如何撰写数学建模论文
--兼谈数学建模竞赛答卷要求
当我们完成一个数学建模的全过程后,就应该把所作的工作进行小结,写成论文。撰写数学建模论文和参加大学生数学建模竞赛时完成答卷,在许多方面是类似的。事实上数学建模竞赛也包含了学生写作能力的比试,因此,论文的写作是一个很重要的问题。
首先要明确撰写论文的目的。数学建模通常是根据实际需要而提出的,这就要求对建模全过程作一个全面的、系统的小结,使有关的技术人员(或竞赛时的阅卷人员)读了之后,相信模型假设的合理性,理解在建立模型过程中所用数学方法的适用性,从而确信该模型的数据和结论,放心地应用于实践中。当然,一篇好的论文是以作者所建立的数学模型的科学性为前提的。其次,要注意论文的条理性。
(一) 问题提出和假设的合理性
在撰写论文时,应该把读者(即评阅人)想象为对你所研究的问题一无所知或知之甚少的一个群体,因此,首先要简单地说明问题的情景,即要说清事情的来龙去脉。列出必要数据,提出要解决的问题,并给出研究对象的关键信息的内容,它的目的在于使读者对要解决的问题有一个印象,以便擅于思考的读者自己也可以尝试解决问题。历届数学建模竞赛的试题可以看作是情景说明的范例。
对情景的说明,不可能也不必要提供问题的每个细节。由此而来建立数学模型还是不够的,还要补充一些假设,模型假设是建立数学模型中非常关键的一步,关系到模型的成败和优劣。所以,应该细致地分析实际问题,从大量的变量中筛选出最能表现问题本质的变量,并简化它们的关系。这部分内容就应该在论文的“模型的假设”部分中体现。由于假设一般不是实际问题直接提供的,它们因人而异,所以在撰写这部分内容时要注意以下几方面:
(1) 论文中的假设要以严格、确切的数学语言来表达,使读者不致产生任何曲解。
(2) 所提出的假设确实是建立数学模型所必需的,与建立模型无关的假设只会扰乱读者的思考。
(3) 假设应验证其合理性。假设的合理性可以从分析问题过程中得出,例如从问题的性质出发作出合乎常识的假设,或者由观察所给数据的图象,得到变量的函数形式,也可以参考其他资料由类推得到。对于后者应指出参考文献的相关内容。
(二) 模型的建立
在作出假设后,我们就可以在论文中引进变量及其记号,抽象而确切地表达它们的关系,通过一定的数学方法,最后顺利地建立方程式或归纳为其他形式的数学问题,此处,一定要用分析和论证的方法,即说理的方法,让读者清楚地了解得到模型的过程,上下文之间切忌逻辑推理过程中跳跃度过大,影响论文的说服力,需要推理和论证的地方,应该有推导的过程而且应该力求严谨;引用现成定理时,要先验证满足定理的条件。论文中用到的各种数学符号,必须在第一次出现时加以说明。总之,要把得到数学模型的过程表达清楚,使读者获得判断模型科学性的一个依据。
(三)模型的计算与分析
把实际问题归结为一定的数学问题后,就要求解或进行分析。在数值求解时应对计算方法有所说明,并给出所使用软件的名称或者给出相应的计算程序(通常以附录形式给出)。还可以用计算机软件绘制曲线和曲面示意图,来形象地表达数值计算结果。基于计算结果,总结得出一些对实践有所帮助的结论。
有些模型(例如非线性微分方程)需要作稳定性或其他定性分析。这时应该指出所依据的数学理论,并在推理或计算的基础上得出明确的结论。
在模型建立和分析的过程中,带有普遍意义的结论可以用清晰的定理或命题的形式陈述出来。结论使用时要注意的问题,可以用注记的形式列出。定理和命题必须写清结论成立的条件。
(四) 模型的讨论
对所作的数学模型,可以作多方面的讨论。例如可以就不同的情景,探索模型将如何变化。或可根据实际情况,改变文章一开始所作的某些假设,指出由此数学模型的变化。还可以用不同的数值方法进行计算,并比较所得的结果。有时不妨拓广思路,考虑由于建模方法的不同选择而引起的变化。
通常,应该对所建立模型的优缺点加以讨论比较,并实事求是地指出模型的使用范围。
除正文外,论文和竞赛答卷都要求写出摘要(一般为200至300字)。我们不要忽视摘要的写作,因为它会给读者和评卷人第一印象。摘要应把论文的主要思路、结论和模型的特色讲清楚,让人看到论文的新意。
语言是构成论文的基本元素。数学建模论文的语言与其他科学论文的语言一样,要求达意、干练。不要把句子写得太长,使人不甚卒读。语言中应多用客观陈述句,切忌使用你、我、他等代名词和带主观意向的语句。在英语论文写作中应多用被动语态,科学命题与判断过程一般使用现在时态。
最后,论文的书写和附图也都很重要。附图中的图形应有明确的说明。并把文章用计算机打印出来。
很抱歉我对数学建模不是很熟悉,但曾经旁听过这个公选课。建议您先了解和熟悉这门课程,学习此课程要花费一些精力,数学建模和高等数学知识有着联系,如果您可以利用图书馆的优势借阅到相关专业书籍,打好理论知识基础。人口模型的建立需要您了解和深入社会,最好以高效和大量(之所以大量,因为人口问题是个庞大和复杂的社会问题,需要我们付出相应代价的实践才能深入话题,您也可以以小组的形式进行实践)的社会实践获得相对准确的样本数据,再利用数学思维抽象出样本数据的内在属性和联系,最后通过数学模型进行归纳和演绎。您也可以通过网络,中国知网,经济报刊等手段来获取数据或参考资料。谢谢。祝您成功!
什么叫数学模型论文