一份不太一样的数学建模备赛指南

一份不太一样的数学建模备赛指南

大家争相参加的数学建模比赛到底是什么?真正要去参加数学建模比赛大家又应当从哪些方面进行准备呢?下面有浦就来给大家带来一份简洁而不失干货的备赛指南,带同学们认识一下它🏅 本文干货较多,全文约3400字,预计阅读需要8分钟。

1.什么是数学建模和建模比赛?

数学建模的过程,就是根据实际问题来建立对应的数学模型,从而根据条件来解决问题的过程。(这里的模型更多的是数理方面的抽象模型,比如方程的建立和求解等等,而不是大家摆在书架上的模型😋)

数学建模比赛,就是参赛者在有限时间内根据所给定的题目条件建立、分析模型,最终评选出最优的呈现结果,也就是得奖者。一个数学建模比赛的考察面是多元的,你的模型归根到底是解决真正的实际问题,而你的最终呈现结果是你上交的论文,所以要想在数学建模比赛上发光,只有上佳的数学能力也是不够的

简单来说数学建模就像是一道应用题,自然也有不同的题目类型。这里有浦以美国大学生数学建模竞赛(MCM/ICM)为例,简单给大家介绍一下。
美赛分为两个类型的赛事,MCM以及ICM,由 COMAP(the Consortium for Mathematics and Its Application,美国数学及其应用联合会)主办报名参加。共六道题目,简单分类如下:
分类
其实六个题目的描述,并不是相同概念上严格的划分,其角度和依据也并不相像。MCM的三道题更注重数理方面的考察,而ICM更倾向于不同学科交叉的信息考察。A、B两题连续和离散是说考察模型的类型,具体信息较少但相对明确了模型。C题是大数据相关,官方会提供一个专门的数据压缩包,这一题目一般都考察队伍的数据处理能力,模型也多集中在统计和识别等方向。D题的网络科学也是相对具体的题目,近几年的题目考察的算法模型也都相对集中,网络科学这一领域本就和数学算法息息相关。E题环境科学,一般会在资源/生态/可持续等特征方面来考察,F题政策类题目则较为宽泛,后两道可以说都只是给出了相关背景,考察点更偏向于分析优化类。有浦这里只是以此为例简单的为大家分析一下美赛的题目构成,大家参赛前可以结合往年的题目和获奖论文具体的分析。

2.参加数学建模比赛你需要什么?

两个队友和一份好的体力
数学建模团队成员的分工搭配,一般的理想化概念是一位同学负责提供数学思路模型,一位同学负责编程算法为建模提供支持,一位同学负责论文写作方面的需要。合理的分工和明确的方向肯定是成功的一大先决条件,不过有浦认为这并不是一个必要条件,一个和谐且有动力的团队环境是比赛最大的援助力。
数学建模比赛的时间长度一般是3~4天,大致流程为[分析题目]→[确定选题和思路]→[查找所需资料数据]→[结合信息完善模型]→[撰写论文]。所以在短短的不到100个小时的时间里,用尽可能多的时间和精力来做好比赛的每一步,只能牺牲部分的休息休闲时间来奋斗了。
可以看到论文内容到比赛流程,数学建模比赛不仅需要大家知识上的多元化也需要大家体力上的高速运转,不失其综合性考察之名。

3.如何准备数学建模比赛?

3.1硬件准备

有浦这里所说的“硬件”,就是一份你参赛时可以直接打开使用的工具箱。我们依照需求分为三类:

3.1.1数理模型方面

这一方面其实更多的是需要大家“软件”层面的准备,但你至少应该明确每种题目类型所对应的常见模型、方法,也可以根据自己擅长与否等因素来总结归纳。

3.1.2编程算法方面

Matlab、Python等等编程软件是大家在比赛中常用到的辅助计算工具,有浦建议大家在比赛前准备或是搜集一些常用模型的相关程序算法,如果是别人写好的程序最好根据自己的需要和论文的需要做好修改。
说到具体的数据运算,这里有浦也给大家提供几个常用的检索渠道,大家也可以收藏一下方便比赛时便捷的搜索:

1.中国国家统计局:http://www.stats.gov.cn/ 点击跳转
2.国家数据:https://data.stats.gov.cn/ 点击跳转
3.世界银行:https://data.worldbank.org.cn/indicator/ 点击跳转
4.联合国官网:https://www.un.org/zh/databases/index.html 点击跳转
5.联合国粮食及农业阻止:http://www.fao.org/faostat/zh/#data 点击跳转
6.世界数据图册:https://cn.knoema.com/atlas/groups 点击跳转
7.前瞻数据库:https://d.qianzhan.com/ 点击跳转(可以使用淘宝代查)
8.知网:https://login.ez.xjtlu.edu.cn/login?qurl=http://cnki.sdll.cn:85%2fkns55%2fbrief%2fresult.aspx 点击跳转(通过学校图书 馆提供的这个链接,我们可以免费下载所需要的内容)
9.全球数据库:https://www.ceicdata.com/zh-hans/products/global-economic-database 点击跳转

更多的检索渠道这里有浦就不过多赘述了,大家比赛时可以根据具体信息的分类去各论坛网站搜索对应的检索渠道。其实对于数据信息检索,大家一定不要忽略官方网站的信息提供能力,比如关于气象报告的题目大家就可以先去国家气象局的网站来看看有没有自己想要的信息。

3.1.3论文撰写方面

一份论文的排版整不整齐,语言得不得体,是直接关系你团队的建模呈现结果的好坏,所以大家一定不能觉得这是一个数学应用题而忽视了论文部分。
3.1.3.1 论文的排版结构
无论是国赛还是美赛,比赛开始前赛事方都会提前给出本次比赛的相关要求和评价标准,包括论文格式的要求。有浦真诚建议大家一定仔细阅读这部分的细则,并且准备好一份结构完备的论文模板。最好不要在比赛期间还在纠结于如何建立目录如何插入公式等等这种问题,既消耗时间,又影响心情。
如果大家是选择用word撰写论文,有浦就不多为大家提供什么了,相信大家对word的操作都在平时写report时就已经锻炼出来了。这里给大家提供一个下载latex模板的渠道LaTex工作室 https://www.latexstudio.net/
各类比赛模板
2021美赛模板的预览页面
大家可以看到这里提供的模板有一个优点就是已经提供了整体论文的基本构架结构,并且在里面的文本中也有输入常用的公式、插入图片、插入代码、引用及reference的使用,可以很好地让新上手的同学快速了解并运用LaTex。当然,如果你是第一次使用LaTex来撰写数学建模论文,有浦还是建议同学在比赛前先熟悉好各种环境语言再实战上手。
3.1.3.2论文的具体内容
关于论文的具体内容,我们可以再分为文本部分和图表部分。关于文本部分有浦建议同学们在参赛前可以找几篇往年的获奖论文来学习参考,可以针对不同比赛的不同题目类型来阅读。总结前辈的成功理由,吸收之后合理运用。另外在论文写作时需要注意的一点就是关于文章中的专有词汇或是特定词汇的前后统一,主要针对美赛或者亚太建模比赛这种英文写作时,一定要做一遍词汇的通篇审核,避免表述时出现前后名称不一致的现象发生。
如果说好的排版就像是一个人好的身材骨架,那么论文中精美的图表就可以算是一个人精致的五官了。大家把美赛解释成美术比赛也不是没有道理的~
针对于这一方面,有浦建议大家在准备阶段做到能熟练画出数据类的分析对比图,其实哪怕用最基本的ppt和excel来做图可以做到很好看的。最好也可以准备一些构造思维导图类型的软件和渠道,以备不时之需。有浦还在某乎上看见过一位o奖大佬全程ipad手绘分析示意图,只能让我们这种凡夫俗子望而却步。最后一点就是准备好p图软件,简单的话美图秀秀这个水准就够用,毕竟很多网上查找的示意图等等难免会和自己的论文需求有所出入。

3.2 软件准备

关于“软件”这方面其实就是大家的相关知识储备了,如果前面所述的“硬件”的准备是必需品,那么你“软件”的好坏就决定了你面对赛题时能否得心应手。

3.2.1 对题型的熟悉程度

大家普遍把美赛分为模型/编程/论文三个方面,其实有浦觉得也可以修改为[思路确定]/[思路落实]/[思路呈现]三个方面。依旧以为期4天共6道题目的美赛为例,有浦也看过一些美赛攻略,很多文章都会写到大家可能会耗费一天时间来确定选题,等到确定好思路后真正开始入手可能时间已经过去了一半。所以选题和思路的确定不仅是确定整个比赛的方向,越早的明确思路越有更多的时间来完善模型。开篇的介绍中有浦就罗列了美赛六道题目的类型和常见的考察方向,如果同学们在比赛前对每个题目可能的考察类都有自己的预测和标准或者已经确定好了准备攻克的题目类型,就可以在最短的时间内确定自己的方向。

3.1.2对模型的熟悉程度

有浦曾了解到不少同学比赛时,好不容易选好了题目,就又陷入了新的愣神阶段——不知道该运用什么模型/怎么运用**模型。无论是数理层面还是算法编程层面,这种问题的出现都是由于对于模型适用性的不熟悉导致的。如果说要在比赛中根据选题现找模型现学如何使用的话,那为什么不在比赛前先总结一份合适自己的模型运用方法呢?

3.1.3对竞赛的熟悉程度

这里有浦所说的,主要是在比赛开始后大家的时间安排、分工安排、每个环节的衔接以及体力作息的规划。建模比赛很短,但周期很长。如果一切都准备妥当却唯独忽略了如何比赛的话,就只能是纸上谈兵一般的草草收场了。有浦建议大家在比赛前可以和队友一起进行一些模拟演练,在知识层面上让自己做到最佳的准备,也让自己的身体条件提前的适应即将来临的高强度环境。同时对建模中的每个环节做好复盘和总结,在赛前熟悉一套适合自己的比赛流程和方法,才能尽可能的避免比赛时意外的发生。熟能生巧,用在这里也不过分,大家可一定不能纸上谈兵。

虽然建模比赛的时间很短,但建模比赛的准备时间很长,赛前的准备反应着你的态度,也决定了你的成果 希望这份不太一样的备赛指南有帮助到大家。有浦在这里也祝准备参加数学建模比赛的大家都能抱得O奖归😋

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