数学的实践与认识

Journal of Mathematics in Practice and Theory

建模

  • 以赛育人,组织赋能——第二十一届中国研究生数学建模竞赛组织工作探索与实践

    奚社新;

    数学建模能力是研究生创新能力的重要基础,数模竞赛普遍适用于各学科研究生创新能力培养.21年来,中国研究生数模竞赛一直将培养研究生创新能力和实践能力作为大赛的初心和使命.第二十一届中国研究生数学建模竞赛组织工作在以往育人工作实践的基础上,重点在营造学术氛围、挖掘育人成效、建立学术诚信宣传和预防机制、加强赛后反馈等方面不断地探索与实践.

    2025年10期 v.55 1-5页 [查看摘要][在线阅读][下载 294K]
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  • 第二十一届中国研究生数学建模

    彭国华;

    对二十一届中国研究生数学建模竞赛进行了综述,包括命题意义及命题内容.

    2025年10期 v.55 6-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 4312K]
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  • 2024年中国研究生数学建模竞赛A题综述

    徐昊天;刘帅;黄正海;张承进;

    概述2024年中国研究生数学建模竞赛A题《风电场有功功率优化分配》的背景、期望实现的目标,对赛题各问题进行分析,并简要介绍参赛队伍针对各问题的解答情况及可改进的方向,最后总结本次竞赛对中国研究生创新实践活动的影响和意义.

    2025年10期 v.55 57-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 535K]
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  • 2024年中国研究生数学建模竞赛B题的赛后综述

    申晓曼;江惠坤;

    2024年二十一届中国研究生数学建模竞赛B题“WLAN组网中网络吞吐量建模”,取自WLAN组网性能提升亟需突破的基础问题,即网络吞吐量预测问题.赛题提供办公环境测试数据,期望学生通过分析网络拓扑、节点间接收信号强度、信道接入机制、干扰等关键因素对WLAN网络吞吐量的影响,训练模型,精准预测网络吞吐量.介绍赛题背景、解题思路、参考结果和评审感想.

    2025年10期 v.55 64-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 358K]
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  • 数据驱动下磁性元件的磁芯损耗建模

    孙慧;薛任煊;周心仪;伊士超;王平心;

    随着经济社会的不断发展,电能变换技术在各个领域的广泛应用推动了对高效磁性元件的需求.磁性元件作为电能变换系统中的核心组件,其性能优化对于提升系统效率、降低能量损耗、支持高频高功率密度应用至关重要.因此磁性元件在现代电力电子系统中扮演着至关重要的角色,而磁芯损耗作为其核心性能指标之一,直接影响着系统的效率和可靠性.现有模型在实际应用中存在较大偏差,无法准确预测损耗.针对磁芯损耗的精确预测问题,提出了一种基于改进的斯坦麦茨方程的预测方案.通过引入温度、励磁波形和材料等关键参数,改进后的SE方程显著提升了磁芯损耗的预测精度.实验结果表明,与传统方法相比,该方案在不同工作条件下均表现出更高的准确性和适应性,为磁性元件的优化设计提供了可靠的理论依据.

    2025年10期 v.55 69-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 975K]
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  • 基于数据驱动的磁性元件的磁芯损耗分析

    欧成光;詹鹏翔;余佳硕;

    磁芯损耗是影响电力电子设备效率和可靠性的关键因素,因此准确预测磁芯损耗对于提高设备性能具有重要意义.基于现有实验数据,采用可视化分析方法,对斯坦麦茨方程进行改进,提出多种优化模型,以提高损耗预测的精度.此外,从励磁波形中提取了峰度和傅里叶变换的前k大频率成分,作为关键特征,以表征磁芯损耗的影响因素.通过三因素方差分析(ANOVA),评估了温度、励磁波形和磁芯材料对损耗的影响程度.最终,结合筛选出的关键特征,融合机理模型与数据驱动的机器学习方法,构建了平均相对误差为3.54%的磁芯损耗预测模型,为磁性元件的优化设计提供理论支持和实践指导.

    2025年10期 v.55 79-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 1115K]
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  • “数据驱动下磁性元件的磁芯损耗建模”赛题评述

    梁飞豹;吕书龙;

    简述2024年中国研究生数学建模竞赛C题“数据驱动下磁性元件的磁芯损耗建模”的命题背景、数据来源和解题思路,并对参赛论文中所涉及的有关问题及模型构建过程中的创新思路和算法进行评述.

    2025年10期 v.55 92-97页 [查看摘要][在线阅读][下载 404K]
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  • 基于XGBoost对大数据驱动地形气候交互模型的构建与暴雨灾害预测

    李鸿霄;张怀念;杨洁;王浩懿;

    基于大数据分析,研究中国降水量和土地利用/土地覆被类型的时空演化特征,并构建基于XGBoost的地形气候交互模型,预测暴雨灾害的发生及成灾风险.数据来源于中国气象局、国家地理信息数据中心等公开数据集,涵盖1990至2020年的降水、气温、地形等多项环境指标.研究结果表明:1) 1990至2020年间,中国年均降水量表现出显著波动性,整体趋势未呈现单调增加或减少,但空间分布上呈现出明显的南北差异,东南沿海地区降水量显著高于西北内陆地区,南北降水差异最大可达50%;2)土地利用变化方面,耕地面积从1990年的58.2%下降至2020年的53.6%,林地面积从19.4%上升至23.7%,湿地面积从0.9%减少至0.6%,反映了退耕还林等环保政策的实施效果.基尼系数分析表明,耕地的空间集中度逐年上升,而林地的分布趋于均匀;3)通过XGBoost模型分析,降水量是影响暴雨形成的最重要因素,其权重占比为32%,地形高度和坡度也对暴雨的形成有显著影响.模型在测试集上的准确率达到92.4%,验证了其预测暴雨事件的可靠性.

    2025年10期 v.55 98-108页 [查看摘要][在线阅读][下载 1051K]
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  • 2024年中国研究生数学建模竞赛D题综述

    叶翔;俞肇元;

    概述了2024年中国研究生数学建模竞赛D题《大数据驱动的地理综合问题》的命题背景、命题目标、命题思路,对赛题中各小题的选手答题情况和优秀解题思路进行了分析和总结.另外,讨论了赛题首次引入人工智能产品辅助答题规范给竞赛带来的范式创新.最后,探讨了本赛题对中国研究生数学建模竞赛和STEM教育的影响.

    2025年10期 v.55 109-116页 [查看摘要][在线阅读][下载 618K]
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  • 基于交通流中断概率的高速公路应急车道启用模型研究

    郑秋燕;宋美慧;黄梓菡;韩巧玲;赵玥;

    文章研究针对高速公路拥堵问题,提出了一种基于交通流中断概率的应急车道启用模型.通过分析四个观测点的交通流参数,引入交通拥堵指数(TPI),构建威布尔分布和正态分布相结合的交通流中断概率模型.研究采用层次分析法和熵权法确定各观测点和参数的权重,建立了熵权TOPSIS动态决策模型和LSTM预测-阈值决策模型.通过SUMO仿真验证,模型有效提升了交通流量和车速,缓解了拥堵状况.研究结果表明,基于交通流中断概率的应急车道启用模型能够为高速公路管理部门提供科学的决策支持,提高道路通行效率.本研究为高速公路应急车道的合理使用提供了新的思路和方法,具有重要的理论和实践意义.

    2025年10期 v.55 117-130页 [查看摘要][在线阅读][下载 1651K]
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  • 基于机器学习的交通拥堵预测与应急车道管控模型研究

    徐康;曾潇;贾青青;潘斌;于晶贤;

    随着我国经济的快速发展,高速公路的交通流量持续攀升,节假日等高峰时段的交通拥堵问题日益凸显.基于东庐山服务区部分路段的视频监控数据,开展交通拥堵预测及应急车道启用策略研究.研究的主要内容包括:1)构建交通拥堵预测模型:通过提取视频数据中的速度、流量和密度三个关键参数,采用阈值划分法评估拥堵程度,并运用多种机器学习算法进行密度预测,经对比分析确定长短时记忆网络为最优预测模型;同时结合Greenberg模型预测交通流速度,实现对拥堵程度的综合评估,并通过实测数据验证了模型的有效性.2)建立应急车道启用模型:基于阈值划分规则对应急车道启用条件进行量化分析,评估实施效果.研究结果表明,所提出的应急车道启用策略对缓解交通拥堵具有显著效果.

    2025年10期 v.55 131-139页 [查看摘要][在线阅读][下载 788K]
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  • 高速公路应急车道紧急启用模型综述

    刘国庆;孙广林;

    高速公路在特定时间段、特定路段容易形成拥堵,而拥堵的波及效应会极大影响交通.对于某些特定情况,在道路即将拥堵前如何最大限度地利用资源(应急车道)化解或缓解拥堵是一个值得研究的现实问题.通过某路段上、中、下游视频监控数据估计交通流参数(流量、密度和速度),建立多监控点交通流参数随时间、空间变化关系模型,再由交通拥堵条件和经典交通模型,确立紧急启用应急车道条件,并估计紧急启用应急车道提升交通通行能力的效率.事实上,模型的理论分析和基于数据的验证均表明在某些特定情形下启用应急车道可有效缓解交通拥堵.

    2025年10期 v.55 140-146页 [查看摘要][在线阅读][下载 460K]
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  • 基于轨道动力学的X射线脉冲星光子到达时间建模

    李佳欣;李子龙;袁文强;覃森;

    X射线脉冲星导航凭借其高精度、自主性强的特点成为新兴研究热点.然而,现有模型在多源耦合效应处理和低信噪比光子序列分析中存在显著局限性.本研究提出一种基于轨道动力学的多物理耦合时延模型,综合修正几何传播时延(Roemer)、引力场Shapiro时延、引力红移及动钟变慢效应,并通过非齐次泊松过程模拟光子序列,优化信号提取算法.基于XPNAV-1卫星实测数据与Crab脉冲星参数,构建卫星轨道动力学模型,推导坐标系转换与脉冲星方向矢量计算方法,改进蒙特卡洛削减法、拒绝采样法及Ogata Thinning算法.仿真结果表明,改进算法显著提升脉冲轮廓重建精度(Thinning算法相关系数达0.9978,RMSE降低至0.0837秒),验证了模型在时延修正与噪声抑制中的有效性,为深空探测自主导航提供理论与技术支撑.

    2025年10期 v.55 147-162页 [查看摘要][在线阅读][下载 1216K]
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  • “X射线脉冲星光子到达时间建模”的问题解析

    冯卫兵;窦霁虹;韩孟纳;

    给出2024年“华为杯”中国研究生数学建模竞赛F题“X射线脉冲星光子到达时间建模”的求解方法,并针对学生在参赛论文中出现的问题作了简要的分析.

    2025年10期 v.55 163-169页 [查看摘要][在线阅读][下载 581K]
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管理科学

  • EPR制度背景下塑料垃圾治理的三方博弈研究

    孔凡宏;樊可可;葛焰明;

    当前,塑料垃圾污染已成为亟待解决的全球性环境问题.在此背景下,塑料产品的全生命周期管理和EPR制度等议题逐渐受到广泛的关注.研究以EPR制度和演化博弈理论为基础,构建了政府、生产者和消费者的三方演化博弈模型,系统分析了参与主体在不同策略组合下的选择及其演化博弈过程,并运用Matlab软件进行数值仿真.研究结果表明:政府监管成本和政府对生产者和消费者的奖惩措施是影响政府决策结果的关键因素;当政府为生产者提供适当的补助且采取严格的处罚措施时,生产者更倾向于选择履行EPR,以期实现长期利益最大化;同时政府和生产者提高对消费者的奖励力度,可以有效激励消费者主动参与治理,从而进一步推动生产者履行EPR.最后,结合研究结论,提出构建塑料垃圾治理长效机制的对策建议.

    2025年10期 v.55 170-182页 [查看摘要][在线阅读][下载 1197K]
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  • 考虑“搭便车”的供应链广告投入与产品定价决策研究

    刘良灿;刘宇;任廷海;

    考虑分别由品牌制造商、电商平台与消费者组成的线上电商供应链,以及由非品牌制造商、零售商与消费者组成的线下供应链,运用博弈理论与决策优化理论构建了供应链成员的利润决策模型,研究了品牌制造商的广告投入策略与非品牌制造商的“搭便车”策略,分析了非品牌制造商的“搭便车”程度对供应链成员决策与利润的影响.研究表明:尽管非品牌制造商的“搭便车”行为总是会损害品牌制造商的利益,但品牌制造商总是会选择投入广告;只要品牌制造商选择投入广告,非品牌制造商就会实施“搭便车”,且“搭便车”总是会损害品牌制造商的利益;当非品牌制造商的“搭便车”程度小于某一临界值时,“搭便车”程度越大,品牌制造商的利润越低,非品牌制造商的利润与供应链系统利润越高;当非品牌制造商的“搭便车”程度等于某一临界值时,非品牌制造商实施“搭便车”产生的价值最大;当非品牌制造商的“搭便车”程度大于临界值时,“搭便车”会损害品牌制造商的利益,但会增加非品牌制造商自身与零售商的利益,“搭便车”程度越大,供应链成员的利润与供应链系统利润越低.

    2025年10期 v.55 183-204页 [查看摘要][在线阅读][下载 1966K]
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  • 新质生产力是否提升城市生态韧性?——来自285个城市的经验证据

    陈培彬;

    韧性安全城市建设是全面推进中国式现代化的重要抓手,因地制宜发展新质生产力则是赋能城市生态韧性塑造的高效催化剂.文章在分别构建新质生产力与城市生态韧性评价指标体系的基础上,利用2009-2022年全国285个城市的面板数据实证分析了新质生产力对城市生态韧性的影响并检验了环境规制力度与绿色创新能力的作用机理.研究表明:1)新质生产力发展显著提升了城市生态韧性,新质生产力每提高1个单位,城市生态韧性将会随之提升0.012个单位.这一结论在经过一系列稳健性与内生性问题检验后依然成立.2)异质性分析表明,影响效应在“胡焕庸线”以西的城市以及非资源型城市表现得更加明显.并且,对资源型城市的影响并不显著.3)新质生产力对于城市生态韧性的促进作用将会通过提高城市环境规制力度以及强化城市绿色创新能力的传导路径而实现,中介效应占比分别为14.28%、38.46%.4)空间相关性分析表明,在经济地理距离上邻接的区域新质生产力发展水平与城市生态韧性建设均存在空间溢出效应且新质生产力发展的集聚轮廓更加清晰.据此,围绕做好新质生产力大文章,加快韧性安全城市建设;赋能绿色科技成果转换,提升城市环境规制力度;提高绿色创新主体基数,强化城市绿色创新能力;因地制宜统筹发展新质生产力,部署生态韧性塑造差异化篇章;立足于资源型与非资源型城市类型定位,协同推进新质生产力与生态文明建设等方面提出政策建议.

    2025年10期 v.55 205-224页 [查看摘要][在线阅读][下载 1488K]
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  • 碳交易政策下制造商区块链投资及减排决策

    肖旦;莫绮澄;张宇新;姬晓楠;

    在碳交易监管加严背景下,针对制造商考虑消费者低碳偏好和谎报惩罚损失双重因素,如何权衡应用区块链的效益与成本问题,通过建立利润最大化模型与MATLAB数值仿真,对比分析不应用区块链平台(NB)、自建区块链平台(MB)、应用第三方区块链平台(TB)三种模式的利润,为制造商区块链投资及减排决策提供参考.结果表明:1)当谎报水平较低时,MB模式碳排放水平和产品价格最低;当谎报水平较高时,NB模式更具减排与价格优势.2)当上链信息比例较低或较高且区块链建设成本较低时,MB模式利润最高;当上链信息比例适中时,NB模式利润始终高于TB模式.3)当低碳消费者比例较低时,NB模式利润最高;反之NB模式利润最低.

    2025年10期 v.55 225-240页 [查看摘要][在线阅读][下载 1422K]
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工程

  • 岩质公路隧道坍塌动态风险评估方法

    罗惠中;卞士海;黄强;

    鉴于钻爆法隧道在施工时塌陷是中国较为普遍的环境灾害问题之一,为给岩质隧道施工时塌陷危险性分析与管理提出决策依据,提出采用贝叶斯网络和隶属云模式相结合的评价方式.结合隶属云对模糊度、不确定性的处理和贝叶斯网络在推理能力上的优势,基于工程实践与研究经验,构建坍塌风险评估模型.运用隶属云将风险因数权重转换为条件概率表.采用贝叶斯网络进行敏感性分析,得到对坍塌影响最大的风险因素.坍塌发生后,通过贝叶斯网络的后验概率,得到发生坍塌的主要原因,为及时抢险提供指导.以上思至防城港公路芭兰隧道工程为例,通过云贝叶斯网络对其坍塌风险进行评估.验证提出方法对公路岩质隧道坍塌问题具有良好的分析能力并提供决策支持.

    2025年10期 v.55 241-250页 [查看摘要][在线阅读][下载 750K]
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应用

  • 最大度不超过6且最大平均度小于3的图的单射边着色

    吴燕青;

    图G的一个k-单射边着色是指对于G给定的一个边着色c:E(G)→{1,2,…,k},若e_1,e_2和e_3是G中连续的3条边,则有c(e_1)≠c(e_3).图G的单射边色数是指使得G有一个k-单射边着色的最小整数k,用χ_i'(G)来表示.文章研究了最大度为6的图G的单射边着色问题.运用极小反例和权转移方法证明了△(G)≤6且mad(G)<3的图G,有χ_i'(G)≤20.

    2025年10期 v.55 251-258页 [查看摘要][在线阅读][下载 447K]
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  • 二项分布下相对风险的置信区间构造方法比较

    何笑;贺欢;田茂再;张敏;

    相对风险(Relative risk,RR)是流行病学研究中最重要的指标之一,获得相对风险指标的区间估计对于病因推断非常重要.文中采用5种方法,在二项分布下构造相对风险的渐近置信区间,分别为二项分布下的Delta方法,对数变换法,基于Fieller定理改进法,得分统计量法和梯度统计量法,通过蒙特卡洛模拟,给出了在保证相对风险真值覆盖率的同时,5种方法在不同的样本量下置信区间平均长度的表现情况,最后通过4个真实数据直观展示5种区间估计方法的表现性能.

    2025年10期 v.55 259-275页 [查看摘要][在线阅读][下载 1038K]
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  • 基于迁移学习和WCQRNN的SAR图像目标分类方法

    王春柳;侯宇超;王鹏;

    针对SAR图像目标分类任务中源网络到目标网络层迁移选择的优化问题,文章提出一种结合基于元学习的迁移学习方法(LWW2T)和加权复合分位数回归神经网络(WCQRNN)的新方法.通过使用LWW2T提取网络层迁移权重及分轮次训练的SAR图像分类精度数据,利用WCQRNN对数据进行处理来获取最佳层迁移选择,以提升图像分类精度.基于MSTAR和SAMPLE数据集的实验结果表明,提出的方法在精度和稳定性上均优于LWW2T和CQRNN.其中,在MSTAR数据集上使用WCQRNN得到的图像分类精度均值较LWW2T提高了0.9834%,较CQRNN提高了0.3814%;在SAMPLE数据集上使用WCQRNN得到的图像分类精度均值较LWW2T提高了0.3898%,较CQRNN提高了0.4573%.此外,WCQRNN在提升图像分类精度的同时表现出更优的稳健性与泛化能力,证明其在SAR图像及其他小样本目标分类任务中的潜在应用价值.

    2025年10期 v.55 276-288页 [查看摘要][在线阅读][下载 1693K]
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