1、走近数学建模【教学目标】知道数学建模的概念与意义.【教学重难点】实际问题的数学建模.【教学过程】一、激趣导入实际问题:普莱格尔河穿过美丽的哥尼斯堡城(现为俄罗斯的加里宁格勒).普莱格尔河有两个支流,在城市中心汇成大河,中间是岛区,在河上有七座桥,如图.岛上有古老的哥尼斯堡大学、知名的大教堂,居民经常到河岸和桥上散步.在18世纪初的一天,有人突发奇想:如何才能走过这七座桥,而每座桥都只能经过一次,最后又回到原来的出发每座桥都只能经过一次,最后又回到原来的出发点?人们开始沉迷于这个问题,在桥上来来回回不知走了多少次,却始终不得其解.这就是著名的哥尼斯堡七桥问题.二、新知探究1实际问题的数学表述七桥
2、问题引起了数学家欧拉的极大兴趣.他想:经过这么多人的努力都没有找到一次不重复走完七座桥的路径,会不会根本不存在这样的走法?首先,欧拉想到的是列举法,就是把所有的走法都一一列出来,再一个一个验证.但是,他很快发现这样做太麻烦了,因为对七座桥的不同走法就有5000多种,并且这种方法不具有通用性.经过反复思考,欧拉想到:岛的形状、大小,以及桥的长短、宽窄并不影响结果,重要的是陆地、桥与岛这三者之间的位置关系.不妨把图中被河隔开的4块陆地看作4个点,连接陆地的7座桥看作7条线,就得到如图的图形.实际问题中的陆地、河流和桥梁景观就不见了,七桥问题就变成能否一笔画出此图形的问题.这就是欧拉对七桥问题建立起
3、来的数学模型.2数学问题的解决欧拉注意到,如果这样的图形能一笔画成,那么除去起点和终点外,其他的点都是“经过点”.“经过点”的特征是:只要从一条线进入这个点,就要从另一条线离开这个点.有进无出,只能是终点;有出无进,只能是起点.若以某一点为端点的线有偶数条,则称该点为偶点;否则称为奇点.显然“经过点”是偶点.如果起点和终点是同一个点,那么这个点也是偶点.一笔画定理:一个由点和线组成的图形能一笔画完,必须符合以下两个条件:(1)图形是连在一起的,即是连通图形;(2)图形中的奇点个数为0或23用数学结论解答原问题在七桥问题中,四个点全是奇点,不能一笔画,即不可能一次无重复地走完七座桥.1735年,欧拉把研究论文“The solution of a problem relating to the geometry of position”提交到圣彼得堡科学院,1741年发表在圣彼得堡科学院通讯上,开创了图论和拓扑学两门新的学科.欧拉对实际问题进行抽象概括,用数学的语言(模型)把实际问题转化为数学问题,又用数学的思想方法分析、解决了这个问题,这个过程就是数学建模.