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2021年全国大学生数学建模竞赛国家一等奖王子豪小组数学建模经验总结

发布时间:2022-04-27    访问热度:

一、队员组成

1)王子豪:物理工程学院 材物201班

2)陈永顺:计算机科学与信息学院  计科202班

3)徐娜:数学与统计学院  统计201班

 

二、经验分享

王子豪

我是本次参赛队伍的队长,王子豪,来自河南科技大学物理工程学院材料物理专业。

在大一上学期时,开始接触Matlab并学习了一些初步的数学建模知识。大一下学期时,参加了数学建模协会自主举办的一次数学建模训练,从那时起就坚定了我要参加今年全国大学生数学建模比赛的信心和决心,之后顺利通过了校赛,并参加我校数学与统计学院所举办的暑期数学建模培训,在培训中系统的学习了数学建模的知识和Matlab软件的使用这段时间是我知识储备增加最快的时间。假期培训中最难忘的经历就是连续3次的模拟训练,在训练中体会到了真正数学建模比赛时的紧张感也感受到了自己数学建模知识的不足。经过这三次模拟训练我们的数学建模水平也有了很大的进步,在之后一周的时间里我们开始准备国赛要用到数学建模论文模版,还有可能要用到的Matlab代码。

在经过接近两个月的培训和学习后终于在9月9日迎来数学建模国赛的正式开始,在晚上6点第一时间拿到题目时心情无疑是紧张和激动的。看到本科组的A,B,C三个赛题,A题是以“Fast”天眼为背景的工科类优化问题,B题是以化学上乙醇制备C4烯烃为背景的数据挖掘类问题,而C题是以企业原材料订购与运输为背景的综合性问题。我在队伍中的主要是负责建模部分,最先是看到的A题,这道题目专业性很强,需要不仅要从力学角度去分析射电望远镜抛物面上每个主索节点的受力情况,还要根据得到的数学物理模型,进行编程求解,其求解难度很大,在分析A题过程中也查阅了很多相应文献,虽然部分文献里面数学物理模型部分相对完善但都没有相应求解的过程。鉴于A题的求解难度较大,我便继续看向B题,初看B题感觉难度很大,但进一步分析题目后,发现B题是一个分析实验数据,并挖掘数据规律的问题。B题的解法也很多相对难度较小,但选题人数也会很多。最后我又看向了C题,C题需要根据实际的企业原材料订购与运输的数据,首先通过评价模型,分析出最优的50家供货商,并根据这50家供货商指定未来最优的原材料订购与运输方案,这个题目综合性较强但每一个问题的难度都不是很大。再经过QQ群语音的方式与队员讨论沟通后,在比赛开始的4个小时内我们确定了本次比赛的选题为C题。

确定题目后我们开始对每个问题进行深入的,在比赛过程中我们全程都保持QQ语音在线,队友间良好的沟通为我们取的较好的成绩奠定了基础。对于A题的第一问的评价类模型,在经过暑假培训后,早已轻车就熟,在建模和求解上都没有很大的问题,到了第二问,就来到了C整个题目的关键部分,第二问中就要求建立相应的企业原材料订购与运输的最优化模型,而第三问和第四问都基于第二问这个模型而来的,所以这个规划模型的建立与求解至关重要。规划类问题在数学建模问题中向来都是一类很难的问题,不仅在于模型建立的困难还在于计算机求解的困难,而计算机求解的困难不仅表现在编程困难还有问题本身的可行性问题。当一个问题的维度增加后计算机求解的所需的时间和运行所占用的空间都会成几何级数增长。问题二这个规划模型本身应该属于动态规划类模型,但我们没有找相应文献,而且动态规划模型建立难度和求解难度都较大,而且在计算机求解过程中很可能遇到“维数灾难”以至于问题无法在一个合理时间内被求解出来。我在综合考虑了上面的因素后,选择了“另辟蹊径”的方式通过合理的简化吗,将问题转化为了一个朴素的线性规划问题,在保留的问题的本质特征的同时也大大降低的求解难度,提高了求解速度。解决了这一关键性问题后,问题三和问题四的思路都变得十分清晰。

最后在经过我们每天长达15个小时左右的QQ群语音在线的熬夜苦战下,在提交论文的最后一天也就是9月9日的中午之前我们完成了论文的初稿,在完成论文的初稿后我又想到暑假培训时张运章老师对我们说的话,我们要多关注对于规划类模型的灵敏度与稳定性的分析。之后我们便着手对模型的稳定性进行分析。最终我们在下午4点时完成了整篇44页的论文。

在比赛完成后,我想过有可能获得省级的奖,小概率获得国家级的奖,也“做梦”想过可能会获得国家一等奖。数日之后,我第一时间得到消息,我们的论文是推荐国家一等奖!我的心情无疑是十分激动,没想到我的梦想有可能在大一这个时期就会实现。在顺利经过答辩后的几天心情是最忐忑的,不知道最后能否成功获得国家一等奖,在漫长的等待后,在国赛成绩公布那一天,我激动的看着获奖名单,我们是国家一等奖!我想都不太敢想的事情居然在大一第一次参赛就实现了,仔细想想我这一路学习数学建模,到参加数学建模比赛的一年,一切也是那么的水到渠成。

从兴趣到了解到学习到参加比赛,从热爱数学建模到坚持,又从坚持到让我更加热爱数学建模。学习数学建模的过程更像是一个“自虐”的过程,发现问题,探索问题,在这个过程中会遇到很多未知的问题,在解决问题的过程锻炼解决问题能力和团结协作的能力,不断挑战自己,感受数学的魅力。追求卓越,成功会不期而至;享受过程,结果将水到渠成。

 

徐娜

初识数学建模竞赛是在上大学前的那个暑假里,我当时就觉得这个比赛和我专业统计学契合度非常高,所以很早之前,我心里就埋下了一颗参加数学建模竞赛的种子。在大学开学后,也是第一时间加入了数学建模协会,也在这里结识了我的队友。

对于数学建模竞赛,我的感受确实是如它的参赛口号一般“一次比赛,受益终生”。在准备比赛及参加比赛的这段时间里,我从一个懵懵懂懂的小白开始蜕变,我在训练及网课中不断学习到了新知识,这里不仅仅包括数学建模的知识,还有很多其他知识,我清楚的知道这些对我的之后大学生活都有很大的帮助。

“好的队友是成功的一半”,我的两位队友都很棒,对我也起到很大的激励鼓舞作用。数学建模竞赛从来不是一个人的征程,好的队友很重要,希望大家都能够找到合适的队友。

世界上没有简单的事情,也没有做不到的事情,每一件事都需要大家用心去做,不畏困难的去做,只有这样才能抵达心中的远方。我觉得数学建模从来都不容易,但是坚持下去必有收获,希望大家都能不畏惧,不退缩。

对于数学建模竞赛,我负责的是论文写作部分,我在训练及比赛中得出以下几点感悟:

(1)在前期准备中可以多阅读一些优秀获奖论文,学习写作套路,对于使用相似方法的部分也可以借鉴一下优秀论文的语言及结构。

(2)论文中使用的语言一定要专业且规范,参考文献的引用等也要符合标准。

(3)如果使用word进行论文写作的话,可以提前准备一个写作模板。模板包括论文整体的大致结构,这个可以借鉴一下往年的优秀论文。模板还可以提前设置好正文、一级标题、二级标题等样式,还有调整好页边距、行距等,这里可以先借鉴一下前几年的比赛格式要求,后续再根据本年的格式要求进行调整,一般都是不会有太大变化的。

(4)可以提前准备一个文档,专门记录关于论文写作的各种要求,比如正文格式要求,比如表格要求,比如图片要求等等,防止自己因记不住而忽略这些细节。

(4)大家还可以提前学习一些制图软件的使用,如果在论文里使用流程图或者思维导图,也能够让评委更加清楚的了解我们的建模思路。

(5)在查阅参考文献的时候,我们可以在学校图书馆官网中查询,也可以在万方知网等网站查询资料。为了使寻找出来的论文具有参考价值,是我们所需要的资料,我们需要特别注意关键词的准确性。

(6)论文是我们最终唯一能展现给评委们的东西,因此我们需要极力保证我们的论文尽善尽美。在提交论文之前,我们还需要对论文进行仔细的检查,防止出现疏忽。


陈永顺

9月9号下午6点,比赛赛题在大学生数学建模官网发布后,正式开始了为期3天的比赛历程。当我们下载到比赛的赛题后,队长王子豪提议每个人先看看赛题,找找相应的文献资料。于是我们就在知网和维普上搜索相关的文献资料。一边在查找相应的文献,一边在记录下对于A、B、C三道赛题的理解。由于受到疫情的影响,参加数学建模竞赛的同学暑假不能在学校里集中学习,只能在家里通过钉钉等软件进行线上的集中学习,所以当我们比赛的时候,不能在一起集中起来讨论,只能通过QQ电话进行对赛题的讨论,每人发表对于赛题的理解和难度判断。在发布的赛题中,A题是关于射电望远镜FAST的问题,B题是涉及到化工领域的乙醇偶合制备C4烯烃,C题关于生产企业原材料的订购和运输问题。最终我们从A、B、C题中选择了最适合我们水平的C题。

在我们确定赛题的当晚,我们并没有急于开始解题,而且打算先把状态补充好,为后面3天做好准备。当我们正式开始解题的时候,每个人都开始了各自的分工,在这里我想说每个人有各自明确的分工确实非常重要。在队长王子豪对模型建立的同时,我与王子豪通过QQ电话交流和讨论模型建立和后面解题所需要的数据有哪些,在和王子豪讨论完后,我便使用matlab对数据进行处理,这和王子豪建立模型是同步的。也为后面一系列解题打下了基础。我还记得在第二题确认模型的时候,我们团队对于题目有了异议,因为当时的我们认为题目给的意思有2种,而这2种对应着不同的数学模型,而这个模型是后面第三题、第四题模型的基础。最后经过快速的讨论后,我们采用了队长王子豪提出的模型,在模型相关参数上进行了一些修改。在我写相关程序的同时,许娜负责论文也在同步进行,我们一起讨论论文所用的格式、数据图等等。我单记得在小组群中徐娜发出的文件就有20多份,在比赛的3天中一直不断的修改。当在解题中遇到问题,团队的力量是无穷的。每个人提出各自的看法和意见,这对解决问题有着非常有用的帮助。在3天高压下,我们完成了比赛的论文,甚至速度比其它人还快不少。因为我们发现第三问和第四问的问题所要采用的模型大体上是相同的,只要进行一些局部的修改。当提交论文的通道开发,队长王子豪提交上论文后,我们非常激动,因为这是我们第一次参加国赛,并且还成功完成了!

经过这次比赛,认识到我们其实还有非常多的不足。比如编程语言的单一、对一些数学知识了解不足等等,在了解到不足的同时,也在很多方面有了收获。比如理论上的数学公式和符号转换成实际的算法、学习能力的提高等等。在比赛结束后的如今,我只想说学校培训、竞赛回忆会伴我一身,我相信我永远会记住这段艰苦而又有趣的时光。