高等數(shù)學(xué)在土木工程中的應(yīng)用分析

蔣逸祥

摘 要： 土木工程專業(yè)一直以來都備受青睞，不論是高三的畢業(yè)生還是要上職業(yè)技術(shù)的學(xué)生都對土木工程這個(gè)專業(yè)情有獨(dú)鐘。土木工程專業(yè)是新時(shí)期社會發(fā)展的必備基礎(chǔ)專業(yè)，在對它的研究和探索過程中高等數(shù)學(xué)在其中擁有不可估量的地位。這篇文章中高等數(shù)學(xué)用于土木工程專業(yè)中發(fā)揮其功能，體現(xiàn)其分量，成為土木工程不可分割的一部分。

關(guān)鍵詞： 高等數(shù)學(xué)；土木工程；應(yīng)用分析

一、高等數(shù)學(xué)的概念及重要性

1.高等數(shù)學(xué)的概念

高等數(shù)學(xué)是一種相較于初等數(shù)學(xué)比較高級的一種數(shù)學(xué)，是初等數(shù)學(xué)里面學(xué)習(xí)的對象和學(xué)習(xí)方法比較復(fù)雜和繁瑣的部分。從廣泛的意義上來說，除了初等數(shù)學(xué)的數(shù)學(xué)知識都屬于高等數(shù)學(xué)的范圍，當(dāng)然，這個(gè)定義也不是絕對的，有的人習(xí)慣將中學(xué)階段的數(shù)學(xué)中比較困難的部分，如幾何、代數(shù)以及代數(shù)和幾何都同時(shí)存在的問題劃分為中等數(shù)學(xué)，介于初等數(shù)學(xué)和高等數(shù)學(xué)之間，作為兩者之間的過度，使學(xué)習(xí)者能夠平穩(wěn)地從小學(xué)階段的初等數(shù)學(xué)過度到大學(xué)階段的高等數(shù)學(xué)。

2.高等數(shù)學(xué)的重要性

高等數(shù)學(xué)是大學(xué)必修課之一，它不僅用于日常的課本知識中，還用于各種建筑物的精確測量中。在土木公程中也極其重要。當(dāng)計(jì)算所需密度、距離、誤差分析、變量和非變量時(shí)只能用到高等數(shù)學(xué)的線性代數(shù)的知識點(diǎn)?？臻g的解析幾何也要求是施工者在圖紙上先行畫出其空間立體幾何并算出它所占用的空間大小，才好進(jìn)行下一步的施工。

3.高等數(shù)學(xué)與土木工程的關(guān)系

土木工程專業(yè)是一門專門培養(yǎng)能夠掌握流體力學(xué)、工程力學(xué)以及巖土力學(xué)等學(xué)科知識的人才的學(xué)科。培養(yǎng)出來的土木專業(yè)的人才要能夠擁有基本的土木方面的知識，比如工程的設(shè)計(jì)、規(guī)劃、開發(fā)、研究以及施工管理的能力等等。而這些工程的運(yùn)行離不開高等數(shù)學(xué)對其計(jì)算、規(guī)劃、判斷和整理結(jié)果。無論哪一個(gè)環(huán)節(jié)都要用到高等數(shù)學(xué)所涉及的知識，可見，高等數(shù)學(xué)和土木工程可謂是密不可分。

二、高等數(shù)學(xué)在土木工程中的應(yīng)用

1.高等數(shù)學(xué)在土木測繪專業(yè)中的應(yīng)用

在現(xiàn)階段的工程建設(shè)中，必須與時(shí)代相結(jié)合，充分利用已有學(xué)科成熟的知識來輔助土木工程的進(jìn)行，而高等數(shù)學(xué)就是一門能夠與土木工程緊密結(jié)合的學(xué)科。但是高等數(shù)學(xué)在于具體的工程專業(yè)進(jìn)行結(jié)合的時(shí)候，不能夠充分利用高等數(shù)學(xué)的優(yōu)勢去指導(dǎo)工程的活動以及實(shí)踐的進(jìn)行，但受多方面因素的制約經(jīng)過很長時(shí)間的探究才發(fā)現(xiàn)高等數(shù)學(xué)與土木工程在實(shí)際的操作中的聯(lián)系。根據(jù)高等數(shù)學(xué)的相關(guān)知識，函數(shù)關(guān)系中的變量之間的誤差與函數(shù)的誤差之間的關(guān)系，忽略掉一些細(xì)微的因素，可以看做是函數(shù)的全微分來處理，這樣就可以得出誤差的傳播定理。而根據(jù)土木工程的相關(guān)知識，工程建設(shè)各個(gè)階段的投資關(guān)系的影響、工程計(jì)劃進(jìn)行變更的影響以及土壤的密度與壓實(shí)的力度之間的關(guān)系等土木工程中測繪類的專業(yè)的計(jì)算量十分巨大，對于高等數(shù)學(xué)的需求量也比較大。因此將高等數(shù)學(xué)與土木測繪專業(yè)進(jìn)行結(jié)合是十分有利的，兩者之間的結(jié)合性和互補(bǔ)利用性比較強(qiáng)，合理地使用高等數(shù)學(xué)能夠讓土木測繪變得更加地簡單。

2.高等數(shù)學(xué)在土木工程中的應(yīng)用

高等數(shù)學(xué)在土木工程的應(yīng)用主要是在結(jié)構(gòu)力學(xué)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及對材料的一些性能進(jìn)行演算預(yù)計(jì)的時(shí)候會用到。例如，在計(jì)算一些具有柱型結(jié)構(gòu)的建筑立面的柱子的承受壓力的時(shí)候就可以使用高等數(shù)學(xué)中微積分的知識，在計(jì)算建筑的結(jié)構(gòu)的高度的時(shí)候也可以使用高等數(shù)學(xué)中的微積分方程中的未分化知識才能夠得出解來；在計(jì)算建筑材料的性能、建筑材料的各個(gè)系數(shù)的時(shí)候都需要使用高等數(shù)學(xué)中的很多知識以及大量的計(jì)算實(shí)驗(yàn)才能計(jì)算出來。一般在高數(shù)上面有一些在工程中應(yīng)用的例子，例如，最小二乘法在工程中會有些運(yùn)用的，測管道摩阻系數(shù)，拉索吊桿k值的標(biāo)定都要用到這個(gè)理論。有限元分析中（要成為有限元分析高手的話）要用到矩陣的知識。特別是微分方程在工程中有些理論的推導(dǎo)都是會用到的。比如橋梁的設(shè)計(jì)、土木的檢測與評估，以及一些專業(yè)的土木軟件的應(yīng)用。這些都需要很好的高數(shù)分析理論，比如大壩的變形監(jiān)測，現(xiàn)在最流行的就是小波理論、灰色理論、卡爾曼濾波理論，這些理論的依托就是一些積分，一些很高深的高數(shù)專業(yè)知識、統(tǒng)計(jì)知識。特別是一些專業(yè)軟件，在現(xiàn)實(shí)中，很多行內(nèi)人出錯(cuò)不是不會用軟件，而是對結(jié)構(gòu)的不理解，究其原因是不能用很好的數(shù)學(xué)、力學(xué)知識去分析。木工程設(shè)計(jì)需要大量運(yùn)算，所以高等數(shù)學(xué)在土木工程中的地位很高。

3.提高高等數(shù)學(xué)在土木工程中應(yīng)用的意見和建議

首先，明白高等數(shù)學(xué)的相關(guān)概念以及其作用和優(yōu)勢，清楚在土木工程建設(shè)的過程中，哪些環(huán)節(jié)需要運(yùn)用高等數(shù)學(xué)，只有這樣才可以將高等數(shù)學(xué)與土木工程的建設(shè)完美結(jié)合。要想將高等數(shù)學(xué)與土木工程進(jìn)行完美的結(jié)合，首先土木工程的建筑人員應(yīng)該要知曉這兩者分別是什么東西，具有哪些概念、環(huán)節(jié)，具有哪些優(yōu)勢，因此，要先分別了解高等數(shù)學(xué)與土木工程。就高等數(shù)學(xué)而言，相關(guān)人員需要了解高等數(shù)學(xué)的概念、作用、特征以及其可以運(yùn)用于社會生產(chǎn)、生活實(shí)踐的可能性。只有對高等數(shù)學(xué)掌握透徹，理解清楚，才可以實(shí)現(xiàn)將高等數(shù)學(xué)運(yùn)用于社會生活。然后，要了解土木工程這一社會實(shí)踐，要知曉土木工程在建設(shè)過程中包括哪些環(huán)節(jié)，需要運(yùn)用哪些材料，需要遵循哪些基本的準(zhǔn)則。所以，一定要對土木工程的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分析，知曉土木工程建設(shè)過程中在哪些環(huán)節(jié)可以運(yùn)用高等數(shù)學(xué)。只有在對土木工程和高等數(shù)學(xué)這兩方面都有一個(gè)很好把握的基礎(chǔ)上，才可以將高等數(shù)學(xué)更好的運(yùn)用于土木工程建設(shè)之中。其次，在將高等數(shù)學(xué)運(yùn)用與土木工程設(shè)計(jì)與建設(shè)的過程中，一定要把握好相關(guān)運(yùn)用規(guī)律與準(zhǔn)則，要結(jié)合土木工程建設(shè)的具體實(shí)際情況，然后，充分發(fā)揮高等數(shù)學(xué)的優(yōu)勢與特點(diǎn)，進(jìn)而，幫助解決土木工程建設(shè)過程中遇到的問題。只有充分發(fā)揮高等數(shù)學(xué)的作用，科學(xué)合理的將高等數(shù)學(xué)運(yùn)用于土木工程之中，才可以實(shí)現(xiàn)高等數(shù)學(xué)作用的充分發(fā)揮，提高高等數(shù)學(xué)運(yùn)用的效率。除此之外，在開展土木工程建設(shè)的過程中一定要積極運(yùn)用高等數(shù)學(xué)，重視高等數(shù)學(xué)在土木工程建設(shè)過程中作用的發(fā)揮。

三、結(jié)論

通過調(diào)查和研究我們發(fā)現(xiàn)很多人即便在試卷上取得了很好的成績，但在實(shí)際運(yùn)用中卻不是太好。說明高等數(shù)學(xué)的精髓大家并沒有掌握，要將課本知識很好的運(yùn)用到實(shí)際操作中才能夠體現(xiàn)高等數(shù)學(xué)的真正價(jià)值。而現(xiàn)在學(xué)生所缺乏的就是在專業(yè)學(xué)習(xí)和實(shí)際工作中解決數(shù)學(xué)問題時(shí)十分困難并不能夠靈活運(yùn)用知識概論解決相應(yīng)問題。同時(shí)，高等數(shù)學(xué)的教材編寫的重點(diǎn)比較多而且復(fù)雜，許多常見的土木工程中需要用到的測量、建造、評估操作和實(shí)踐過程都需要用到的常見的知識點(diǎn)都不是學(xué)習(xí)里面的考核重點(diǎn)，很多都是一筆帶過，大部分的學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)課的時(shí)候以及畢業(yè)后的實(shí)際應(yīng)用中往往用已學(xué)的知識來解決問題。而正確的掌握高等數(shù)學(xué)也會在實(shí)際運(yùn)用中用到。

結(jié)束語：隨著二十一世紀(jì)的科學(xué)和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，整個(gè)世界都在高速向前進(jìn)，土木工程的發(fā)展也越來越快，越來越受到重視。而我國現(xiàn)階段教育中，高等數(shù)學(xué)是其中的必修課之一，如何將高等數(shù)學(xué)和土木工程很好的結(jié)合在一起是我們最終的研究目的，高等數(shù)學(xué)在其中是最重要的不可缺少的一環(huán)希望高等數(shù)學(xué)和土木工程的結(jié)合能夠創(chuàng)造出更新、更有經(jīng)濟(jì)效益、更能服務(wù)人民的建筑和工程。

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