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2023年HiMCM美国高中生数学建模竞赛时间定于11月!附22年比赛真题及获奖比例

2023-09-11发布于北京

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提到影响力十分广泛的数学竞赛,很多人第一反应便是AMC、AIME、PUMaC等,但这些竞赛有个共同点——笔试答题。那么,有没有不只是答题,形式新颖,更有挑战性的数学竞赛?



别说,还真有!



团体赛、建模、提交论文的数学竞赛HiMCM恰好如此独特!

数学竞赛HiMCM不仅有全美一半以上的专业机构资助与认证,更是含金量的国际竞赛和全球影响力最大的中学生数学竞赛之一。


下面让我们一起来了解下数学竞赛HiMCM有什么独特之处吧~


HiMCM 美国高中生数学建模竞赛


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。



历年HiMCM问题例举

1、Roller Coasters: Develop an Objective Ranking System
云霄飞车:建立客观的等级体系

2、Drone Clusters as Sky Light Displays: Design an Aerial Drone Light Show 
作为天空之光的无人机集群:设计一个空中无人机灯光秀

3、Shop and Ship: Optimal Placement of Warehouses for 1-Day Ground Shipping
铺船:一天地运仓库的布置

4、Swim, Bike, and Run: Minimize Congestion and Road Closures for a Triathlon
游泳、骑自行车和跑步:尽量减少铁人三项的拥堵和封路

5、Art Gallery Security: Determine Most Secure Configuration for an Art Exhibit
艺术馆安全:确定艺术展览的最安全配置

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HiMCM竞赛优势

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为什么推荐HiMCM?

HiMCM的比赛含金量极高,具有广泛国际影响力,且参赛成绩是申请美国,香港,新加坡等名校的加分参考依据,是全球知名学校申请含金量类别的学术比赛之一。

HiMCM的含金量非常高,其奖Outsanding每年不超过1%,几乎可以直接锁定名校。如果能够获得National finalist与Finalist,对留学申请也有极大的帮助。

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数学建模比赛考什么?

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。

学生需要熟练运用matlab,lingo,spss之类的软件,进行建模求解,不仅提升理工科学生的专业能力,更培养提升了参赛者用数学方法解决实际问题的能力和意识,更提高了团队合作能力。

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;优秀论文将更有机会在专业英文期刊上发表。

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HiMCM竞赛规则

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比赛时间

  • 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

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比赛规则

  • 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。

  • 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。

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HiMCM奖项设置

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竞赛奖项

  • O奖(Outstanding):特等奖,排名约前1%
  • F奖(Finalist):提名奖,排名约前6%
  • M奖(Meritorious):一等奖,排名约前14%
  • H奖(Honorable Mention):二等奖,排名约前24%
  • S奖(Successful Participant):三等奖,排名约前48%

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2022年赛季获奖比例

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%

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组建队伍建议
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。

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。


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;

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2022赛题回顾

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2022-A题

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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:

  1. 开发一个模型来确定一段时间内蜂群的数量。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。

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2022-B题

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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。
  1. 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?
  2. 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。
  3. 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?
  4. 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。
  1. 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?
  2. 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。
  3. 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。


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