數(shù)學(xué)應(yīng)用專業(yè)畢業(yè)論文

　　數(shù)學(xué)應(yīng)用專業(yè)畢業(yè)論文篇2

　　淺析數(shù)學(xué)建模案例在高等數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

　　摘 要：本文介紹了數(shù)學(xué)建模與高等數(shù)學(xué)結(jié)合的重要性，并通過(guò)幾個(gè)數(shù)學(xué)建模案例說(shuō)明如何在高等數(shù)學(xué)課程中應(yīng)用數(shù)學(xué)建模思想。

　　關(guān)鍵詞：高等院校;高等數(shù)學(xué);數(shù)學(xué)建模案例

　　高等數(shù)學(xué)是高等院校理工科和經(jīng)管類學(xué)生必修的一門數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程，直接關(guān)系到學(xué)生后續(xù)數(shù)學(xué)課程和專業(yè)課程的學(xué)習(xí)。然而，現(xiàn)在的教學(xué)模式過(guò)分強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)知識(shí)的理論性和技巧性，忽略了數(shù)學(xué)的應(yīng)用性。而數(shù)學(xué)建模在提高學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣，提高學(xué)生主動(dòng)獲取知識(shí)的能力，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力等方面體現(xiàn)了重要的作用。因此，將數(shù)學(xué)建模的思想融入日常的高等數(shù)學(xué)的課程教學(xué)中是當(dāng)今高等數(shù)學(xué)課程教學(xué)改革的主要趨勢(shì)。

　　1 在高等數(shù)學(xué)教學(xué)過(guò)程中融入數(shù)學(xué)建模思想的必要性

　　傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)課程體系偏重理論、注重推理，淡化知識(shí)的實(shí)際背景，使教學(xué)與實(shí)際割裂開來(lái)，導(dǎo)致學(xué)生即使學(xué)了很多的公式、定理，也不能用其解決實(shí)際問(wèn)題。而數(shù)學(xué)建模就為我們提供了這一平臺(tái)，使學(xué)生在熟練掌握數(shù)學(xué)基本知識(shí)的同時(shí)，增強(qiáng)了分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

　　1.1 調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情

　　在高等數(shù)學(xué)的教學(xué)中融入數(shù)學(xué)建模思想，可以加深學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)概念的理解、定理的運(yùn)用，認(rèn)清數(shù)學(xué)知識(shí)的來(lái)龍去脈，發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)的應(yīng)用價(jià)值，比之枯燥的理論講解更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。

　　1.2 培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

　　在高等數(shù)學(xué)的教學(xué)中，通過(guò)融入數(shù)學(xué)建模的思想和方法，從問(wèn)題出發(fā)，建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行解決。在數(shù)學(xué)建模活動(dòng)中，學(xué)生要經(jīng)歷分析問(wèn)題、搜集資料、調(diào)查研究、建立模型、求解、完成論文的過(guò)程，整個(gè)建模過(guò)程給了學(xué)生充分的思考空間，發(fā)揮自身的創(chuàng)造性思維，同時(shí)提高學(xué)生把數(shù)學(xué)應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題的能力。

　　1.3 培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)

　　在高等數(shù)學(xué)的教學(xué)中融入數(shù)學(xué)建模的思想，能培養(yǎng)學(xué)生抽象分析能力、數(shù)學(xué)應(yīng)用能力、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力、資料檢索能力以及通過(guò)實(shí)踐加以驗(yàn)證的能力，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力、想象力和洞察力，培養(yǎng)學(xué)生組織、管理、協(xié)調(diào)、合作能力，提高學(xué)生的語(yǔ)言交流、文字表達(dá)和論文寫作能力等，使學(xué)生的綜合素質(zhì)能夠全面提高。

　　2 在高等數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容中融入數(shù)學(xué)建模案例的兩個(gè)實(shí)例

　　數(shù)學(xué)建模思想融入高等數(shù)學(xué)教學(xué)中的一個(gè)直接有效的方法是在教學(xué)過(guò)程中引入與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)模型案例。數(shù)學(xué)模型案例來(lái)自實(shí)際生活的不同領(lǐng)域。通過(guò)解決這些具體事例，不但能讓學(xué)生掌握數(shù)學(xué)概念及原理，而且極大地提高了學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣和信心。

　　例如，在講授極限思想時(shí)，可以講授宋代數(shù)學(xué)家劉徽的割圓術(shù)，讓學(xué)生體會(huì)極限的思想;在講授導(dǎo)數(shù)概念的時(shí)候，可以結(jié)合學(xué)生的專業(yè)講授與學(xué)生專業(yè)相關(guān)的案例，讓學(xué)生從案例中體會(huì)數(shù)學(xué)概念的由來(lái)，并看到數(shù)學(xué)在本專業(yè)中的應(yīng)用。下面我們具體看幾個(gè)案例：

　　案例一：零點(diǎn)存在定理與椅子放平問(wèn)題

　　在講授閉區(qū)間上連續(xù)函數(shù)的零點(diǎn)定理時(shí)，我們可以結(jié)合日常生活中的問(wèn)題：“椅子能在不平的地面上放穩(wěn)嗎?”通過(guò)這個(gè)案例的講解，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)學(xué)生也能深刻的體會(huì)到數(shù)學(xué)知識(shí)的應(yīng)用。

　　經(jīng)過(guò)一些合理假設(shè)后建立模型：首先用變量表示椅子的位置，由于椅腳的連線呈正方形，以中心為對(duì)稱點(diǎn)，正方形繞中心的旋轉(zhuǎn)正好代表了椅子的位置的改變，于是可以用旋轉(zhuǎn)角度這一變量來(lái)表示椅子的位置。

　　其次要把椅腳著地用數(shù)學(xué)符號(hào)表示出來(lái)，如果用某個(gè)變量表示椅腳與地面的豎直距離，當(dāng)這個(gè)距離為0時(shí)，表示椅腳著地了。椅子要挪動(dòng)位置說(shuō)明這個(gè)距離是位置變量的函數(shù)。

　　由于正方形的中心對(duì)稱性，只要設(shè)兩個(gè)距離函數(shù)就行了，記A、C兩腳與地面距離之和為，B、D兩腳與地面距離之和為，顯然、，由假設(shè)2知f、g都是連續(xù)函數(shù)，再由假設(shè)3知、至少有一個(gè)為0。當(dāng)時(shí)，不妨設(shè)，這樣改變椅子的位置使四只腳同時(shí)著地，就歸結(jié)為如下命題：

　　命題：已知、是的連續(xù)函數(shù)，對(duì)任意，*=0，且，則存在，使。

　　證明：將椅子旋轉(zhuǎn)90°，對(duì)角線AC和BD互換，由可知。令，則，由f、g的連續(xù)性知h也是連續(xù)函數(shù)，由零點(diǎn)定理，必存在使，，由，所以。

　　案例二：微分方程與“男生追女生”數(shù)學(xué)模型

　　在講授微分方程的時(shí)候可以結(jié)合“男生追女生”的數(shù)學(xué)模型，學(xué)生對(duì)這個(gè)問(wèn)題會(huì)產(chǎn)生極大的興趣，可以切身體會(huì)到數(shù)學(xué)在實(shí)際生活中的應(yīng)用，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生自己建立一個(gè)“女生追男生”的數(shù)學(xué)模型。

　　首先對(duì)模型進(jìn)行一些必要的假設(shè)：

　　(1)t時(shí)刻A君的學(xué)業(yè)成績(jī)?yōu)閅(t);t時(shí)刻B女對(duì)A君的疏遠(yuǎn)度為X(t);

　　(2)當(dāng)A君沒(méi)開始追求B女時(shí)B女對(duì)A君的疏遠(yuǎn)度增長(zhǎng)(平時(shí)發(fā)現(xiàn)的A君的不良行為)符合Malthus模型，即，其中a為正常數(shù)。

　　(3)當(dāng)Y(t)存在時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)減少X(t)的值與X(t)的值成正比，比例常數(shù)為b，從而

　　(4)A君發(fā)起對(duì)B女追求后，立即轉(zhuǎn)化為B女對(duì)A君的好感，并設(shè)定轉(zhuǎn)化系數(shù)為α，而隨著的A君發(fā)起對(duì)B女的追求，A君學(xué)業(yè)的自然下降率與學(xué)業(yè)成績(jī)成正比，比例系數(shù)為e。于是有

　　由假設(shè)3和假設(shè)4，就得到了學(xué)業(yè)與疏遠(yuǎn)度在無(wú)外界干擾的情況下互相作用的模型：; 其中(1)

　　系統(tǒng)(1)的兩個(gè)平衡位置為：。從(1)的兩方程中消去dt，分離變量可求得首次積分： (2)

　　容易求出函數(shù)有唯一駐點(diǎn)為，是F的極小值點(diǎn)。

　　同時(shí)易見，當(dāng)(B女對(duì)A君恨之入骨)或(A君是一塊只會(huì)學(xué)習(xí)的木頭)時(shí)均有;而(A君作了變形手術(shù)，B女對(duì)他毫無(wú)防備)或(A君不學(xué)無(wú)術(shù)，絲毫不學(xué)習(xí))時(shí)也有。

　　從生態(tài)意義上看這是容易理解的，當(dāng)A君的學(xué)習(xí)成績(jī)下降時(shí)，B女會(huì)疏遠(yuǎn) A君，疏遠(yuǎn)度上升;于是A君就又開始奮發(fā)圖強(qiáng)，學(xué)習(xí)成績(jī)又上升了。于是B女就又和A君開始了來(lái)往，疏遠(yuǎn)度又下降了。與B女交往多了，當(dāng)然分散了學(xué)習(xí)時(shí)間，A君的學(xué)習(xí)成績(jī)下降了?？荚嚻陂g，由于功課繁忙，使得追求攻勢(shì)減少，即h減小，與平時(shí)相比，將有利于學(xué)業(yè)成績(jī)Y的增長(zhǎng)。 這就是Volterra原理。 此原理對(duì)男生有著重要的指導(dǎo)意義：強(qiáng)大的愛情攻勢(shì)有時(shí)不一定能達(dá)到滿意的效果，反而不利與學(xué)業(yè)的成長(zhǎng);有時(shí)通過(guò)慢慢接觸，慢慢了解，再加上適當(dāng)?shù)淖非笮袆?dòng)，女生的疏遠(yuǎn)度就會(huì)慢慢降低。學(xué)習(xí)成績(jī)也不會(huì)降低!

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]嚴(yán)可頌. 數(shù)學(xué)建模案例在高等數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用. 柳州師專學(xué)報(bào)，2012.27(3)

　　[2]關(guān)鵬，馬松林.數(shù)學(xué)建模在高等數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)例.巢湖學(xué)院學(xué)報(bào)，2011.13(6)

　　[3]程承運(yùn). 數(shù)學(xué)建模與高等數(shù)學(xué)教學(xué)改革.中國(guó)電力教育，1997

　　[4]崔海英，侯文宇，李林杉. 把數(shù)學(xué)建模融入高等數(shù)學(xué)教學(xué)中的兩個(gè)案例[J].北京聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2010，24(1)：82-84，93.