数学的应用

数学之应用

  大家都知道，数学是一门古老的基础学科，是其他各学科的理论基础。长期以来，对数学理论的研究得到了国内外数学家的广泛重视，但是随着计算机的发展，数学也逐渐成为一种技术，数学的应用范围不仅仅作为理论基础，更为广泛的用来解决实际问题。

  下面是中国科学院李大潜院士在2010年全国大学生数学建模颁奖大会上的讲话摘录，更好的解释了数学之应用的方法和重要性.

  数学是一门在非常广泛的意义下研究现实世界中的数量关系和空间形式的科学。它是各门科学的重要基础，在自然科学、工程科学及社会科学等方面均发挥着思想库的功能。它是经济建设和技术进步的重要工具，对加快我国现代化建设和增强综合国力起着至关重要的作用。它又是人类文明的重要组成部分和坚实支柱，数学教育对提高全民素质、对培养现代化建设所需要的各类人才有着举足轻重的意义。正因为这样，数学科学的重要性已得到广泛的认同。但是，作为一门重要的基础学科和一种精确的科学语言，数学科学又是以一种极为抽象的形式出现的。如果人为地割断数学与现实世界的密切联系,或是对数学缺乏深入的理解与掌握,这种极为抽象的形式很可能就会掩盖数学科学丰富的内涵，并对数学的实际应用形成障碍。要用数学方法解决一个实际问题，不论这个问题是来自工程、经济、金融或是社会领域，都必须设法在实际问题与数学之间架设一个桥梁，首先要将这个实际问题化为一个相应的数学问题，然后对这个数学问题进行分析和计算，最后将所求得的解答回归实际，看能不能有效地回答原先的实际问题。这个全过程，特别是其中的第一步，就称为数学建模，即为所考察的实际问题建立数学模型。当然，对于比较复杂的问题，这个过程一次成功的可能性通常不是很大。如果最后得到的结果在定性或者定量方面和实际情况还有很大的差距，那就还要回过头来修正前面所建立的数学模型，一直到取得比较满意的结果为止。只有最后经过实践检验为有效的数学模型，才能算是成功的数学模型。因此，数学建模不仅要顾“头”，而且要顾“尾”，要照顾到全过程。显而易见，数学建模是数学走向应用的必经之路，在应用数学学科中占有特殊重要的地位。

  谈到数学模型的建立或者数学建模，似乎是一个新东西、新名词，其实是古已有之的。公元前三世纪欧几里德在总结前人结果基础上建立的欧几里德几何学，就是对现实世界的空间形式所提出的一个数学模型。这个模型十分有效，后来虽然有各种重要的发展，但仍一直使用至今。刻卜勒根据第谷的大量天文观测数据所总结出来的行星运动三大规律，后经牛顿利用与距离平方成反比的万有引力公式、从牛顿力学的原理出发给出了严格的证明，更是一个数学建模取得光辉成功的例子。一些重要力学、物理学科的基本微分方程，诸如电动力学中的Maxwell方程、流体力学中的Navier-Stokes方程与Euler方程以及量子力学中的Schrödinger方程等等，也无不都是抓住了该学科本质的数学模型，已成为有关学科的核心内容和基本框架。今天，应用数学正处于迅速地从传统的应用数学进入现代应用数学的发展阶段。一个突出的标志是数学的应用范围空前扩展，从传统的力学、物理等领域拓展到化学、生物、经济、金融、信息、材料、环境、能源……等各个学科及种种高科技甚至社会领域。由于很多新领域的规律还在探索之中，有关的数学建模不仅并非轻而易举，而且具有实质性的困难,至今仍是我们面临的严峻挑战。因此，数学建模不仅进一步凸现了它的重要性，而且已成为现代应用数学的一个重要组成部分，并为应用数学乃至整个数学科学的发展提供了进一步的机遇和无限的生机。开展数学建模竞赛活动，在大学开设数学建模、数学实验等课程，努力将数学建模思想融入数学类主干课程，顺应了这个历史潮流，值得大力提倡。