生活中的数学建模 | 包饺子无法掌握面和馅的比例?那就用数学建个模吧

时间:2020-08-28 相关资料下载



以数学解答奥秘,以团队促进合作,以实际激发创造,解决生活实际问题(比如常见的包饺子问题),这就是数学建模的魅力。


无论你是70后,80后,还是90后,提到饺子,都有属于我们独特的味道和回忆。就像岳云鹏去到《向往的生活》点菜吃饺子,除了美味、更多的是情怀。

饺子,是大多数人的心头好,但包饺子不是。比如,每次包饺子时,你是否也会因面团和肉的比例问题而烦恼?再比如,你某次在家包饺子,不小心馅做多了,面只剩下一点。为了把馅全包完,应该让每个饺子小一点,多包几个;还是应该让每个饺子大一点,少包几个呢?




乍一看,当然做大一点吧,馅就都用了。可这个理由不能让人信服,因为饺子做大带来一个问题:每个饺子面也就用的多。

那么,怎么用数学方法去看待这些饺子呢?

无论面和馅,它们都围绕着一个对象——饺子。面,就是饺子皮,和什么有关?饺子的表面积。假设大饺子和小饺子的面皮厚度一样。馅又和什么有关?饺子的体积。

我们的目标是看哪种方案用的馅多。设大饺子表面积、体积设为V和S,小饺子的表面积、体积为v和s。

如果S=ns,即1个大饺子的皮可以做n个小饺子,那么我们只需要比较S和V与nv孰大孰小即可。


首先,我们做出假设:大饺子和小饺子皮的厚度一样,所有饺子形状相等。

然后,我们进行分析建模。这里有个问题需要考虑,饺子不是个规则的物体,也没有面积、体积计算公式。

但根据我们所学,我们可以发现表面积与体积分别与规则物体半径的二次方,三次方有关。

我们引入饺子的“特征半径”R和r:


在饺子形状一致的前提下,相同下标的比例系数一定是相同的。

在(1)、(2)中消去R和r,得



k与k1,k2决定,所以系数又是相同的。

将3与S=ns联系,消去S、s得


由此便可得到V与nv的定量关系,由于n表示1个大饺子的皮可以做几个小饺子,可以肯定n>1,那么V>nv。




根据分析,我们可以得出结论:包大饺子。为了一个特定目的,根据特有的内在规律,作出一些必要的简化假设,运用适当的数学工具,得到的一个数学结构,并进行分析计算得出解决实际问题的结论,就是数学建模。

近年来,数学科学的高度重要性已得到领导及公众越来越多的重视,数学建模以及数学模型这些词语也以很高的频率出现在各种场合,引起了人们广泛的关注。

复旦大学数学科学学院教授李大潜说,数学建模已成为现代应用数学的重要突破口。而从今年开始,数学建模的实践和活动将首次列入全国高级中学的教学计划,数学建模对人才培养的重要作用和深远影响无疑值得引起高度的重视。

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