数学建模项目大概持续五周,前三周会学习数学建模的知识,主要包括不同类型的数学模型,还有课后作业与老师讲解答疑。后几周会备战“高斯杯”数学建模竞赛,三位同学组成一队,从竞赛题目中选择一道进行建模分析与论文写作,老师会在竞赛过程中进行指导,最终产出高质量作品。
从课程内容来看,第一周首先进行数学建模的基本介绍,主要讲解评价类模型与关联分析,通过MATLAB代码实现;第二周学习插值算法(埃尔米特插值,三次样条插值)与拟合算法,并且使用SPSS完成皮尔逊相关分析和斯皮尔曼相关分析,通过逻辑回归与线性判别解决分类问题,通过Stata进行多元线性回归,并解读结果;第三周会对聚类问题进行深入讲解,学习Kmeans聚类和层次聚类问题;此外,还会涉及主成分分析,使用因子分析对数据进行降维,蒙特卡罗模拟以及线性与非线性规划方案。
(课程内容:TOPSIS模型)
(课程内容:蒙特卡洛模拟)
总的来看,这个项目课程的讲解通俗易懂,对于数学基础一般的同学也很友好~对于数学建模知识的讲解体系较为完整,内容丰富。我在本次项目中学会了MATLAB,SPSS与Stata等建模工具,对我之后的大学课程,如计量经济学,经济预测等学习也会起到一定的帮助:回归分析模型对于经济学或其他社科类的同学帮助较大,在相关课程学习中都会涉及。蒙特卡罗模拟的思想在金融数据分析中较为常见。从课程形式来看,每周在观看完课程视频之后,也需要完成老师在平台上发布的作业。作业的内容主要是对视频中老师讲解知识的巩固与实操,以此来检验是否熟练掌握了数学建模的方法。个人推荐在复习完课程内容之后,能独立敲出代码,不要对课程上老师的代码进行复制粘贴,这个过程也是个复习与自测的过程。完成作业之后,老师会与同学约定时间在腾讯会议进行一对一细致的讲解,平时对于作业或课程内容有疑问,可以在微信上与老师及时沟通。这种学习方式可以与老师随时沟通与交流,形成一个完整的学习与反馈的模式,每次在沟通时,我都会将近期学习中的疑问与老师交流,寻求解答。其中一次讲解我印象较深,那次的作业陷阱较多,我也成功地踩坑了,在答疑期间老师对于错题进行了着重讲解。在课后我也不断反思自己的问题,审题不细心、没有注意到模型的变换、课程上的内容没有灵活运用都导致了问题的出现,而数学建模是一个较为严谨的项目,尤其要有细心和耐心,容不得马虎。(插值与拟合部分课后作业)
最终,在课程学习之后,三位同学组成一队进行竞赛选题,完成数学建模论文,参加“高斯杯”全国大学生数学建模挑战赛。这个竞赛便是在学习完全部课程之后完成一个完整的题目,三人分工不同,可以进行充分的讨论,老师在其中主要是进行指导,参与竞赛并最终完成作品的主角还是三位同学。在竞赛中,我们队选取的是C题,与中国人口老龄化问题相关,我负责预测中国未来三年的人口老龄化率,与文稿的写作、整合的工作。在预测的过程中,也遇到了挑战。我尝试了很多的预测模型,首先是使用MATLAB建立ARIMA模型进行预测,选取了20年的数据,以最新三年的人口老龄化率作为对照组,但在实验组与对照组进行对比后发现,预测的三年数据与实际的三年数据存在较大的偏差,预测值低于实际值,如果还利用该模型进行预测会造成预测结果与实际发展不符的情况。于是,结合中国老龄化实际发展情况,我尝试了使用MATLAB的拟合工具箱、SPSS的专家预测模型,但效果都不好。在老师的建议下,我最终尝试用MATLAB建立灰色预测GM(1,1)模型,通过实验组与对照组的对比发现数据偏差较小,预测结果也与实际情况相似,于是最后选定了该模型完成了题目。最终,我们队也在本次数学建模竞赛中取得了一等奖的成绩。(最终报告部分展示)
(获奖证书展示)
谈及在本次项目中的收获,首先便是助力留学申请,该段经历可以在CV与PS中体现。从留学文书的写作来看,参加项目并获得证书之后,便具备了申请目标专业所需要的数学算法与编程的能力,在文书写作中可以体现对于建模思想的深入理解与思考。同时,申请动机也可以凸显出对于相关专业的兴趣与热爱。除了一些理工类科目要求数学建模的能力之外,现在很多重点海外高校的社科类专业也要求定量分析的能力。这种能力不但在申请过程中会起到重要作用,同时也在研究生的学习中奠定基础。我将这次数学建模的经历写到了简历中(如下图),在留学文书的PS中,我也着重挖掘了这段经历,讲述了在这段经历中的收获,遇到的困难与最终如何解决的过程,最终也很幸运地拿到了NUS QS提前批offer。
(“高斯杯”数学建模竞赛在简历中的体现)
除此之外,本次项目也学到了数学建模的思想,习得的建模技能可以用于日后参加其他数学建模比赛。毫无疑问,参加其他数学建模比赛的关键,便是要先掌握数学建模的核心能力,能熟练应用MATLAB,Stata,R等主要的建模软件,而本项目的课程便是在老师的带领下进行细致地学习,为专业课程或者后续比赛打下坚实的基础。学习这些建模知识与思维后,面对一些高级的模型也能有一些基本的思路,比如神经网络,金融时间序列等,能更容易理解与学习。许多大学生都知道最有含金量的数学建模竞赛便是国赛与美赛,难度较高,我在本次数学建模项目结束之后,便组队参加了国赛,不可否认题目难度还是比较高,部分题目没有完成。但是,还有一些难度相对较低且含金量较高的数学建模竞赛可以参加。下图为整理的主要数学建模比赛,如果感兴趣可以关注报名时间~每次竞赛信息指南者老师都会在朋友圈发布,如需组队也可以找自己的负责老师哟~(根据网上公开资料整理)