浅谈数理统计课程与数学建模思想的融合

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  摘 要:数理统计学是研究随机现象及其规律的一门数学学科,亦是广泛应用于日常生活的基础学科,而数学模型则是利用数学语言来描述某一实际现象,其特点是能够让被描述对象更具科学性、逻辑性、客观性和可重复性。可见,将数学建模的思想融入到数理统计的学习中是非常必要的。本文主要分析两者融合存在的问题,并简述建模思想融入到数理统计的实际应用。
  关键词:数理统计;建模思想;应用价值
  从建模的特点看,是对设定对象的一种简化和假设,运用数学工具得到的一种数学结构,用假设的思想来预测对象的未来状况,并对未来的状况做出一定控制。数学带有高强度逻辑思维,实际生活中应用非常多,例如在建筑、金融、证券、统计等多个行业都会应用到建模思想。充分学习建模知识可以加强自我的分析能力,激发对学习兴趣,将理论同实践相结合,全面提升实践能力。
  1.建模思想与数理统计的概述及问题分析
  数学建模思想是从量化的角度揭示假设中的必然性和偶然性,属于随机性的解决问题方式,对自我解决实际问题能力的培养有一定的意义。基于生活中实际问题的角度,采用抽象的方式提炼出具体量化问题。数理统计融入建模思想,使假设问题更直观,解决问题更有实践性,也为很多大学生全新学习路径。在数理统计中融入建模思想,对自我分析能力、调查能力、研究能力的提升,有重要意义,培养数学实践思维有一定的意义。
  2建模思想融入的价值意蕴和必要性分析
  2.1充分理解知识,全面表现多样性
  充分理解知识也非常重要。数理统计这门课程中有大量的抽象的数学概念,理解起来非常的难,常规课堂教学中,收获只有概念、定义、公式等。但是对这些内容的理解非常少,特别是使用这些内容解决实际问题的能力很低,理论和实际背离,很少有人对这方面感兴趣。将建模思想融入到数理统计中,可以利用学到的大量的公式和概念解决生活中问题,应用性非常强,通过自己的探索,体验数学的乐趣。
  例如,作弊行为在学校很普遍。做一个作弊行为的调查,非常有趣。调查考试作弊行为,实际调查过程中有的同学会有抵触的情绪,原因在于问题很敏感,适当的换一种思路,就会缓和出情绪。游戏的方式会使我们有进一步的放松,所以构建一个游戏性的模型,可以解决调查中抵触情绪的相关问题。所以应用WARNER的随机调查方式,设计随机性的实验,可以解决这些问题。
  设计方式:设计一个无关的问题,先扔一枚硬币,正面回答问题1,反面回答问题2.
  1.你的出生月份使基数还是偶数?
  2.你有过作弊的行为吗?
  以这种方式可以直观的了解到WARNER的内容,进一步分析全校作弊行为,要求随机抽样P1与真实的人数P的误差不超过0.05,可以得出相关结果:,抽样样本容量n究竟有多大比较适合?表示被动采访对象中有n个作弊行为的自我,可以记作  取充分大时,可以向正太接近近,则方程根为x=1.96,从概念上看所以有得到最终得到所以就得到了n>770  的时候成立。被采访的人数只要不少于770人,就可以,所以随机进行调查,按照概率论的观点,选取800人作为调查对象,其中373人回答有,按照概率统计,敏感行为回答的有400名,有173人回答了是,就可以认为43.25%的学生存在作弊的行为,这一结果非常吃惊。该种调查方式,建模思想融入的方式虽然不多,但是可以激发我们的学习兴趣,在理解概念方面的内容也起到优化的作用,所以将两个融合,实现了学习多样化,对学习兴趣的提升也有一定的作用。
  2.2转变学习方式,简化题目难度
  将数学建模思想融入到数理统计的学科中,亦能实现对于传统学习方式的转变,摒弃枯燥无味的学习模式,简化相关题目的难度系数,这也对提升自身的数学学习能力有所帮助。现引入以下实际数学问题进行进一步叙述,内容如下:
  统计全班近视的人数(N):
  1.全班有近视(NA)
  2.全班有女生人数(NB)
  3.全班女生近视人数(NAB)
  随机选一人使近视为A事件,随机选一人使女生,为B事件,相关计算如下:
  如果女生组成的子总体代替总体,计算随机选一人的近视概率为:。在讲述概率事件的时候,需要注意的使与P(A)的不同,就很自然的引入概念,条件概率事件B发生的条件下,A发生的概率需要进行重新记录,也就变成了:为了锻炼自我能力,可以结合书本内容,练习使用更多的建模思维,以便在后期的分析中,达到更好高的要求,建模思想的融入,可以开发出更多的思路,布置一些选择投资组合的问题,体会建模思想组合的内在。
  3数学建模思想融入数理统计的实际应用
  3.1两者在知识层面的具体应用
  建模思想与数理统计在知识层面的融合应用十分广泛,现将以住房抵押贷款为例,展开叙述:
  工薪阶层小王买一套50平方米的房子,一共需要70万元,自筹34万元,剩余36万元申请贷款,利息为0.005.贷款时间为25年,每月要还多少钱。贷款分为等额本息和等额本金两种形式,适合不同的人。要求了解两种按揭方式,进行分组讨论,针对变量进行假设。在本研究中,按照复利方式计算,假设不同,所使用的数学建模思想不同,这些问题采用迭代法和差分方程的方式完成。所以,在学习过程中,注重对各种思想的总结,总结出不同的学习思想,构建合理的学习模式,对实现两者的融合也有重要的意义。
  从问题上看,非常贴近生活的问题,数理统计中融入建模的思想中的选材非常多,可以解决很多生活中实际问题。一些简单的模型可以充分调动学习积极性,很多人都喜欢学习这方面内容。对数学问题的理解,采用实践和数学建模思想结合的形式,让所学内容更加丰富。
  3.2两者的融合利于对知识的挖掘
  在课程学习的过程中应用数学建模思想,能够便于我们对知识的深层次理解。首先,两者的相互融合可以使提高我们的独立思考与解决问题的基本能力。数理统计的课程很复杂,建模思想实践性很强,两者结合能够解决很多生活中的实践问题。特别是在知识的挖掘中,有重要的意义。两者结融合,构建专业化思维,学习能力有所增强。特别两者融合以后,思路得到拓展。特別是未来一些金融投资方面的问题,两者融合到一起,可以深入挖掘内部知识,对提升个人能力有所帮助。
  4结语
  综上所述,概率统计学是应用性较强的学科,亦是数学学科的重要组成部分,将建模思想与其进行有效的结合,能够达到更好的学习效果。且在实际的应用中,能够提高自身的逻辑思维能力和具体实践能力,能够更好将抽象数据直观表现。
  参考文献:
  [1]张云霞,崔瑜,郑国萍.浅谈概率论与数理统计课程与数学建模思想的融合[J].商情,2018,(48):262.
  [2]曹国凤.在概率论与数理统计教学中融入数学建模思想[J].教育界,2018,(33):73-74.
  [3]刘素兵,张华.概率论与数理统计教学融入数学建模思想的研究与实践[J].科技风,2018,(31):205.
  [4]尚兴慧.在概率论与数理统计教学中融入数学建模思想的实践[J].数学大世界(上旬版),2017,(10):9,8.
  [5]曹国凤.在概率论与数理统计教学中融入数学建模思想[J].教育界,2018,(33):73-74.
  作者简介:
  第一作者:孙江涵(1999.10-),女,汉,山东潍坊,本科,学生,研究方向:信息与计算科学
  第二作者:苗泽林(1998.10-),男,汉,山东潍坊,本科,学生,研究方向:自动化
  第三作者:刘亮坤(1998.11-),男,汉,山东烟台,本科,学生,研究方向:财务管理
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