數(shù)學(xué)建模實驗/阿爾泰數(shù)學(xué)教程系列,普通高等教育“十三五”規(guī)劃教材
定 價:35 元
叢書名:阿爾泰數(shù)學(xué)教程系列 , 普通高等教育“十三五”規(guī)劃教材
- 作者:鄭勛燁 著
- 出版時間:2018/7/1
- ISBN:9787569306408
- 出 版 社:西安交通大學(xué)出版社
- 中圖法分類:O141.4-33
- 頁碼:245
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16開
《數(shù)學(xué)建模實驗/阿爾泰數(shù)學(xué)教程系列,普通高等教育“十三五”規(guī)劃教材》涵蓋了數(shù)學(xué)建模初步、差分方程、插值與數(shù)值積分、常微分方程、線性代數(shù)方程組、非線性方程與方程組、無約束優(yōu)化、約束優(yōu)化、整數(shù)規(guī)劃、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、統(tǒng)計推斷、回歸分析等基本而重要的建模門類。各章的前部,是數(shù)學(xué)軟件MATLAB/LINDO/LINGO的常用基本命令的演示,后部則是一些典型的建模案例,每個實驗又區(qū)分難易,較簡單的實驗,以程序為單一主體;較復(fù)雜的,則設(shè)置模型問題、建模求解、程序設(shè)計、結(jié)果說明等段落,清晰演示一個數(shù)學(xué)模型從問題提出、模型假設(shè)到建模求解、編程實現(xiàn)的全過程,使得學(xué)生對基本命令有例可查,對典型方法有法可依。
《數(shù)學(xué)建模實驗/阿爾泰數(shù)學(xué)教程系列,普通高等教育“十三五”規(guī)劃教材》適合大學(xué)理工、人文、經(jīng)管、醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)等各院系各專業(yè)的師生閱讀和練習(xí),只需具備若干基本的微積分、線性代數(shù)、概率統(tǒng)計、優(yōu)化的常識,以及必備的安裝有MATLAB/LINDO/LINGO等數(shù)學(xué)軟件的電腦,便可動手來做建模實驗,對于參加全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽的師生尤其適合。
我從2003年起,多年在學(xué)校里擔(dān)當(dāng)“全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模與計算機應(yīng)用競賽”的輔導(dǎo)工作,十幾年來,如履薄冰,未嘗稍懈。在與學(xué)生朝夕相伴的日子里,深刻感到,學(xué)生在撰寫論文時遇到的最大困難,往往不是建模的理論,而是編寫程序以進行海量數(shù)據(jù)處理和算法實現(xiàn),換言之即“理論的實現(xiàn)”,而這無疑是“數(shù)學(xué)建模實驗”應(yīng)當(dāng)解決的任務(wù)。
對于應(yīng)用數(shù)學(xué)、計算機、軟件工程等專業(yè)的同學(xué),倘若開設(shè)過“數(shù)學(xué)軟件”或“數(shù)學(xué)建模實驗”課程,完成上述任務(wù)往往不是難事。但更多其他院系、專業(yè)的學(xué)生,卻要從頭開始,從最基本的MATLAB/LINDO/LINGO命令,到應(yīng)用軟件編程建模,有如一個海外赤子,從學(xué)習(xí)字母ABC到與當(dāng)?shù)赝林炀毜財[龍門陣嘮嗑,全過程要在短短數(shù)周乃至數(shù)天之內(nèi)圓滿完成,殊非易事。常聽學(xué)生在網(wǎng)上目不轉(zhuǎn)睛地百度搜索之余,向我吐露衷腸:“老師,咱們要是有一本自己的講建模編程的書就好了,簡單好用,不用再上網(wǎng)海淘那么多不知道有用還是沒用的資料啦!”
習(xí)主席教導(dǎo)我們說:“人民對美好生活的向往,就是我們的奮斗目標!蓖瑯,學(xué)生向往的美好教材,也是教師們努力的所向!昂唵魏糜谩,就是本書致力實現(xiàn)的目標。
本書的兩大特色體現(xiàn)在:
(1)簡單:本書重在傳授編程方法,而非復(fù)雜深奧的建模理論,因此在內(nèi)容設(shè)計上,以實驗案例為抓手,效法國內(nèi)數(shù)學(xué)建模學(xué)科的奠基人之一、清華大學(xué)蕭樹鐵教授在《數(shù)學(xué)實驗》前言中倡導(dǎo)的:“不講證明,基本不做筆頭練習(xí)”,單刀直人,讓學(xué)生迅速從基本命令過渡到建模編程。簡而不淺,通而不俗,涵蓋了數(shù)學(xué)建模初步、差分方程、插值與數(shù)值積分、常微分方程、線性代數(shù)方程組、非線性方程與方程組、無約束優(yōu)化、約束優(yōu)化、整數(shù)規(guī)劃、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、統(tǒng)計推斷、回歸分析等基本而重要的建模門類,雖非面面俱到,卻可舉一反三。
(2)好用:各章的前部,是數(shù)學(xué)軟件MATLAB/LINDO/LINGO的常用基本命令的演示,使編程零基礎(chǔ)的同學(xué)也能夠照貓畫虎,輕松入門。后部則是一些典型的建模案例,每個實驗又區(qū)分難易,較簡單的實驗,以程序為單一主體;較復(fù)雜的,則設(shè)置模型問題、建模求解、程序設(shè)計、結(jié)果說明等段落,清晰演示一個數(shù)學(xué)模型從問題提出、模型假設(shè)到建模求解、編程實現(xiàn)的全過程,使得學(xué)生對基本命令有例可查,對典型方法有法可依。
本書適合大學(xué)理工、人文、經(jīng)管、醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)等各院系各專業(yè)的師生閱讀和練習(xí),只需具備若干基本的微積分、線性代數(shù)、概率統(tǒng)計、最優(yōu)化的常識,以及必備的安裝有MATLAB/LINDO/LINGO等數(shù)學(xué)軟件的電腦,便可動手來做建模實驗,對于參加全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽的師生尤其適合。
2004年,我在廬山參加“數(shù)學(xué)建模講習(xí)班培訓(xùn)”,住在牯嶺鎮(zhèn)上。有一天出門散步,在漫山遍野的茫茫云海中偶遇了攜孫女出游的蕭樹鐵先生,老人家精神矍鑠,風(fēng)雅詼諧,略一接談,受益匪淺。他在當(dāng)年主編《數(shù)學(xué)實驗》時,篳路藍縷,與姜啟源、葉其孝、謝金星、張立平、何青、高立、葉俊等諸位前輩一起開創(chuàng)了國內(nèi)數(shù)學(xué)建模實驗的先河,發(fā)軔之功,啟示之德,至今澤被后學(xué)。本書的撰寫,也受到了多位名家和同仁著作的深刻影響,我在書末的“參考文獻”中已一一具列,謹表謝忱。
本書出版獲得中國地質(zhì)大學(xué)(北京)的“中央高;究蒲袠I(yè)務(wù)費專項基金”項目(項目編號:35932015011)和“教學(xué)研究與教學(xué)改革”項目(項目編號:JGYB201420)的資助,特此鳴謝。
此書是我的“阿爾泰數(shù)學(xué)教程系列”的第四部。有些內(nèi)容,可與本系列的前兩部《計算方法及MATLAB實現(xiàn)》和《概率統(tǒng)計導(dǎo)引》(國防工業(yè)出版社出版,百度可以搜索到)相互參看,有心的讀者不妨留意。
鄭勛燁,漢族,博士。祖籍山東,生于新疆,畢業(yè)于山東大學(xué)數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)學(xué)院,任教于中國地質(zhì)大學(xué)(北京)。主要研究和興趣方向為小波分析與信號處理、概率統(tǒng)計與保險精算、大數(shù)據(jù)挖掘、地理信息系統(tǒng)、北斗衛(wèi)星應(yīng)用系統(tǒng)與遙感圖像處理、數(shù)學(xué)建模、數(shù)值分析、微分幾何、計算機圖形學(xué)、最優(yōu)化理論等。
前言
第1章 數(shù)學(xué)建模實驗初步
實驗1.1 應(yīng)用指數(shù)增長模型和阻滯增長模型擬合人口數(shù)據(jù)
實驗1.2 包裝與售價模型
實驗1.3 淋雨量模型
第2章 差分方程
實驗2.1 自然物種數(shù)量演變規(guī)律(一階線性差分方程)
實驗2.2 自然物種數(shù)量演變規(guī)律(高階線性差分方程)
實驗2.3 汽車數(shù)量的轉(zhuǎn)移模型(常系數(shù)線性差分方程組)
實驗2.4 離散型Logistic阻滯增長模型(非線性差分方程)
實驗2.5 寄主一寄生增長模型(非線性差分方程)
第3章 插值與數(shù)值積分
實驗3.1 指數(shù)函數(shù)exp(x)的Lagrange插值
實驗3.2 高次插值的龍格振蕩現(xiàn)象
實驗3.3 高次插值的龍格振蕩現(xiàn)象與三次樣條插值的比較
實驗3.4 插值曲面從粗糙到精細的繪制
實驗3.5 隨機數(shù)據(jù)點插值曲面
實驗3.6 刪除若干隨機點生成的插值曲面
實驗3.7 衛(wèi)星軌道長度橢圓積分計算
實驗3.8 用梯形公式和辛普森公式計算數(shù)值積分
實驗3.9 機翼加工斷面的面積計算
實驗3.10 國土面積計算
實驗3.11 橋梁上的車流量計算
第4章 常微分方程
實驗4.1 改進歐拉方法
實驗4.2 四階龍格-庫塔經(jīng)典公式
實驗4.3 五級四階龍格-庫塔公式命令ode45的直接調(diào)用
實驗4.4 五級四階龍格-庫塔公式命令ode45的直接調(diào)用
實驗4.5 剛性方程龍格-庫塔公式命令ode23s的直接調(diào)用
實驗4.6 應(yīng)用dsolve命令求常微分方程的符號解
實驗4.7 應(yīng)用dsolve命令求常微分方程的符號解
實驗4.8 應(yīng)用dsolve命令求常微分方程組的符號解
實驗4.9 應(yīng)用dsolves命令求常微分方程組的符號解
實驗4.10 弱肉強食的伏爾泰拉(Volterra)方程
實驗4.11 火箭飛行模型
第5章 線性代數(shù)方程組
實驗5.1 基本高斯消去法(不選主元素)
實驗5.2 列主元高斯消去法
實驗5.3 魔方矩陣(Magic Matrix)的LU分解
實驗5.4 帕斯卡矩陣(Pascal Matrix)的平方根分解
實驗5.5 矩陣的各種范數(shù)求法
實驗5.6 魔方矩陣的正交三角QR分解
實驗5.7 魔方矩陣的奇異值分解(SVD)
實驗5.8 魔方矩陣的海森伯格(Hessenberg)分解
實驗5.9 友矩陣(Companio Matrix)與多項式求根
實驗5.10 矩陣對角化判別(Triangle Matrix)
實驗5.11 自然物種數(shù)量演變規(guī)律
實驗5.12 汽車剎車距離的超定方程組模型
實驗5.13 鋼架結(jié)構(gòu)受力分析模型
第6章 非線性方程和方程組
實驗6.1 用fzero命令求解三次方程
實驗6.2 用fzero命令求解三角方程
實驗6.3 用二分法求解非連續(xù)函數(shù)零點
實驗6.4 用fsolve命令求解非線性方程組
實驗6.5 用solve命令求解標準形式的二次方程
實驗6.6 用solve命令求非線性方程組符號解
實驗6.7 用solve命令求非線性方程組數(shù)值解
實驗6.8 用solve和fsolve命令求解非線性方程組的對比
實驗6.9 用plot命令繪制非線性函數(shù)草圖
實驗6.10 路燈照明問題
實驗6.11 分岔與混沌現(xiàn)象
實驗6.12 幾何計算模型
實驗6.13 市場經(jīng)濟中的混沌模型
第7章 無約束優(yōu)化
實驗7.1 應(yīng)用fminbnd求有界單變量優(yōu)化問題
實驗7.2 應(yīng)用fminunc和fminsearch求非線性優(yōu)化問題
實驗7.3 應(yīng)用lsqcurvefit擬合非線性最小二乘優(yōu)化系數(shù)
實驗7.4 應(yīng)用lsqnonlin擬合非線性最小二乘優(yōu)化系數(shù)
實驗7.5 應(yīng)用optiroset求雙變量優(yōu)化問題
實驗7.6 應(yīng)用mesh和contour命令畫網(wǎng)格圖和等高線圖
實驗7.7 應(yīng)用optimset和fminunc命令計算目標函數(shù)的梯度
實驗7.8 最佳產(chǎn)銷量安排
實驗7.9 飛機的精確定位
實驗7.10 可調(diào)電阻電路模型
實驗7.11 海島服務(wù)站選址模型
第8章 約束優(yōu)化
實驗8.1 應(yīng)用linprog命令求解線性規(guī)劃問題
實驗8.2 應(yīng)用linprog命令求解線性規(guī)劃問題
實驗8.3 應(yīng)用quadprog命令求解二次規(guī)劃問題
實驗8.4 生產(chǎn)銷售的線性規(guī)劃問題
實驗8.5 投資組合問題的二次規(guī)劃
實驗8.6 水庫供水方案模型
實驗8.7 開發(fā)商圈地模型
實驗8.8 利潤最大化模型
第9章 整數(shù)規(guī)劃
實驗9.1 應(yīng)用LINDO求解線性規(guī)劃
實驗9.2 應(yīng)用LINDO求解整數(shù)規(guī)劃
實驗9.3 最短行駛路線的動態(tài)規(guī)劃
實驗9.4 選課方案模型
實驗9.5 鋼管下料模型
實驗9.6 原油采購與加工方案
第10章 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析
實驗10.1 成績統(tǒng)計模型
實驗10.2 應(yīng)用dlmread命令剝離數(shù)據(jù)
實驗10.3 概率分布與數(shù)字特征分析模型
實驗10.4 3sigma(3σ)法則的驗證
實驗10.5 正態(tài)分布模型
實驗10.6 蒙特卡羅隨機模擬投點法計算二重積分
實驗10.7 蒙特卡羅投點法和均值法計算圓周率π的近似值
實驗10.8 我是賣報小行家(報童的收入問題)
實驗10.9 路燈更換方案
實驗10.10 冰淇淋的體積計算模型
第11章 統(tǒng)計推斷
實驗11.1 假設(shè)檢驗(雙邊置信區(qū)間)
實驗11.2 假設(shè)檢驗(單邊置信區(qū)間)
實驗11.3 雙正態(tài)總體均值相等的z檢驗
實驗11.4 少年身高增長模型
實驗11.5 吸煙對血壓的影響
實驗11.6 汽油供貨質(zhì)量檢驗?zāi)P?br>實驗11.7 醫(yī)療化驗診斷模型
第12章 回歸分析
實驗12.1 一元線性回歸(血壓與年齡)
實驗12.2 多元線性回歸(血壓與年齡、體重和吸煙)
實驗12.3 多項式回歸(商品銷量與價格)
實驗12.4 逐步回歸(兒童體重與身高和年齡之關(guān)系)
實驗12.5 非線性回歸(酶促反應(yīng))
實驗12.6 廣告費回歸模型
習(xí)題
參考文獻