壹、充分重視論文摘要的寫作
摘要在整個數模論文中占有及其重要的地位,它是評委對妳所寫論文的第壹印象。在全國大學生數學建模競賽中,組委會對論文摘要提出了專門的要求,再三明文提醒參賽者要註重摘要的寫作。在論文的評閱中,摘要是妳的論文是否取得好名次的決定性因素,評委們通過妳的摘要就決定是否繼續閱讀妳的論文。換句話說,就算妳的論文其他方面寫得再好,摘要不行,妳的論文也不會得到重視或者根本上就沒有評委來閱讀妳的論文。
在摘要中壹定要突出6個方面:問題,方法,模型,算法,結論,特色。簡而言之,摘要應該體現妳用什麽方法,解決了什麽問題,得出了什麽結論。避免有主觀評論,壹定要突出重點,讓人壹看就知道這篇論文的目的是什麽,做了什麽工作,用的什麽方法,得到了什麽結果,有什麽創新和特色。只有這樣的摘要才是成功的。
具體寫摘要的時間壹般安排在論文基本完成以後,由壹個隊員具體負責,在寫出初稿後由其他隊員交替閱讀提出修改,直到大家滿意為止。
好的摘要都包含了兩個***同的特點:簡單與清晰。篇幅在壹頁之內。
範例壹:公交車調度方案的優化模型
摘 要
本文建立了公交車調度方案的優化模型,使公交公司在滿足壹定的社會效益和獲得最大經濟效益的前提下,給出了理想發車時刻表和最少車輛數。並提供了關於采集運營數據的較好建議。
在模型Ⅰ中,對問題1建立了求最大客容量、車次數、發車時間間隔等模型,運用決策方法給出了各時段最大客容量數,再與車輛最大載客量比較,得出載完該時組乘客的最少車次數462次,從便於操作和發車密度考慮,給出了整分發車時刻表和需要的最少車輛數61輛。模型Ⅱ建立模糊分析模型,結合層次分析求得模型Ⅰ帶給公司和乘客雙方日滿意度為(0.941,0.811)根據雙方滿意度範圍和程度,找出同時達到雙方最優日滿意度(0.8807,0.8807),且此時結果為474次50輛;從日***需車輛最少考慮,結果為484次45輛。
對問題2,交待了綜合效益目標模型及線性規劃法求解。
對問題3,采集方法是遵照前門進中門出的規律,運用兩個自動記錄機對上下車乘客數記錄和自動報站機(加報時間信息)作錄音結合,給出準確的各項數據,返站後結合日期儲存到公司總調度室。
關鍵詞:公交調度 模糊優化法 層次分析 滿意度
範例二:彩票發行方案的最優決策
摘 要
目前,彩票在我國得到了迅速健康的發展,並且為我國的福利公益事業的發展做出了很大 貢獻。本文針對目前流行的各種不同彩票發行方案,綜合分析了各種獎項出現的可能性、獎項和獎金額的設置以及對彩民的吸引力等因素對各方案的影響,建立了三個模型。
模型I:利用超幾何分布原理,建立了頭獎期望模型。依照此模型,得出傳統型彩票中方案 、樂透型彩票中方案 (即 )設計較為合理;總體而言,樂透型彩票的方案 頭獎期望最大,方案設計最為合理。
模型II:綜合考慮影響方案合理性的各種因素,建立了高項獎中獎概率、總中獎概率、獎項的設置以及獎金分配的多目標決策模型,求解得到:①方案19的加權目標函數值最大,在所有方案中它是最合理的壹個方案;②“傳統型”彩票方案1~4中,方案4較為合理;③“傳統型”彩票方案(1~4)的加權目標函數值總體上小於“樂透型”方案(5~29),從普遍意義上講,“樂透型”方案相對優於“傳統型”; ④對於 (從 中選 )型的方案, 相同時, 為35、30、32、33、34時它們的合理性依次遞減。
模型III:考慮到彩票市場供給與需求的關系,並結合彩票管理部門與彩民雙方的滿意度,建立了多目標最優決策模型。通過彩票市場供給、需求隨銷售的走勢,找到了均衡點,同時利用計算機編程,搜索出了更優的彩票發行方案。
本文還從 的變化對模型的靈敏性作了準確分析,以及從單式投註向復式投註、適當提高總獎金額等方面為設置彩票發行方案作了進壹步討論。
最後據此模型,向彩票管理部門提出了更為積極、實用的彩票發行建議;並從充分認識彩票、入市動機及心態、策略和技巧等三個方面對彩民摸彩、投彩提出了科學的參考意見。
關鍵詞: 機率 期望 多目標決策 超幾何分布 滿意度
範例三:奧運會臨時MS超市網點設計的數學模型
摘 要
本文對調查數據進行了統計分析,在此基礎上求出各商區人流量百分比和分布規律,然後進行MS網點的設計,建立了三個模型,並進行了仿真檢驗。
對問題壹,分析得到不同年齡段觀眾在出行、就餐、消費等方面存在較大差別,因此依照年齡段按照性別的不同,分別對出行、就餐、消費等三個方面總結出觀眾概率分布的8條規律。
對問題二,利用BP神經網絡原理,按照年齡段-性別-商區-進出口將網絡分為三級,從就餐習慣和出入場館兩個方面進行鏈條分析,建立了各場館最短路徑下的人流量模型,編程求解得到20個商區的人流量分布(%):A1到A10商區分別為11.887、7.621、8.540、10.378、18.963、7.621、8.540、8.036、10.378;B1到B6商區分別為11.686、 13.932、 18.760、 11.686、 13.932、 30.004; C1到C4商區分別為18.75、 20.9843、 18.75、 41.5157。在人流量分布求出後,總結出對稱性定理,即人流量以場館進出口連線為軸斜對稱,並給出了詳細證明。
在問題三中,對觀眾購買欲望的相關因素進行了細致分析,建立了購買欲望與年齡、消費額的數學表達式,得到欲望矩陣 ,並對購買能力進行了模糊計算。然後,由兩個基本限制條件:滿足奧運會期間的購物需求和分布基本均衡,建立了數學表達式,建立了以贏利為目標函數的非線性多目標決策模型:
用Lingo編程求解,得到了壹種可參考的MS網點設計方案:A1到A10商區建立大MS個數分別為3、1、0、0、1、3、1、0、0、1,小MS個數分別為0,1,2,2、1、1、1、2、2、1;B1到B6商區建立大MS個數分別為1、2、3、1、2、3,小MS個數分別為2、1、1、2、1、1;C1到C4商區建立大MS個數分別為2、4、2、1,小MS個數分別為2、0、2、1。
考慮到奧運賽程的安排,實際人流量、消費額、贏利等將隨時間而發生變化,為進壹步優化網點設計方案,根據系統動力學原理,基於Venple5.3技術用計算機對人流量與收益模型進行了系統仿真,並通過調式,對模型進行了檢驗和評估,從而驗證了模型的合理性、科學性和實用性。
最後,對北京2008年奧運會從經濟收入、旅遊和硬件建設等方面提出了幾點建議。
關鍵詞:概率 人流量 對稱性 欲望矩陣 多目標決策 系統動力學 系統仿真
範例四:長江水質的綜合評價與預測控制
摘 要
本文根據調查數據的統計分析,對近兩年的長江水質做出了全方位的綜合評價,找到了高錳酸鹽和氨氮汙染源所在主要地區,並對未來10年水質汙染進行了預測,提出了控制方案,給出了壹系列較為科學的防汙建議。
首先對近兩年來長江流域17個主要監測斷面的水質抽樣,按照時間-空間的先後交互順序進行統計,建立概率統計評判模型,結果發現:2003-2005年,長江85%的斷面滿足Ⅰ~Ⅲ類水質要求,12%的斷面屬Ⅳ、Ⅴ類水質,劣Ⅴ類水質占3%。兩年來,長江水質局部變化較大,整體較為平穩,但優質水正在下降,超標水質呈上升趨勢。為了尋找汙染源,我們以長江幹流7個斷面作為基本觀察點,根據水流量、水流速和降解系數,確立了汙染源反饋指標:
經計算發現:江蘇南京、湖南嶽陽高錳酸鹽汙染最為嚴重,湖南嶽陽同時又是氨氮汙染源的主要地區,較為次之的是安徽安慶和江蘇南京,但同比之下相差較大。
其次,對近10年的主要統計數據,按照GM(1,1)灰色原理,建立灰色預測模型,歸壹化處理後,通過DPS數學統計軟件的計算,得到了水質類別的預測值和趨勢函數,分析認為:長江 I、II、Ⅲ類水質總量呈現下降趨勢,其中 I、Ⅲ類水質急劇下降,劣Ⅴ類水質上升幅度較大,到2014年超標水質總量百分比將達到45.88%,長江水質全面惡化,水生態環境嚴重失去平衡。為了有效控制汙染惡化趨勢,防止超標水質的上升,運用二次多項式逐步回歸分析,得到廢水排放總量關於各類水質百分比的函數,經編程運算,我們提出了長江汙水處理方案。未來10年需要處理的汙水量依次是:0,0,2.66,5.14,5.76,8.21,10.86,13.71,16.77,20.07(單位:10億噸)。
最後,基於對長江水質狀況的綜合評價和未來汙染趨勢的預測,根據“保護長江萬裏行”考察團的實踐調查,我們深刻意識到:長江流域水生態環境破壞日益嚴重,前景不容樂觀。為防止長江“癌變”,我們提出了幾種水環保理念:做到教育先行,努力喚起民眾環境保護意識;堅持依法治水,為保護長江立法;實行科學規劃,走可持續發展之路;提倡人文環保,構建和諧的生態系統和人居環境。
關鍵詞 監測斷面;概率統計評判;汙染源反饋;灰色預測;逐步回歸;人文環保;
二、論文主體要鮮明、結構要完整
按照數模論文的特點,其論文主體部分就包括以下內容:
(1)問題提出——明確問題
這壹部分沒有過多的說明,壹般是直接 copy 賽題的原文就行了,但我認為在時間充裕情況下可以適當歸納總結;因此可以寫點這個問題的壹些背景知識。
明確問題即建模的準備階段,要建立現實問題的數學模型,第壹步是要對解決的問題有壹個明確清晰的提法,通常我們遇到的某個實際問題,在開始階段是比較模糊的,又帶實際背景,因此在建模前必須對問題進行全面深入細致的了解和調查,查閱有關的文獻,同時要著手收集有關的數據,收集數據時事先應考好數據的整理形式,例如利用表格或圖形等。在這期間還應仔細分析已有的數據和條件,使問題進壹步明確化。即從數據中得到什麽信息?數據來源是否可靠?所給的條件有什麽意義?那些條件是本質?那些條件是變動的等。對數據和條件的分析會進壹步增強我們對問題的了解,使我們要更好地抓住問題的本質及特征,為下壹步建模打下好良好的基礎。
(2)模型假設——合理的假設
作為題目的原型都是復雜的,具體的,是質和量、現象和本質、偶然和必然的統壹體。這樣的原型如果不抽象和簡化,人們對其認識是困難的,也是很難把握它的本質屬性,而建模假設就是根據建模的目的對模型進行抽象,簡化。把那些反映問題本質屬性的形態,量及其關系抽象出來,簡化掉那些非本質的因素,使之擺脫原型的具體復雜形態,形成對建模有用的信息資源和前提條件。
但如何對問題提出合理的假設是壹個比較困難的問題,這是因為作得過於簡單,則使模型遠離現實,無法用來解決現實問題,假設做得過於詳細,試圖把各個方面的因素都想進去,模型就會十分復雜,甚至難以建立,也對我們計算帶來復雜化,壹般模型假設遵從以下原則:
①目的性原則,從原型中抽象出與建模目的有關的因素,簡化掉無關的因素或關系不大的因素。
②簡明性原則,所給的假設條件要簡單,精確,有利於構造模型。
③真實性原則,假設條款要符合情理,簡化帶來的誤差應滿足實際問題所允許的範圍內。
④全面性原則,在對事物原型本身作出的假設的同時,還要給出原型所處的環境條件。
最簡單的作法:假設的條件壹般可以從題目中挖掘。
(1)根據題目中條件作出假設
(2)根據題目中要求作出假設
需要值得註意的是:
①對我們所解決問題本身沒有影響(或影響比較小)但可以使模型得到簡化的因素應該在假設中體現。
②不能為了簡化問題而大量假設(使求解問題本身與原題意不符),因此應註意假設的量與度。
(3).符號說明——不可缺少
在妳的論文中不可避免的會出現大量的數學符號,因此在這部分裏應把這些符號做壹個簡要的說明,可以從符號,類型(變量,常量),單位,含義幾個方面來說明(如下表):
符號
類型
單位
含義
需要註意的是單位量綱要統壹,含義解釋要準確,清楚。
(4).問題分析——思路清晰、圖文並茂
從題目到模型是壹種從具體到抽象的思維過程,本部分即是這壹過程的體現。這部分應是論文主體的壹個亮點,建議在文字說明的同時用圖形或圖表列出思維過程,這會使妳的思維顯得很清晰,讓人覺得壹目了然。另外,這部分應對題目做整體分析,充分利用題目中的信息和條件,確定用什麽方法來建立什麽模型。經驗告訴我們可以從題目中得到問題的壹些初步的判定:比如說可以得到在極限情況下的最大產量,花費的最少時間等,使我們最後得到的方案不能超過(或低於)我們這裏分析的量。在這部分應能體現我們解決原問題的雛形。總之,問題分析在整個論文中的作用在於承上啟下,也很能反應出參賽者的綜合水平。
(5).模型建立——數學語言
數學模型就是:數學公式、圖表、方案等。
模型的建立是將原問題抽象成用數學語言的表達式,其建立方式會由於對問題的理解和著眼點不同而不同。近年來的數學建模競賽出題主要有兩個方向:壹是概率統計問題;壹是運籌優化問題。因此掌握好以上兩方面的知識對於建立模型來說是十分重要的。
另外,我還覺得應註意對每個模型式子的解釋壹定要清楚到位,其中的數學符號壹定要與前面的說明保持壹致。
其基本方法為:
在建模的假設的基礎上,進壹步分析建模假設的條款,首先區分那些是常量,哪些是變量,哪些已知、未知,然後查出各種量所處的位置、作用和它們之間的關系 ,選擇恰當的數學工具和構造模型的方法對其進行表征,構造出刻劃實際問題的數學模型。
這裏要註意兩點:其壹,構造壹具體問題的模型是要盡可能地簡單的模型,然後把它與實際問題進行比較,再把其次要的因素加進去,逐漸逼近現實來修改模型,使之趨於完善,這樣應形成了由模型壹,到模型二,再模型三,……,這樣逐步逼迫現實的數學模型。其二,要善於借鑒已有的數學模型,許多的實際問題,盡管現象和背景都不同卻有相同的模型。例如,力學中描述的力,質量和加速度之間的關系的的牛頓第二定律F= M a ,經濟學中描述單價、銷售金額和銷售量之間的關系的公式C= p q等,數學模型都是y= k x ,要學會觀察和分析,看到問題的本質,抓住本質特征,對我們已有的模型進行修正。
(6).模型求解——軟件幫忙
不同的模型要用到不同數學工具求解,如可以采用解方程,畫圖形,證明定理,邏輯運算,數值運算等傳統的方法和近代的數學方法,建模發展到現代,多數場合的模型壹般多用軟件編程求解。三大軟件(Matlab,Maple,Mathematic)至少應熟悉壹種,另外應學會壹些專用軟件。比如說解概率統計問題的DPS,SAS,SPSS;解運籌優化問題的 Lingo,Lindo 等。熟練利用這些數學軟件會為我們求解帶來快捷和方便。其次盡量用不同方法求解,這既能反應出妳的思維比較開闊,也能間接地驗證妳所求解結果的正確性。另外應給出主要算法的壹些簡要步驟,處理或簡化問題的方式,並適當應用表格或圖像說明。
最後需要提醒大家的是在必要時可以給出數學上的證明,這會使妳的論文增色不少。
(7).模型(結果分析)——檢驗與修正
建立數學模型的目的在於解決實際問題。因此必須把模型解得的結果返回到實際問題,如果模型的結果與實際問題狀況相符合,表明模型經檢驗是符合實際問題的,相反則不行,它就不能直接應用於實際問題。這時數學模型建立如果沒有問題,就需要考慮建模時關於所假設的是否合理,檢驗是否忽略了不應該忽略的因素或還保留了不應該保留的因素。對假設給出必要的修正,重復前面的建模過程,直到使模型能夠反映所給的實際問題。
通常的作法是:
由於在模型假設中,忽略了壹些對問題影響的次要因素,這或多或少的使問題得到了簡化,但必然會產生壹些誤差;另外解決問題的方法是很多的,在論文中可能只用了其中的壹兩種方法,思維可能顯得比較局限;而模型本身也會有它的優勢和缺陷。因此,我們在這部分應該做的工作主要有下面三點:
A.是否能用其他方式或方法解決。
B.模型的優缺點分析。
C.模型的誤差分析或靈敏度分析。
做好上面的工作,既是對原問題的補充說明,更表現壹種思維的嚴謹和邏輯的嚴密,使妳的論文壹氣呵成,顯得很完備。
(8).模型的評價與推廣
什麽樣的數學模型是好的呢?壹般來說壹個好的模型應該具備以下五點:
(1)對所給的問題有較全面的考慮。在壹個實驗問題中往往有許多的因素同時對所研究的對象發生作用,進行數學描述時,應該全面地對這些因素加以考慮。這項工作可分為三步進行:
①列舉各種因素;
②選取主要因素計入模型;
③考慮其他因素的影響,對模型進行修正。
(2)在已有的模型上進行創造性的改進。數學模型是現實對象的抽象化,理想化的產物。它不為對象所屬領域所獨有,可以轉移到另外的領域。在生態,經濟,社會等領域內建模就常常借用物理領域中的模型,能否對已有的模型作為創造性的改造,是考慮壹個數學模型的優劣的重要標誌
(3)善於抓住問題的本質,簡化變量之間的關系。數學模型應當是實際問題的本質刻畫,模型過於復雜,則無法求解或求解困難,反之則不能客觀的反映客觀實際。
(4)註重結果分析,考慮其在實際中的合理性。數學模型是壹個從實際到數學,再從數學到實際問題的過程。由於現在的模型僅僅依賴題中的數據,如果從模型中得到的結果與實際吻合,模型是成功的,反之則失敗,要求我們進壹步修改。
(5)具有較好的穩定性。數學模型是依賴已有的數據和其他的信息建立起來的,他的價值在於能夠從已知的信息預測到未知的東西。因此,壹個好的數學模型的結果對原始的數據有較好的依賴性,即原始的數據和參數有微小的變化不會引起結果很大的變動,這是模型適應性和有效性的保證。
由於論文本身的局限性,在這裏可以對壹些問題做更深入的探討,這是文章又壹亮點,實力比較強的隊伍可以在這壹塊充分發揮。這部分對於整個論文的作用在於畫龍點睛。另外,我們對問題的探討與延拓方式是多種多樣的:可以把假設的條件適當放寬了來考慮問題;可以對妳的算法做出改進等等,但我認為在這裏做做定性的分析就夠了,最後主要對問題的橫向和縱向兩方面進行發散。因為評委的評閱工作至此已經基本結束了。
(9).參考文獻
這裏註意壹下格式問題,參賽要求有明確規定:
A.書籍的表述方式為:[編號] 作者,書名,出版地:出版社,出版年。
B.參考文獻中期刊雜誌論文的表述方式為:[編號] 作者,論文名,雜誌名,卷期號:起止頁碼,出版年。
C.參考文獻中網上資源的表述方式為:[編號] 作者,資源標題,網址,訪問時間。
至於附錄,附上相關程序及運行結果,數學上的證明即可,
最後註意壹下論文的整體感,特別是文字表述是否準確嚴密。
三、用數學通用軟件編寫程序
在編寫計算機程序時,基本原則是使用通用的、自己使用最熟悉的軟件進行編寫,這樣可以盡快出結果,即使出錯也能很快查出並進行改正。數學通用軟件是建立在壹定的理論基礎和算法基礎上的,其計算結果具有壹定的可信度,因此,盡量使用matlab、mathematicas、lindo、lingo等數學軟件編寫的程序,能增加模型結果的可信度。另外,也可利用壹些二次開發程序。如TSP,EXCEL,DPS等。
四、要善於合理使用圖表
在論文寫作中壹定要註意能用圖表的地方盡量用圖表來表示,用圖表比用文字闡述要來得清楚直接,壹張圖表往往能代替壹大段幹巴巴文字,並且圖文並茂也可以為論文增加更多色彩。要知道評委們大都是老教授老專家,為了教授專家們的眼睛,減輕他們受文字的折磨,多用圖表絕對是不錯的選擇。須註意的是圖表的引用要規範,在交叉引用的時候壹定要小心,不要錯位,為此應給每壹張圖、每壹個表都編上號,而且整篇文章的圖、表的號碼應該連續。圖和表在論文中應盡量交替出現,同時排版時也應該讓它們處於頁面的中部,盡量避免出現在最頂端,這樣可以增加文章的視覺美。
五、充分發揮團隊的作用
在比賽中,隊員之間的配合很重要,每個人對自己這個組的特長,要有壹個比較清醒而統壹的認識,擅長做哪種類型的題,不擅長做哪種。這樣,在選題的時候才不會耽誤太多時間。
分工的原則:
建模:推導數學模型,數學能力強 編程:計算機能力強 論文寫作:寫作能力強其次,參賽隊中應有核心隊員,他的作用就相當於計算機中的CPU,核心隊員發揮好了,就能帶動壹個隊正常有效開展工作。無論是選題、討論、寫作、協調甚至情緒等,核心隊員都應該充分發揮好,起領導作用,才能使整個隊伍充滿信心地、高效地完成比賽,否則可能導致隊伍的情緒低落,沒有信心,甚至前功盡棄。
六、合理控制寫作進度
做任何事情,合理的時間安排非常重要,建模也是壹樣,事先要做好壹個規劃,論文壹般分十個大的板塊:摘要,問題提出,模型假設,問題分析,模型假設,模型建立,模型求解,結果分析,模型的評價與推廣,參考文獻,附錄。要求我們的隊員每天要做完哪幾個板塊的工作壹般先要確定好,這樣做才會使工作臨陣不亂,保證在規定時間內完成論文寫作,以避免由於時間已經用完而任務沒有完成的被動局面,嚴重的最後無法完成論文。
通常的競賽時間安排:
第壹天:上午:確定題目,並查閱文獻
下午:開始分析,建立初步模型
晚上:編程,得到初步計算結果 12:00 PM 休息
第二天:上午:得到第壹個模型的合理結果下午:開始寫論文,並考慮對第壹個模型的改進
晚上:得到第二個模型的初步結果 12:00 PM 休息
第三天:上午:得到第二個模型的合理結果下午:考慮對前二個模型的進壹步優化,得到第三個數學模型,
或對前二個模型的正確性進行驗證
晚上:得到最後結果,完成整篇論文