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数学模型在生活中的应用

作 者:殷成斌1 李春霞2 (1. 河南省郑州中学 450003 2.河南省郑州市回民中学 450003)

摘   要:建立模型是学习、生活中一种常见的解决各种疑难问题的办法,在数学、物理、化学方面的学习中有着重要的作用和意义,尤其在与我们生活息息相关的数学领域发挥着重要作用。本文主要针对数学模型在现实生活中的广泛应用进行研究,从现状、出现的问题、解决措施和未来的发展前景等几个重要落脚点入手,希望能从现实的需要出发,切实研究数学模型在生活中的应用,为数学模型今后的学习和研究应用做出成绩,提供参考借鉴。
关键词:数学模型;生活;应用;现状;问题;措施

一、引言
数学与我们每个人的生活息息相关,小到出门买菜、购物,大到挣钱理财、再创收益等,都要用到数学这个实用工具。虽然这些简单的数学问题可以用数学直接解决,但是一旦遇到复杂的数学问题,如求圆周率后的无限循环位数,复杂的三角函数计算等,就要另辟蹊径,寻求别的解决办法,如计算器运算、建立数学模型。其中,经过实践检验,最行之有效的办法就是建立数学模型解决现实生活中的实际问题,下文进行简单的介绍。
二、数学模型的常见形式
函数是老师、学生在初高中数学教学中经常接触的一个数学工具,这就是大家最熟悉的数学模型之一。利用多种多样的函数模型,我们可以解决掉数学生活中各种各样复杂的问题,如利用三角函数模型,我们可以根据已知的两个函数值,代入到题目中的三角函数的公式之中,来求出未知的三角函数值,或者根据一组已知的有关系的数据来得出数物之间的函数关系,建立数学模型,解决复杂的三角函数问题。类似的,我们在初高中学过的简单基础函数一次函数、二次函数等,都可以得出函数几个自变量与因变量之间的函数关系,从而解决现实生活中的函数问题。
常见的数学模型除了函数外还有方程也是我们比较熟悉的一种建模形式。早在小学我们就接触过一些比较简单的方程式,到了初高中,更是还要进行进一步的研究。如这样一道例题,阳关学校为了践行绿色校园、低碳行动,积极开展绿色校园活动,在本校六年级各班之间比赛收集易拉罐。已知六一班已经收集了60个,六二班比六一班多收集15个,则请问六二班到底收集了几个易拉罐?阅读题干可以马上分析出来,这道题用算数和方程的办法都可以解决,不过两者相比,方程更为简单、快捷,可以迅速得出答案。设六二班收集了X个易拉罐,则根据题干中的已知条件,我们可以得到这样一个式子,X-60=15,X=75,则六二班一共收集了75个易拉罐,很明显的,在本应用题的实际解题过程中,对比算数的解法,我们可以看出方程在解题中的快速便捷,可以广泛应用到解决现实生活中的实际问题之中。所以如果今后我们再遇到生活中的难题时,我们就可以优先考虑方程这种数学模型,化繁为简,来解决实际问题。
三、数学建模在当今的现状
通过上文的内容,我们主要了解到了数学建模在学生学习和老师教学过程中的作用,学生学会建模,就可以更快的解决掉学习书本知识时遇到的疑难问题,从而增强实践能力,更好地将书本知识与实际生活相结合,真正做到知识的活学活用。而老师在初高中的数学教学中,如果有意识的培养学生的建模能力,就能提高他们的数学专业素养,开拓他们的逻辑思维能力,做好知识的承前启后,为以后的数学学习和物理、化学学习,打下良好的数学基础。
不止在老师、学生们课堂中,甚至在日常生活中一些更深更广的领域,比如在物理的物质探索、化学生产、军事战争中都同样要用到数学建模的思想。由此我们可以这样说,数学建模思想思维在现实生活中是无处不在的。早在上世纪第一次世界大战和第二次世界大战中,就有利用数学模型克敌制胜、取得胜利的例子。比如1944年法国在应对德国来势汹汹的诺曼底进攻中,便大胆利用数学专家的数学建模形式,将坦克、步枪、手榴弹等武器的总性能和射程集中在一个精心计算的函数模型中,孤注一掷,将所有的机械、武器全部用上,终于在敌多我少、敌强我弱的明显劣势下获得成功,一举拿下关键战役的绝对胜利,反败为胜,对本国和世界的战争局面都起到了扭转作用。由此惊心动魄的实例,足可见数学建模在军事生活中的实用性、重要性。
四、数学建模的未来应用
数学建模在现实生活中应用广泛,在物理、化学等多个领域都取得了喜人的成绩,可以说已经成为当下研究问题、解决疑难问题的一个趋势。早在十八世纪,捷克著名的教育家夸美纽斯就曾经说过,教会学生学习一个理论最好的办法就是演示。其实,他的意思就是想告诉我们,要想学好一个理论,真正达到处理问题的地步,就要积极的实践应用。随着生活的发展,遇到的数学问题越来越复杂,就越需要用到数学建模这种有效的形式。
在未来,数学模型可以用来解决生活中常见的最优化问题,比如一个企业的产品,要用多少原料,消耗多少人力和物力,最后定多少的定价合适,确保最终的收入最大,成本最低,效益最好等问题,最有效的办法就是建立相应的数学模型。比如在函数模型中,就可以建立a+b的和除以2的最优目标函数模型,确定函数中自变量和因变量的数值和限制条件,归集为函数最优值问题,用建立函数模型来解决生活中的这个问题。经过这个数学模型的计算,我们便可以最终得出这个企业的这种产品定价多少最为合适,让顾客和经营者都能够满意,取得最高的利润。
数学模型在生活中的妙用除了最优化计算,还有很多,不胜枚举,只要在生活中好好应用数学模型,就可以起到事半功倍的效果,为大家造福。
五、结语
本文主要是研究数学建模在现实生活中的实际应用,由现实生活中常见的数学建模形式入手,深入到数学建模现在的发展现状和出现的问题中,在探索问题的过程中,也积极寻求解决问题的方法,希望能切实从数学建模形式入手,在内容上做出有益的改进和探索,为今后数学建模在现实生活中的应用打开更广阔的大门。
参考文献
[1]孙永强.高中数学阅读网络学习空间设计研究[D].东北师范大学.2015.
[2]钟士军.高中数学探究学习工具设计研究[D].东北师范大学.2013.
[3]贾林祥.认知心理学的联结主义理论研究[D].南京师范大学.2002.
[4]李伟.基于电子书包的小学数学智慧课堂建构方法及支撑工具研究,[D]东北师范大学,2011.
[5]王新宇.基于认知诊断的儿童数学学力结构及测评研究,[D]内蒙古师范大学,2016.
作者简介
殷成斌,1978年9月18日,男,汉族,河南省郑州市人;职称:中学一级教师;单位:郑州中学;专业:数学。
李春霞,1981年3月7日,女,汉族,河南省郑州市人;职称:中学一级教师;单位:郑州市回民中学;专业:数学。