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运筹学视角下的数学建模核心素养解读

2021-11-05余长君

上海教师 2021年3期
关键词:中学数学素养数学

余长君

上海市运筹学会常务副理事长兼秘书长

今天,我从三个方面展开,一是通过简单的例子,将数学建模与运筹学建立联系,二是谈谈数学建模与运筹学的内在关联,三是谈谈数学建模与中学数学核心素养的关系。

一、运筹学中的数学建模

首先,考虑一个生产计划的问题,这是线性规划中一个非常简单的例子。假设某工厂要生产甲、乙两种产品,需要消耗A、B两种矿石,以及燃料,共三种生产资料。产品会产生一定的利润,生产有限制,原材料也有限制。一个最基本的问题就是,这两种产品如何安排生产计划,才能使利润总额达到最大,如何能够通过数学化的方式,将这个问题清晰地描述出来,这是数学建模最基本的问题。

对于数学系的学生而言,可以通过线性规划中学习到的知识,分析决策变量是什么,对于生产计划这个问题,其决策变量是两种产品相应生产安排多少生产量。目标是什么?目标是利润最大。决策变量决定的情况下,可以用数学表达式将目标表达出来,但是要有约束,因为有三种资源,资源有一定的约束,每一种可以用数学来表达。

这是非常简单的线性规划问题,因为它的目标以及约束函数是关于决策变量的线性函数。对于线性规划问题,二战的时候就有研究。在中学阶段,对于一个简单的线性规划问题有非常直观的求解方法——图解法。

线性规划问题是运筹学中非常核心的问题。当这个问题变得更加复杂,当有更多的约束和决策变量的时候,就变成了大规模的问题。……

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