### 建模基础知识点概览 #### 一、建模基础概述 《建模基础》一书由薛毅编写，北京工业大学出版社出版。本书旨在为读者提供一个系统的数学建模学习路径，涵盖数学建模的基本概念、方法和技术。通过本书的学习，读者能够建立起对数学建模基本框架的理解，并掌握解决实际问题所需的建模技能。 #### 二、基础知识篇 ##### 2.1 建模的基本步骤 - **问题理解**：明确问题背景、目标及约束条件。 - **模型假设**：根据问题特点提出合理的假设。 - **建立模型**：利用数学工具构建数学模型。 - **求解模型**：采用适当的数学方法求解模型。 - **结果分析**：解释模型的解决方案，并进行合理性评估。 - **模型检验**：通过数据验证模型的有效性。 - **报告撰写**：撰写完整的建模报告，包括问题重述、模型构建、求解过程、结果分析等内容。 ##### 2.2 数学工具 - **线性代数**：矩阵运算、向量空间等，适用于处理线性关系的问题。 - **概率论与数理统计**：用于处理随机性和不确定性。 - **微积分**：包括微分和积分，用于处理变化率和累积量的问题。 - **优化理论**：线性规划、非线性规划等，用于寻找最优解。 - **数值计算**：数值分析方法，如插值、数值积分等，用于近似求解。 ##### 2.3 模型类型 - **确定性模型**：在已知条件下能够得到唯一解的模型。 - **随机性模型**：考虑随机因素的影响，通常需要概率论的支持。 - **离散模型**：适用于处理离散数据或状态的问题。 - **连续模型**：适用于处理连续变量的问题，如微分方程模型。 #### 三、进阶技巧篇 ##### 3.1 多元回归分析 - **多元线性回归**：适用于多个自变量与一个因变量之间的线性关系研究。 - **多元非线性回归**：适用于非线性关系的研究。 ##### 3.2 非参数统计方法 - **秩相关系数**：如Spearman秩相关系数，用于衡量两个变量之间的非线性相关性。 - **Kruskal-Wallis检验**：一种非参数的单因素方差分析方法，用于比较多个独立样本的中位数是否相同。 ##### 3.3 动态规划 - **动态规划原理**：将复杂问题分解为一系列简单的子问题，通过递归求解。 - **状态转移方程**：定义问题的状态和决策，以及如何从当前状态转移到下一个状态。 ##### 3.4 网络流算法 - **最大流最小割定理**：网络流理论中的核心定理之一，用于求解最大流问题。 - **Ford-Fulkerson算法**：一种常用的求解最大流问题的算法，基于增广路的思想。 #### 四、案例分析篇 - **物流配送优化**：通过建立运输成本模型，使用最短路径算法或遗传算法等方法来优化配送路线。 - **金融市场预测**：利用时间序列分析、机器学习等技术预测股票价格、汇率等金融市场指标的变化趋势。 - **疾病传播模拟**：建立传染病传播模型，如SIR模型，用于模拟和预测疫情的发展情况。 #### 五、实践应用篇 - **软件工具介绍**：MATLAB、Python等编程语言及其相关库在数学建模中的应用。 - **项目实操指南**：详细介绍如何运用所学知识完成一个具体的数学建模项目，包括问题选择、数据收集、模型构建、结果分析等环节。 通过以上内容的学习，读者不仅能够掌握数学建模的基本理论和方法，还能够将这些理论应用于实际问题中，提高解决实际问题的能力。

2025研究生数学建模竞赛赛题附件（含相关通知及word与latex模板）

在数学建模竞赛中，掌握一系列实用的算法是至关重要的，尤其对于参与美国大学生数学建模竞赛（MCM/ICM）和研究生级别的比赛。以下将详细介绍这些算法及其Python实现，帮助参赛者提升解决问题的能力。 1. **多目标模糊综合评价模型**：这种模型在处理多因素、多目标决策问题时特别有用，它结合了模糊逻辑，通过模糊集理论对复杂问题进行量化评估。Python中的`scipy`和`numpy`库可以辅助实现这一模型。 2. **二次规划模型**：二次规划是优化问题的一种，寻找最小化或最大化的二次函数目标，同时满足线性约束条件。Python的`scipy.optimize.minimize`函数提供了求解二次规划问题的接口。 3. **整数规划模型**：在实际问题中，决策变量往往只能取整数值。`pulp`库是Python中的一个强大工具，用于解决包括整数规划在内的线性规划问题。 4. **非线性规划模型**：非线性规划涉及目标函数和约束条件为非线性的优化问题。Python的`scipy.optimize`模块提供了求解非线性规划问题的`minimize`函数，如SLSQP、COBYLA等算法。 5. **TOPSIS（技术优势排序理想解决方案）综合评价模型**：这是一种多属性决策分析方法，用于对多个备选方案进行排序。Python可以通过自定义函数实现TOPSIS算法，涉及到加权欧氏距离和理想解的概念。 6. **K-means聚类模型**：K-means是一种常见的无监督学习算法，用于将数据集分为K个不重叠的类别。Python的`sklearn.cluster.KMeans`提供了一种简单易用的实现方式。 7. **蒙特卡洛模型**：基于随机抽样或统计试验的模拟方法，广泛应用于概率和统计问题。Python的`random`和`numpy`库可用于生成随机数，进而构建蒙特卡洛模型。 8. **最短路径算法**：如Dijkstra算法或Floyd-Warshall算法，用于找出网络图中两个节点间的最短路径。Python可以使用`networkx`库实现这类算法。 9. **判别分析Fisher模型**：Fisher判别分析用于分类问题，通过找到最佳的超平面来区分不同的类别。Python的`scikit-learn`库提供了`LinearDiscriminantAnalysis`类实现该模型。 10. **支持向量机模型**：支持向量机（SVM）是一种强大的分类和回归方法，通过构造最大间隔超平面进行决策。Python的`scikit-learn`库的`svm`模块提供了SVM的多种实现，如线性SVM、核SVM等。 以上就是针对数学建模竞赛中常见的算法及其Python实现的概述，掌握这些工具和技巧将有助于参赛者在比赛中更高效地解决问题。在实际应用中，需要结合具体问题灵活选择和调整算法，以及不断优化模型以提高解决问题的精度和效率。

本题研究的是无人机投放烟幕干扰弹的策略优化问题，目标是通过合理设计无人机的飞行方向、飞行速度以及烟幕干扰弹的投放时机和起爆时机，使得在来袭导弹飞行过程中，烟幕能够尽可能长时间地遮蔽真实目标，从而干扰导弹对真实目标的识别与锁定。

2024年江苏省研究生数学建模科研创新实践大赛B题 火箭烟幕弹运用策略优化

本文档除了PPT相关课件外，还附带试题，MATLAB程序，课程分析等！《数学软件与实验》是继《数学分析》和《高等代数》等课程后开设的独立实验课程，既是理论教学的深化和补充，也是科学研究的导引和支持，充分利用计算机和软件，具有较强的实践性，是数学类等专业学生的选修课。目的是培养学生了解数学基本方法在实际生活中的应用，能够运用基本的现代计算工具高效求解科学与工程问题，基本具备应用数学方法和数学软件解决实际问题的基本技能。

在电力电子技术飞速发展的当下，磁性元件作为功率变换器中的关键部分，其性能直接决定了系统的效率、功率密度与可靠性。特别是磁芯损耗，在高频高效的应用中占有相当比重。准确评估磁芯损耗，对优化设计和提升转换效率至关重要。本文采用实验数据和数学建模相结合的方法，构建了磁芯损耗的预测模型。 针对不同励磁波形的精确识别问题，利用四种磁芯材料的数据集，分析了磁通密度波形的时域特征，并进行傅里叶变换至频域提取谐波。运用FNN构建MLP模型，用前八个谐波负值作为特征数据进行训练，但效果不佳。随后，采用信号处理与机器学习结合的THD-MLP模型，准确率达到了100%，并成功预测了数据。 研究了温度对磁芯损耗的影响，对同一种材料在不同温度下的损耗数据进行预处理和初步分析，结合斯坦麦茨方程，通过最小二乘回归拟合得到了修正后的损耗方程。该方程预测效果良好，相关系数达到0.997678，RMSE为11822.8。 再者，为探究温度、励磁波形和磁芯材料对损耗的综合影响，首先对数据进行分类和特征提取，构建了磁损值与这些因素的多项式模型，并用最小二乘法拟合获得最佳参数。通过枚举法找到了最小磁损值对应的条件，预测在特定条件下的最小磁芯损耗。 在分析了温度、励磁波形和材料对磁芯损耗的独立及协同影响后，发现传统回归方法在处理复杂非线性关系时存在局限，预测精度不足。因此，将最小二乘回归结果作为新特征，与MLP结合进行非线性回归建模，引入对数变换处理损耗数据，最终得到与真实数据高度相关的预测结果。 为计算最小磁芯损耗和传输磁能最大时的条件值，构建了基于预测模型的目标函数，并转化为最小值问题。利用遗传算法进行求解，确定了磁芯损耗和传输磁能的最优值。整个研究过程运用了多种技术和算法，包括最小二乘回归、多层感知器MLP模型、傅里叶变换、FNN以及遗传算法。 关键词包括：磁芯损耗、最小二乘回归、多层感知器MLP模型、机器学习、遗传算法等。 问题五的求解过程表明，在电力电子变换器优化设计中，准确评估磁性元件性能，特别是磁芯损耗，对于提高整体系统的效率和可靠性具有重要意义。通过实验数据和数学建模相结合，构建的预测模型能够有效评估磁芯损耗，为磁性元件设计和功率转换效率优化提供有力支持。同时，通过模型预测，可以确定最优的工作参数，为磁性元件的应用提供理论基础和实际操作指导。整体研究过程中，综合利用了现代数学建模技术和先进的机器学习方法，展现了跨学科研究在解决实际工程问题中的潜力和价值。

《数学建模与LINGO 11：解锁高效优化解决方案》 在当今信息化时代，数学建模已经成为解决复杂问题的重要工具，特别是在经济、工程、管理等领域。数学建模通过抽象和简化实际问题，构建数学模型，进而运用计算方法求解，以提供决策支持。而LINGO 11作为一款强大的数学建模软件，以其简洁的编程语言和直观的结果展示，深受广大用户喜爱。 LINGO 11的核心功能是处理线性、非线性、整数和动态规划问题，这涵盖了众多优化问题类型。其编程语言设计简洁，使得初学者能够快速上手，即便是对编程不熟悉的人也能轻松掌握。它的语法结构清晰，使模型构建过程变得直观且高效。 在LINGO 11中，用户可以方便地定义变量、建立目标函数和约束条件，无论是简单的线性模型还是复杂的非线性模型，都能轻松应对。此外，它还支持多目标优化，允许用户同时考虑多个目标函数，实现多个目标的均衡优化。 对于求解过程，LINGO 11提供了强大的求解引擎，能快速找到最优解或近似最优解。对于大规模问题，它采用了高效的算法，确保在合理的时间内得出结果。同时，软件内置了丰富的统计分析和数据处理工具，便于用户对模型结果进行深入分析。 除了模型构建和求解，LINGO 11还提供了强大的报告生成功能，可以将建模过程和结果以清晰的格式导出，便于交流和存档。这使得研究人员和决策者能更好地理解和利用模型结果。 在实际应用中，LINGO 11常用于资源分配、生产计划、项目调度、网络优化、投资组合优化等问题。例如，在物流领域，可以通过LINGO 11优化配送路线，降低运输成本；在金融领域，可以用于投资组合配置，以最大化收益或最小化风险。 LINGO 11是一款集模型构建、求解和报告生成于一体的综合工具，是数学建模者和优化问题解决者的得力助手。其易于学习的特性，使得更多的人能够利用数学模型解决实际问题，从而提升工作效率和决策质量。通过不断学习和实践，用户可以充分挖掘LINGO 11的潜力，应对更复杂的优化挑战。

2024国赛官网给出了四篇优秀论文，但很遗憾的是虽然论文有完整代码却并没有附上代码调用数据。主包花了一点点时间把其中一篇原论文（C234）用到的数据和原始代码整理出来了，大家看着用~ 若侵权请私信我删帖~ 数学建模是一种重要的科学研究方法，它通过建立数学模型来解决实际问题，广泛应用于工程技术、经济管理、生物医学等领域。在2024年的国赛中，四篇优秀论文均未附带完整的数据和代码，这对参赛者理解和复现研究成果造成了一定的困难。在这种情况下，一个名为主包的团队成员花费时间对其中一篇名为C234的论文所使用的数据和原始代码进行了整理和复原。 这项工作对于参赛者来说意义重大，因为数据和代码是复现论文成果的关键。没有这两样东西，其他参赛者只能通过阅读论文的文字描述来推测作者的研究过程，但这样的推测往往难以保证准确性。即便论文作者提供了完整的模型描述和算法逻辑，没有数据和代码作为支撑，复现其研究结果几乎是不可能的。 对于数学建模而言，代码的复现并不仅仅是将算法用计算机语言重新编写一遍那么简单，它还需要确保能够正确读取、处理数据，并且能够通过代码的执行来得到和原文相同或相近的结果。这需要对原论文的算法逻辑有深刻的理解，同时也需要具备良好的编程技能和调试能力。 此次主包团队的行动不仅展现了其对数学建模的热爱和对知识共享的重视，也为其他参赛者提供了便利，让他们能够更专注于模型的创新和问题解决的过程，而不是被数据处理和编程工作所困扰。更重要的是，这样的行为有助于推动数学建模领域内的知识交流和经验传承，有助于提升整个领域的研究水平。 然而，需要注意的是，无论是数据还是代码，都可能涉及到知识产权的问题。如果原始论文中未明确授权共享，那么这些材料的使用就可能构成侵权行为。因此，主包团队在分享这些资源时，强调了如果存在侵权问题，请联系他们删除相关内容，这体现了一种负责任的态度和对知识产权的尊重。 数学建模是一项系统而复杂的工作，它不仅要求参赛者具备扎实的数学基础和较强的编程能力，还要求他们具备良好的文献阅读能力和创新思维。通过复现优秀论文的代码，参赛者可以更好地理解模型构建的过程，掌握建模的方法和技巧，为解决实际问题打下坚实的基础。同时，这种复现工作也是对原作者工作的肯定和尊重，是科研诚信的体现。 在竞赛中，复现他人的研究成果是一门必修课。它能够帮助参赛者深入理解研究者是如何通过模型去解决特定问题的，这不仅能够加深对知识的理解，还能够激发参赛者在面对新问题时的创新灵感。通过实践操作，参赛者可以更好地把握模型的适用范围和局限性，从而在自己解决实际问题时，能够更加得心应手。 主包团队的这一行为对于2024国赛的参赛者而言，无疑是一个宝贵的学习资源。它不仅帮助参赛者节省了数据处理和代码调试的时间，还提供了一个接近实际研究过程的学习机会，有助于提高整个赛事的研究质量。同时，我们也要提醒所有参赛者，在使用这些资源时，一定要注意尊重原创者的知识产权，合规使用这些宝贵的资料。

《40003-00 数学建模与数学实验电子课件-赵静、但琦》这个压缩包文件包含的是一个关于数学建模与数学实验的教学资源，由赵静和但琦两位教师编著。尽管没有具体的标签提供额外的信息，我们可以从课程名称中推测出这是一门结合理论与实践的课程，旨在帮助学生理解和应用数学方法解决实际问题。下面，我们将深入探讨数学建模与数学实验中的关键知识点。 **数学建模**是将现实世界的问题转化为数学问题的过程，它涉及到选择合适的数学工具和方法来描述、分析和预测系统的行为。这一过程通常包括以下几个步骤： 1. **问题识别**：理解实际问题的本质，明确要解决的关键问题。 2. **模型构建**：选择适当的数学模型，如微积分、线性代数、概率论等，用数学语言来表述问题。 3. **模型求解**：运用数学方法求解模型，可能包括解析解、数值解或近似解。 4. **模型验证**：对比模型预测结果与实际情况，检验模型的合理性。 5. **模型应用**：根据模型的结果进行决策或预测，解决实际问题。 **数学实验**则是通过计算机等工具进行的数学实践活动，它有助于验证数学模型、探索数学现象，并提高学生的计算能力和数据分析能力。在数学实验中，我们通常会遇到以下主题： 1. **数值计算**：使用计算机进行大数值或复杂数值的计算，如牛顿迭代法、龙格-库塔方法等。 2. **数据处理**：收集、整理和分析数据，例如统计分析、回归分析、时间序列分析等。 3. **模拟与仿真**：通过计算机模拟真实系统的运行，如蒙特卡洛方法，用于研究随机现象。 4. **可视化**：利用图形展示数据和模型结果，如散点图、曲线图、3D图像等，帮助理解模型和数据的内在关系。 5. **算法实现**：编写代码实现各种数学算法，提升编程技能和算法理解。 在赵静和但琦老师的这门课程中，学生可能会学习如何运用MATLAB、Python等编程语言进行数学建模和实验。此外，课程可能还会涉及各种领域的应用，如经济预测、生物系统建模、工程设计等，以增强学生的跨学科能力和问题解决能力。 数学建模与数学实验是一门综合性的课程，它要求学生不仅掌握扎实的数学基础，还要具备一定的编程能力、数据分析能力和创新思维。通过学习，学生将能够更好地将抽象的数学理论应用于实际问题，培养解决复杂问题的能力。