2022 HiMCM / MidMCM 美國初/高中生數學建模競賽 現已正式開賽！美國初/高中生數學建模競賽 是美國數學及其應用聯合會(hui) （COMAP）主辦的活動，麵向全球初/高中生開放。
今年是 HiMCM 競賽開展的第25屆。HiMCM作為(wei) 一項具有國際影響力的中學生數學競賽，其參賽成績是國內(nei) 外等學校作為(wei) 選拔本科生的加分參考依據。讓我們(men) 一起來看看今年 HiMCM 和 MidMCM 的競賽賽題吧！
A題
2022 HiMCM
Problem A: The Need for Bees (and not just for honey)
A/B任選一題
A
Honeybees, along with a few other key animals, are critical to human existence on our planet. Along with honey production, these insects provide the vital role ofpollination of many trees and plants that provide food for our survival. In 2007, the term Colony CollapseDisorder (CCD) was created to describe the decline of honeybee populations around the world.【1】 Bee decline can be attributed to factors such as viruses, pesticides, predators, habitat destruction, and environmental conditions. Some information to consider (but you may find other helpful information online) :
蜜蜂以及其他一些關(guan) 鍵動物對我們(men) 星球上的人類生存至關(guan) 重要。隨著蜂蜜的生產(chan) ，這些昆蟲為(wei) 許多樹木和植物授粉提供了至關(guan) 重要的作用，為(wei) 我們(men) 的生存提供食物。2007年，蜂群崩潰紊亂(luan) (CCD) 一詞被創造出來，用來描述世界各地蜜蜂數量的下降。【1】蜜蜂的下降可歸因於(yu) 病毒、殺蟲劑、捕食者、棲息地破壞和環境條件等因素。需要考慮的一些信息（但您可能會(hui) 在網上找到其他有用的信息）：
· Honeybees can travel up to 20 km, but typically stay within 6 km of their hive.【2】
· Atypical honeybee hive contains between 20,000 and 80,000 honeybees.
· Asingle honeybee can visit approximately 2,000 flowers or more in a single day.
· Because of the high workload during summertime, most honeybees work themselves to death, resulting in a shorter lifespan.
· During autumn and wintertime, honeybees may live a bit longer (four to six months).
· A honeybees level ofactivity, pollen consumption, and protein abundance impacts its lifespan.
· 蜜蜂最多可以行進 20 公裏，但通常停留在蜂巢的 6 公裏以內(nei) 。【2】
· 非典型蜂巢包含 20,000 到 80,000 隻蜜蜂。
· 單隻蜜蜂一天可以參觀大約 2,000 朵花或更多。
· 由於(yu) 夏季工作量大，大多數蜜蜂會(hui) 自己工作至死，導致壽命縮短。
· 在秋季和冬季，蜜蜂的壽命可能會(hui) 更長一些（四到六個(ge) 月）。
· 蜜蜂的活動水平、花粉消耗和蛋白質豐(feng) 度會(hui) 影響其壽命。
Requirements
1. Develop a model to determine the population of a honeybee colony over time.
2. Conduct sensitivity analysis on your model to determine which factors (e.g,lifespans, egg laying rates, fertilized/unfertilized egg ratioses or other factors) have the greatest impact on honeybee colony size.
3. Model and predict how many honeybee hives you will need to support pollination of a 20-acre (81,000 square meters) parcel of land containing crops that benefit from pollination.
4. Create a non-technical,one-page blog or infographic for a website that provides the information you developed.
要求：
1. 開發一個(ge) 模型來確定一段時間內(nei) 蜂群的數量。
2. 對您的模型進行敏感性分析以確定哪些因素（例如，壽命、產(chan) 卵率、受精/未受精卵比率或其他因素）對蜂群大小的影響最大。
3. 建模並預測您需要多少蜂箱來支持對 20 英畝(mu) （81,000 平方米）的土地進行授粉，該土地包含受益於(yu) 授粉的作物。
4. 為(wei) 提供您開發的信息的網站創建一個(ge) 非技術性的單頁博客或信息圖。
Your PDF solution of no more than 25-total pages should include:
· One-page Summary Sheet.
· Table of Contents
· Your complete solution.
· One-page blog or infographic.
· References list.
Note: The HiMCM Contest has a 25-page limit to your PDF solution submission. All aspects of your submission count toward the 25-page limit (Summary Sheet, Table of Contents, Reference List and any Appendices).
References
【1】Yanes,J.(2021).The Devastating Consequences ofa World Without Bees. Openmind【Internet】.
www.bbvaopenmind.com/en/science/biosescience/consequences-a-world-without-bees
【2】Greenwood,D.(2022).How Far Do Bees Travel? BeehiveHero【Internet】.
https://beehivehero.com/how-far-do-bees-travel-from-their-hives
B題
2022 HiMCM
Problem B: CO2and Global Warming
A/B任選一題
B
Prior to the Industrial Revolutioncarbon dioxide(CO2) in the atmosphere was consistently around 280 parts per million (ppm). The concentration of CO2 in the atmosphere reached 377.7 ppm in March of 2004 resulting in the largest 10-year averageincrease up to that time.【1】According to scientists from National Oceanographic and Atmospheric Administration (NOAA) and Scripps Institution of Oceanography (SIO) the monthly mean CO2 concentration level peaked at 421 ppm in May 2022.【2】An Organisation for Economic Co-Operations and Development Phate ereis pixabuy ccm (OECD) report predicts a CO2 level of 685 ppm by 2050.【3】
The editors of Scientific Today mazazine have asked your team to address these claims of the current reported and future predictions ofCO2concentration levels. They provided two data sets (CO2 Data Set 1 & Temps Data Set 2) to assist in your research.
在工業(ye) 革命之前，大氣中的二氧化碳 (CO2) 始終保持在百萬(wan) 分之 280 (ppm) 左右。2004 年 3 月，大氣中的 CO2 濃度達到 377.7 ppm，這是迄今為(wei) 止最大的 10 年平均增幅。【1】據美國國家海洋和大氣管理局 (NOAA) 和斯克裏普斯海洋研究所 (SIO) 的科學家稱 月平均二氧化碳濃度水平在 2022 年 5 月達到 421 ppm 的峰值。【2】經濟合作與(yu) 發展組織 (OECD) 報告預測到 2050 年二氧化碳水平為(wei) 685 ppm。【3】
《今日科學》雜誌的編輯已要求您的團隊解決(jue) 這些關(guan) 於(yu) 當前報告的和未來的 CO2 濃度水平預測的說法。他們(men) 提供了兩(liang) 個(ge) 數據集（CO2 數據集 1 和溫度數據集 2）來協助您的研究。
Requirements
1. Do you agree with CO2 level claims? Use CO2 Data Set 1 to analyze CO2 changes.
a. Do you agree that the March 2004 increase of CO2 resulted in a larger increase than observed over any previous 10-year period? Why or why not?
b. Fit various (more than one) mathematical models to the data to describe pastand predict future, concentration levels of CO2 in the atmosphere.
c. Use each of your models to predict the CO2 concentrations in the atmosphere in the year 2100. Do any of your models agree with claims and predictions that the CO2 concentration level will reach 685 ppm by 2050? If not by 2050 when do your models predict the concentration ofCO2 reaching 685 ppm?
d. Which model do you consider most accurate?Why?
要求：
1. 您同意二氧化碳水平聲明嗎？使用 CO2 Data Set 1 分析 CO2 變化。
a. 您是否同意 2004 年 3 月 CO2 的增加導致比以往任何 10 年期間所觀察到的增加幅度更大？為(wei) 什麽(me) 或者為(wei) 什麽(me) 不？
b. 將各種（不止一個(ge) ）數學模型與(yu) 數據擬合，以描述過去並預測未來，大氣中 CO2 的濃度水平。
c. 使用您的每個(ge) 模型來預測 2100 年大氣中的 CO2 濃度。您的任何模型是否同意到 2050 年 CO2 濃度水平將達到 685 ppm 的說法和預測？如果不是到 2050 年，您的模型何時預測 CO2 濃度達到 685 ppm？
d. 你認為(wei) 哪個(ge) 模型最準確？為(wei) 什麽(me) ？
2. What s the relationship between temperature and CO2? Many scientists think that there is a relationship between warming global temperatures and the concentration of CO2 in the atmosphere. Use your work in part 1 and Temps Data Set 2 to assist in your comparison ofland-ocean temperatures and CO2 concentration levels.
a.Build a model to predict future land-ocean temperatures changes.When does your model predict the average land-ocean temperature will change by 1.25C, 1.50C and 2C compared to the base period of 1951-1980?
b.Build a model to analyze the relationship (if any) between CO2 concentrations and land-ocean temperatures since 1959. Explain the relationship or justify that there is no relationship.
c. Extend your model from part 2.b.into the future. How far into the future is your model reliable? What concerns, if any, do you have with your model s ability to predict future CO2 concentration levels and/or land-ocean temperatures?
2、溫度和CO2有什麽(me) 關(guan) 係？許多科學家認為(wei) ，全球氣溫變暖與(yu) 大氣中二氧化碳濃度之間存在關(guan) 聯。使用您在第 1 部分和 Temps Data Set 2 中的工作來幫助您比較陸地-海洋溫度和 CO2 濃度水平。
a. 建立一個(ge) 模型來預測未來陸地海洋溫度的變化。你的模型預測什麽(me) 時候陸地海洋平均溫度將比 1951-1980 年的基期變化 1.25C、1.50C 和 2C？
b. 建立一個(ge) 模型來分析自 1959 年以來 CO2 濃度和陸地海洋溫度之間的關(guan) 係（如果有的話）。解釋這種關(guan) 係或證明沒有關(guan) 係。
c. 將您的模型從(cong) 第 2.b.部分擴展到未來。你的模型在未來多遠的時候是可靠的？如果有的話，您對模型預測未來二氧化碳濃度水平和/或陸地海洋溫度的能力有什麽(me) 顧慮？
3. Prepare a non-technical article (1 page maximum) for Scientific Today to explain in you team S findings and possible recommendations for the future.
3. 為(wei) 《今日科學》準備一篇非技術文章（最多 1 頁），向您解釋 S 團隊的發現和對未來可能的建議。
Your PDF solution of no more than 25 total pages should include:
· One-page Summary Sheet.
· Table of Contents.
· Your complete solution.
· One-page non-technical Article.
· References list.
Note: The HiMCM Contest has a 25-page limit. All aspects of your submission count toward the 25-page limit (Summary Sheet, Table of Contents, Reference List Articleand any Appendices).
Attachment
2022 HiMCM Data.xlsx
Sheet 1: CO2 Data Set 1
Sheet 2: Temps Data Set 2
References
【1】National Oceanographic and Atmospheric AdministrationNOAA Earth System Research Laboratory. (2022,October). Trends in atmospheric carbon dioxide【Internet】. https://gmlnoaagov/ccgg/trends/data.html
【2】National Oceanographic and Atmospheric Administration. NOAA Research News & Features (2022June 3). Carbon dioxide now mare than 50% higher than pre-industrial levels【Internet】. https://www.noaa.gov/news-release/carbon-dioxide-now-more-than-50-higher-than-pre-industrial- levels.
【3】Organisation for Economic Co-Operations and Development.(2012).The OECD environmentai outlook to 2050【Internet】.
https://www.oecd.org/env/cc/Outlook%20to%202050Climate%20Change%20ChapterHIGLIGH TS-FINA-8pager-UPDATED%20NOV2012.pdf.
C題
僅(jin) 限MidMCM參賽學生答題
HiMCM
獲獎要點
HiMCM官網 說明了獎項的劃分標準：
三等獎（S獎）：團隊齊心協力回應比賽問題並提交了解決(jue) 方案報告。然而，該報告對所有或部分需求的回答是不完整的，或者建模過程、分析、結論或表達中存在一些缺陷或弱點。
二等獎（H獎）：該團隊的解決(jue) 方案在解決(jue) 所有問題方麵付出了高於(yu) 平均水平的努力，在問題解決(jue) 、分析、結論和結果表達的某些方麵表現出色。
一等獎（M獎）：團隊的解決(jue) 方案報告在建模和解決(jue) 問題、分析、總結、溝通等方麵表現出色。該報告以清晰、支持良好、組織良好和呈現良好的方式處理了所有需求。
特等獎入圍獎（F獎）：授予那些解決(jue) 方案報告堪稱典範並進入最後一輪評審的團隊。這些論文以一種有組織的、清晰的表述方式呈現了完整的、邏輯的分析，而不僅(jin) 僅(jin) 是滿足需求。這些論文容易閱讀，易於(yu) 遵循，邏輯完整和全麵。特等獎入圍獎的論文是所有團隊提交的最好的論文之一。
特等獎（O獎）：在最後一輪的評審中，特等獎小組的解決(jue) 方案報告被確定為(wei) “最佳中的最佳”。這些團隊的報告在建模和解決(jue) 問題、分析和溝通方麵的模範學生工作方麵是相對於(yu) 競賽提交的最高水平。COMAP可以公布並使用這些提交的全部或部分作品作為(wei) 優(you) 秀學生作品的範例。
簡而言之：
S獎提交了報告，但論文一些部分存在比較明顯的問題
H獎完整解答了問題，在某些方麵表現出色
M獎完整解答了問題，總體(ti) 表現出色，且論文表達清晰
F獎各方麵表現優(you) 秀，論文完整、清晰、邏輯性強
O獎為(wei) “優(you) 中選優(you) ”
想要在HiMCM / MidMCM競賽中獲取較高的獎項，核心是什麽(me) ？
上圖裏C指的是完整性(Completion)，指的是完整回應比賽所提出的問題；P指的是流暢性（Proficiency)代表團隊選用了合適的模型、完成了所有建模問題同時對建模過程進行了清晰的表達，I指的是創新性(Innovation)，這一層級代表的是不僅(jin) 過程恰當而且各個(ge) 環節有出色的甚至是創新性的表現。
這三個(ge) 層級是逐層遞進的，C至P至I，比如沒有過程完整性的創新也是沒有意義(yi) 的。根據這個(ge) 標準，A、B、C三類論文所對的層級分別如下圖所示：
C位於(yu) 完成層次或完成層次以下，B位於(yu) 完成層次和流暢層次之間，而A則是介於(yu) 流暢層次與(yu) 創新層次之間。
HiMCM適合對象
9-12年級 對應用數學、數學建模、用數學解決(jue) 生活中實際應用問題、計算機應用等感興(xing) 趣的高中生們(men) ，組隊參賽，2-4人/隊。
比賽時間
美東(dong) 時間 2022 年 11 月 2 日 至 15 日
比賽注意事項
01 賽前完成比賽注冊(ce) 報名與(yu) 繳費
請顧問老師完成隊伍注冊(ce) 與(yu) 報名，獲取隊伍注冊(ce) 號；
02 監護人授權書(shu)
所有參加MidMCM比賽的學生的家長必須簽署家長/監護人的授權書(shu) ；
03 準備論文
比賽賽題將在美國東(dong) 部時間2022年11月2日下午2：00發布，當參賽隊準備好以後，顧問老師可以登錄網站獲取賽題。
04 隊伍作答
比賽可以從(cong) A，B兩(liang) 個(ge) 題目中任選其一作答：
可以使用任何無生命的資源，例如數據、資料、計算機、軟件、文獻、網站、書(shu) 籍等。所有使用的資源需要注明引用來源。
參賽隊員不能與(yu) 任何人(除了本隊隊員以外)討論或者獲取解題思路。也不能從(cong) 本隊的指導教師或者其他人那裏尋求解決(jue) 問題的幫助。任何隊被發現與(yu) 其他人討論了賽題或者給其他人提供有價(jia) 值的信息的，都將被取消比賽資格。
類似這樣的要求主要是為(wei) 了確保：每一個(ge) 參賽隊伍都能夠在沒有其他人幫助的情況下進行實質性的分析。部分解決(jue) 方案是可以被接受的。沒有通過和不通過的分數線，也不會(hui) 提供數字形式的分數，HiMCM的評委更感興(xing) 趣隊伍的解題步驟和方法。
05 論文撰寫(xie)
必須使用英文，解決(jue) 方案必須以論文的形式提供，包括文字，圖形，表格和其他字麵材料。非論文的形式不被接受，例如計算機程序。論文的每一頁頂部必須加入隊伍的控製編號和頁碼。學生、指導教師或者學校的名字不能出現在論文的任何地方。除了參賽隊的控製號以外，解決(jue) 方案上不能包含任何能夠標明身份的信息。任何不遵守以上規則的，將被取消比賽資格。
06 解決(jue) 方案注意事項
論文簡潔、有組織是非常重要的。摘要應該提出主要的思路和結果。在適當的問題上給出概括或重述。對所有的變量、假設、假說給出一個(ge) 清晰的闡述。給出問題的分析、模型的構建和證明。必須包括模型的設計，並且討論如何進行模型測試。討論你的模型和方法的優(you) 缺點將冗長的推導、計算或者實例放在附錄當中，總結放在主報告中。結論必須在報告的主體(ti) 部分明確聲明。
07 顧問工作
在比賽期間，顧問老師應該完成下麵的工作：
通過輸入你的Email地址和密碼登錄競賽網站。輸入參賽隊員的姓名，並確保拚寫(xie) 正確。選擇參賽隊要解決(jue) 的賽題。打印一份控製頁和一份摘要頁。準備並提交解決(jue) 方案。
摘要頁：將參賽隊的論文總結出一段摘要，放在上傳(chuan) 的解決(jue) 方案電子文檔首頁。摘要是HiMCM論文中非常重要的部分，評審中它占有很大的權重。有的時候，獲獎論文高於(yu) 其它論文的關(guan) 鍵就在於(yu) 摘要的質量。要重視摘要部分，想像評委是通過摘要決(jue) 定是否要閱讀論文的其他部分。由此可見，好的摘要應該清楚的描述你解決(jue) 問題的方法，最重要的是，你的主要結論。摘要應該能夠激發讀者來了解你的工作細節。簡明扼要的摘要能夠激發讀者了解你的工作的細節。摘要不隻是簡單的重述比賽問題，也不是簡單地剪切粘貼模版，這種摘要不會(hui) 得到高的評價(jia) 。
08 通過Email發送論文的電子版
每個(ge) 參賽隊都需要發送一個(ge) 參賽論文的電子版到solutions@comap.com。任何參賽隊員或者指導教師都可以通過這個(ge) 郵件上傳(chuan) 。
Email必須在美國東(dong) 部時間2022年11月15日下午8時之前發送到COMAP。在官方規定的截止時間之前沒有將論文發送到COMAP的參賽隊將被認定為(wei) 違反比賽規則，將被取消比賽資格。
在Email郵件的標題欄中必須包含參賽隊的控製號。例如：TEAM 1234
COMAP隻接收PDF格式。Email中不用發送程序或者軟件，這些在評審中不會(hui) 用到。每個(ge) Email郵件限製發送一個(ge) 解決(jue) 方案。學生、指導教師或者學校的名字不能出現在電子版論文的任何一頁上。電子版論文的第一頁應該是參賽隊的摘要頁。注：附件不能超過17MB。
比賽內(nei) 容
參賽團隊需要在官方指定的比賽時間內(nei) ，利用書(shu) 本、計算機、軟件和網絡等資源，合理地分配時間，通過編程、建模等完成一篇20頁左右的學術論文。
競賽語言為(wei) 英語。
賽題為(wei) 來自現實世界的兩(liang) 個(ge) 實際問題，每支參賽隊任選一題完成並在線提交。
競賽獎項
O獎（Outstanding）：特等獎，排名約前1%
F獎（Finalist）：提名獎，排名約前7%
M獎（Meritorious）：一等獎，排名約前14%
H獎（Honorable Mention）：二等獎，排名約前30%
S獎（Successful Participant）：三等獎，排名約前48%
2021年賽季獲獎比例
為(wei) 什麽(me) 要參加HiMCM？
1、HiMCM是對學校標化成績的補充，以數學建模和科研項目為(wei) 載體(ti) 培養(yang) 學生的綜合素質和應用能力；
2、通過訓練和競賽，培養(yang) 用數學方法解決(jue) 實際問題，對未來大學的選擇有提前認識並為(wei) 大學和工作中的研究提供思考方法；
3、鍛煉團隊協作能力，提升團隊協作能力和意識；
4、提高問題的闡述分析、撰寫(xie) 專(zhuan) 業(ye) 學術論文等能力，為(wei) 日後研究學習(xi) 做鋪墊。
曆史獲獎信息
MidMCM
中學生數學建模競賽
美國初中生數學建模競賽（Middle Mathematical Contest in Modeling，簡稱MidMCM）；是美國的一個(ge) 非營利機構——美國數學及其應用聯合會(hui) （COMAP）2021年新推出的一項國際性的數學競賽活動；是高中數學建模競賽(HiMCM)的延伸；旨在為(wei) 中學生/水平學生提供作為(wei) 團隊成員工作的機會(hui) ，以參與(yu) 和提高他們(men) 的建模，解決(jue) 問題和寫(xie) 作技巧。團隊應用數學來建模、開發和交流現實世界問題的解決(jue) 方案。
競賽特點
含金量高
今年是第二屆初中生（MidMCM）建模比賽，難度低於(yu) 高中生數學建模比賽，由於(yu) 是一項新賽事，但是含金量很高，是衝(chong) 擊藤校背景提升的“必備”加分項。
難度中等
報名MidMCM競賽會(hui) 有MidMCM的賽題，但也可以選擇HiMCM兩(liang) 個(ge) 賽題中的一題，MidMCM 的賽題難度相對較低。
獎項豐(feng) 富
初中生（MidMCM），高中生（HiMCM），大學生（MCM/ICM）的獲獎證書(shu) 級別都包括：Successful Participant、Honorable Mention、Meritorious、Finalist 、Outstanding Winner。
比賽時間
2022年11月2日-11月15日
比賽結果：2023年2月1日或之前公布
參與(yu) 者和顧問
適合學生
最多4名來自同一所學校的14歲半或以下的初中/水平學生組成一個(ge) 團隊參賽。
競賽規則
比賽期間，MidMCM團隊可以選擇處理問題A，B或C，並為(wei) 他們(men) 選擇的問題提交一個(ge) 解決(jue) 方案。
團隊可以在14天窗口期內(nei) 隨時解決(jue) 他們(men) 的比賽問題。
論文必須以 Adobe PDF 電子文件的形式提交，並以英文鍵入，可讀字體(ti) 至少為(wei) 12 磅。
2022 年 11月15日結束比賽窗口後，顧問必須確保每個(ge) 團隊不會(hui) 對其解決(jue) 方案試卷進行進一步的更改。
顧問必須確保所有解決(jue) 方案文件都已妥善準備，並通過電子郵件發送給 COMAP，以便在 2022 年11月15日之前進行評判。
獎項設置
O獎（Outstanding）：特等獎
F獎（Finalist）：特等提名獎
M獎（Meritorious）：一等獎
H獎（Honorable Mention）：二等獎
S獎（Successful Participant）：三等獎
所有成功參加MidMCM競賽並被授予決(jue) 賽入圍者或以上（入圍者或傑出）稱號的美國團隊將被邀請參加將於(yu) 2023年3月至2023年4月舉(ju) 行的國際數學建模挑戰賽IM 2C。
選定的團隊將把部分解決(jue) 方案論文發表在 COMAP 的聯盟通訊中。識別信息也將發送到當地報紙和廣播/電視網點。
COMAP增加了一個(ge) 新的NCTM獎，頒發給在最終評審中選出的MidMCM傑出團隊之一，NCTM和COMAP都在各自的網站上宣布獲獎者。
【競賽報名/項目谘詢+微信：mollywei007】
評論已經被關(guan) 閉。