数学建模

数学建模入门-目录

🤖AI 摘要
本书《数学建模入门》涵盖从基础到高级的建模方法,包括变化建模、比例关系、模型拟合、实验建模、仿真建模、概率建模、优化、图论、决策理论、博弈论、微分方程等。还涉及量纲分析、函数图像建模,并附竞赛题目和数学复习要点。
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由于许多国内的教材虽然精细,但是较为晦涩,发现

A First Course in Mathematical Modeling

Frank R. Giordano, William P. Fox, Steven B. Horton

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这本书较为通俗,于是准备翻译这本书

目录

第 1 章 变化建模

  • 引言
    • 比例关系的检验
  • 1.1 用差分方程描述变化
    • 储蓄存单
    • 房屋抵押贷款
  • 1.2 用差分方程近似变化
    • 酵母培养物的增长
    • 再看酵母培养物的增长
    • 传染病的传播
    • 地高辛在血液中的衰减
    • 冷却物体的升温
  • 1.3 动态系统的解
    • 再看储蓄存单
    • 污水处理
    • 地高辛用药方案
    • 投资年金
    • 支票账户
    • 再看投资年金
  • 1.4 差分方程组
    • 汽车租赁公司
    • 特拉法加海战
    • 竞争性捕猎模型:斑点猫头鹰与鹰
    • 区域机场旅客流向倾向
    • 离散流行病模型

第 2 章 建模过程、比例关系与几何相似

  • 引言
  • 2.1 数学模型
    • 车辆制动距离
  • 2.2 利用比例关系建模
    • 开普勒第三定律
  • 2.3 利用几何相似建模
    • 静止云层中的雨滴
    • 鲈鱼钓鱼比赛建模
    • “恐鸟”体型建模
  • 2.4 汽车燃油里程
  • 2.5 体重与身高、力量与敏捷性

第 3 章 模型拟合

  • 引言
  • 3.1 用图形方法拟合数据模型
  • 3.2 模型拟合的解析方法
  • 3.3 应用最小二乘准则
  • 3.4 选择最佳模型
    • 车辆制动距离
    • 准则比较

第 4 章 实验建模

  • 引言
  • 4.1 切萨皮克湾捕捞及其他单项模型
    • 蓝鱼捕捞
    • 蓝蟹捕捞
  • 4.2 高阶多项式模型
    • 录音机运行时间
  • 4.3 平滑处理:低阶多项式模型
    • 再看录音机运行时间
    • 再次讨论录音机运行时间
    • 车辆制动距离
    • 酵母培养物的增长
  • 4.4 三次样条模型
    • 再看车辆制动距离

第 5 章 仿真建模

  • 引言
  • 5.1 确定性行为仿真:曲线下面积
  • 5.2 随机数生成
  • 5.3 概率行为仿真
  • 5.4 库存模型:汽油与消费者需求
  • 5.5 排队模型
    • 港口系统
    • 早高峰

第 6 章 离散概率建模

  • 引言
  • 6.1 离散系统的概率建模
    • 再看汽车租赁公司
    • 投票倾向
  • 6.2 部件与系统可靠性建模
    • 串联系统
    • 并联系统
    • 串并联组合
  • 6.3 线性回归
    • 黄松
    • 再看鲈鱼钓鱼比赛

第 7 章 离散模型优化

  • 引言
  • 7.1 优化建模概述
    • 制定生产计划
    • 航天飞机货物装载
    • 用分段线性函数进行近似
  • 7.2 线性规划 I:几何解法
    • 木匠问题
    • 数据拟合问题
  • 7.3 线性规划 II:代数解法
    • 用代数方法求解木匠问题
  • 7.4 线性规划 III:单纯形法
    • 再看木匠问题
    • 使用表格形式
  • 7.5 线性规划 IV:灵敏度分析
  • 7.6 数值搜索方法
    • 使用二分搜索法
    • 使用黄金分割搜索法
    • 再看模型拟合准则
    • 工业流量优化

第 8 章 图论建模

  • 引言
  • 8.1 作为模型的图
    • 柯尼斯堡七桥问题
    • 图着色
  • 8.2 图的描述
  • 8.3 图模型
    • 贝肯数
    • 用分段线性函数拟合数据
    • 再看垒球示例
    • 一个 0–1 矩阵问题
    • 城市警务部署
  • 8.4 用图模型解决问题
    • 求解最短路径问题
    • 求解最大流问题
  • 8.5 与数学规划的联系
    • 顶点覆盖
    • 最大流

第 9 章 决策理论建模

  • 引言
  • 9.1 概率与期望值
    • 掷骰子
    • 人寿保险
    • 轮盘赌
    • 改造现有高尔夫球场还是新建高尔夫球场
    • 再看“改造现有高尔夫球场还是新建高尔夫球场”
  • 9.2 决策树
    • 新建高尔夫球场还是改造现有高尔夫球场
    • 五金木材公司的决策问题(再看)
    • 本地电视台
  • 9.3 序贯决策与条件概率
    • 拉斯维加斯赌场转盘
    • 再看拉斯维加斯赌场转盘
    • 含序贯决策的五金木材公司决策问题(再看)
  • 9.4 使用其他准则进行决策
    • 投资与自然状态
    • 投资策略

第 10 章 博弈论

  • 引言
  • 10.1 博弈论:完全冲突
    • 纯策略完全冲突博弈
    • 混合策略完全冲突博弈
    • 部分冲突博弈:囚徒困境
  • 10.2 作为线性规划模型的完全冲突:纯策略与混合策略
    • 击球手与投手的对决
    • Home Depot 与 Ace 五金店选址问题(再看)
  • 10.3 再看决策理论:与自然状态的博弈
    • 制造企业与经济形势
    • 投资策略(再看)
  • 10.4 求解纯策略解的其他方法
  • 10.5 2×2 完全冲突博弈的快捷解法
    • 击球手与投手对决中的期望值相等法
    • 击球手与投手问题中的奇数法
  • 10.6 部分冲突博弈:经典双人博弈
    • 无沟通情形下的囚徒困境
    • 威胁与承诺的组合
  • 10.7 建模示例
    • 俾斯麦海海战
    • 足球点球
    • 击球手与投手的对决(再看)
    • 古巴导弹危机
    • 2007–2008 年美国编剧工会罢工

第 11 章 用微分方程建模

  • 引言
  • 11.1 人口增长
  • 11.2 药物剂量设计
  • 11.3 再看制动距离
  • 11.4 自治微分方程的图形解法
    • 绘制相线并草绘解曲线
    • 冷却中的汤
    • 再看逻辑斯蒂增长
  • 11.5 数值近似方法
    • 使用欧拉法
    • 再看储蓄存单
  • 11.6 变量分离
    • 再看牛顿冷却定律
    • 再看有限资源下的人口增长
  • 11.7 线性方程
    • 水污染

第 12 章 微分方程组建模

  • 引言
  • 12.1 一阶自治微分方程组的图形解法
    • 线性自治系统
    • 非线性自治系统
  • 12.2 竞争性捕猎模型
  • 12.3 捕食者—猎物模型
  • 12.4 两个军事案例
    • 兰彻斯特战斗模型
    • 军备竞赛的经济因素
  • 12.5 微分方程组的欧拉法
    • 对方程组使用欧拉法
    • 轨迹与解曲线
    • 连续流行病模型

第 13 章 连续模型优化

  • 引言
  • 13.1 库存问题:最小化配送与储存成本
  • 13.2 多变量函数的优化方法
    • 竞争产品生产中的利润最大化
    • 非线性最小二乘
  • 13.3 约束连续优化
    • 石油转运公司
    • 航天飞机水容器
  • 13.4 可再生资源管理:渔业

附录 A 数学建模竞赛题目,1985–2012

  • 部分习题答案
  • 索引

网站章节

第 14 章 量纲分析与相似理论

  • 引言
    • 入门示例:单摆
  • 14.1 作为乘积的量纲
    • 再看单摆
    • 厢式车所受风力
  • 14.2 量纲分析的过程
    • 雨滴的终端速度
    • 再看汽车燃油里程
  • 14.3 阻尼摆
  • 14.4 量纲分析示例
    • 爆炸分析
    • 火鸡应该烤多久?
  • 14.5 相似理论
    • 潜艇阻力

第 15 章 将函数图像作为模型

  • 15.1 军备竞赛
    • 民防
    • 机动发射台
    • 多弹头
    • 再看 MIRV:弹头数量计算
  • 15.2 分阶段建立军备竞赛模型
  • 15.3 不可再生资源管理:能源危机
  • 15.4 税收对能源危机的影响
  • 15.5 汽油短缺与税收

附录

  • 附录 B 电梯仿真算法
  • 附录 C 修正单纯形法
  • 附录 D 积分技巧简要复习

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