1. 让我们从你目前所学的解方程方法开始探讨,这包括一元一次方程和二元一次方程等应用问题。
2. 以一道常见的应用题为例,讲述关于你的行动速度与运动情况。你跑步时的速度是每分钟300米,而走路的速度是每分钟100米。
1)假设你从家到学校的距离是1公里,那么你跑步去学校需要多少时间呢?
2)如果需要在5分钟内从家里赶到学校,那么你至少需要跑步多少时间来达到这个目标。
以上两个问题都源于日常生活实际,我们可以通过算术和方程来解答。
解答1):大约需要3.33分钟来跑步完成这1公里的距离。
解答2):
让我们设定一个变量x来代表你跑步的时间(分钟)。那么,走路的时间就是(5-x)分钟。根据速度与时间的关系,我们可以建立如下一元一次方程来求解x:
300x + (5-x)×100 = 1000
解这个方程后,我们得到x = 2.5分钟,即至少需要跑步2.5分钟才能达到目标。
3. 在这个过程中,我们做了以下几步操作:
1)我们描述了生活中遇到的问题,全面分析了问题的主要特征,并将其转化为应用题。
2)我们对应用题进行了进一步的分析,使用数学表达式和方程来描述问题。这就是数学建模的基本过程。
3)我们解开了方程,如上述一元一次方程的求解,得到了问题的答案。
虽然上述问题较为简单,只需一元一次方程即可解决,但更复杂的问题可能需要更复杂的数学模型来描述,如二元一次方程组、二元二次方程组等。
问题的复杂性决定了描述问题的模型或方程的复杂性,以及求解过程的差异。
对于更复杂的数学模型,如二元一次方程组,我们需要使用消元法等方法来解决。
对于更高级的数学问题,我们可以利用计算机程序来解方程,这既快速又高效。
从上述说明中可以看出,数学建模培养了以下几方面的思维与能力:
1. 对问题的专业认知、观察、分析和描述能力。
2. 将问题转化为相应数学模型的能力。
3. 解方程和编程计算问题的能力。
在选择和应用数学建模时,我们可能需要考虑以下几点:
1. 你对哪个领域感兴趣?这个领域有什么问题?你对这个领域的专业了解有多少?你有兴趣通过学习来更深入地了解它吗?解决这个问题有什么价值?
2. 你是否对使用数学方法解决工作或生活中的问题感兴趣?数学建模一方面可以激发你用数学思维和知识来解决实际问题,另一方面也可以促进你进一步学习数学思维和方法,提高你解决问题的能力。
3. 数学模型(方程)的正确性和优劣取决于你对问题的正确观察、分析和理解,以及正确的转化。例如,刚刚提到的从家到学校的跑步时间问题,我们可以用x和y分别表示跑步时间和走路时间,从而将其转化为二元一次方程组。
问题的转化和解决方法可能有多种,转化的好可以使得问题解决起来既容易又正确;否则,解决起来可能困难且容易出错。