奖获得者创新奖获得者2队队(本科组、专科组各本科组、专科组各1队队),本科一等奖,本科一等奖216队,本科二等奖队,本科二等奖820队,队,专科一等奖专科一等奖59队,专科二等奖队,专科二等奖174队。队。2022-11-52010年的竞赛情况 本次竞赛共有来自全国本次竞赛共有来自全国33个省(市、自个省(市、自治区,包括香港和澳门)以及新加坡和澳大利治区,包括香港和澳门)以及新加坡和澳大利亚的亚的1197所高校所高校17317个队的五万多名大学生个队的五万多名大
7、学生参加。首次有国外的大学生参赛,为竞赛走向参加。首次有国外的大学生参赛,为竞赛走向国际化迈出了第一步。通过专家评阅,共评选国际化迈出了第一步。通过专家评阅,共评选出出1372队获全国奖,其中本科组一等奖队获全国奖,其中本科组一等奖210队,队,二等奖二等奖907队,专科组一等奖队,专科组一等奖51队,二等奖队,二等奖204队,一、二等奖分别占参赛总数的队,一、二等奖分别占参赛总数的1.5%和和6.5%。2022-11-52022-11-5百货公司会采取会员卡制度:当客户购买的商品累计到一个额度,就会得到一张贵宾会员卡,在公司周年庆典时向会员发放赠品。赠品很精致,每年到这个时候就会提醒这些客户
8、,是某某百货公司的会员。即使是不贪小便宜的人士也会很高兴,认同这个百货公司。这是一种有效的经营策略。因此,通过与一般客户相区隔,这对吸引一些重要客户是很有帮助的。28.2 评标委员会由招标人代表以及有关技术、经济等方面的专家组成。精致化的服务能够贯彻到眼神和表情。眼神呆若木鸡,服务就会显得生硬。服务要整体表达出真情诚意,眼神也要流露对顾客的感情,这样才能令客户感受深刻。眼神的表达要经过系统训练,除了喜、怒、哀、乐这四种基本表情之外,还要表现出贴切、真诚、热忱、关注等感情,努力做到“眼睛会说话”。(1)技术规格中特别要求的备品备件、易损件和专用工具的费用。成交人的磋商保证金在成交人与采购人签订采
9、购合同5个工作日内退还(以非现金形式)。退还时请返还采购合同(原件)6份,到本采购代理机构财务部办理。4、设备故障与5S2 组织机构e.统计方法的选定必须满足工艺管理的要求,有助于工艺参数的优化,提高工艺技术水平和工艺改进。(3)库存报表:包括商品库存明细表、商品库存汇总表、商品库存报警表、商品库存分析表、商品进销存台帐、商品收发汇总表。4.1禁止敲击,正确操作。充装可燃气体的气瓶注意防止产生静电,开关瓶阀时不得用铁扳手等敲击。高压气瓶开阀时应缓慢开启。(3)库存报表:包括商品库存明细表、商品库存汇总表、商品库存报警表、商品库存分析表、商品进销存台帐、商品收发汇总表。20.3 为买方方便而终止
10、合同2022-11-52022-11-52022-11-5数学建模的历史渊源(一)万物皆数 毕达哥拉斯(Pythagoras,572 BC?497 BC?)古希腊数学家、哲学家、天文学家、音乐家、教育家。无论是解说外在物质世界,还是描写内在精神世界,都不能没有数学!2022-11-5最早悟出万事万物背后都有数的法则在起作用的,是生活在2500年前的毕达哥拉斯。毕达哥拉斯定理毕达哥拉斯定理勾股定理勾股定理 数论数论 毕达哥拉斯对数论作了许多研究,将自然数区分为奇数、偶数、素数、完全数、平方数、三角数和五角数等。2022-11-5 在毕达哥拉斯派看来,数为宇宙提供了一个概念模型,数量和形状决定一切
11、自然物体的形式,数不但有量的多寡,而且也具有几何形状。在这个意义上,他们把数理解为自然物体的形式和形象,是一切事物的总根源。因为有了数,才有几何学上的点,有了点才有线面和立体,有了立体才有火、气、水、土这四种元素,从而构成万物,所以数在物之先。自然界的一切现象和规律都是由数决定的,都必须服从“数的和谐”,即服从数的关系。2022-11-5完全数完全数所有真因子之和等于其本身的自然数。最小的完全数是6(6=1+2+3),下一个是28(28=1+2+4+7+14),496,8128,33550336,8589869056,亲和数亲和数一个数是另一个数的真因数之和的一对数。如(220,284):1+
12、2+4+5+10+11+20+22+44+55+110=2841+2+4+71+142=220;2022-11-5(1184,1210)(1866,Paganini);(17296,18416)(1636,Fermat);(9363584,9437056);音乐音乐那些质量等于某一把锤子重的 的锤子都能产生和谐的声响;4131,21或2022-11-5他曾证明用三条弦发出某一个乐音,以及它的第五度音和第八度音时,这三条弦的长度之比为6:4:3。2022-11-5(二)实数连续统概念(二)实数连续统概念(三)费马大定理(三)费马大定理 一个困惑了世间智者一个困惑了世间智者358年的谜年的谜一条实
13、直线的数学模型0,2,xyznzyxnnn2022-11-5怀尔斯(Andrew Wiles,1953年4月11日-)是当代著名的英国数学家。1996年:当选为美国国家科学院外籍院士并获该科学院数学奖;获欧洲的奥斯特洛夫斯基奖和瑞典科学院舍克奖 获法国的费马奖;获沃尔夫奖。1997年:获美国数学会科尔奖;获得1908年沃尔夫斯科尔(Wolfskehl)为解决费马猜想 而设置的 10万马克奖金。1998年:获国际数学家大会颁发的特别贡献奖。2022-11-5证明费马定理的历程:1977年,与科茨(Coates)共同证明了椭圆曲线中最重要的猜想伯奇斯温耐顿代尔(Birch-Swinnerton-D
14、yer)猜想的特殊情形(即对于具有复数乘法的椭圆曲线);1984年和马祖尔(Mazur)一起证明了岩泽理论中的主猜想;1994年,在此前工作的基础上,通过证明半稳定的椭圆曲线的谷山志村韦伊猜想,从而完全证明了费马最后定理。2022-11-5艾萨克牛顿英国物理学家、数学家、天文学家和自然哲学家 苹果为什么要掉在地上??(四)万有引力定律以及微积分的产生(四)万有引力定律以及微积分的产生28.3 评标委员会负责评标工作,根据招标文件的要求对投标文件进行审查、质疑、评估和比较。并向招标人推荐不超过三家的中标候选人并排序,或根据招标人的授权直接确定中标人。37.1 评标委员会根据招标人的授权直接确定中
15、标人。15.1 除了第14条的规定之外,不应对合同条款进行任何变更或修改,除非双方同意并签署书面的合同修改协议,成为本合同不可分割的组成部分,具有与本合同同样的效力。5.2.2 各部门根据本部门的实际情况,参照相关国家标准,明确指标概念和口径范围,确定抽样方法及频次,运用数理统计方法进行统计与分析;4.1承包方应合理编制日常维护所需的材料和备品配件的采购计划,并提交业主审查。业主将在对承包方提交的材料和备品配件的采购计划进行审查后确定最终的材料和备品配件的采购计划并据之进行采购。业主采购的材料和备品配件到货后,承包方应协助业主进行开箱验收,验收合格的材料和备品配件由业主负责库存保管。4.8.1
16、安全生产法律法规健全生产基本知识,安全生产规章制度及劳动纪律;2.2严格按国家相关规定组织新建压力容器的验收和试运行工作。5、表现突出,能起到一定的先进模范作用(获得企业级以上表彰者优先推荐)。各县区负责人,要与各药商签订协议。进行终端包装,利用条幅、张贴画、展板对产品进行宣传;服务也是整个企业团队精神的体现。服务做得好,不用再去做广告,人家就会来支持企业的业务。良好的企业形象是无形的资产,也是开源节流。第七条 各企业团组织要积极争取党组织对“推优入党”工作的领导和指导,认真做好“推优入党”工作。企业在改善服务的过程中,往往会遇到很多实际问题,甚至会难以推进下去。很多企业在培训之后,服务水平又
17、很快回复到原来的水平。造成这些问题的原因总体而言可以归结为员工不能够充分的配合。2022-11-5从实际问题到数学模型 几个历史性问题 利益博弈 几项智力游戏2022-11-5 例例1 孙子算经孙子算经中记载了这样的一个问题:中记载了这样的一个问题:“今有雏兔同笼,今有雏兔同笼,上有三十五头,下有九十四足,问雏兔各几何?上有三十五头,下有九十四足,问雏兔各几何?”1几个历史性问题几个历史性问题如果考虑如果考虑“独脚鸡独脚鸡”和和“双脚兔双脚兔”的话,脚就由的话,脚就由94只变成了只变成了47只。只。1.1 丢番图问题丢番图问题 每只每只“鸡鸡”的头数与脚数之比变为的头数与脚数之比变为1:1,每
18、只每只“兔兔”的头数与脚数之比变为的头数与脚数之比变为1:2。“独脚鸡独脚鸡”和和“双脚兔双脚兔”的脚的数量与他们的头的数量之差,的脚的数量与他们的头的数量之差,就是兔子的只数就是兔子的只数 123547鸡的数量就是鸡的数量就是231235(只)。(只)。(只);(只);2022-11-5 例例2 一百匹马,一百块瓦,大马驮仨,小马驮俩,马仔俩驮一一百匹马,一百块瓦,大马驮仨,小马驮俩,马仔俩驮一块。问大马、小马、马仔各几何。块。问大马、小马、马仔各几何。解解 设大马,小马,马仔分别为设大马,小马,马仔分别为1001321002xyzxyz5(20)32(100)3yxzx匹,应有匹,应有分别
19、消去分别消去 和和 可得可得,x y zzy这是一个不完全方程组的求整数解问题这是一个不完全方程组的求整数解问题丢番图问题。丢番图问题。2022-11-5可见,问题共有七组解。x20,100 xx5(20)3yx2(100)3zx都是3的倍数,故可能取值如下。2581114172030252015105068707274767880返回2022-11-5 例例3 华裔科学家李政道在中国科技大学少年班提出华裔科学家李政道在中国科技大学少年班提出“五猴分桃五猴分桃”的问题。的问题。五只猴子分一大堆桃。第一只猴子单独来了,它发现桃子的总五只猴子分一大堆桃。第一只猴子单独来了,它发现桃子的总数比数比5
20、的某个倍数多的某个倍数多1,于是它吃了一个桃子然后拿走了总数的五,于是它吃了一个桃子然后拿走了总数的五分之一;第二只猴子来了,误以为自己最先到达,它发现桃子的分之一;第二只猴子来了,误以为自己最先到达,它发现桃子的总数比总数比5的某个倍数多的某个倍数多1,它也吃了一个桃子然后拿走了总数的五,它也吃了一个桃子然后拿走了总数的五分之一,分之一,最后,第五只猴子发现桃子的总数比,最后,第五只猴子发现桃子的总数比5的某个倍数多的某个倍数多1,它也吃了一个桃子然后拿走了总数的五分之一。试问起初的这,它也吃了一个桃子然后拿走了总数的五分之一。试问起初的这堆桃子至少要有多少个。堆桃子至少要有多少个。设这堆桃
21、子共有设这堆桃子共有 个,第五只猴子离开之后剩下个,第五只猴子离开之后剩下 个桃子。个桃子。第一只猴子连吃带拿,共得到第一只猴子连吃带拿,共得到 个桃子;剩下个桃子;剩下(个)。(个)。xy151x)1(54151xxx2022-11-5第二只猴子共得到第二只猴子共得到 个桃子;剩下的个数个桃子;剩下的个数11)1(5451x2541)1(54541)1(545110(54xxx第五只猴子离开之后,剩下桃子数目应该是第五只猴子离开之后,剩下桃子数目应该是1111)1(5454545454x54545454545423455x4)4(545415415454555xx于是,有于是,有)4(544
22、55xy)4(4)4(555xy,故必有故必有4y是是54的倍数且的倍数且4x是是55的倍数。的倍数。y最小的可能是最小的可能是5441020,x最小的可能是最小的可能是5543121。2022-11-5 在地图上,任何两个相邻的国家应该着上不同的颜。人们发现,在地图上,任何两个相邻的国家应该着上不同的颜。人们发现,每幅地图上不管有多少个国家,只用四种颜色就可以。每幅地图上不管有多少个国家,只用四种颜色就可以。1.2 四色问题四色问题 1970年至年至1976年,美国伊利诺大学哈肯和阿佩尔合作,在美国伊利诺斯年,美国伊利诺大学哈肯和阿佩尔合作,在美国伊利诺斯大学的两台不同的电子计算机上,用了大
23、学的两台不同的电子计算机上,用了1200个小时,作了个小时,作了100亿判断,终亿判断,终于完成了四色定理的证明。于完成了四色定理的证明。ABC CCO这个问题最早是由毕业于伦敦大学的弗南西斯这个问题最早是由毕业于伦敦大学的弗南西斯格思里大约于格思里大约于1852年提出来的。年提出来的。1872年,伦敦数学学会上提出了这个问题,年,伦敦数学学会上提出了这个问题,于是四色猜想成了世界数学界关注的问题。于是四色猜想成了世界数学界关注的问题。1890年,在牛津大学就读的年仅年,在牛津大学就读的年仅29岁的海伍德证明了岁的海伍德证明了一个较弱的命题一个较弱的命题五色定理。五色定理。四色问题的研究,是小
24、问题引出大模型的实例。四色问题的研究,是小问题引出大模型的实例。计算机参与证计算机参与证明的合法地位也由此得到了认可。明的合法地位也由此得到了认可。2022-11-51.3 哥尼斯堡七桥哥尼斯堡七桥 1726年,瑞士数学家欧拉(年,瑞士数学家欧拉(17011783)受聘于沙俄科学院,后来出)受聘于沙俄科学院,后来出任数学部主任。任数学部主任。1736年秋天,欧拉收到来自东普鲁士首都哥尼斯堡(今属年秋天,欧拉收到来自东普鲁士首都哥尼斯堡(今属奥地利)的一封信,哥尼斯堡大学的学生在来信中向他请教的是下面一个奥地利)的一封信,哥尼斯堡大学的学生在来信中向他请教的是下面一个问题。问题。布勒格尔河横穿市
25、区,哥尼斯堡大学的校园就坐落于新旧河道交汇处。布勒格尔河横穿市区,哥尼斯堡大学的校园就坐落于新旧河道交汇处。校园附近有一个小岛,七座小桥分别连通着河岸、小岛和半岛。傍晚前后,校园附近有一个小岛,七座小桥分别连通着河岸、小岛和半岛。傍晚前后,学生们三三两两地散步于小岛上与河岸边。学生们三三两两地散步于小岛上与河岸边。有人突发奇想,能不能在一个晚上走遍这七座桥而每座桥又都只通有人突发奇想,能不能在一个晚上走遍这七座桥而每座桥又都只通过一次呢?过一次呢?2022-11-5店主桥店主桥铁匠桥铁匠桥木桥木桥绿桥绿桥“馋嘴馋嘴”吉布莱茨桥吉布莱茨桥高桥高桥蜜桥蜜桥内福夫岛内福夫岛普雷盖尔河普雷盖尔河新河道
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