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多元建模,巧解数学应用题

2017-04-22刘清

中学课程辅导·教师通讯 2017年5期
关键词:实际问题数学建模

刘清

【内容摘要】什么是数学建模?其实质就是利用掌握的数学工具,将问题数字化,构建出模型,对实际问题进行解答。学生所掌握的各种定理、公式、方程式等都是具体的数学模型。数学就是将这些模型教授给学生,并引导学生如何建立数学模型。数学建模意识的渗透,对于学生来讲,未尝不是观察、分析、综合能力的一种拓展。

【关键词】数学建模 实际问题 能力拓展

中学数学的一个重要组分就是应用题。应用题作为考察学生对数学知识的应用能力的一种题型,与实际生活、生产又密切相关,也正是中考命题的重点所在。应用题的直接求解难度一般较大,但是如果能够通透题意,巧妙构建数学模型,就比较简单快捷。也一定程度上可以锻炼学生的创新能力。数学建模的起点并不高,也很容易掌握,同时也具备一定的趣味性。在实际教学中,我们应当鼓励学生多思考,运用多种数学形式进行表达,多元建模,灵活运用,才能高效的解题。

一、函数模型,考虑变量

有些应用题可以通过现有的数学模型加以定量分析,把应用题进行数学化。在中学数学中,最为熟悉的现成的一种数学模型无疑就是函数模型。联系题目中给出的信息和已经掌握的函数知识,充分考虑变量,便不难解出题目,得出答案。

例题1:甲城有300吨肥料,乙城有200吨肥料,而C、D两乡刚好需要500 吨肥料,从甲运往C地一吨20元、D地一吨25元,从乙运往C地一吨15元、D地一吨24元。现在要运往C地240吨,剩下的260吨则全部运往D地,为了将运费降到最低,请你帮忙设计一个合理的方案?显而易见,这道题目实质上是对一次函数最小值的求解。设从甲运x吨到C,那么乙就运(240-x)到C,从甲运(300-x)到D,从乙运[200-(240-x)]到D,可以得出函数:运费y=20x+ 25(300-x)+15(240-x)+24[200-(240- x)]=4x+10140。既然要使运费最少,则x取值为0,此时函数有最小值y=10140。将函数最小值10140代入原函数式,就不难得出答案了。

这一类题目比较简单,学生掌握一定的数学知识,具备一定的数学思维就不难建立起正确的函数模型。而模型一旦建立,得出结果也就顺理成章。

二、方程模型,找出变量

在生活中,有着多种多样的等量关系,自然也有不等关系,对于这一类型的实际应用题,建立方程模型无疑是最为简便的。理清楚题目给出的条件,找出题目中的变量,明确好未知量与已知量之间的关系,就可以把模型很容易的建立起来。

很简单的一道题目,某一个车站运来了三车辣椒和六车豆角,总重为2580千克,其中,一车辣椒的重量为260千克,那么,一车豆角有多重?首先,总重量与辣椒的单位重量是已知的,题目也给出了各自的数量,按照所求未知量与已知量的等量关系,设每车豆角重量为xkg,可以得出方程2580= 3×260+6x,得出一车豆角重300千克。再比如,有一个人得了感冒,两轮传染之后发现有121人得病了,那么,在每一轮的感染过程中,一个人平均传染给了几个人?这道题的难点在于变量是第二轮的基数,不能忽略掉最初的感染源,找出变量之后,方程就不难建立了,设该变量为(1+x),根据题意建立起方程1+x+x(1+x)=121,最后得出结果平均一个人传染给了10个人。

在建立方程模型的过程中,寻找变量也是对学生思维能力的锻炼,是对学生对问题的分析解决能力的有效提升。方程在绝大多数应用题中都与其他数学模型相结合,这就要求学生学会灵活审题,多元建模。

三、统计模型,估计整体

概率统计作为初中数学的一大知识板块,经济发展的今天,统计愈来愈显示出其重要性,掌握好统计模型,对解决应用题无疑有着极大的帮助。这类题目的难点在于学生往往不清楚什么时候应该建立统计模型。

例题:某个公司的销售部有十五名销售人员,经理计划制定一种商品的月销售量,经过统计这十五名销售人员的月销售量之后,得出下表:

假如销售部的经理额定每个销售人员每月的销售额为320件,你觉得是否合理?

这是一道典型的统计学问题,乍一看没头没脑的320让很多学生都不知如何下手,实则只要要从整体进行估计,建立起统计模型就十分简单了。销售补的额定应该是大多数人都可以达到的。計算了平均数、中位数和众数之后,可得出结果分别为320、210、210。然而因为1800明显比其他销售员的销售量高出太多,所以得出的平均数并不具有客观性,根据中位数与众数可以得出这个额定并不合理,210无疑更为合适。

统计题看似简单,但必须学会从整体出发,建立起完整的数学模型,综合题目所给出的多方条件,整合有效信息,才能得出正确答案。

总而言之,初中阶段的应用题解答中,老师要逐步将多元建模的解题思路渗透给学生,引导学生因题而异,灵活运用各种数学模型将实际问题转换为数学问题,力求做到高效而简洁的解答。对数学模型的巧用、活用是保证应用题拿到高分的不二法宝。

(作者单位:江苏省高邮市城北中学)

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