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摘要:MATLAB软件对数学建模中具有广泛的应用,其程序语言编写虽然遵循C语言编写思想,但与C语言仍存在编写语法上的区别。本文首先通过具体算例对比分析来说明二种程序语言之间存在的区别,然后给出一个具体的数学实际问题来说明二种程序语言在解决数学模型中的应用,案例研究说明了MATLAB软件编程的高效性。
关键词:数学建模;C语言;MATLAB软件;线性规划
本文引用格式:王奕翔,等.基于C语言的MATLAB软件编程在数学建模中的应用研究[J].教育现代化,2019,6(48):127-129.
一 引言
数学在发展早期主要作为一种实用的技术,用于处理人类生活及社会活动的各种实际问题。而随着计算机的兴起,人们对数学重要性的认识又有了新的突破。近半个多世纪以来,计算机信息技术迅速发展,随着数学与计算机技术的有机结合,数学的应用以空前的影响力向工程技术、管理、金融、自然科学、医学等众多领域渗透,数学技术即数学建模已经成为当代高新技术的重要组成部分。数学建模是利用数学工具解决实际问题的重要手段,是对我们在科学研究、技术开发、环境保护等现实问题加以分析、抽象和简化,引入一些相关的数学符号、变量和参数,从而用数学语言和方法建立其变量参数间的内在关系,得出一个可以近似刻画实际问题的数学模型,进而对其进行分析、求解、检验和推广的过程。而MATLAB语言作为一个专业且高效的数学编程语言,拥有六百多个常用数学函数,以及对运行的数据可视化,做出二维、三维、动画等图像,更利于解决抽象的数学建模问题。而C语言作为一门面向过程的程序设计语言,也能解决各种复杂数学问题,但由于面向对象不单一,对于任意一次问题都要重新编写以及调试,对于非专业科研人员在解决数学建模问题造成很大的困扰。现为更好的研究对于在解决数学问题过程中MATLAB语言相较于C语言的优势所在,本文结合实例由浅入深进行对比说明。
案例1计算矩阵对角线元素之和
小结:用C语言和MATLAB语言采取梯形积分法求解积分15x 26x5dx,C语言在编写过程中就比较繁琐,远没有MATLAB那么简便,并且MATLAB具有图形绘制的功能,通过图像能直观反映出积分曲线在平面数轴上的特点,由抽象的数学符合式子转为直观图形,也能帮助理解抽象难懂的各类积分。
3.C语言与MATLAB程序语言在数学建模中的应用研究
案例3某养猪场的猪饲料至少需要32kg的蛋白质饲料、24kg的能量饲料和42kg的粗饲料。现有甲、乙、丙、丁四种猪饲料,各种猪饲料含蛋白质饲料、能量饲料、粗饲料的含量及单价如下表所示:
问:应如何配合使用这些饲料,使得既能满足猪对蛋白质饲料、能量饲料、粗饲料的需要,又能使饲料成本最低?
问题分析:这是在生活中很常见的一个求最优解的线性规划问题,在满足猪对蛋白质饲料、能量饲料、粗饲料的需求的同时又要使饲料成本尽可能的最低,这时我只需要考虑4种猪饲料的单价和含蛋白质饲料、能量饲料、粗饲料的量即可,其余的影响因素全设为理想状态,可忽略不计。
模型假设只考虑四种猪饲料的单价和含蛋白质饲料、能量饲料、粗饲料的量。模型建立假设以决策变量分别表示甲、乙、丙、丁4种猪饲料的用量,从而得出下列线性规划模型
二 结论
通过上述案例对比分析可以看出,MATLAB相较于C语言在解决数学运算具有方便、快捷、工作量少等特点。并且非常容易学习,利于非专业的科研人员使用。作为当下数学软件中最为常见的数学建模软件,具有着C语言无法比拟的优势,但C语言更面向大众化,所以可以基于C语言的程序下,改写运用MATLAB更简便求解。MATLAB以其强大的数值分析及绘图等功能需要被推广应用于各个领域。
参考文献
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