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数学在运筹学中的应用论文

2023-02-10 08:53 来源:学术参考网 作者:未知

数学在运筹学中的应用论文

在数学领域里,应用数学占有重要的位置,理论上应用数学包括运筹学和线性代数,还有概率论及数理统计等学科。下文是我为大家整理的关于数学与应用数学 毕业 论文的内容,欢迎大家阅读参考!

浅析高校目前的应用数学教学状况与改革策略

在高校设立的学科中数学教学占有的位置不容忽视,加强数学 教育 就能够使学生在解决实际问题时更有把握,并且学生自身还可以构建其数学知识体系。所以,在进行高效实际数学教学改革时,师生都对教学改革的观念加以重视,同时要慢慢的培养学生养成良好的学习习惯。

1 高校应用数学内在的意义

高校应用数学这门学科非常重要,并且不同与以往的教学。其一,是应用领域上的不同,高校应用数学的开始针对性特别的强,以往是数学有着较为传统的应用领域。其二,应用数学主要关注的就是将理论知识联系到实际,可是,以往的数学主要就是对理论加以注重。即使有很大的差异存在这两种数学中,可是这两种学科的内容是不能分离的,他们是一个整体,存在的差异也只是在针对性方面和教学目标方面[1].

2 高校目前的应用数学的教学状况

2.1 建立应用数学的有关课堂

学生在深入学习应用数学知识后,可以对数学中的一些基础运算加以掌握,并且学生的思维能力也得到了提高,学生能够深入的分析数学中的所有问题,并在对所有问题应用所学的理论知识加以解决,对学生的数学理论知识的运用与创新能力进行培养,最后达到提升学生数学素养的目标。

大学生的教学课程就包括高等数学课程,并且高校还建立了与改课程有关的专人培养内容,对应用数学的学习有助于学习其他的学科,想要学好其他的课程,应用数学的学习必不可少[2].高校建立应用数学课堂,这样学生就能掌握数学的理论知识,学生的学习数学能力将会得到培养,同时增加学生的学习兴趣,学生的数学素养也会得到提高。

2.2 高校数学中出现的问题

(1)在教学内容上有问题存在。高校数学教学的内容上涵盖性较强,很多专业学生对数学的学习知识为基础理论,根本不能联系数学实践,所以,教学的领域根本不符合教学要求,并且,学生在整个学习的过程中对所有理论知识都不能深刻的理解,这都阻碍了学生积极主动的学习数学理论知识的想法。

(2)存在在教学内容上的问题。现在高校的数学教学课堂主要重视的就是学习技巧,同时还注重推理的严谨性,可是却忽视了实际问题中应用数学理论知识去解决,这样培养出的专业人才将不能以专业实现就业,没有做到立足于岗位,对专业素质的培养不加以重视,致使理论知识脱离于实践应用,最后不能有效的培养学生的职业能力[3].

(3)存在在教师队伍方面的问题。现在,在数学教学中应用数学具有非常重要的作用,可是应用数学的教师并没有对这一点科学知识加以掌握,缺乏基本的教学能力,也缺少培养学生教学的 方法 ,在进行应用数学的教学过程中,经常出现的现象较为普遍就是缺乏专业理论知识,这样学生对理论知识就不能熟练掌握,学生也就体会不到结合理论知识和现实时间的基础要素。

3 高校应用数学的改革策略

3.1 高校应用数学制定了正确的教学观念

高校对与应用数学教学有关的课程进行制定时一定要对专业的要求加以确定,对学生所学的专业进行分析,适当的调整应用数学的教育理念。同时数学的基本开放原则为适用性,将学生提升自身的素质作为教学目标。同时还要注意数学教学所包含的育人能力,将学生的所有能力进行有效的培养,引导学生在实际生活中应用数学去解决问题,引领学生增强创新能力。

3.2 将以往的 教学方法 加以改变培养学生增加应用数学的意识

传统的数学教学方式为灌输式,新的教学方案要应用启发式来实现数学教学,同时要对多种教学方法进行深入的研究,使教学方法更有效,以往教师在进行教学时,教学方法为单一的,学生学习的知识都是被动接受的,学生在这种教学方法的带领下只能逐渐的失去数学学习的兴趣,这样需要教师将教学方法灵活化,为学生创建出一种愉悦的学习环境[4].主要就是要对学生实施因材施教,使学生能够充分发挥自己的学习热情。

高校在进行整个应用数学教学时,首先要培养的就是学生有基本的应用数学观念,同时数学知识的有效运用是教学中必不可少的内容。这就需要高校的数学教师担负起自己的教育责任,首先教师要掌握学生对应用数学的意识深浅,如果有较差的应用意识,要找其原因,同时一定要培养学生学习数学的兴趣,引导学生进行积极主动的学习,让学生能够认识到我们的生活中广泛的应用数学知识。教育者要对其进行深刻的研究,对应用数学加以重视,使应用数学的重要性在教学中得以发挥[5].同时还要将学生应用数学的意识加以提升,并且逐渐提高应用数学的能力。

3.3 对应用数学的教学内容加以改变

对数学的教学内容进行改革时,要对不同专业的内在要求加以综合,可以将课堂改变成弹性教学,对应用数学所具有的严谨性不应过多的强调,根据学生的专业内容进行教学课堂的设计,将众多的基础知识提供给学生,在以后能够更好的支持学生的职业技能,使学生的综合能力得到提高[6].

总之想要使学生的自身学习能力能够提高,就要注意到应用数学不同于纯数学,它的实践性较强,所以,想要使学生能够积极主动学习应用数学,就一定要培养学生的学习兴趣。高校要在数学师资投入这一方面加大力度,并且也要深入的去分析和研究这一教学课题,将应用数学的整体教学提升上来,使应用数学教学不断的发展。

参考文献:

[1] 邢潮锋,黄治琴,杨旭,等。 数学建模与高校数学教学改革的实践---以济南大学为例[J].高等函授学报(自然科学版),2010,23(2):20-22.

[2]郭娜,朱奕奕。浅谈高校应用数学教学改革与学生应用数学意识的培养[J].信息化建设,2015(4):61-63.

[3]王艳华,王笑岩。渗透数学建模思想方法的基本途径[J].辽宁师专学报(自然科学版),2012,14(4):5-6.

[4]王君轩。探究高校学生数学建模意识与方法的培养[J].大观周刊,2012(16):214-214.

[5]宋文静。浅谈高校数学教学中如何培养学生应用数学意识[J].东方青年·教师,2012(2):30.

[6]施明华,赵建中,周本达,等。应用型院校高等数学与数学建模融合的探索[J].教育教学论坛,2013(21):270-271.

浅谈小学生应用数学意识提升策略

在数学领域里,应用数学占有重要的位置,理论上应用数学包括运筹学和线性代数,还有概率论及数理统计等学科,这些学科的广泛应用都体现了应用数学的思想。 随着教育体制的改革,教学中也对应用数学教学提出了新的要求,要求应用数学教学要重视与生活的联系性,及与 其它 学科的关联。让小学生能用数学知识,解决实际生活中的一些问题。

1、丰富的生活与应用数学的联系

教师要注重生活素材的积累,并能将这些有用的素材贯穿到教学中,把数学书本中抽象的知识具体化,让小学生更好地进行消化和理解,认识到应用数学与实际生活的联系。 根据学习的内容老师可以有针对性布置一些作业。比如在进行米,厘米的学习时,可以让学生回家里量一下床、门、饭桌等家俱的尺寸,在学习元角分等时,可以让学生自己走超市买矿泉水等进行实践,这样可以加深对学习的数学知识的理解,并起到一定的巩固作用,是一个非常好的教学方法。

2、开启小学生学习应用数学的积极性

小学生的应用数学知识,大多比较简单,在生活中很容易找到切入点和联系性。所以要求老师在教学中,多进行书本与实际的联系,激发学生的学习积极性,多把理论化的数学知识转化成实际的问题。 这样不仅让学生认识起来更清晰,还会使学生真正感受到学习应用数学的价值,积极想办法用应用数学的思想解决问题。 在这个学习的过程中,学生就能够对应用数学产生浓厚的兴趣,有探究下去的意识,这才是教学的目的所在。例如分数部分的讲解,就可以通过分 蛋糕 、分苹果等生活中实际事例来进行讲解,这样学生不仅能很快理解,而且会明白在日常生活中如何去应用分数,所以这样往往教学效果比较理想。

3、不忽视教材的作用,教材融于生活

随着教学方法的推陈出新,很多老师对教材开始忽视。 因为越来越多的教学方式,象分组辅导活动、多媒体教学、课外设计等各种形式教学的开展,老师对教材就不象过去那么重视和依赖了,其实这种想法也是错误的。 任何的教学活动也是要以教材为蓝本的,都是互为补充的关系,教材起到统领性、目标性的作用,任何形式的教学都是围绕教材来进行的,如果脱离了教材就失去了意义,所以老师要充分地利用好手中教材的作用,并与实际生活展开联系。

如:小小采购员、小管家、数字与编码、节约能源、调查利率,计算利息等,这些实践活动内容既符合学生的年龄特征和知识基础,又符合学生的生活背景。因此,我们可充分利用这些资源,遵循教材的要求组织具体、有趣、富有实践性、全员参与的数学活动,培养学生用数学的眼光观察周围事物, 经历应用数学知识分析和解决实际问题的过程,将数学问题与生活 经验 联系起来,使学生认识到数学与日常生活息息相关,获得应用数学的成功体验。

4、生活情境化的练习促进应用数学的学习

对于应用数学的教学,最合适的方法就是放到具体的情境中去讲解,这样更利于学生的思考,并使数学看起来更有趣,更容易激发学生的学习兴趣。在这个方面,就需要教师用心去设计一些生活场景,并根据学生的 兴趣 爱好 ,多设置一些开放性的问题,老师适当进行引导。 这样让学生在回答问题和思考问题的过程中,进行了应用数学知识的学习。

比如,在学生学习加减法时,可以让几个同学进行分组,分别扮演顾客和营业员,拿钱和一些简单的货品进行加减法的运算练习,可以有同学喜欢的糖果,饮料等,也可以有一些平时常见的书包、本子和笔等文具。 这样学生会有参予的积极性,也会对加减法的运算产生浓厚的兴趣, 并且通过分组练习了解了加减法运算在实际生活中的运用,这种情境式教学方法,就是让学生在最熟悉的环境中去感受接触到新知识,在应用数学的教学中受到学生普遍好评。

5、学习应用数学的过程就是培养实际能力的过程

在学习的过程中也不断发现问题,然后再想办法去解决问题。 这整个的过程,都可以让学生不知不觉中去探究知识,增加 逻辑思维 能力与解决问题的能力。 另外,通过学生问问题,其它同学和老师解答,还可以加强学生的沟通交流能力。 在与老师和同学的交流探讨中,还可以让同学懂得集体的力量,懂得克服困难有时需要帮助,从各个角度和层面上,让学生了解感受数学在实际中的应用,应用数学的魅力及学习它的重要意义。

在教学低年级学生学习比多比少,比大比小的知识并能做简单的减法讲讲算算后,可让学生调查家里人的岁数,编成应用题,如奶奶66 岁,爸爸 30 岁,奶奶比爸爸大几岁? 等等,讨论谁的年龄大,谁的年龄小,谁比谁小多少,谁与谁相差多少? 两人相加是多少岁? 谁的年龄是谁的几倍等。 再如教学乘法、除法的含义时,通过摆一摆学具的活动,掌握抽象的概念。 教师要鼓励学生多思考、多观察,从中发现数学问题,并将其分析、探索、组织、锻炼、筛选等活动方式自编应用题,有利于培养学生学数学、用数学的意识,也有利于培养学生从不同角度,全方位分析问题和解决问题的能力。

6、结束语

在我们的日常工作和生活中有着大量的应用数学问题。 只要小学数学教师能够将平时收集和观察到的实践问题的资料, 经过 总结 、概括、处理之后,就能够设计和提炼出相关的应用数学问题,让学生把他们所学到的知识应用于实践生活当中去,从而使学生认识到学习数学的价值,激发学生学习数学的兴趣,开拓学生的数学思维,提高学生灵活运用数学知识的意识和能力。 因此,充分发挥应用数学在小学数学教学中的作用,不仅能够教会学生如何运用学到的数学知识来解决实际应用数学问题,还能激发每个学生的创造潜能,培养学生的创新能力。

参考文献:

[1]季山红.对小学生数学建模思想的培养[J].语数外学习:初中版中旬,2012(09)。

[2]郭霞.在小学阶段进行数学建模的探索[J].中国电力教育,2009(13)。

[3]吴信钰.小学数学教学联系生活策略的研究[D].东北师范大学,2011.

求论文 题目 浅谈数学规划模型在经济学中的应用 4000字左右 给参考资料的也行

  简单说一下时代背景,如规划模型在经济学精确化条件下越来越重要,作为运筹学的重要分支,应用……再解释一下数学规划的定义,稍加阐释,百度上有,不过太简单,然后说一下数学规划的分类。最核心的环节是,对分类在经济学中应用的举例,注意详略得当,重点介绍线性规划,非线性规划,动态规划,以上三类书上都有例子。其余的不必展开论述。最后总结一下就好了 。附:类似论文一篇
  浅析数学在经济学中的应用
  摘要:半个多世纪以来经济学领域中数理形式的运用是—个重要的发展趋势,对经济理论和实践也有重要的影响。西方经济学知识的普及也已将数学知识渗透到了经济学的方方面面。将当今经济学名刊稍作翻阅便会发现,大量数学方法的运用甚有超越数学专业学生的趋势,经济学论文的质量要看其数学方法应用的程度,经济学硕士博士的录取要看其数学背景的深厚,数学几乎有一统经济学天下之势。经济学遇上数学将会演绎如何的理性之美?
  关键词:经济学;数学;西方经济学
  一、经济学的定义
  资源的有限性和人类欲望的无穷性是经济学诞生的根基,这是一个常人皆知浅之又浅但又非常深刻的道理。经济学要解决的其实就是一个如何选择的问题,也就是说,经济学就是要解决选择以什么样的方式把有限的资源合理有效的配置进而达到满足人类无穷之欲望的目的。所以西方经济学里经济学被定义为研究稀缺资源配置的学科,它以理性的假设为逻辑起点,研究人类行为,这些基于现实基础研究的问题与现实经济生活中存在的问题紧密相连,研究的结论能有助于解释或理解现实经济问题。但是,经济关注人类行为本身的目的最终就是为了追求资源配置的效率(efficiency)。
  经济学作为一门研究人类社会的事实的学科,有着它独特的味道。它可以联系到政治,社会等各种学科。对于经济学家,当他试图解释这个世界的时候,他就是经济学家,当他试图改变这个世界的时候,他就是政客。特殊的双重身份也说明经济学的多元性。甚至有人提出这样一种见解,认为经济学在本质上和史学没有什么差别,只是史学研究的大多是过去的事情,而经济学关注的历史长度就没那么长了,而且经济学更多的借用了数学和统计的工具来阐释问题。
  二、数学在经济学中的应用
  西方经济学者大量的把数学引入经济学,就是试图以一种精确的方式阚释世界,进而试图把现代西经济学发展成为一门精确的科学。以高鸿业主编的《西方经济学(微观部分)第四版)>为例,在说明边际效用时应用的极限和求导;在分析蛛网模型时应用的拉格朗日乘数法;在论证边际技术替代率时应用的多元函数微分法;在阐述寡头厂商之间的博弈策略时应用的博弈论与均衡的概念;以及无处不在的各种函数曲线的应用和函数表达式的推导。而这些只是经济学学习的入门课本上的一些例子。而在整个经济学领域里,边际分析、瓦尔拉斯一般均衡论、线性规划、投入产出分析、博弈论以及随机数学、模糊数学和非线性科学在经济中也有着广泛的应用。这些本来属于数学范畴的工具现在充满了经济学研究的方方面面。同时诺贝尔经济学奖的设立似乎也是一个强有力的明证。
  但我们也不可否认,数学作为一门工具,在对经济学理论的解释中也发挥了重要的作用。下面来看几个经典的例子。
  1.边际理论
  公元17世纪,随着欧洲封建社会开始解体和资本主义工场手工业向机器大生产的过度,向数学提出了一系列必须从运动变化和发展的观点来研究事物的新问题。于是,从量上描述事物的运动和变化规律的数学部分——变量数学便应运而生。19世纪70年代初期,杰文斯、门格尔和瓦尔拉斯三位不同国籍的学者将他们的“欲望”概念或者“效用”概念和“微分”的基本概念结合起来,“边际效用”使出现了。经济学史上著名的“边际革命”也随着微积分思想向经济学渗透而爆发。在边际革命鼎盛时期之后,边际分析方法本身朝着更深更广的方向发展。而边际分析这一脱胎于微积分思想的有力工具,也在经济学的各个研究领域一宏观经济学、线性规划分析、经济计量学、福利经济学等等中得到了普遍的应用。
  2.一般均衡理论
  1 8世纪的欧洲,自由竞争的资本主义正处于上升的历史阶段。经济学家们注意到在一个社会里有众多的消费者和生产者,他们各自独立做出的决策不但没有引起混乱,反而在实际中产生了一种最优的经济状态。1776年,亚当·斯密就在他那本堪称“经济学的圣经”的‘<国民财富的性质和原因的研究》中提出,这是由于有一只“看不见的手”在起作用。而在一百年后,法国经济学家瓦尔拉斯把斯密的这一思想提炼成一般均衡问题,把用文字表述的思想借助19世纪已经发展成熟的线性代数理论转化成了数学问题。按照线性代数的观点,商品空间可以看作一个线性空间,每一种商品的需求或供给可以看作是一种约束,这种约束用状态变量所满足的方程来表示。而找到一组确定的值满足所有方程,就找到了均衡体系。瓦尔拉斯在1874年出版的代表作《纯粹经济学要义势中,从交换均衡入手,分析了由交换均衡、生产均衡、资本积累均衡和货币均衡四个方面构成的体系,阐明了在纯粹竞争条件下整个经济处于完全均衡状态时各种经济变量的均衡值的决定条件与相互关系。瓦尔拉斯借助于线性代数创造的这样一套全新的理论概念体系当时并没有被同时代的经济学家立刻适应和接受,反而对他诸多责难。但是,这一开拓性的工作却对后世产生了持久的深远影响。
  三、数学方法在经济学中是工具
  通过上面的几个例子,可以看出,数学的灵活运用对于一个经济理论的阐述的确起到了非同小可的作用。但我们必须看到,对于经济理论,数学方法是一种分析、论证和研究的工具,这种工具能否产生有用的成果,取决于应用数学的经济理论是否正确。数学方法可以为正确的理论服务,也可以为错误的理论效劳,方程式证明是对的,只是公式上的对,内容上却可能是错的,数学方程式大有用场,但数学本身是没有内容的。大概地对比精确的错可取,世界如此复杂,而统计学的陷阱多如牛毛,可取的结论也要先求大概地对为好,所以,经济学中数学的应用应该是一个附加条件慎之有慎而绝不是人人想用就可用的问题。
  记得复旦大学陆铭教授在源于经济学和数学关系的一篇文章中说道,“在经济学里直觉非常重要。有了直觉以后,在做一个数学模型之前,应该在脑子里面有一个故事和逻辑,用数学把这个故事和逻辑写下来。数学的确可以帮助你得到一些结论,但我的经验告诉我,百分之七十甚至百分之八十的结论,可能你在写数学之前就已经知道了;确确实实有百分之二、三十的结论,如果你不写数学可能你就不知道,或者你知道的很模糊。为什么我这样说?回过头来想想看刚刚讲到的起点问题,如果你相信仅仅依靠数学可以帮你把经济学解释清楚,那我就要问,你的起点是哪儿来的?当你去写你的数学的假设时,当你去假设人的行为决策模式的时候,当你去假设模型中的市场结构的时候——是用垄断的市场结构,还是完全竞争的市场结构?在不在你的模型里放政府?——实际上你要做的是用数学来表达一个你对经济现实的认识。如果你说我对这个现实没有认识就直接写数学了,那非常危险的一个结果就是你的起点就错了,于是你的结论不可能是对的,哪怕你数学上非常花俏”。而且陆铭教授还强调了“数学之后”的问题,他说,“你们把数学推导完了,有没有想过在数学逻辑的背后,它的故事是什么,它的经济学含义是什么。这往往是同学们所忽略的。在学习和读论文的过程当中,如果你们忽略这一点,你们学到的就只是数学,而不是经济学。你们在写论文的时候,把数学写完了,写上两个字“证毕”,你的论文最多完成了百分之五十。你要知道,在数学层面上,只要动—叫叫、小的假设,就完全可能得到不同的结论,因此,脱离经济学机制而存在的数学结论是毫无意义的”。
  所以思想应该是最重要的,数学是工具,目的是为了把问题看清楚,得出结论。经济学中的数学工具很重要——就仿佛和外国人交流用英语一样重要。但是,与和外国人用英语交流一样,更重要的你想要交流的思想。在经济学中,数学是全球经济学家都能听懂的语言,同样,语言很好并不必然意味着你的思想就很深刻。现在的经济学流派里,不大使用数学的新制度经济学就很有解释力。在经济史上的伟大经济学家,纳什作为一位数学系的博士生,因其博士论文在博奕论中的开拓性贡献而获得了一九九一年诺贝尔经济学奖。
  纳什能够获奖,依靠的仅是数学吗?是通过数学所透析出的思想,一种具有开拓性的思想。还有科斯,他从来不用数学,仅凭二十余岁时发表的《企业的性质》及以后发表的《联邦传播委员会》而获得诺贝尔经济学奖,成为经济史上一位举足轻重的人物,科斯的产权理论和交易费用理论,证明了产权制度对经济的重要性,并在此基础上形成一个当前在经济学中十分重要的新制度经济学派。科斯没有凭借任何数学工具,凭借的完全就是一种思想,一种开拓于前人的思想。还有一些经济学家反对在经济学中运用数学工具,如获一九七四年诺贝尔经济学奖的缪尔达尔,他是代表弱势群体说话的经济学家,他对美国黑人和发展中国家人民的关注是经济学人文关怀的体现。同年获奖的经济学家哈耶克是自由主义大师,他对自由问题的论述,无疑是对人类的最大关怀。

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Operation Research原意是操作研究、作业研究、运用研究、作战研究,译作运筹学,是借用了《史记》“运筹策于帷幄之中,决胜于千里之外”一语中“运筹”二字,既显示其军事的起源,也表明它在我国已早有萌芽。

运筹学作为一门现代科学,是在第二次世界大战期间首先在英美两国发展起来的,有的学者把运筹学描述为就组织系统的各种经营作出决策的科学手段。P.M.Morse与G.E.Kimball在他们的奠基作中给运筹学下的定义是:“运筹学是在实行管理的领域,运用数学方法,对需要进行管理的问题统筹规划,作出决策的一门应用科学。”运筹学的另一位创始人定义运筹学是:“管理系统的人为了获得关于系统运行的最优解而必须使用的一种科学方法。”它使用许多数学工具(包括概率统计、数理分析、线性代数等)和逻辑判断方法,来研究系统中人、财、物的组织管理、筹划调度等问题,以期发挥最大效益。

现代运筹学的起源可以追溯到几十年前,在某些组织的管理中最先试用科学手段的时候。可是,现在普遍认为,运筹学的活动是从二次世界大战初期的军事任务开始的。当时迫切需要把各项稀少的资源以有效的方式分配给各种不同的军事经营及在每一经营内的各项活动,所以美国及随后美国的军事管理当局都号召大批科学家运用科学手段来处理战略与战术问题,实际上这便是要求他们对种种(军事)经营进行研究,这些科学家小组正是最早的运筹小组。

第二次世界大战期间,“OR”成功地解决了许多重要作战问题,显示了科学的巨大物质威力,为“OR”后来的发展铺平了道路。

当战后的工业恢复繁荣时,由于组织内与日俱增的复杂性和专门化所产生的问题,使人们认识到这些问题基本上与战争中所曾面临的问题类似,只是具有不同的现实环境而已,运筹学就这样潜入工商企业和其它部门,在50年代以后得到了广泛的应用。对于系统配置、聚散、竞争的运用机理深入的研究和应用,形成了比较完备的一套理论,如规划论、排队论、存贮论、决策论等等,由于其理论上的成熟,电子计算机的问世,又大大促进了运筹学的发展,世界上不少国家已成立了致力于该领域及相关活动的专门学会,美国于1952年成立了运筹学会,并出版期刊《运筹学》,世界其它国家也先后创办了运筹学会与期刊,1957年成立了国际运筹学协会。

运筹学的特点是:1.运筹学已被广泛应用于工商企业、军事部门、民政事业等研究组织内的统筹协调问题,故其应用不受行业、部门之限制;2.运筹学既对各种经营进行创造性的科学研究,又涉及到组织的实际管理问题,它具有很强的实践性,最终应能向决策者提供建设性意见,并应收到实效;3.它以整体最优为目标,从系统的观点出发,力图以整个系统最佳的方式来解决该系统各部门之间的利害冲突。对所研究的问题求出最优解,寻求最佳的行动方案,所以它也可看成是一门优化技术,提供的是解决各类问题的优化方法。

运筹学的研究方法有:1.从现实生活场合抽出本质的要素来构造数学模型,因而可寻求一个跟决策者的目标有关的解;2.探索求解的结构并导出系统的求解过程;3.从可行方案中寻求系统的最优解法。

运筹学的具体内容包括:规划论(包括线性规划、非线性规划、整数规划和动态规划)、图论、决策论、对策论、排队论、存储论、可靠性理论等。

数学规划即上面所说的规划论,是运筹学的一个重要分支,早在1939年苏联的康托洛维奇(H.B.Kahtopob )和美国的希奇柯克(F.L.Hitchcock)等人就在生产组织管理和制定交通运输方案方面首先研究和应用一线性规划方法。1947年旦茨格等人提出了求解线性规划问题的单纯形方法,为线性规划的理论与计算奠定了基础,特别是电子计算机的出现和日益完善,更使规划论得到迅速的发展,可用电子计算机来处理成千上万个约束条件和变量的大规模线性规划问题,从解决技术问题的最优化,到工业、农业、商业、交通运输业以及决策分析部门都可以发挥作用。从范围来看,小到一个班组的计划安排,大至整个部门,以至国民经济计划的最优化方案分析,它都有用武之地,具有适应性强,应用面广,计算技术比较简便的特点。非线性规划的基础性工作则是在1951年由库恩(H.W.Kuhn)和达克(A.W.Tucker)等人完成的,到了70年代,数学规划无论是在理论上和方法上,还是在应用的深度和广度上都得到了进一步的发展。

图论是一个古老的但又十分活跃的分支,它是网络技术的基础。图论的创始人是数学家欧拉。1736年他发表了图论方面的第一篇论文,解决了著名的哥尼斯堡七桥难题,相隔一百年后,在1847年基尔霍夫第一次应用图论的原理分析电网,从而把图论引进到工程技术领域。20世纪50年代以来,图论的理论得到了进一步发展,将复杂庞大的工程系统和管理问题用图描述,可以解决很多工程设计和管理决策的最优化问题,例如,完成工程任务的时间最少,距离最短,费用最省等等。图论受到数学、工程技术及经营管理等各方面越来越广泛的重视。

排队论又叫随机服务系统理论。1909年丹麦的电话工程师爱尔朗(A.K.Erlang)排队问题,1930年以后,开始了更为一般情况的研究,取得了一些重要成果。1949年前后,开始了对机器管理、陆空交通等方面的研究,1951年以后,理论工作有了新的进展,逐渐奠定了现代随机服务系统的理论基础。排队论主要研究各种系统的排队队长,排队的等待时间及所提供的服务等各种参数,以便求得更好的服务。它是研究系统随机聚散现象的理论。

可靠性理论是研究系统故障、以提高系统可靠性问题的理论。可靠性理论研究的系统一般分为两类:(1)不可修系统:如导弹等,这种系统的参数是寿命、可靠度等,(2)可修复系统:如一般的机电设备等,这种系统的重要参数是有效度,其值为系统的正常工作时间与正常工作时间加上事故修理时间之比。

决策论研究决策问题。所谓决策就是根据客观可能性,借助一定的理论、方法和工具,科学地选择最优方案的过程。决策问题是由决策者和决策域构成的,而决策域又由决策空间、状态空间和结果函数构成。研究决策理论与方法的科学就是决策科学。决策所要解决的问题是多种多样的,从不同角度有不同的分类方法,按决策者所面临的自然状态的确定与否可分为:确定型决策、风险型决策和不确定型决策;按决策所依据的目标个数可分为:单目标决策与多目标决策;按决策问题的性质可分为:战略决策与策略决策,以及按不同准则划分成的种种决策问题类型。不同类型的决策问题应采用不同的决策方法。决策的基本步骤为:(1)确定问题,提出决策的目标;(2)发现、探索和拟定各种可行方案;(3)从多种可行方案中,选出最满意的方案;(4)决策的执行与反馈,以寻求决策的动态最优。

如果决策者的对方也是人(一个人或一群人)双方都希望取胜,这类具有竞争性的决策称为对策或博弈型决策。构成对策问题的三个根本要素是:局中人、策略与一局对策的得失。目前对策问题一般可分为有限零和两人对策、阵地对策、连续对策、多人对策与微分对策等。

运筹学是软科学中“硬度”较大的一门学科,兼有逻辑的数学和数学的逻辑的性质,是系统工程学和现代管理科学中的一种基础理论和不可缺少的方法、手段和工具。运筹学已被应用到各种管理工程中,在现代化建设中发挥着重要作用。
在中国战国时期,曾经有过一次流传后世的赛马比赛,相信大家都知道,这就是田忌赛马。田忌赛马的故事说明在已有的条件下,经过筹划、安排,选择一个最好的方案,就会取得最好的效果。可见,筹划安排是十分重要的。

现在普遍认为,运筹学是近代应用数学的一个分支,主要是将生产、管理等事件中出现的一些带有普遍性的运筹问题加以提炼,然后利用数学方法进行解决。前者提供模型,后者提供理论和方法。

运筹学的思想在古代就已经产生了。敌我双方交战,要克敌制胜就要在了解双方情况的基础上,做出最优的对付敌人的方法,这就是“运筹帷幄之中,决胜千里之外”的说法。

但是作为一门数学学科,用纯数学的方法来解决最优方法的选择安排,却是晚多了。也可以说,运筹学是在二十世纪四十年代才开始兴起的一门分支。

运筹学主要研究经济活动和军事活动中能用数量来表达的有关策划、管理方面的问题。当然,随着客观实际的发展,运筹学的许多内容不但研究经济和军事活动,有些已经深入到日常生活当中去了。运筹学可以根据问题的要求,通过数学上的分析、运算,得出各种各样的结果,最后提出综合性的合理安排,已达到最好的效果。

运筹学作为一门用来解决实际问题的学科,在处理千差万别的各种问题时,一般有以下几个步骤:确定目标、制定方案、建立模型、制定解法。

虽然不大可能存在能处理及其广泛对象的运筹学,但是在运筹学的发展过程中还是形成了某些抽象模型,并能应用解决较广泛的实际问题。

随着科学技术和生产的发展,运筹学已渗入很多领域里,发挥了越来越重要的作用。运筹学本身也在不断发展,现在已经是一个包括好几个分支的数学部门了。比如:数学规划(又包含线性规划;非线性规划;整数规划;组合规划等)、图论、网络流、决策分析、排队论、可靠性数学理论、库存论、对策论、搜索论、模拟等等。

各分支简介

数学规划的研究对象是计划管理工作中有关安排和估值的问题,解决的主要问题是在给定条件下,按某一衡量指标来寻找安排的最优方案。它可以表示成求函数在满足约束条件下的极大极小值问题。

数学规划和古典的求极值的问题有本质上的不同,古典方法只能处理具有简单表达式,和简单约束条件的情况。而现代的数学规划中的问题目标函数和约束条件都很复杂,而且要求给出某种精确度的数字解答,因此算法的研究特别受到重视。

这里最简单的一种问题就是线性规划。如果约束条件和目标函数都是呈线性关系的就叫线性规划。要解决线性规划问题,从理论上讲都要解线性方程组,因此解线性方程组的方法,以及关于行列式、矩阵的知识,就是线性规划中非常必要的工具。

线性规划及其解法—单纯形法的出现,对运筹学的发展起了重大的推动作用。许多实际问题都可以化成线性规划来解决,而单纯形法有是一个行之有效的算法,加上计算机的出现,使一些大型复杂的实际问题的解决成为现实。

非线性规划是线性规划的进一步发展和继续。许多实际问题如设计问题、经济平衡问题都属于非线性规划的范畴。非线性规划扩大了数学规划的应用范围,同时也给数学工作者提出了许多基本理论问题,使数学中的如凸分析、数值分析等也得到了发展。还有一种规划问题和时间有关,叫做“动态规划”。近年来在工程控制、技术物理和通讯中的最佳控制问题中,已经成为经常使用的重要工具。

排队论是运筹学的又一个分支,它有叫做随机服务系统理论。它的研究目的是要回答如何改进服务机构或组织被服务的对象,使得某种指标达到最优的问题。比如一个港口应该有多少个码头,一个工厂应该有多少维修人员等。

排队论最初是在二十世纪初由丹麦工程师艾尔郎关于电话交换机的效率研究开始的,在第二次世界大战中为了对飞机场跑道的容纳量进行估算,它得到了进一步的发展,其相应的学科更新论、可靠性理论等也都发展起来。

因为排队现象是一个随机现象,因此在研究排队现象的时候,主要采用的是研究随机现象的概率论作为主要工具。此外,还有微分和微分方程。排队论把它所要研究的对象形象的描述为顾客来到服务台前要求接待。如果服务台以被其它顾客占用,那么就要排队。另一方面,服务台也时而空闲、时而忙碌。就需要通过数学方法求得顾客的等待时间、排队长度等的概率分布。

排队论在日常生活中的应用是相当广泛的,比如水库水量的调节、生产流水线的安排,铁路分成场的调度、电网的设计等等。

对策论也叫博弈论,前面讲的田忌赛马就是典型的博弈论问题。作为运筹学的一个分支,博弈论的发展也只有几十年的历史。系统地创建这门学科的数学家,现在一般公认为是美籍匈牙利数学家、计算机之父——冯·诺依曼。

最初用数学方法研究博弈论是在国际象棋中开始的——如何确定取胜的着法。由于是研究双方冲突、制胜对策的问题,所以这门学科在军事方面有着十分重要的应用。近年来,数学家还对水雷和舰艇、歼击机和轰炸机之间的作战、追踪等问题进行了研究,提出了追逃双方都能自主决策的数学理论。近年来,随着人工智能研究的进一步发展,对博弈论提出了更多新的要求。

搜索论是由于第二次世界大战中战争的需要而出现的运筹学分支。主要研究在资源和探测手段受到限制的情况下,如何设计寻找某种目标的最优方案,并加以实施的理论和方法。在第二次世界大战中,同盟国的空军和海军在研究如何针对轴心国的潜艇活动、舰队运输和兵力部署等进行甄别的过程中产生的。搜索论在实际应用中也取得了不少成效,例如二十世纪六十年代,美国寻找在大西洋失踪的核潜艇“打谷者号”和“蝎子号”,以及在地中海寻找丢失的氢弹,都是依据搜索论获得成功的。

运筹学有广阔的应用领域,它已渗透到诸如服务、库存、搜索、人口、对抗、控制、时间表、资源分配、厂址定位、能源、设计、生产、可靠性、等各个方面。

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