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标题: 五步建模法 [打印本页]

作者: 洛桑曲旦    时间: 2015-9-24 19:45
标题: 五步建模法

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五步建模法:
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第一步:提出问题.
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大家可能会想,题目不是已经给出问题了吗? 是的,但是这里的提出问题是指:用数学语言去表达。首先,题目一定要通读若干遍,“看不懂,读题目;看不懂,读题目”,如此反复循环的同时查阅相关资料。这通常需要大量的工作,而且要根据题目的特点做一些假设。4 o7 F& U+ Y! o/ D' V
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看的差不多了,就开始用数学形式提出问题,当然,在这之前,先引用或者定义一些专业术语。 接下来进行符号说明,统一符号(这点很重要,三个人之间便于沟通,论文便于展现),并列出整个问题涉及的变量,包括恰当的单位,列出我们已知或者作出的假设(用数学语言描述,比如等式,不等式)。 做完这些准备工作后,就开始正式提出问题啦。用明确的数学语言写出这个问题的表达式,加上之前的准备工作,就构成了完整的问题。 $ z+ C% B8 t' B; _: {2 O5 y

$ E8 Q% A# n; D2 H这部分的内容反映到论文结构上,相当于前言,问题提出,模型建立部分。注意,刚开始建立的模型很挫没关系,我们随时可以返回来进行修改的。
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6 o5 [- ~' R) q( H8 @第二步:选择建模方法.
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在有了用数学语言表述的问题后,我们需要选择一个或者多个数学方法来获得解。 许多问题,尤其是运筹优化,微分方程的题目,一般都可以表述成一个已有有效的标准求解形式。这里可以通过查阅相关领域的文献,获得具体的方法。为什么不是查阅教材呢?基本上教材讲的都是基础的,针对特定问题的,教材上一般找不到现成的方法,但是教材依然是很重要的基础工具,有时候想不出思路,教材(比如姜启源那本)翻来翻去,会产生灵感,可以用什么模型。% ~: Z0 K" `* p/ B# k5 w0 u

+ X9 m- i% ^! X+ c( \5 p第三步:推导模型的公式.: l9 U% s$ d6 K$ G8 y0 u, c
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我们要把第二步的方法实现出来,也就是论文的模型建立部分。我们要对建立的问题进行变形,推导,转化为可以运行标准方法解答的形式。这部分通常是借鉴参考文献的过程,做一些修改,以适应本题的情况。* x) v' `8 F3 K/ E
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第四步:求解模型.- W6 T  @+ e) Z; X+ d' z9 U

; o7 v0 f/ o* C1 E; A% o这里是编程的队友登场的时刻了。8 N; {# {& b; b8 v3 t+ O

  o( }8 H2 M  z9 f; ]: u9 f统计模型:SPSS,Eviews,Stata ,都是菜单式操作,easy的。- P. q7 z4 `  ?8 w
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数据分析:R,数据库SQL Server,IBM DB2
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6 Z4 l9 i3 J0 w" w9 K: N. d: L7 ~微分方程:Maple,Mathematic,MATLAB+ T5 |8 T: Z' p  j) O

- x- O& @9 a6 A) Y" q运筹规划:Matlab,Lingo
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智能算法:Matlab,R
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3 B3 B- T0 F4 W% O时间序列:统计模型中的那些软件,或者R,Matlab
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图像处理:Matlab,C++
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, k2 Q! l# |* i3 `! |) P: q' a. |总结: Matlab是必须的,再来个SPSS,一般情况下够用了。
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第五步:回答问题.( V' j* S( v6 O) w. x7 @$ H9 n" K& @
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也就是论文的讨论部分。这部分是对你整篇论文成果的总结,一定要写的有深度。除此之外,通常还要写上一些灵敏度分析,如果是统计模型的话,要有模型检验。' ~- Z) d3 k7 B" K1 F/ b) S' P; n

' F; {2 @  {0 l- I" f6 E关于比赛的一些个人体会5 R, a( w& }  w! e8 [

7 n5 o% o1 [' P' F5 W9 X1、国赛和美赛是有区别的
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国赛讲究实力,美赛讲究创新。 美赛不一定要多高级的方法,但是一定要有创意。而国赛,组委会往往是有一个模糊的“标准答案”在的,按部就班做下来就好了。
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注意不要一次性就建立复杂模型了,老外看重的是你的思维,你的逻辑,不像国赛,看重的是你的建模编程实力,要使用各种高大上的方法。, P! W$ v9 ], d' R$ c$ X- {
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拿到一个问题,可以先建立一个初等模型,讨论下结果;再逐渐放宽条件,把模型做的复杂一点。 即 Basic model -> Normal model -> Extended model的思路。这个思维在美赛中很好,这么做下来基本都能得金奖的,鄙人这次也是按照这样的流程,拿了个金奖。
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2、文献为王. d) O8 w" J- r8 ?5 J) i* H

+ e; s3 \; {4 X; Y- w' r文献为王。建模的题目,基本上是某个教授的研究课题,凭我们本科生的水平,基本上做不到对题目的深刻理解。所以要多看文献。; ?; H6 J+ y: f9 n' S% {/ c  i
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看文献也有技巧:刚拿到题目,先查一下相关背景资料,了解题目是哪方面的。接下来看文献,找一下硕士论文,博士论文以及综述性质的文章,硕博论文一般都会详细介绍下整个课题的国内外研究情况,综述就更不用说了,它就是对大量原始研究论文的数据、资料和主要观点进行归纳整理、分析提炼而写成的论文。看完这些,就可以比较有深度地把握题目,也知道如果我们要进行创新的话,往哪方面走。5 L% C' m9 |( {0 C" z

5 z3 u' o( ^+ A7 t9 [接下来,可以根据小组三人讨论的结果,有针对性的看一下有深度的文献,文献看得多了,就可以考虑开始创新了,像爱因斯坦那样开辟相对论等新领域的创新,是很有难度的,但是我们可以退而取其次,不是有句话叫做“他山之石,可以攻玉”吗? 我们要做的就是组合创新! 领域内组合创新,把一个学者的方法嫁接到另一个学者的模型上。 以及交叉领域创新,把把自然科学的知识用到社会科学上,或者用社会科学解释自然科学的结果等等。(这里就可以体现,跨专业建模队伍的先天优势了:不同专业对同一个问题的思维是不同的,可以擦出创意的火花)
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" M; J) Y9 g) A+ WPS:图书馆有买很多数据库,可以免费看论文。免费的话google学术是无敌的,国内文献貌似没有良好的分享平台,实在找不到论文也可以百度文库死马当活马医。
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平时可以多注册一些网站,数学中国,校苑数模,matlab技术论坛,pudn程序员,研学论坛,stackoverflow等。上传些资料,攒积分要从娃娃抓起,不要等到比赛了看到好资料还“诶呀,积分不够”。. |! ?' l& F8 p: g- W8 o
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想法很重要。建模思维是一种很难学习到的东西,站在巨人的肩膀上,多看文献,负责建模的同学辛苦了。/ W. K7 p/ c: E6 r' U

: ?4 ?3 a9 G/ J6 J& @3、掌握一点数据处理的技巧
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' O' K9 u) \  J+ |' e* `$ h) t( u2 ]( [建模的题目,A.B两道题。基本上是一题连续,一题离散;一题自然科学(理工科),另一题社会科学(经济管理)。这样的分布的,大家平常做题的时候就可以有所侧重,曾经有一支美帝的队伍,专攻离散题,貌似拿了连续两届的outstanding.( e) I6 K. G0 R' b' h- M: t

1 e/ N# W& Z4 X5 h掌握一点数据处理的技巧是很有必要的。比如数据缺失值的处理,插值与拟合等。尤其是数据缺失值的处理,基本上A,B题都有可能涉及,建议熟练掌握。! y. \) ~% c, V8 c: V2 m* x

. m6 x( N) g; l4、关于编程水平。More generally,软件操作水平几乎决定了一个队伍的结果上限。MATLAB是必备的,必须要熟练掌握各种模型的实现。此外,SPSS(或者R)也是要掌握的。Mathematic和MATLAB的替代性很强,不掌握也没关系(仅在建模方面,mathematic 当然也是很强大的)。What’s more建模比赛举办这么多年,用到lingo的情况几乎很少了,也可以不学lingo. And 现在的题目动不动就要粒子群等智能算法,强烈建议大家至少熟练掌握一种智能算法.3 _  Q9 I; I  n0 {3 Y' S
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MATLAB推荐书目
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/ s$ F& ~  a/ I0 @/ D7 _8 @基础: + o4 n0 ~  U0 m5 R$ C
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MATLAB揭秘 郑碧波 译 (本书讲的极其通俗易懂,适合无编程经验的)# |+ I- P  h7 z1 f5 @" _

/ D2 J" X& k1 f7 S& a# L2 W) V精通matlab2011a 张志涌/ K1 {4 d1 {( n: q
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提升:$ s$ y; b# U. {) T6 S2 X+ O4 G/ b

6 l+ [- s3 {% [. ?6 ^数学建模与应用:司守奎 (囊括了各类建模的知识,还附有代码,很难得,工具书性质的)
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3 J. ?' a  C: B2 ~+ G' pMatlab智能算法30个案例分析 史峰,王辉等
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《MATLAB统计分析与应用:40个案例分析》+ c5 X( {1 t+ z5 i1 B4 e
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数字图像处理(MATLAB版) 冈萨雷斯 (13国赛碎纸片复原居然涉及了图像处理,所以列在这里了.可看可不看,太专业化了)) S! Z' h1 _0 u3 J8 q& O
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书很多的.总之,要达到熟练运用matlab进行运筹优化,数据处理,微分方程的地步. 数理统计可以交给SPSS,R ,其中SPSS无脑操作上手快.
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3 q/ v9 n8 ?. t5 [2 ?2 ^1 K+ O. d& z5、格式规范:看国赛一等奖,美赛国内人得特等奖的论文,格式规范方面绝对很到位,大家可以参考。国外人的特等奖论文,大都不重视格式,人家的优势在于模型实力与创意、母语写作。所以在美赛格式规范方面,参考国内特奖的论文。" w  h. B. _1 X' }3 d9 r- N

0 m, h' q) r7 ~, ]% c, f1 GPS:有时间的队伍可以学习以下Latex,用Latex写出来的论文,比word不知道好了多少倍。Latex书目推荐:
0 C  ~6 H: k: Q# U" h) m  x* A  P- K$ a- l3 E" a8 L" W. ?: L
LaTeX插图指南8 K2 o( g& g0 M6 \8 V( L

. W2 q' v3 x7 d, h( T; x一份不太简短的Latex介绍
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% w9 n: ^9 L. V, i. _  r) TLaTeX-表格的制作 汤银才
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; f2 I5 p  f. U( n参考文献常见问题集
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. F" K4 B0 N4 I1 Flatex学习日记 Alpha Huang
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论坛:Ctex BBS7 F$ H- Z6 ?0 S5 j( I3 n# Q( d

5 F  H. N1 y* M4 E+ a; z结束语:; U/ P8 c/ y# n+ ^- z
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什么是数学的思维方式?观察客观世界的现象,抓住其主要特征,抽象出概念或者建立模型;进行探索,通过直觉判断或者归纳推理,类比推理以及联想等作出猜测;然后进行深入分析和逻辑推理以及计算,揭示事物的内在规律,从而使纷繁复杂的现象变得井然有序。这就是数学的思维方式。
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作者: brown    时间: 2015-9-26 20:49
这是在知乎上看过的,请注明出处7 Q; t  D* F) C6 a





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