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2018年美国大学生数学建模竞赛(MCM/ICM)E题聚焦于社会系统的脆弱性评估,要求参赛者基于2011-2017年的Excel数据建立量化模型。这类题目通常考察以下核心能力:
数据预处理 原始Excel数据往往包含缺失值或非结构化内容,需进行清洗(如插值处理)和标准化(如归一化)。尤其要注意时间序列数据的连续性校验,例如跨年度的指标可比性。
脆弱性指标构建 需从多维度(经济、环境、社会等)提取特征,采用主成分分析(PCA)或熵权法确定权重。特别注意不同年份数据可能存在的量纲差异,建议使用Z-score标准化消除影响。
模型选型思路 传统方法:灰色预测模型(GM(1,1))适用于小样本数据,可预测未来脆弱性趋势 机器学习:随机森林能处理高维特征,SHAP值可解释各指标贡献度 网络分析:若数据包含地理信息,可用复杂网络评估节点脆弱性传播路径
可视化技巧 建议使用热力图展示年度间脆弱性变化,箱线图对比不同区域差异,折线图突出关键指标趋势。注意在论文中说明坐标轴含义和数据处理方式。
这类赛题的关键在于将抽象概念(脆弱性)转化为可计算的指标,并通过敏感性分析验证模型鲁棒性。建议优先选择解释性强的模型以符合美赛评审偏好。