第五版 1 《数学模型》学习笔记 第1章 建立数学模型 第2章 初等模型( 四 )


2.10 量纲分析与无量纲化
是另一种重要的求解方法 , 大致来说思想就是:仅知道变量之间的制约关系(正/负相关) , 系数、阶数均未知 , 即只能得出表达式的“形式” , 要我们通过“量纲齐次性”(等式两端必须保持量纲的一致)来确定具体的表达式 。这是与按理论推导建模并列的另一种方法 , 这一节用单摆、抛射等物理问题很好地诠释了这种方法的强大 。关键:恰当地选择特征尺度 , 不仅可以减少独立参数的个数 , 还帮助我们决定舍弃哪些次要因素 。物理知识和经验是关键 。
第2章小结:
本章可以总结为“初等数学知识+巧妙简化技巧+思想” , 10节涉及了不同类型的问题、数学方法 , 很多都是本书后面章节模型的雏形、基础 。
核军备竞赛
天气预报评价模型
天气预报评价模型是为了评估天气预报的准确性和可靠性而设计的 。以下是一种可能的天气预报评价模型的示例:
数据采集:收集实际观测数据和天气预报数据 。这包括大气压力、温度、湿度、风速和降水量等 。可以使用多个观测站点的数据来代表不同地区的天气情况 。
数据预处理:对采集到的数据进行清洗和处理 。这包括去除异常值、填充缺失数据以及对日期和时间进行标准化 。
特征提取:从原始数据中提取有用的特征 。这可能涉及计算统计指标 , 如均值、方差和极值 , 或者从时间序列中提取周期性模式 。
模型建立:选择合适的机器学习或统计模型来建立天气预报评价模型 。常见的模型包括线性回归、决策树、随机森林、支持向量机或深度学习模型等 。模型的选择应基于问题的复杂性和可用数据的特点 。
模型训练和验证:使用历史数据进行模型训练 , 并使用交叉验证或留出法对模型进行验证 。这可以帮助评估模型的性能并进行参数调优 。
模型评估:使用测试数据对训练好的模型进行评估 。常用的评估指标包括均方误差(MSE)、平均绝对误差(MAE)、决定系数(R2)等 。
结果解释和可视化:对评估结果进行解释和可视化 , 以便更好地理解模型的性能和预测能力 。可以生成精度-召回率曲线、预测误差分布图或时间序列预测图等 。
【第五版 1《数学模型》学习笔记 第1章 建立数学模型 第2章 初等模型】需要注意的是 , 天气预报评价模型的设计和实现是一个复杂的任务 , 需要考虑到数据质量、模型选择、特征工程和评估方法等多个因素 。在实际应用中 , 还可能涉及更高级的技术 , 如集合预报、概率预报和模型融合等 。