HiMCM 美国高中生数学建模竞赛备赛辅导班开课

HiMCM高中生数学建模竞赛

全美一半以上的专业机构资助与认证，含金量最高的国际竞赛之一，全球影响力最大的中学生数学竞赛之一，HiMCM美国高中生数学建模大赛比赛时间已公布！

数学建模是什么？

数学建模，就是根据实际问题来建立数学模型，对数学模型来进行求解，然后根据结果去解决实际问题；  

数学建模是一种数学的思考方法，是运用数学的语言和方法，通过抽象、简化建立能近似刻画并解决际问题的一种强有力的数学手段；  

建模过程一般是：模型准备、模型假设、模型建立、模型求解、模型分析、模型检验、模型应用与推广。

竞赛简介

高中数学建模竞赛 (HiMCM)是由美国数学及其应用联盟COMAP于1999年创立，面向全球高中生开放的一项国际性数学竞赛活动，旨在为高中学生提供作为团队成员参与和提高建模、解决问题和写作技能的机会。

01 参赛对象

⭕适合学生：9~12年级高中生

⭕比赛语言：英语

⭕比赛地点：团队可以选择所在地的任意地点

⭕比赛形式：由1-4名学生组成参赛队伍，并配一名指导老师

⚠注意：HiMCM官方文件要求一支队伍的所有成员来自同一所学校，因为在奖状上会写明学校。

02 参赛费用

100美元/队

03 参赛内容

⭕比赛题量：1题；从Problem A 和Problem B 中任选一道进行答题

⭕比赛题型：来源实际生活场景的问答题，用一定的数学模型解答后，形成一篇论文提交

⭕竞赛要求：竞赛时可以用书本、计算、软件、网络等资源，但不能和队外的任何人（包括本队的指导老师）进行任何方式的讨论。竞赛结束后向COMAP递交答卷，由COMAP组织专家评阅。

04 参赛时间

⭕报名截止日期：2023年11月1日，美国东部标准时间下午2:00

⭕竞赛窗口打开：2023年11月1日，美国东部标准时间下午3:01

⭕竞赛窗口关闭：2023年11月14日，美国东部标准时间下午8:00

⭕解决方案报告的最后期限：2023年11月14日，美国东部标准时间晚上9:00

05 挑战说明

团队必须获取并使用注册时分配给他们的控制编号和密码才能参与HiMCM；

每个团队必须有一名顾问。顾问可以为多个团队提供服务；

学生在比赛期间不能更换团队；

学校可以注册的团队数量没有限制；

团队必须使用脚注、尾注或内联文档记录任何外部信息源，并在这些来源的参考列表中包含适当的引文；

论文必须以 Adobe PDF 电子文件的形式提交，并以英文键入，可读字体至少为 12 磅。

06 奖项设置

?Outstanding 特等奖：占参赛队伍总数的1%

?Finalist 特等奖提名奖：占参赛队伍总数的7%

?Meritorious 一等奖：占参赛队伍总数的13%

?Honorable Mention 二等奖：占参赛队伍总数的33%

?Successful Participant 成功参与奖：占参赛队伍总数的46%

2022年全球共有来自362所学校，18个国家/地区的854支队伍参与HiMCM比赛。

• 有9支队伍获得Outstanding奖项
• 54支队伍获得Finalist奖项
• 132支队伍获得Meritorious奖项
• 207支队伍获得二等奖Honorable Mentioned奖项

在成功挤进全球前1%的 O奖 队伍中，有5支队伍来自中国，4支队伍来自美国

而在54支斩获 F奖 的队伍中，共有42支中国队伍名列其中，占据获奖总数的77.8%

 组队建议

建议参赛同学找3到4名合拍、能力互补的队友。因为建模是一个系统性工作，整个团队需要具备建模、编程、写论文的能力。

• 队伍中至少3人具备理工科背景，具有一定的数学基础
• 队伍中至少2人有比较好的英语基础，能阅读外文文献或论文写作
• 建议队伍中至少1人有一定的计算机程序基础，或者有较好的计算机编程学习能力
• 组队学生需乐观、主动、积极，具备较好的团队协作精神

▲特别是写论文，最后呈现的是一篇全英文的科技论文，对高中生的要求是比较高的。但是对于国际学校的学生是有一定优势的，比如IB学生整天写IA、EE等小论文，而建模就是更加实际、详细、学术罢了。

知识技能准备

• 掌握数学模型的基本知识，常见的经典模型及算法；
• 熟悉操作各种计算工具软件和代码，如Matlab，SPSS等；
• 掌握信息检索、数据查找的技能，会上网找论文；
• 数学写作软件的编辑和排版，公式编辑器的使用等，至少会用WORD写数学公式以及简单的排版；
• 文书写作：优秀论文阅读，英语学术论文写作练习；

HIMCM赛题回顾01 2022-A题

蜜蜂以及其他一些关键动物对我们星球上的人类生存至关重要。随着蜂蜜的生产，这些昆虫为许多树木和植物授粉提供了至关重要的作用，为我们的生存提供食物。2007年，蜂群崩溃紊乱 (CCD) 一词被创造出来，用来描述世界各地蜜蜂数量的下降。蜜蜂的下降可归因于病毒、杀虫剂、捕食者、栖息地破坏和环境条件等因素。需要考虑的一些信息（但您可能会在网上找到其他有用的信息）：

蜜蜂最多可以行进 20 公里，但通常停留在蜂巢的 6 公里以内。

非典型蜂巢包含 20,000 到 80,000 只蜜蜂。

单只蜜蜂一天可以参观大约 2,000 朵花或更多。

由于夏季工作量大，大多数蜜蜂会自己工作至死，导致寿命缩短。

在秋季和冬季，蜜蜂的寿命可能会更长一些（四到六个月）。

蜜蜂的活动水平、花粉消耗和蛋白质丰度会影响其寿命。

要求

开发一个模型来确定一段时间内蜂群的数量。

对您的模型进行敏感性分析以确定哪些因素（例如，寿命、产卵率、受精/未受精卵比率或其他因素）对蜂群大小的影响最大。

建模并预测您需要多少蜂箱来支持对 20 英亩（81,000 平方米）的土地进行授粉，该土地包含受益于授粉的作物。

为提供您开发的信息的网站创建一个非技术性的单页博客或信息图。

02 2022-B题

在工业革命之前，大气中的二氧化碳 (CO2) 始终保持在百万分之 280 (ppm) 左右。2004 年 3 月，大气中的 CO2 浓度达到 377.7 ppm，这是迄今为止最大的 10 年平均增幅。据美国国家海洋和大气管理局 (NOAA) 和斯克里普斯海洋研究所 (SIO) 的科学家称 月平均二氧化碳浓度水平在 2022 年 5 月达到 421 ppm 的峰值。

经济合作与发展组织 (OECD) 报告预测到 2050 年二氧化碳水平为 685 ppm。《今日科学》杂志的编辑已要求您的团队解决这些关于当前报告的和未来的 CO2 浓度水平预测的说法。他们提供了两个数据集（CO2 数据集 1 和温度数据集 2）来协助您的研究。

要求

问题一：您同意二氧化碳水平声明吗？使用 CO2 Data Set 1 分析 CO2 变化。

您是否同意 2004 年 3 月 CO2 的增加导致比以往任何 10 年期间所观察到的增加幅度更大？为什么或者为什么不？

将各种（不止一个）数学模型与数据拟合，以描述过去并预测未来，大气中 CO2 的浓度水平。

使用您的每个模型来预测 2100 年大气中的 CO2 浓度。您的任何模型是否同意到 2050 年 CO2 浓度水平将达到 685 ppm 的说法和预测？如果不是到 2050 年，您的模型何时预测 CO2 浓度达到 685 ppm？

你认为哪个模型最准确？为什么？

问题二：温度和CO2有什么关系？许多科学家认为，全球气温变暖与大气中二氧化碳浓度之间存在关联。使用您在第 1 部分和 Temps Data Set 2 中的工作来帮助您比较陆地-海洋温度和 CO2 浓度水平。

建立一个模型来预测未来陆地海洋温度的变化。你的模型预测什么时候陆地海洋平均温度将比 1951-1980 年的基期变化 1.25C、1.50C 和 2C？

建立一个模型来分析自 1959 年以来 CO2 浓度和陆地海洋温度之间的关系（如果有的话）。解释这种关系或证明没有关系。

将您的模型从第 2.b.部分扩展到未来。你的模型在未来多远的时候是可靠的？如果有的话，您对模型预测未来二氧化碳浓度水平和/或陆地海洋温度的能力有什么顾虑？

问题三：为《今日科学》准备一篇非技术文章（最多 1 页），向您解释 S 团队的发现和对未来可能的建议。

赛事亮点

01 国际赛事

HiMCM是美国的一个非营利机构——美国数学及其应用联合会（COMAP）主办的一项国际性的数学竞赛活动，旨在为高中生提供作为团队成员参与和提高建模、解决问题和写作技能的机会。

该项赛事得到了美国国家科学基金会（NSF）、运筹和管理科学研究所（INFORMS）、美国数学协会（MAA）和美国全国数学教师委员会（NCTM）的资助。

大赛组委将现实生活中的各种问题作为赛题，通过比赛来考验学生的综合素质。HiMCM比赛不仅需要选手具备编程技巧，更强调数学，逻辑思维和论文写作能力。

02 锻炼综合能力

HiMCM比赛的核心是以数学建模为载体，培养学生探索解决实际问题的能力。一份完整的参赛方案，不但需要参赛者具备编程技巧，同时还要有较强的数学思维能力。HiMCM的每支队伍都需要完成一篇全英文的学术论文，这能充分锻炼学员学术写作能力；所以想要参赛，最好能够提前选择优秀的同学组队，并提前掌握比赛需要的技能。一个队伍里应该有擅长写作、计算机或编程以及数学的同学，这样可以有明确分工，能力上可以互补。以团队合作形式参赛，也提高了参赛者的团队协作和分工的能力。

03 开放性比赛

比赛内容上，组委设置了A、B 两个题目，参赛者要从中选择一个，将该题目中问题的解决方案整理成一个学术论文，提交参赛。赛事的评审更看重参赛队伍解决问题的方法，没有固定的答案，属于开放性的比赛，参赛者拥有充分的自由发挥空间。所以即使不太完整的解决方案，也可以提交。

04 助力留学申请

优质的数学竞赛奖项能够提升申请者的学术背景，数学建模比赛更能体现申请者用数学知识解决各种实际问题的能力。HiMCM每年不超过1%的参赛者能够获得O奖，不论是最后的比赛论文还是参赛者用建模思维对社会问题的思考，都可以作为申请材料。

HiMCM特训营

机构数学竞赛课程由数学方向金牌导师带队，采用体系化教研的专业教材，将竞赛知识点与国际课程知识点重新整合。985高校教授全程指导，线上线下相结合集中备赛，大幅提升获奖几率！

Professor D

985高校教授，数学建模教学团队核心成员。主要从事计算机理论、最优控制、人工智能及数学建模研究，承担或主持过国家自然科研基金、省自然科学基金、省教育厅课题等近10项，发表国内外学术刊物论文200余篇，主编实践教材1部。曾带队参加国际大学生程序设计竞赛、EDA大赛等获得200多个奖项。

Professor Z

985高校教授，数学建模教学团队核心成员。主要研究方向为最优化技术、图论、计算几何、图形学、计算复杂性以及数学建模，已发表论文40余篇，其中SCI收录30余篇，主持国家自然科学基金项目和省自然科学基金项目各2项，并参与多项省部级以上项目，获得多项奖项。

Professor Q

数学建模教学团队核心成员。主要从事数据挖掘、社区发现、随机动力系统等方面的研究工作，现已发表学术论文30多篇，并参与完成国家自然基金面上项目3项和青年项目2项。

培训时间

2023年9月-2023年11月