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数值描述模型|数学模型建模方法及应用

时间:2023-11-04 理论教育 版权反馈
【摘要】:1)平均量模型平均量模型指的是,通过引入和计算变量的平均值,从总体上刻画变量的取值规律和特征的模型.例如,如果以每周为时间周期考察存储费用,由于每周的费用是随机变化的,所以我们可以建立平均每周的费用计算模型.对于确定性的变量取值,其平均量模型可以用算术平均、几何平均、加权平均等平均值模型表示和计算,而对于随机取值的变量,其平均量模型可以用随机变量或随机变量的函数的数学期望模型表示和计算.2)最大最

数值描述模型|数学模型建模方法及应用

1)平均量模型

平均量模型指的是,通过引入和计算变量的平均值,从总体上刻画变量的取值规律和特征的模型.例如,如果以每周为时间周期考察存储费用,由于每周的费用是随机变化的,所以我们可以建立平均每周的费用计算模型.对于确定性的变量取值,其平均量模型可以用算术平均、几何平均、加权平均等平均值模型表示和计算,而对于随机取值的变量,其平均量模型可以用随机变量或随机变量的函数的数学期望模型表示和计算.

2)最大最小量模型

最大最小量模型指的是,在确定某些状态时,可以通过建立求某种变量的最大值或最小值模型,计算其某些特定的状态.例如,在一个不规则的区域内部,可以考虑其最大的内切圆,作为通过该区域的最大状态的标志.

3)几何密度模型

几何密度模型指的是,用来表示某种量的几何存在状态的数学模型.为了计算和表示某种几何量的总量,就需要记录在某个时刻时,单位几何量下的该数量的取值,然后用定积分形式计算表达总量.

4)时间密度模型

时间密度模型指的是,通过引入考察在每个时刻单位时间内的通过量或者改变量等而建立的数学模型.时间密度模型可以用某种量关于时间的变化率来表示,常用的数学工具是导数

为了计算某种量关于时间的变化率,可以首先考虑在一个时间段内的改变量和积累量等,然后计算平均变化量,再将时间无限缩小,得到某个时刻单位时间内的变化、通过量、累积量、进入量、溢出量等.

数值描述模型是进行计算的模型,是在计算过程中需要的数据形式和表示,需要去感知、体会、分析,找到数据并进行表示和模拟.

5)函数模型

函数模型是变量模型的基本形式.为了进一步分析研究因变量的规律和性质,需要引入适当的自变量,建立起因变量和自变量之间的对应关系,进而得到函数模型.这为进一步计算分析和研究该因变量提供了基本的数学形式,可以利用各种函数工具来计算和研究该函数的性质,如导数、微分、极限、积分、原函数、泰勒展开式、极值分析、中值分析等.微积分的所有的概念模型和计算工具模型都可以利用.

6)随机变量模型(www.xing528.com)

如果某种数据来源于某种变化的过程,并且这个变化过程的结果具有不确定性、多样性、重复性,就可以引入随机变量模型来统一表示这些数据,这样,就形成了随机变量模型,包括随机向量模型.如市场需求量、商品价格、某个位置的风力大小、海水中某处的海浪高度等都是随机变量.如果需要同时考虑多个数量指标,就会形成随机向量.如果需要考虑每个时刻的随机变量,就会形成时间序列和随机过程.这些都统一称为随机变量.它是进一步计算的基本数学形式和工具.随机变量模型的引入需要明确的随机试验或随机现象的观察,且要表明随机变量的载体,如事物、过程、系统、阶段、个体、行为等.

7)积分模型

如果某种量具有可加性,即可以将该量划分成若干部分量之和,则可以建立积分模型来计算该量的值.建立积分模型的步骤是,首先对量进行特殊形式的划分,将该量划分成若干部分量之和,然后通过计算部分量的近似值,得到该量的微分形式,即微元素,最后对该微元素进行求和得到定积分,即得到该量的定积分计算表达式,从而形成积分模型.

这种模型适用于计算具有可加性的量,且能够计算出这种量的部分量的有效近似微分形式,然后通过对微分进行积分,得到定积分计算模型.

该模型的多维形式包括二重积分、三重积分、一般的n重积分、对弧长的曲线积分、对坐标的曲线积分、对面积的曲面积分、对坐标的曲面积分等.这些数学模型可以计算各种形状物体的质量、质心转动惯量、物体之间的吸引力长度、面积、体积、变力做的功、水压力等,凡是有可加性的量都可以通过积分模型计算.线积分的格林公式模型、曲面积分的高斯公式模型,以及曲线积分的斯托克斯模型,都是积分模型的特殊规律模型,可以用来模拟和计算特殊关系下的问题.

8)满意度模型

对于某些现象我们要基于客观信息做出偏主观的分析、认识、对比,或者进行方案的选择,或者进行对象的评价等,这时就需要对研究对象进行评价量化指标的界定和引入,这种与主观认识有一定关系的量化指标,称为满意度,由此建立的数学模型就是满意度模型.

决策方案涉及的对象体系、系统、过程中提炼出来的、能够与人的主观上满意度一致的数量指标体系,称为满意度指标,用S表示,它是决策方案的函数.这种指标由两个方面决定:一是决策方案本身固有的、能够反映其本质特征的数值,是由方案本身涉及的对象、过程、因素、属性等构成的泛函;二是主观上人们对于客观事物的认知认可程度,这种程度的量化数值化就构成了满意度指标的重要组成.

满意度指标体系往往由多个指标组成,因为一个系统或过程本身涉及多方面的特征,而主观上人们又可能关心多个方面的属性和特点,并根据综合指标进行最后的判断.

对于形成的多个满意度指标,需要将它们合成一个总的指标.而这种综合方法最常用的就是层次分析法,利用层次分析建立不同指标在总满意度指标下的权重大小,然后利用这些权重进行线性加权,构成总的满意度指标.

在形成指标体系时,有时还要对人群进行不同的分类,因为在形成分指标时,不同人群的满意度标准不一样,因此经常要对某些因子进行调节.

满意度的定义方式可以多种多样,经常用函数形式来表示针对考察对象的某个方面的满意度,函数的形式可以是多种多样的,也可以是分段函数.

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