如何构建数学模型

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(1)模型准备要建立实际问题的数学模型,首先要对需要解决问题的实际背景和内在机理进行深刻的了解,通过适当的调查和研究明确所解决的问题是什么?所要达到的主要目的是什么?在此过程中,需要深入实际进行调查和研究,收集和掌握与研究问题相关的信息、资料,查阅有关的文献资料,与熟悉情况的有关人员进行讨论,弄清实际问题的特征,按解决问题的目的更合理地收集数据,初步确定建立模型的类型等。

(2)模型假设一般来说,现实世界里的实际问题往往错综复杂,涉及面极广。这样的问题,如果不经过抽象和简化,人们就无法准确地把握它的本质属性、就很难将其转化为数学问题;即便可以转化为数学问题,也会很难求解。因此要建立一个数学模型,就要对所研究的问题和收集到的相关信息进行分析,将那些反映问题本质属性的形态量及其关系抽象出来,而简化掉那些非本质的因素,使之摆脱实际问题的集体复杂形态,形成对建立模型有用的信息资源和前提条件。作假设时既要运用与问题相关的物理、化学、生物、经济等方面的知识,又要充分发挥想象力、洞察力和判断力。但是,对实际问题的抽象和简化也不是无条件的(不合理的假设或过于简单的假设会导致模型的失败),必须按照一定的合理性原则进行。假设的合理性原则有以下几点。

①目的性原则:根据研究问题的特征抽象出与建模目的有关的因素,简化掉那些与建立模型无关或关系不大的因素。

②简明性原则:所给出的假设条件要简单、准确,有利于构造模型。

③真实性原则:假设条件要符合情理,简化带来的误差应满足实际问题所能允许的误差范围。

④全面性原则:在对问题作出假设的同时,还要给出实际问题所处的环境条件等。

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