High School Mathematical Contest in Modeling 美国中学生数学建模竞赛2001-2023年优秀论文
学习数学最终要用来解决实际问题,数学建模就是数学门下最重要,也是解决现实问题应用最广泛的分支之一。自然科学中,包括经济、管理、金融、生物、医学、环境、地质、人口、交通等等领域都离不开数学建模。所以,在已有AMC、PUMaC、SMT、HMMT等一众重量级数学赛事的情况下,美国还要开办各类建模类竞赛,因为前面的这些赛事更偏向纯粹数学,而非应用数学。
数学建模竞赛是一项把成绩、学术、课外活动及团队合作能力综合起来的竞赛。而作为一项具有国际影响力的中学生数学竞赛,HiMCM的参赛成绩也是国内外高校作为选拔本科生的重要参考依据。在挑战国际竞赛的过程中,通过与指导老师、队友的通力合作,学生们有机会展现和锻炼自身在数学、英语、计算机、自然科学、社会经济等诸多方面的综合能力,对未来相关大学专业的选择有了提前的认识,同时有利于对本科院校的申请。
美国大学数学协会(MAA)和美国工业与应用数学协会(SIAM)联合举办,同时也是美国数学及其应用联合会(COMAP)于1999年开办High School Mathematical Contest in Modeling,美国高中数学建模竞赛,也就是数学建模中含金量最高赛事之一的HiMCM。短短二十几年,该赛制已经发展到每年有近1000 支队伍参加,一项国际性的数学竞赛!
一、竞赛背景与目的
HIMCM,即High School Mathematical Contest in Modeling,指的是高中数学建模竞赛。HIMCM竞赛始于1999年,旨在鼓励和培养高中学生的数学建模、创新思维和团队合作能力。通过参与竞赛,学生能够运用数学知识解决实际问题,提升他们的逻辑思维、批判性思维和创新能力。因数学建模的特殊性,该赛事几乎不挑专业,对数学、应用数学、计算机科学、统计学、金融建模、管理学、经济学、生物学、物理学、社会科学等领域感兴趣的学生,都可以报名参加。
二、参赛对象与要求
- 参赛对象:9-12年级的高中生。
- 组队要求:参赛队伍由1-4名在校高中生组成,所有队员必须来自同一所学校,并配备一位指导老师。指导老师可以是学校内的任何全职教师或职员,不限于数学科目。
- 能力要求:参赛学生需要具备一定的数学基础和编程能力,同时需要具备良好的团队合作精神和沟通能力。
三、竞赛流程
- 报名注册:每年的报名通常会在特定时间开放,如2024年的报名预计将于9月开放。参赛队必须在竞赛开始前通过竞赛网站报名注册,并支付每队100美元的报名费。
- 准备阶段:从发布命题至递交作品,参赛队伍有大约14天的时间来完成报告的撰写与准备。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进行任何方式的讨论。
- 解题与提交:参赛队伍从给定的两个问题(Problem A和Problem B)中选择一个进行解答。他们需要建立数学模型,收集数据,进行分析和预测,并最终将研究成果以不超过25页的英文论文形式提交给评审团。论文必须包括对问题的描述、用于解决问题的数学模型、模型的结果以及建模过程中收集或生成的任何数据和假设。
- 评审与公布:评审团将对提交的论文进行评审,并根据论文的质量和创新性评出奖项。结果通常在次年2月公布。
四、奖项设置
HIMCM竞赛的奖项设置包括:
- 特等奖(Outstanding Winner,简称O奖):排名约前1%,获奖率极低,是竞赛中最高的荣誉。
- 提名奖(Finalist):排名约前6%,是对参赛队伍卓越表现的认可。
- 一等奖(Meritorious):排名约前14%,表彰在竞赛中表现出色的队伍。
- 二等奖(Honorable Mention):排名约前24%,是对参赛队伍努力的肯定。
- 成功参与奖(Successful Participant):排名约前48%,鼓励所有参与竞赛的队伍。
因赛事需要团队完成建模、编程与论文,所以在组队的时候尽量选择能力互补的同伴一起参赛。而对于个人,则需具备较强的英文能力,特别是在阅读理解跟写作方面。
另外,参加HiMCM的学生需要较广的涉猎,其数学方面就涉及微分方程、图论、线性规划、非线性规划、概率论与数理统计、多元统计等多个方面。
且完成赛事论文就像大学里的研究工作一样,考察的是学生在数学基础、计算机应用、论文写作等几个方面的综合能力。
五、往届赛事例题
- 偏远地区太阳能供电
- 设计空中无人机灯展
- 陆地运输系统优化仓储方案
- 利用废水解决水资源短缺问题
感兴趣的学生可在往年例题中选择一道题进行模拟训练!
该赛事的背后是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),可见美国对培养学生数学建模能力的重视程度。
另外,HIMCM考验的方面也有所不同,除了基础的数学解题能力、团队协作能力外,该赛事主要考验参赛学生的编程技术,以及写作能力。以致于,能够在HIMCM中获得奖项的学生非常受藤校、G5学校的青睐!
HIMCM以四人团队的形式参赛,每个团队需要在规定的时间内完成一份学术报告。
这份学术报告与大学的学术论文类似,论文中不仅需要详细阐述解决问题所用到的数学模型和必要的推导,还需要通过编程进行一定的数据处理或数值计算,同时通过简洁易懂的的语言将上述内容记录总结出来。
六、竞赛意义与影响
HIMCM竞赛是一项具有挑战性和含金量的国际性数学竞赛,它鼓励学生将数学知识应用于实际问题解决中,培养他们的创新思维和团队合作能力。HiMCM不仅为学生提供了一个展示数学建模和解决实际问题能力的平台,还能够培养学生的团队合作和沟通技能。优秀的参赛团队有机会获得奖金、证书和其他奖励,并且竞赛的成果可能会被用于实际应用或者进一步的学术研究。此外,HIMCM竞赛在全球范围内具有很高的认可度和影响力,对于申请数学、计算机、商科、工程等专业的学生来说,是提升背景、增加竞争力的有效途径。
资源明细
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└──HiMCM历年O奖论文
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