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文档简介

第六章

导数及其应用6.4

数学建模活动:描述体重与脉搏率的关系1.通过情景,让学生经历和体验数学建模的过程.(数学建模)2.通过本节学习,让学生体验数学建模和研究方法.(数学建模、数学运算)

1.如何测量脉搏率?[答案]

中医的“望闻问切”,西医的仪器辅助.2.通过一个数学模型,你只要告诉我体重,我就可以算出脉搏率,将这样一个生活问题数学化,可以实现吗?[答案]

可以.一方面我们可以通过实验研究,收集动物体重和脉搏率的数据,对其进行分析研究;另一方面可以通过研究文献,科学地认识生物学背景知识,再通过数学机理研究,给出体重和脉搏率的量化关系.一、模型建立

动物田鼠25670大鼠200420豚鼠300300兔2000205小狗5000120大狗3000085羊5000070马45000038图1

师生活动:验证模型.

师:图2与给定数据拟合得很好,对我们的研究具有一定的指导意义,一定程度上体现了体重与脉搏率的数量的关系,但缺少了对问题本质的研究,这是我们第一阶段的实验研究,接下来我们如果要继续深入,需要研究文献,了解相应的生物背景知识.

师:在必修第一册的学习中,我们曾学习过指数函数模型、对数函数模型、幂函数模型,它们都是我们对现实研究后提炼抽象出的数学模型,它们比原型简化,是“最简单”的.现实世界的原型都是具有多因素、多变量、多层次的比较复杂的系统,如果我们对问题的所有因素一概考虑,无疑是一种有勇气但方法欠佳的行为,所以我们要充分发挥想象力、洞察力和判断力,善于辨别主次,而且为了使处理方法简单,应尽量使问题线性化、均匀化.根据对象的特征和建模目的,对问题进行必要的、合理的简化,即抓住主要矛盾.用精确的语言做出假设,是建模至关重要的一步.

学生活动讨论:汇总再剔除影响因素,得出模型假设.

模型假设:

(1)假设恒温动物处于睡眠状态,其消耗的能量全部转化为热量,全部热量都用来维持体温;

二、模型分析

师:两个模型对原始数据拟合情况都比较满意,模型1的曲线单纯从数据角度拟合,效果较好,给出的模型也较贴近,是“形似”,模型2经过数学推理,有了生物和数学的背景,则是“神似”,那模型2的预测效果如何呢?三、模型检验

师生共同分析模型误差原因,指出可以用人体数据来拟合模型,实际上西医检测仪器芯片是科学家通过数学模型设计制造的.教师抛砖引玉,激励学生进一步改进模型.四、模型应用

根据模型,结合体重对脉搏率的影响,给出形成健康的生活方式的建议.这一过程体现了数学生活化.五、总结提升

模型准备:了解实际背景,明确建模目的,搜集有关信息,掌握对象特征.

模型假设:针对问题特点和建模目的,做出合理的、简化的设计,在合理与简化之间折中.

模型建立:用数学的语言、符号描述问题,尽量采用简单的数学工具.

模型求解:各种数学方法、软件和计算机技术.

模型分析:如结果的误差分析、统

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