關(guān)于大學(數(shù)學建模)競賽的參賽建議
1、大學競賽如何選擇?
????大學競賽有很多,建議選擇A類競賽中的一個,深入研究,第一次參賽,以了解比賽為主,不求獲獎,然后選定參賽的攻略。具體來說,像數(shù)學建模競賽有ABC三類題,在第一次了解比賽題型后,選擇一類題深入研究;其他地,像電賽,智能車也是類似的。對于大一的同學,盡可能多個比賽都去試一下,然后選擇一個適合自己的,沖擊國獎。如果在其中一個比賽成功拿到國獎后,也可以嘗試參加其他相近的比賽,比如有很多打算法競賽的同學會參加數(shù)學建模。
2、大一同學能參加數(shù)學建模大賽嗎?
????可以。從我參加數(shù)學建模大賽的經(jīng)歷來看,大一還是大二第一次參賽都沒有太大的區(qū)別,并不是說大二多學了一年就比大一強,數(shù)學建模大賽強調(diào)的是綜合運用數(shù)學知識解決實際問題的能力,這種能力基本上是在大學課堂里學不到的。結(jié)合第一點,大一就參賽的話,在大四保研前,可參加兩次國賽,我是大二才參加數(shù)學建模的,雖然,我也參加了兩次國賽(大三和大四的九月份國賽),大四第二次國賽是在大四的9月份,這已經(jīng)錯過保研了。所以,大一參賽是最佳的,第一年試水,第二年沖獎。
3、數(shù)學建模國賽A題需要哪些數(shù)學知識?
????總體來說,就是與計算機編程相結(jié)合的數(shù)學知識。高數(shù)、線代和概率中絕大多數(shù)內(nèi)容是在數(shù)學建模大賽中用不到的,這也說明大一參賽和大二參賽是沒區(qū)別的。
????雖然,數(shù)學建模國賽A題經(jīng)常出微分方程建模題,但是,解決方法都是數(shù)值求解法,和高數(shù)課本中的微分方程求解析解完全不同,微分方程的數(shù)值求解法要求在了解導(dǎo)數(shù)的定義基礎(chǔ)上,將微分方程數(shù)值離散化成差分方程(遞推數(shù)列),通過循環(huán)實現(xiàn)遞推數(shù)列的計算。
????再比如求解優(yōu)化問題,在高數(shù)課本中,常見的是求導(dǎo),令導(dǎo)數(shù)為0,求極值點。而在數(shù)學建模競賽中出現(xiàn)的優(yōu)化函數(shù)是沒有解析表達式的,因為往往這個優(yōu)化函數(shù)的輸入和輸出之間是通過一個微分方程構(gòu)建的。比如2022年國賽A題中第二問,功率與阻尼系數(shù)的函數(shù)關(guān)系,就是通過PTO系統(tǒng)的振動微分方程來構(gòu)建的,阻尼系數(shù)是微分方程的一個參數(shù),而功率是由PTO運動做功產(chǎn)生的,簡單來說,就是改變阻尼系數(shù)會引起PTO運動方程的變化,進而引起功率的變化,這個功率函數(shù)是沒有解析表達式的,編寫的函數(shù)就是輸入一個阻尼系數(shù),輸出對應(yīng)的功率值,這種一個數(shù)對應(yīng)一個數(shù)點對點的對應(yīng)關(guān)系。
????那這樣需要怎么優(yōu)化?因為無法得到一個具體表達式,所以無法用高數(shù)課本中的求導(dǎo)計算極值點的方法求。但是,計算機是有強大的計算能力的,可以選定一系列離散點,比如0-10000間隔0.1選取阻尼系數(shù),然后計算出100000個點對應(yīng)的功率,并從中找出最大功率來近似理論值,這就是數(shù)學建模中優(yōu)化問題求解的最基礎(chǔ)的辦法。
????數(shù)學建模國賽A題中,真正需要學習的是導(dǎo)數(shù)的差分定義、積分的求和定義、微分方程數(shù)值解法、數(shù)值優(yōu)化算法、大型矩陣的循環(huán)編程。這些內(nèi)容實際上對數(shù)學的要求并不高,導(dǎo)數(shù)差分、積分求和、優(yōu)化真正用到的其實就是加減乘除和比較大小,只不過在程序循環(huán)與多次計算的過程中,顯得很多,編程的過程會顯得比較枯燥。