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数学 · 数学建模

说明局限并改进模型

模型算出了一个数,题目接着问你信不信它。

局限,是一个可能不成立的假设,再加上答案会往哪个方向变的说明。改进,则是去掉这个局限的新版本模型。

这一课接在为真实情境选择简单模型之后,属于SPM数学建模系列。它回到定义变量和假设里的租车模型。

怎样写出拿分的局限?

分成两部分:失效的假设,以及对答案的影响。“模型没有计入过路费,所以实际费用可能更高”两部分都有了。

  1. 选出最不可能成立的假设。
  2. 说明真实情况可能是什么。
  3. 说明答案会升还是降。

不要写“模型不够精确”,因为这句话没有指出任何假设。

例子:加入等候费

小巴的模型是C = 120 + 0.8d,其中C是费用(RM),d是路程(公里)。d = 150时,C = RM240。

局限。 模型假设司机从不等候。学校旅行时,学生参观博物馆,小巴要停着等。如果公司对等候时间收费,实际费用会更高。

改进。 假设公司对超过2小时的等候,每小时另收RM15。设w为总等候小时数,改进后的模型是:

C = 120 + 0.8d + 15(w − 2),w ≥ 2。

d = 150、w = 5时,费用是120 + 120 + 15 × 3 = 120 + 120 + 45 = RM285。

改进直接回应了局限。范围w ≥ 2要写明,因为w小于2时,公式会算出负的收费。

会丢分的错误

常见的失误,是只写模型“可能不准确”。没有指出假设,也没有方向。

步骤 错误做法 正确做法
局限 模型可能不准确 模型没有计入等候时间
影响 没有写 实际费用可能更高
改进 没有 加上15(w − 2),w ≥ 2
范围 没有写 w ≥ 2

指出假设和方向,这句评语就完整了。

自我检测

植物高度的模型是h = 4 + 2.5t,h的单位是cm,t的单位是周。模型只根据前6周的量度。预测t = 30时的h,并写出一个局限。

答案

t = 30时,h = 4 + 2.5 × 30 = 4 + 75 = 79 cm。

局限:模型假设植物永远以同样的速度生长,但数据只有6周。植物长到某个高度就会停止生长,所以第30周的实际高度会低于79 cm。

接下来学什么?

要更完整地了解预测数据范围之外的情况,请读模型在数据范围外还成立吗。然后做建模练习。

如果想让老师教你写出评分人期待的局限句,可以了解线上一对一数学补习。改进后的模型要做代数运算,可以用代数步骤修复训练器 (英文)。

常见问题

模型的局限是什么?

局限是模型的答案不符合现实的情况,多半是因为某个假设不成立。要写出是哪个假设,并说明真实的数值会偏高还是偏低。

写“模型不准确”可以吗?

不可以。这句话没说原因,也没说偏差多少。要写出哪个假设失效,例如“模型没有计入过路费,所以实际费用可能更高”。

改进模型是什么意思?

改进就是修改模型,让它能处理第一个版本忽略的情况。你可以加一项、改一个速率或限制范围,然后说明改了什么。

改进后的模型还有局限吗?

有。每个模型都会略去一些东西。改进只是去掉一个局限,接着你可以写出下一个。

如果你写的局限总是空泛,一对一数学课可以让老师逐句检查,教你把每一句连到一个具体的假设。

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