为什么要求解模型?

熟悉数学建模过程的同学可能对上述问题有疑惑,这难道也算是一个问题,不求解模型那要模型干啥?但是对于很多数学建模初学者而言,这确实是个问题,他们的建模报告或者方案中没有求解,没有答案,而只有分析。所以今天我就来谈谈,为什么需要求解模型。

给出结果,是一般问题解决的目标

建立数学模型,可以将问题的重要因素理清,同时符号化后的变量更容易进行数学上的组合和表达。一个好的数学模型把握了问题的核心特征,可以作为一类方法用于类似问题上。如果建立模型的目的只是构建一种数学表达将问题描述清楚,那建立好数学模型基本算是解决了这个问题了,似乎也没啥问题。

可是,很多时候并不只是需要我们呈现解决问题的框架或结构(数学模型),而是需要真真切切给出个具体结果的,比如“哪款电脑最适合王老师数学建模授课?”这就是一个具体的问题了,最终如果不给出具体的电脑品牌或者型号,似乎就不算是完成对这个问题的解决。当然,有的同学可能会说,“适合王老师的电脑有很多,不同情景有不同的推荐,不可能一一列出”。很好,这说明同学对结果已经有一个预判了,预判到多个解,那这时,也需要对几个重要场景下的判断给出推荐或者举些例子,更为一般的结果,则由流程图、决策树等方式呈现。为什么不能只是给出一些判断标准或思路呢?因为这样像是把问题求解又交给了读者(虽然已不是原始的问题,但还需一部分工作交由读者去做)。

给出结果,才能验证结果

只列模型不给结果,除了增加读者阅读难度或者没达到问题提出者预期以外,对于建模者本身也有影响。没有结果就没有办法验证结果的好坏,从而无法进一步迭代建模过程。这就好比老师布置了作业题,然后学生只在解答处写上应该如何如何做,但是没有具体去做。学生的思路可能是对的,但我想大部分人对这样的解答也是不满意的。

实际学习中,总是如此完成作业的学生也往往表现出“眼高手低”的解题特点,知道怎样做但得到答案时却总犯这样或那样的问题,考试中也拿不了高分。如果平时能想思路,同时能练习将思路执行下来得到结果,然后结果再与标准答案作对比,如果与答案一致那增强了解题信心;不对,就反思是标准答案不对还是自己某些环节没做好,进而改进。虽然数学建模问题没有标准答案,但是,得到结果进行验证与传统数学问题求解练习的思路是类似的,就是起到一个确认和反思的作用。

多种方法求解结果

有的时候不是建模者不想给出结果或者轻视求解过程,而是求解对于他而言有些困难。当然,求解数学问题的能力本身就是需要训练的,如果在求解过程中遇到困难,要想着去提升自身的数学解题能力。但是,在建模比赛或需要短时间要求结果(相对于从不能解决问题到提升数学能力后可解决问题的过程)时,可灵活地采用其他方式进行求解,比如用计算机或其他计算软件进行求解,估计得到近似解,或者将求解问题弱化,求得一个相对满意的解。以上都是求解可选择的方案。

总而言之,有结果的建模方案才是一个相对完整的方案。

求解方法

  1. 使用学校所学知识求解
  2. 使用科学计算器求解
  3. 使用专门软件(SPSS, Lingo等)求解
  4. 使用编程语言求解(Python,Matlab, R...)

求解算法

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