数学不会,求解

很多同学第一次接触数学建模,感觉无从下手,那么零基础的小白该怎样入门数学建模呢?

先说答案:0基础小白入门数学建模最好的办法,就是直接参加竞赛。

遇到不会的,去百度或CSDN里搜,去翻书,现学现用,瞎编也要把论文编出来。放低心态,告诉自己不追求拿奖,只为练习。

这样做几次就入门了。大一大二往往是炮灰,拿奖一般是大三时的事了。

本文将从以下几点详细讲述小白如何入门数学建模:

1、什么是数学建模竞赛? 

2、平时该怎么学数学建模?

3、数模论文包括哪些内容?

4、参加比赛前需要做哪些准备? 

5、关于数模的常见错误认识

数学建模竞赛的基本要求:

不超过三个人的队伍(大佬一个人都行),在有限时间内(三或四天),从多个题目选1个,建立数学模型并求解问题,最终提交一篇包括思路、模型、解题过程和结论的完整论文。

简单来说,根据题目,交一篇解决问题的论文。

  • 三人组队:数模不是单打独斗,合作很重要

  • 包罗万象:类似数学应用题,涉及各行各业的专业知识

  • 时间有限:通宵是家常便饭,红牛是深夜加餐

  • 完整论文:有模型、有算法、思路清晰、结论明确的学术论文

  • 学术竞赛:认可度高,是获奖者的科研学术能力的体现

等级最高的就是国赛美赛。国赛(高教社杯全国大学生数学建模竞赛)每年9月份举办,2020年共有45680队、13万多人报名参赛;美赛(美国大学生数学建模竞赛)在每年2月份左右(往往过年前几天)举办。

此外还有五一赛、电工杯、数维杯、mathorcup等省级竞赛。

加QQ群:,群文件里有“数学建模比赛时间表”,有常见数模竞赛的简介。

关注校内的数学建模协会/社团,各种竞赛报名都是由协会组织的。有些学校需要经过选拔才可以报名参加国赛和美赛,所以需要多关注协会的消息。

一定要保持好心态,感觉太难了做不出来也不要崩溃放弃,更不要想着再也不参加了。这只是比赛,拿不到奖又能怎样?大一大二往往都是炮灰,一般都是参加了多次比赛之后积累经验,到大三了拿大奖。

一般高校都有“竞赛保研”制度,国赛一等奖可直接获得保研资格;在保考研/找工作时,简历里简述获奖论文也是亮眼的加分项。

不用平时刻意去看书,直接参赛。因为平时看资料自学的效率是非常低的,往往看不到一页就满头雾水,进而不想看了。只有在比赛时的紧张感才会让你效率倍增。

无论是什么比赛,都报名参加,不会做不要紧,现学现用,是在学不会就照搬资料里的内容(稍微改改,编论文也要编完交上去。多做几次就能找到感觉了。

2、基础知识:高数、概率论、线代

一般大一大二很难拿大奖,好好上课,把高数、概率论、线代学好;有空学学编程,推荐python或matlab;此外数模中的很多模型和算法都是数据结构中的内容,把这门课学好后基本就会数模了。

另外学会文献检索也是很重要的,数模竞赛题目往往具有一定的专业性,需要学会查到相关领域的论文并加以利用。

更进一步,学会绘图。建议从excel作图入手,再学习matlab和python绘图,有精力可以学更专业的origin

排版很重要,想必当年高中语文老师都强调过作文的书写,如果字写得差,内容再好别人也不愿看;数模论文同理,如果排版差,内容写得再好别人也不愿细读。

形象地说,找一本大学物理课本,其中的某一节基本就是一篇数模论文,其中的推导公式就是模型,求解过程就是算法,得出的定理就是求解结果。

当然数模论文还有自己的套路。一篇完整的数模论文,包括摘要(最重要)、问题重述、模型假设和符号说明、模型建立与求解(最长)、模型的优缺点与改进方法(不必要)和附录。

摘要就是把整篇论文的内容梗概地写出来,不宜太短或太长,一般控制在2/3页到1页。好的摘要是成功的一半!

要让读者看完摘要,就知道整篇论文研究的问题、用了什么方法、求得了什么结果,以及每一部分的大致步骤

因为评阅老师在看论文时,会先读摘要,如果摘要里提到的模型/算法/思路引起老师兴趣,才会去后文找这部分详细的文字,其他部分都是略读,评分基本就出来了。如果摘要都写的云里雾里,老师是不会耐心去读全文的。

本文针对XXXX问题,运用XXXX方法,建立XXXX模型,通过XXXX求得XXXX,较好地解决了本问题。

针对问题一,首先……;其次……;同时……;利用……;最终求解出XXXX;

本文所运用的模型优点有XXXX,但同时具有XXXX的缺点。可考虑XXXX来进行改进。

其中一定要描述清楚建立的模型、使用到的算法求得的结果,不必写原理,但一定要讲清楚解决问题的一步步过程和特点。

这部分并不重要。只需要将题目简述一遍即可,不需要把题目中的具体解释和数据等写出来。

好的模型假设能帮你事半功倍。因为赛题都是取自现实中的实际问题,但在三天时间内不可能完美解决,因此模型假设就是将问题合理地简化

例如2015年国赛A题是关于太阳下物体的影子长度变化。地球自转一天24小时影子长度会变化,但现实中地球每时每刻都在公转,一天内公转也会影响影子长度。

但是一天中公转不超过1°,带来的影响远远小于自转,而考虑公转的话会大大增加难度。因此可以做出合理假设:因地球一天内公转角度不超过1°,则假设地球一天内太阳直射维度不变。

符号说明则是将论文里用到的重点变量罗列出来,这一点可以参考一些物理课本上类似的部分,一般是具有全局变量意义的才在符号说明里列出来,局部变量就不必了。

这一部分就是正文了,字数最多,有文字有图。第一次参赛的小白可以看往年的获奖论文,照着获奖论文的格式去写。

模型的建立:究竟什么是模型?

最简单形式:一组公式,和对公式中每个变量的解释,就是一个模型。

当然在实际做题过程中,我们往往需要先查阅资料,照搬资料写出一个简单的模型,再根据题目中的约束条件去一步步修改模型,把题目中的变量代入模型中去。

如果能画出形象的图来展示模型的思路就更好了:

模型的求解:算法就是求解方法

例如上文我们所建立的最短路径模型,该如何求解呢?查阅资料可知单源最短路径的常用算法是Dijkstra算法,那么模型的求解过程可以这样写:

算法原理:(以下内容可以百度或从常见资料里找到)

  • 从起始点开始,将起点放进一个集合N中,查找所有与其相连的节点及到达下一节点的花费,并且记录下来;

  • 接下来选择花费最短的一条路径,到这条最短路径指向的节点去,把这个点也放进集合N中,然后查找所有与这个节点相连的其他不在集合N中的点,并且也计算到达下一点所需要的花费并记录下来。保存花费最小的一条记录;

  • 继续选择花费最短的路径重复执行第2步,一直到所有的点都已有了最短路径,完毕。

题目中究竟哪个点是起点,哪个是终点,每条路径的权值是多少,是否有负值,是否符合Dijkstra算法的使用条件,都要一一写清楚。

一般是使用matlab或python、C++等编程求解,有些数据题使用excel反而更简单,注意这些都是工具,使用什么工具不重要,也不必在论文里细说,怎么好求怎么来。具体的代码要放在论文最后的附录部分,不要写在正文。

求解结果是哪一条路径,该路径是否符合题目要求,若不符合又该如何改进模型,或是否该使用其他算法。最好使用图或表格的形式展示结果,让读者能形象地看到结果。作图和求解过程一样可以使用任何工具,而有些示意图使用PPT反而更简单。

关注公众号:数学建模BOOM,回复“大礼包”,在礼包里的文件夹“数学模型和算法/数学建模算法与程序—司守奎.pdf中有详细的模型与算法讲解。

要注意一点:并不是针对题目的每一问都要建立一个模型。如果每小问之间具有相似性、仅仅是增加了约束条件的话,完全可以全文建立一个模型,再针对每一小问进行模型改进。当然若每小问之间区别较大则需要单独建立模型。

可以看到,问题1和问题2基本一样,只是问题1要求生产5种卷料而问题2要求全部卷料,仅仅是目标变量变了而已,因此可以建立一个模型解决这两问,在第2问时更改目标函数即可。

注意这一部分不是必须的,可以简单分析下前文模型的优缺点,若没有改进方法也可不写。

一般该部分可以结合查到的文献,分析正文中模型常用在什么哪种问题,又与本文所求解的问题有何区别,以及本文求解的问题具有哪些特别的约束条件,在该约束条件下模型有哪些缺点或优点,针对缺点该如何改进、针对优点又该如何推广(简述即可)。

该部分一定要格式规范!

若要引用一篇文献,可以在百度文献中搜索论文标题,点击引用

就可看到常用格式的引用,根据比赛要求的格式,点击复制即可。

附录里要写出正文中求解时用到的代码。注意竞赛官方的要求,有些竞赛要求必须把用到的代码写到附录而且会查重,有些竞赛则不要求。

一定不要把网上搜到的代码直接复制粘贴!使这些代码可以直接用也不行,至少也要改改变量名!曾出现过参加国赛,在省内被推到国奖,但查重发现代码是复制的,结果被取消获奖并官网通报的先例。

参加比赛前需要做哪些准备?

数模竞赛不是单打独斗,需要队友的分工与合作。一般最开始是和室友/同学/男(女)朋友(如果有的话)组队,建议同年级的组队。

什么都不会不要紧,态度认真即可。因为自己也什么都不会,菜鸡之间组队就不要挑三拣四了。

如果参加比赛时发现队友态度消极、划水不靠谱、遇到点难的就放弃,下次比赛就换队友。多参加比赛才能找到长期合作靠谱的队友

数模竞赛时间有限,不仅靠脑力还要靠体力,最后一晚基本要通宵。赛前休息好,养精蓄锐,同时竞赛第一天晚上一定不要熬夜。

一定要关注竞赛官网以及官方的QQ群,注意论文提交事项,以及其他竞赛要求,不同的比赛还是有所区别的,每年都会有人因为各种小问题而遗憾。

有些竞赛可能从周四、周五开始,队友可能有课或其他事情,要赛前商量好什么时候一起讨论、一起做题,否则可能会闹得不愉快。

1、求推荐数模相关的书?

没有人能在从未参赛的情况下看完一本数模资料书(确信)。书是工具,不必在平时去看,比赛的时候需要用到具体的模型再去翻书。

关注公众号并回复“大礼包”,可获得数模资料,里面有经典的数模书籍pdf。随便挑一本都值得看。

2、多看往年获奖论文?

直接看论文是看不懂的,而且会打击自信,还没入门到放弃。只需要在参赛时找一找往年获奖论文有没有类似问题,当做文献来看。

编程只是工具,不必刻意去学。如果本科课程里有编程最好,没有的话可以优先考虑excel、matlab或python。注意工具只有哪个合适、没有哪个更好,不必执拗于先学哪个。

4、竞赛期间三人分工,分别负责建模、写论文、编程?

完全错误!正确的做法是每人会什么就做什么。可能有人会第一问的模型和第二问用到的算法,或者有人擅长表述第一问的模型但不懂第二问的算法,强行分工只会使效率更低。

每个人会哪些就做哪些,而不是死板地按照建模、写论文、编程来分工。如果都感觉自己什么都不会,那就一起商量出个模型,再每个人都分配些任务去完成。

以上就是关于小白如何入门数学建模,喜欢的话关注下up主、点个赞吧!

如果说,由于某种不知名Bug,导致地球版本回档到你高考的时候,GM为了补偿国服区玩家,可以随机去掉一门主科考试,你会去掉哪科?

如果是我,我必选数学,因为实在太它喵的难了。

语文考试就算我不会,起码我还能楞答,把题全写满,善良的老师多少还能给点卷面分。英语我不会我起码还能按照两短两长选2B,参差不齐选4D的口诀混点分。而数学考试,答不上来就得空着。也许生活会欺骗你,爱情会折磨你,但数学不会,不会就是不会。

小学学数学,我一直纳闷,为啥非要把鸡兔放在同一个笼子里,那兔毛不沾鸡屎吗?为啥往水池里放水还要打开排水口,这不浪费水资源吗?小时候的应用题一直让我对这个世界有着深深的误解。

后来上中学,什么数形结合,奇变偶不变、符号看象限的口诀,对我来说那就是紧箍咒。自打那年夏天在数学课上弯腰捡了只笔就再也没听懂过数学课。

数学老师说过,从小好好学数学,不然长大了连个数都算不明白,谁以后天天出门在身上带计算器。等我长大后...

所以,我一直觉得数学就是应试教育的产物,但世界上也存在另外一群人,反正我是get不到的,他们认为数学是一件美妙的东西。

就像北大数学系的招生宣传片里说的:如果宇宙有一种通用语言,那一定是数学。

在《星际穿越》里,诺导浪漫地把人类的生死存亡与能否解开一个数学方程式联系在一起。这就很像大刘的《乡村教师》里,行将就木的乡村教师居然可以通过让孩子学习牛顿三定律而拯救地球。

虽然说艺术创作略有夸张。但U1S1,数学确实以一种润物细无声的方式改变世界,IT、建筑、机械、人工智能,现代社会目之所及的科学成果都以数学为基础。说数学就是人类世界的底层代码,是一点也不过分呐。

话又说回来,我就是个社畜啊,平时看看鬼畜,看看洗牙视频什么的,我也不搞科研,数学对我来说还是用处不大。反正我就是对数学饱含满满的恶意,直到前段时间同事拉着我去出差,见到了山沟沟里的数学老师,我原地开悟,是我格局小了。


和我想的不一样,我一直以为乡村学校都是《一个都不能少》的样子。其实山里孩子学数学没有那么苦大仇深,老师也不会一脸憋屈的天天给孩子打鸡血,说什么学习才是走出大山的唯一出路,以后要要用科学的力量改变世界之类的大话。

老师会强调走出大山的方式不只一种,学数学并不是一件功利的事情。仔细想想,这位老师说的对啊。学数学本身就不是一个急功近利的事情。

数学凭借的是大胆猜想和谨慎求解,最忌讳的就是急躁和虚假,急了算不出答案,做假求不出解。而且我没听说哪个富豪是通过奥林匹克数学竞赛登上财富榜的。

相反的,每天用数学最多的恰恰是市井小人物。卖菜的用数学算账,在工地搬砖的用数学测量。前段时间,一个木匠师傅在业主家里用三角函数教石材老板做人的视频火了。石材老板计算弧形阳台要用多少石料,木匠师傅用简陋的工具精确的计算出了结果。

反正我隔着屏幕都感觉到石材老板原地石化了,业主也是那种你给我弄好就行,咋算的我不管的态度当场尬住,而我看完则是:数学真吊!

你跟我说学数学会赚大钱?我不信。你跟我说学数学会改变人类命运?可能大部分人都不信。但是数学让这位老木匠在生活中过的更踏实,正所谓有一技傍身闯荡江湖,起码也能讨个安稳生活。

说到底,学数学不功利其实是指,数学学习的过程,其实也是建立一种思维习惯的过程。数学是一种思维方式,诶,说到点上了。你接受了什么样的教育就会变成什么样的人。

而数学逻辑其实是一种应对具体问题的解决能力,最经典的用数学思维解决问题的例子,应该就是曹冲称象没错了。

在当时那个年代,就是称几头猪也得三五个人按着猪,防止它跑了,更别说称大象了。谁能想到称量活物居然可以这么玩儿,欸嘿,曹冲就想到了,把大象替换成石头,这不就是数学逻辑中的等量代换么。看似不可能完成的任务就被数学思维如此简单的化解。

通过数学的思维解决问题也能通过数学的思维发现生活,日本有一部沙雕剧,讲的就是一群不良少年用数学复活大哥,也改变自己的生活。

设定就很扯,在一次斗殴中大哥挂了,痛失大哥的不良们还没等从悲痛中缓过神来就捡到了一本黑魔法书,里面写着可以让人起死回生的方法。

这,还等着干啥呢,复活大哥啊。但都是不良,谁也不比谁学习好,魔法书里写的方法虽然看懂了但又好像没懂。比如要画个炼成阵,要在在两个同心圆的内圆里内画个五芒星,顶点指向北方。明白,但,啥是同心圆。

然后别人家的不良劫道,要不劫财,要不劫色,这几个学渣劫知识,路上拦下个学霸开始问人家什么是同心圆,后来的剧情,也就能想到了。不良们一脸狠相,然后特虔诚的学习数学知识。

大哥还没救成,知识倒是学了不少,学完液体浓度计算知道了饮酒要适量,回家总绕远,用三角函数找到了回家最近的路。再后来就是大哥成功救活,不良也改邪归正了,在数学的影响下,他们都有美好的未来。

这当然是影视作品中勾勒的美好。但数学对人思维的塑造,却是真实存在的。因为数学,不仅仅是求出X等于多少,还要能指出为什么。逻辑的运用,难题的拆解,总会沉淀下来。就像网上流传的那句话,学钢琴的孩子不会变坏。这在数学上也有所体现。哪怕有一天你不学数学了,数学的思考方式依然会跟随你一辈子。

世界上还有一种人是天生就喜欢数学。如此说来,很多人热衷于拼魔方,解数独就说得通了。

我曾经diss过数学很好的理科生,说他根本不懂得语言的美好,然后他居然diss back说我根本体会不到数学的魅力。也许这种魅力也只有热爱数学的人才能感受得到吧,比如去年意外走红的韦神韦东奕。

一瓶大水和一袋馒头,不修边幅的形象,面对镜头还有点羞涩,无论如何我也没有办法把他与高端人才,清华教师这几个字眼联系到一起。虽然韦神对物质生活持佛系态度,但他的精神世界恐怕要丰富得多。韦神痴迷于算和解,在与数学题的博弈中韦神可以体会到纯粹的快乐,而我只有无尽的空虚,可能这就是世界的参差吧。

或许有一种可能,哪怕只有那么一个瞬间,我们思考数学时,仅仅是出于兴趣?而这个瞬间迸发的火花,如果加以恰当的引导,说不定就能塑造一些对自己影响深远的思维。

3月29日,由阿里巴巴集团联合北京大学北京国际数学研究中心发起的首届数学“怀新奖”正式颁发,评选得到中国数学会的大力支持,来自云南、贵州、四川、湖北、宁夏的五位中小学教师获奖。这是一个旨在发现、鼓励、并支持基础教育阶段的优秀数学老师,肯定其为数学普及、区域教育均衡发展做出的卓越贡献而颁发的公益奖项,是目前国内首个面向数学基础教育的奖项。

培根说过,数学使人周密,科学使人深刻。数学其实是一种科学思想,用不断的猜想和证实去一点点探索人类认知的边界。学数学不会使人更伟大,但却可以使人更完整。

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