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美国高中生数学建模竞赛(HiMCM)全攻略

2024-11-22 来源:个人技术集锦

赛事介绍

HiMCM竞赛,全称美国高中生数学建模竞赛,是一项由美国数学及其应用联合会(COMAP)于1999年创立的国际性数学竞赛活动,面向全球高中生开放。该竞赛旨在通过数学建模这一强有力的数学手段,提升高中生的建模、解决问题和写作技能。美国高中生数学建模竞赛(HIMCM)是全美一半以上的专业机构资助与认证,全球影响力和含金量极高的中学生数学竞赛之一,比赛采取论文评比方式,使用数学建模、编程等方式,建立数学模型,解决现实中实际问题。

赛事要求

适合学生

9-12年级在校高中生,需具备一定的理科基础和思维,未来意向专业为理工科。

比赛要求

参赛者以2-4人的团队形式参加。团队成员需在同一所学校注册(根据 HiMCM 官方参赛规定,同一队伍的成员须来自同一学校,因为获奖证书上会注明获奖者所在的学校信息)。每个团队必须配备一名指导老师。

准备时长

从发布命题到递交作品,仅有14天的时间。也就是说,团队仅有约14天来完成报告的撰写与准备工作

竞赛方式

竞赛期间,学生可以使用计算机、文献书籍、软件等资源进行开卷解答,但不能与队友之外的任何人(包括本队指导老师)进行任何方式的讨论。

比赛时间

▪️ 报名日期:2024年的报名将在9月开启。

▪️ 竞赛窗口打开:2024年11月6日星期三,美国东部时间下午3:01 

▪️ 竞赛窗口关闭:2024年11月19日星期二,美国东部时间晚上8:00 

▪️ 报告提交截止:2024年11月19日星期二,美国东部时间晚上9:00

赛事官网

https://www.comap.com/highschool/contests/himcm/index.html

奖项设置

O奖(Outstanding)特等奖,约1%

F奖(Finalist)特等奖提名,约6%

M奖(Meritorious)一等奖,约14%

H奖(Honorable )二等奖,约26%

S奖(Successful )三等奖,约51%

其余为未获奖

编辑

2023年赛事获奖率

赛事优势

国际影响力广泛

HiMCM竞赛不仅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)的资助与认证,更因其高含金量和广泛影响力,成为申请美国、香港、新加坡等名校的重要加分参考依据。

团队协作能力提升

HiMCM是团体赛,每支队伍最多由四名高中生组成,这种团队合作模式不仅提高了学生的团队协作能力,还培养了他们的分工协作能力、沟通能力和快速解决问题的能力。

实用技能锻炼

HiMCM竞赛不仅要求参赛者具备编程技巧,更强调数学思维能力、逻辑思维和论文写作能力。通过竞赛,学生能够提高自身的计算机程序基础或编程学习能力,可以熟练运用MATLAB、LINGO、SPSS等软件,进行建模求解,提升理工科专业能力,同时培养用数学方法解决实际问题的能力和意识。此外,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与英语水平;优秀论文将更有机会在专业英文期刊上发表。

申请优势增加

如果你去申请美本比较顶尖的学校的话,除了看你的学术能力外,一定会看你的背后的综合能力的,而参加HiMCM比赛就代表了你有极强的数学解决问题的能力,因为这个比赛绝对是数学中的战斗机这个级别。HiMCM每年只有不超过1%的参赛者能够获得O奖(Outstanding),这一荣誉几乎可以直接锁定名校。同时,获得National finalist与Finalist奖项也对留学申请有极大的帮助。参赛者用建模思维对社会问题的思考,也可以作为申请文书中很好的素材。

赛事准备

与常规的学科数学竞赛不同,数学建模竞赛就是根据实际问题建立数学模型,基于建立的模型进行求解,并解决实际问题。

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

模型准备:首先,明确问题的目标和限制条件,这是建模的起点。

模型假设:收集相关数据,进行初步分析,以识别问题的关键因素。

模型建立:基于问题定义和数据分析,构建包含决策变量、环境变量、目标函数和约束条件的数学模型。

模型求解:运用数学方法和计算工具求解模型,探索可能的解决方案。

模型分析:将模型结果转化为对原始问题的理解和决策建议。

模型检验:通过与实际数据的比较,评估模型的准确性和有效性。

模型应用与推广:根据验证和应用的反馈,不断迭代和优化模型,提高其适用性和精确度。

### 1. 考虑因素

在处理IOC标准时,我们的团队考虑了以下因素:

- **受欢迎程度和可及性**:包括观众数量、社交媒体关注度、全球普及率等定量指标,以及成本和后勤需求的定性评估。

- **性别平等**:男女运动员参与比例、历史参与数据等。

- **可持续性**:环保措施的实施情况、赛事的碳足迹等。

- **包容性**:参与国家和地区的多样性、全球参与度等。

- **相关性和创新性**:年轻观众的吸引力、与现代趋势的契合度、是否包含创新元素等。

- **安全和公平竞赛**:运动员保护措施的完善程度、反兴奋剂记录等。

### 2. 模型构建

我们构建了一个综合评估模型,该模型结合了上述所有因素,并为每个因素分配了相应的权重。通过收集和分析历史数据,我们能够量化每个SDE在这些标准上的表现,并得出一个总评分。

### 3. 模型测试

我们选择了2020年、2024年和2028年奥运会中添加或删除的SDEs,以及自1988年以来连续出现在奥运会项目中的SDEs进行模型测试。通过对比模型的评分和IOC的实际决策,我们验证了模型的准确性和适用性。

### 4. 未来SDEs预测

经过模型分析,我们认为以下三种SDEs有可能成为2032年布里斯班奥运会的新增项目:

1. **电子竞技**:因其高度的全球普及度、年轻观众的吸引力以及创新性而排名第一。

2. **武术**:作为一项具有深厚文化底蕴的运动,武术在全球范围内拥有广泛的参与者和观众基础。

3. **飞盘运动**:因其易于参与、环保且具有较高的观赏性而受到青睐。

对于2036年或以后的奥运会,我们认为**无人机竞速**和**虚拟现实运动**等新兴项目有可能入选。

### 5. 敏感性分析

我们进行了敏感性分析,以评估模型在不同参数设置下的稳健性。结果显示,模型的评分对某些关键因素(如受欢迎程度和可及性)较为敏感,这既是模型的优点也是潜在的缺点。优点在于能够突出这些因素的重要性;缺点则在于可能对这些因素的微小变化产生较大影响。

### 6. 总结信

尊敬的IOC领导:

您好!我们的团队通过构建数学模型,对未来奥运会的SDEs进行了综合评估。模型考虑了受欢迎程度、性别平等、可持续性等多个方面,并给出了相应的权重。经过测试和分析,我们提出了一系列建议,包括可能新增的SDEs以及对现有项目的评估。我们相信,这些建议将有助于IOC做出更加明智和符合奥林匹克价值观的决策。

此致

敬礼!

HiMCM竞赛赛程紧张,备赛时间有限,因此寻找优秀教练带领团队高效参赛,是赢得竞赛的关键。以下是我们的师资介绍:

Z教练:

 ▪️2023年辅导多支HiMCM荣获一等奖、二等奖

 ▪️2023年辅导多支MCM/ICM荣获一等奖、二等奖

W教练:

▪️2023年辅导2支人大附队伍获得一等奖

▪️2023年辅导2支南外队伍获得一等奖

▪️2022年辅导上海惠灵顿学校IMMC进入国际决赛获得一等奖

奖项设置

奖项等级占比
Outstanding(特等奖)不超过参赛队伍总数的1%
Finalist(特等奖提名奖)不超过参赛队伍总数的7%
Meritorious(一等奖)约占参赛队伍总数的12%-13%
Honorable Mention(二等奖)约占参赛队伍总数的31%-33%
Successful Participant(参与奖)约占参赛队伍总数的46%

近三年HiMCM各奖项获奖率及队伍数

特等奖
(O奖)
提名奖
(F奖)
一等奖
(M奖)
二等奖
(H奖)
参与奖
(S奖)
总数/队
2023年9队 1%54队 6%139队14%256队26%501队52%967
2022年9队 1%54队 6%132队15%207队24%431队50%854
2021年8队 1%46队 7%99队14%208队30%342队48%705

寻找优秀教练带领团队高效参赛,是赢得竞赛的关键。

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