HIMCM 考察哪些核心内容?HIMCM参赛者需要具备哪些知识技能?

HIMCM 是一项综合性极强的竞赛,不仅考验学生的数学建模能力,还涉及数据处理、算法实现、结果分析及学术写作等多个方面。通过系统的备赛策略和科学的团队协作,参赛者可以在比赛中发挥出最佳水平,取得优异成绩。

HIMCM 核心考察内容

1.数学建模方法模块(核心,占比 40%)

预测模型

回归分析(线性/非线性):用于预测变量之间的关系。

时间序列分析(ARIMA 模型):适用于时间序列数据的预测。

机器学习预测(随机森林、LSTM):用于处理复杂的数据集和非线性问题。

优化模型

线性规划(LP):解决资源分配问题,如最小成本或最大收益。

整数规划(IP):用于决策变量必须为整数的问题。

多目标规划:在多个目标之间进行权衡,如成本与效益的平衡。

评价模型

层次分析法(AHP):用于多指标决策,通过成对比较确定权重。

模糊综合评价:处理不确定性和模糊性的决策问题。

动态模型

微分方程:描述随时间变化的动态过程,如人口增长、疾病传播等。

系统动力学模型:用于模拟复杂的系统行为,如经济系统、社会系统。

2.数据处理与算法模块(重点,占比 25%)

数据获取

从公开数据平台(如 Kaggle、世界银行数据库)获取数据,或通过合理假设生成模拟数据。

数据预处理

缺失值填充(均值/中位数法)

异常值剔除(3σ 原则)

数据标准化(Z-score)

算法实现

使用 Python(Scikit-learn 库)实现回归或分类算法。

使用 Matlab 求解微分方程。

使用 Lingo 处理线性/整数规划问题。

3.结果分析与优化模块(进阶,占比 20%)

灵敏度分析

检验关键参数(如模型假设中的增长率)变动对结果的影响,验证模型稳定性。

误差分析

计算预测值与实际值的偏差(如 RMSE、MAE),解释误差来源。

方案优化

基于模型结果提出可行建议(如“根据污染扩散模型,建议在下游 3 公里处设置拦截点”)。

考察形式:

用图表展示分析结果(如灵敏度曲线、误差直方图),并结合现实场景解读。

高分关键:不回避模型局限性,需客观讨论“假设不成立时的应对方案”,体现批判性思维。

4.学术报告与表达模块(基础,占比 15%)

结构规范

报告需包含摘要、问题重述、模型假设、模型构建、求解过程、结果分析、结论与建议、参考文献 8 个部分。

图表规范

使用 Origin/Excel 绘制专业图表,标注坐标轴、单位与图例,避免模糊不清的示意图。

英文表达

使用学术化语言(如“we propose a model”而非“we made a model”),避免语法错误与口语化表述。

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