摘 要：不知不覺中，數(shù)學(xué)建模已經(jīng)成為在學(xué)生中一個(gè)非常熱門的名詞隨著各類數(shù)學(xué)建模大賽的如火如荼，數(shù)學(xué)建模的概念已經(jīng)逐步走入到我們中學(xué)生的視線中。很多同學(xué)對于數(shù)學(xué)、對于數(shù)學(xué)建模的理解還存在著很多偏頗之處，認(rèn)為數(shù)學(xué)這門學(xué)科太過深?yuàn)W，比較難以學(xué)習(xí)領(lǐng)悟透徹，本文通過自身的理解，簡要介紹了數(shù)學(xué)建模的概念與過程，體現(xiàn)了數(shù)學(xué)思想在問題解決過程中的指導(dǎo)作用，同時(shí)揭開數(shù)學(xué)建模的神秘面紗，讓數(shù)學(xué)以更加平易近人的方式成為我們數(shù)學(xué)的工具。

關(guān)鍵詞：數(shù)學(xué)建模；過程；應(yīng)用

數(shù)學(xué)是一門高度的抽象并且嚴(yán)密的科學(xué)這沒錯(cuò)，但是同樣的數(shù)學(xué)中的許多結(jié)論與方法，我們可以很好的應(yīng)用在生活中的方方面面。數(shù)學(xué)應(yīng)該是理工科學(xué)生最重要的一門基礎(chǔ)學(xué)科，然而我們大部分的同學(xué)，甚至我自己常常都會有“不知道學(xué)了數(shù)學(xué)有什么用，學(xué)會了微分與導(dǎo)數(shù)日常生活也用不到”的困惑，除了備戰(zhàn)考試，“學(xué)而無趣”、“學(xué)而無用”的現(xiàn)象還是非常明顯的。但是伴隨著現(xiàn)代社會的高速發(fā)展，我們所掌握的科學(xué)技術(shù)水平也在穩(wěn)步提高，數(shù)學(xué)本身的發(fā)展也是日新月異。時(shí)至今日，數(shù)學(xué)在其他各個(gè)學(xué)科之中的應(yīng)用已經(jīng)顯得尤其重要。如何通過靈活的應(yīng)用所掌握的數(shù)學(xué)知識去解決各類生產(chǎn)生活中遇到的實(shí)際問題時(shí)，建立合理地?cái)?shù)學(xué)模型就成為至關(guān)重要的一點(diǎn)。

一、數(shù)學(xué)建模的概述

人們在對一個(gè)現(xiàn)實(shí)對象進(jìn)行觀察、分析和研究的過程中經(jīng)常使用模型，如科技館里的各類機(jī)械模型、水壩模型、火箭模型等，實(shí)際上，我們常常接觸到的照片、玩具、地圖、電路圖實(shí)驗(yàn)器材等都是模型。通過使用一定的模型，可以能夠概括、集中以及更直觀的反映現(xiàn)實(shí)對象的一些特征，進(jìn)而可以幫助人們迅速、有效地了解并掌握所研究的對象。而隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)與理論的日漸成熟，以及我們研究對象逐步復(fù)雜化、抽象畫，可以通過計(jì)算機(jī)模擬的數(shù)學(xué)模型應(yīng)運(yùn)而生。其實(shí)數(shù)學(xué)模型不過是更抽象些的模型，而數(shù)學(xué)建模就是建立這一模型的過程，并且能夠?qū)⒔：笥?jì)算得到的結(jié)果來解釋實(shí)際問題，同時(shí)接受實(shí)際的檢驗(yàn)。

當(dāng)我們需要對一個(gè)實(shí)際問題從定量的角度分析和研究時(shí)，就需要通過深入調(diào)查研究、了解對象信息，并作出作出簡化假設(shè)、分析內(nèi)在規(guī)律，然后用數(shù)學(xué)的符號和語言，把這一問題表述為數(shù)學(xué)式子即為數(shù)學(xué)模型。這一數(shù)學(xué)模型再經(jīng)過反復(fù)的檢驗(yàn)和修正最終得到的模型結(jié)果來解釋實(shí)際問題，并且可以接受實(shí)際的檢驗(yàn)。當(dāng)今時(shí)代，數(shù)學(xué)的應(yīng)用已經(jīng)不僅局限在工程技術(shù)、自然科學(xué)等領(lǐng)域， 并以空前的廣度和深度向環(huán)境、人口、金融、醫(yī)學(xué)、地質(zhì)、交通等嶄新的領(lǐng)域滲透，形成了所謂的數(shù)學(xué)技術(shù)，并成為現(xiàn)代高新技術(shù)的重要組成。這其中，建立研究對象的數(shù)學(xué)模型并計(jì)算求解成為首要的和關(guān)鍵的步驟。數(shù)學(xué)建模和計(jì)算機(jī)技術(shù)在知識經(jīng)濟(jì)時(shí)代為科學(xué)研究提供了重要的幫助。

二、數(shù)學(xué)建模的過程

數(shù)學(xué)建模的過程可粗略以上方框圖表示，其具體步驟可以概述為：

1）通過分析問題的實(shí)際情況，可以充分了解所面臨問題的背景，去大膽分析并且暴漏出問題的本質(zhì)，針對研究對象提出問題。

2）忽略非主要因素，直接列出研究的對象的關(guān)鍵問題。將復(fù)雜問題簡化，抓住關(guān)鍵點(diǎn)，大大提高問題解決的效率。

3）通過應(yīng)用數(shù)學(xué)公式與理論，尋找客觀規(guī)律。必要時(shí)可以借助計(jì)算機(jī)軟件，形成合適的數(shù)學(xué)模型。

4）通過運(yùn)作已建立的數(shù)學(xué)模型，產(chǎn)生結(jié)果，進(jìn)而通過結(jié)果的對比判斷所建立的數(shù)學(xué)模型是否真正符合實(shí)際的客觀規(guī)律。這是一個(gè)動態(tài)的檢驗(yàn)、修改的過程，通常需要多次的模擬和完善才能夠建立起合理有效的數(shù)學(xué)模型。

5）將建成的數(shù)學(xué)模型規(guī)律轉(zhuǎn)化為解決實(shí)際生活中的各種問題的方法，進(jìn)而可以直接或間接地提高生產(chǎn)、生活效率。

數(shù)學(xué)建模其實(shí)就是連接數(shù)學(xué)理論知識和數(shù)學(xué)實(shí)際應(yīng)用兩者之間的一條紐帶。總有一些同學(xué)將數(shù)學(xué)建?？吹枚嗝吹母呱钅獪y，其實(shí)我們在以前的日常的學(xué)習(xí)中早就已經(jīng)接觸過了數(shù)學(xué)建?！，F(xiàn)在經(jīng)常被我們當(dāng)成搞笑段子來講的一些小學(xué)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的階段做過的很多應(yīng)用題，實(shí)際就是一種簡單的數(shù)學(xué)建模。

數(shù)學(xué)建模的確切的含義目前尚無定論，但比較莫忠一是的看法為：通過將實(shí)際問題的抽象化，歸納并簡化問題，進(jìn)而確定變量跟參數(shù)，運(yùn)用數(shù)學(xué)的理論和方法，逐步確立比較合理的數(shù)學(xué)模型；然后再應(yīng)用數(shù)學(xué)與其他相關(guān)學(xué)科中的理論和方法借助計(jì)算機(jī)等相關(guān)技術(shù)手段，建立起數(shù)學(xué)模型；接著我們會對此模型進(jìn)行反復(fù)地驗(yàn)證，分析討論，不斷地對其進(jìn)行修正，逐漸地改進(jìn)使它更加的規(guī)范化。簡單來說，數(shù)學(xué)建模就是以現(xiàn)實(shí)作為背景，用數(shù)學(xué)科學(xué)理論作依托，解決實(shí)際生產(chǎn)生活中問題的過程。因而，可以說我們所熟知的任何一個(gè)數(shù)學(xué)上的概念、定理、命題或者結(jié)構(gòu)，都可以看作是數(shù)學(xué)模型。

三、數(shù)學(xué)建模的應(yīng)用與總結(jié)

進(jìn)入計(jì)算機(jī)技術(shù)引領(lǐng)的20世紀(jì)，隨著電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)與飛速發(fā)展，數(shù)學(xué)以前所未有的廣度和深度向各個(gè)領(lǐng)域滲透，而數(shù)學(xué)建模正是這其中的紐帶。

在統(tǒng)工程技術(shù)領(lǐng)域諸如機(jī)械、電機(jī)、土木、水利等方面，數(shù)學(xué)建模已展現(xiàn)了其重要作用。建立在數(shù)學(xué)模型和計(jì)算機(jī)模擬基礎(chǔ)上的新型技術(shù)，已經(jīng)憑借其快速、經(jīng)濟(jì)、方便的優(yōu)勢，大量地替代了傳統(tǒng)工程設(shè)計(jì)中的現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)和物理模擬等手段。

高科技時(shí)代下的技術(shù)本質(zhì)上已經(jīng)成為一種數(shù)學(xué)技術(shù)，源于支撐現(xiàn)代科技的計(jì)算機(jī)軟件是數(shù)學(xué)建模、數(shù)值計(jì)算和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物在這個(gè)意義上，數(shù)學(xué)不再僅僅作為一門科學(xué)，它是許多技術(shù)的基礎(chǔ)，而且直接走向了技術(shù)的前臺。

馬克思說過，一門科學(xué)只有成功地運(yùn)用數(shù)學(xué)時(shí)，才算達(dá)到了完善的地步。展望21世紀(jì)，數(shù)學(xué)必將大踏步地進(jìn)入所有學(xué)科，數(shù)學(xué)建模將迎來蓬勃發(fā)展的新時(shí)期。

作者簡介：李之焱（1999-），女，漢族，河北邯鄲永年人。