如何评价2022年美国大学生数学建模竞赛？|东京奥运会|大学生|数学|美赛|论文

美赛论知名度和认可度、影响力以及参与度来讲，与【高教社杯国赛】是同媲美的，而且也是大学生在校评奖评优综测加分及理工科院校保研必备。

也许你已经在数学建模战场上身经百战多年，仍然不减当年的兴致，也许你是初出茅庐的建模小白，无论是哪样的你，想必都对时隔一年的美赛有着深刻的感受，本文主要围绕2022年美赛参赛感受、赛题分析、对美赛总体的认识、参赛建议等相关内容做详细剖析，帮助同学们真正认识美赛、走进美赛，充分备赛拿奖，整理不易，喜欢的点赞转发。

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一、网友赛后真实感受

数模第一天我能拯救世界，天上地下、日月星辰都能解出来，数模第二天我拉格朗日附体，编造出好多没出现的公式、模型，第三天我是当代陈景润，为了算模型两天用光了一本草稿纸和一支笔，今天我是曹雪芹，满纸荒唐言，一把辛酸泪。

哈哈哈，看到上边网友的参赛感受，我只想说这也太真实了吧!一时建模一时爽,一直建模一直爽，这就是数学建模的魅力所在。

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二、6个赛题解析

问题 A：骑自行车者的能量分配

解法思路：典型的物理优化题，自行车手的受力分析，得到在一定能量下跑的时间短而且快。。

赛题要求：开发一个模型，该模型可以应用于任何类型的骑手，以确定骑手在赛道上的位置与骑手施加的力量之间的关系。请记住，骑手在整个过程中可以消耗的总能量有限制，以及从过去的侵略性和超过功率曲线限制中累积的限制。

您的模型开发和报告应包括以下内容：

定义两种类型的骑手的力量曲线。您的一位骑手应该是计时赛专家，另一位是不同类型的骑手。您还应该考虑不同性别骑手的个人资料。

将您的模型应用到各种计时赛课程中，至少包括以下针对您在上面定义的每个功率配置文件列出的课程：

2021年日本东京奥运会计时赛，

2021 UCI世界锦标赛计时赛在比利时法兰德斯举行，

至少一门您自己设计的路线，包括至少四个急转弯和至少一个重要的道路坡度。课程的终点应该在起点附近。

确定天气条件的潜在影响，包括风向和风力强度，以确定您的结果对天气和环境的微小差异的敏感程度。

确定结果对骑手偏离目标功率分布的敏感程度。骑手不太可能遵循非常详细的计划而错过功率目标。骑手和 Directeur Sportif 将对给定路线的关键部分的预期分段时间的可能范围有所了解。

讨论如何扩展您的模型，以包括每个团队六名车手的团队计时赛的最佳功率使用，其中团队的时间由第四名车手越过终点线时确定。

作为解决方案的一部分，为车队的 Directeur Sportif 编写两页的车手比赛指南。骑手的比赛指导应侧重于一名骑手和一次计时赛的结果。它应该包含骑手方向的概述。它还应该包括对您的模型的广泛总结，但适合没有数学背景的指导员和骑手。

论文解析：

B题：水电共享

赛题思路：要求制定一个水资源分配方案，用以解决水资源分配和电力需求之间平衡的问题。。

赛题要求：

一、建立一个模型，提出一组固定的水供应和需求条件，分析两个大坝（鲍威尔湖和米德湖）的运营：当米德湖的水位为M，鲍威尔湖水位为P时

1.每个湖应该抽取多少水满足规定的需求？

2.如果没有额外的水供应，需要多久，需求才能得到满足？

3.随着时间推移，必须提供多少额外的水来确保满足固定的需求。

二、使用问题一的模型提出最佳的方法，解决农业、工业、住宅使用和电力生产这4者之间的竞争利益。说明解决利益的标准。

1.如何分配两个湖的水，解决农业、工业、住宅和电力之间的竞争利益？并提出最佳的方法。

2.详细说明使用的什么标准去解决的利益

论文解析：

C题：交易策略

赛题思路：C题主要是一个预测类和规划类的题目，题意背景读起来不难理解，模型选择性多、易于传达，非常推荐新手选择C题。本题非常明确的背景与目标，也就是现在非常流行的量化交易，数据量十分充分；。

赛题要求：

一共给了两个文件，分别是比特币和黄金价格随时间变化的CSV文件。大致要求可以分为以下四个步骤：

基于截止至当日的价格情况建立模型，预测2021年9月10日原来的本金1000美元会变成多少钱？（Develop a model that gives the best daily trading strategy based only on price data up to that day. How much is the initial $1000 investment worth on 9/10/2021 using your model and strategy?）

证明你的模型提供了最佳策略（Present evidence that your model provides the best strategy.）

就是让你对手续费那两个参数做敏感性分析（Determine how sensitive the strategy is to transaction costs. How do transaction costs affect the strategy and results?）

让你写一个什么备忘录，向投资者陈述你的战略、模型和结果（Communicate your strategy, model, and results to the trader in a memorandum of at most two pages.）

论文解析

D题数据瘫痪？使用我们的分析

赛题思路：D题，本质上，就是设计一个数据研究团队的 kpi.对他的工作成果做一个评价，相对来说需要找到具有说服力的数据支撑，来量化数据团队所给予的价值；

需要建立一个模型帮助公司评估其当前状态（建立机器学习回归），并提供对系统更改的洞察，以最大化其研发和管理系统的潜力（建立优化对策）。

论文解析：

E题：碳封存问题

赛题要求：一、建立一个模型，确定森林和林产品可以封存多少二氧化碳。该模型应确定一个隔离二氧化碳方有效的森林管理计划。

二、建立一个决策模型，让森林管理者了解森林的最佳利用情况。并制定一个森林管理计划，平衡森林的各种价值方式。

这个题目主要属于评价、决策、优化和预测类型，需要分析的地方很多，但题目开放性强，解答空间比较大，说的合理即可。本题目需要的数据比较多，先列一些常用的指标，森林、气候、世界各地人口，环境等。

论文解析：

F题：人人为我，我为人人

赛题要求：F题也是一个评价类题目，我们需要考虑的是如何度量每个国家、如何理解小行星开采呢?这毕竞不是地球上的资源，那是否先占领的就获得全部开采权，还是说如何分配，哪怕某国家没有前往，也有一份资源留给他，不做开发?对于本题，不光光包括国家的各方面指标需要进行评价，还包括小行星的各方面数据政策需要进行评价。

论文解析：

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三、对美赛总体的认识

看完以上对各个赛题的分享，有没有对美赛的赛题难度及风格有了一定的认识，美赛ABCDEF六道题的结果要求：

C、D也有标准答案的范围，但是相对A、B来说，这个范围比较宽，只有E、F是全开放的。

美赛不同于国赛，常常是一个模型可以解决好几个问题，为解决后面的问题可以对前面建立的模型考虑更多，对其进行改进，对于一开始相对较简单的问题不需要考虑一些因素，这样使得解决简单的问题有简单的模型，解决复杂的问题有改进的模型，并且建模过程具有层次感。
举个例子，比如D题的复杂网络，要求分析现状、预测变化、提出针对措施。可以先建立一个静态网络模型，参数设置为定值，这样就可以对现状进行分析；接着使用动力学方程组或者时间序列等方式将某些参数设置为变量，改进模型，建立动态网络模型，进行预测；最后提出措施，可以再建立优化模型，并且与动态网络模型结合，对模型进一步改进，分析应该采取的最佳措施。注意每一步最好都有现实数据进行合理性验证，比如机场排队论的时候人家就借用了实际机场数据，研究信息传播的社交网络模型人家就用了twitter的数据。
也可以再基本模型建立之后指出缺点，然后改善。
这样不会让你每个题都建模型，美赛问题比较多，但是模型却没有实际的数量要求，我看好多论文都是通篇只有一两个模型，但是对这两个模型的分析就特别丰富、特别到位，而且篇幅也不会很多。
用更多的时间建立更多可有可无模型，不如多一些对必须要用的模型做更多的研究，或者使其更加合理。（很多O奖在介绍算法的时候都是结合该问题本身，没有什么空话，这一点感觉之前有一点忽视，特别是在仿真时的一些重点信息需要体现出来，使其看起来更加合理，夏彬仿真的时候其实考虑的东西挺全面的，但是有些东西需要简单的体现出来，评委很看重合理性）
问题太少可以自己加戏，比如分析是否在所有地区都适用，建立的几种相似模型的对比，以及对模型特性进行一定的分析
一般都需要包含：验证您的模型，评估优势和劣势，并提出改进的想法。

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四、建议总结

1.一定要分工合作，论文一定要边做边写，不要想着把所有题做完了再来写论文，会来不及。

2.多看优秀论文，吸取经验。

3.模型的建立一定要大家一起商量、讨论、优化。群众的智慧是无穷的。

4.保证每天六七个小时的睡眠（当然，最后提交的那一晚通宵是非常常见的，大部分的建模队都会这样把）

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重磅：2023年美国大学生数学建模竞赛正在报名中

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