美国数学建模：设计一个E-vote系统

A Model to Rule Them All:

An Advanced E-voting protocol

Ji Longtao,Fang Xiong,Lin Bojun

Nanchang University

February7,2010

Abstract

With the development of technology,the Electronic Voting(E-voting) system which depends on Internet becomes more and more popular.Al-though it contains some?aws in a few aspects,it has a lot of obvious supe-riorities compared with traditional voting system.A good E-voting system must base on a secure and high ef?cient E-voting protocol.This paper an-alyzes a classic E-voting protocol,the FOO protocol,and we?nd that there exists several?aws in it,such as:the electoral management center is over-powered and it has the opportunity to cheat;the voters cannot abstain;the votes may”crash”and it will cause the inadequate counting of ballots.A new practical secure E-voting protocol using RSA en/decrption,blind sig-nature and bit commitment basing on the FOO protocol is proposed in this paper.The new protocol introduces ID Distribution Center and ID Certi?-cation Center to disperse the power of Electoral Management.The protocol guarantees that the voting is entirely exposed to the public by setting up a BBS bulletin mechanism.We make a detailed analysis of the protocol,es-pecially for the method of veri?cation and the different complex situations where the voter abstains,proving that the protocol is secure and authentic enough.One?aw of this protocol is that the bribing behavior of the candi-dates cannot be prevented as the”receipt”in the protocol is not able to be eradicated.

Contents Abstract (1)

1Introduction (3)

1.1About Electronic Voting (3)

1.2The characteristics of a good Electronic Voting system (3)

1.3Background Knowledge (4)

1.3.1The RSA Public Key Encryption[3] (4)

1.3.2Blind Signature[4] (4)

1.3.3Bit Commitment[5] (6)

1.4FOO Protocol Model (6)

2Assumption (7)

3Model Description (8)

4Model Analysis (14)

4.1Advantages of our model (14)

4.2Disadvantages of our model (17)

5Conclusion (18)

6References (19)

2

Team#9page3of19 1Introduction

1.1About Electronic Voting

With the quick development of electronic technology,our life becomes much more convenient.Today we can read news,e-books and whatever we like on our personal computers;We can order hotel and airline tickets,and even have our groceries delivered to our home.Electronic technology not only facilitates our daily life,but also has some signi?cant impacts on the other aspects of life.In 1960[1],a new kind of voting system:the Electronic Voting system,or E-voting system,was raised to take the place of traditional paper-based voting system aimed at easing the arduous work of election.However,its development is re-ally not smooth in the period of more than100years.The main reason is that the security and equality of the E-voting progress is hard to be ensured.Nowa-days,large numbers of people would like to re?ne the system by designing new protocols as the protocol is the cardinal part of a voting system.The objective of this paper is to?nd a way to ameliorate the existing protocols and raise our own schedule.We choose the classic protocol model,FOO protocol model,which is going to be introduced at the end of this section,to be our guide.

1.2The characteristics of a good Electronic Voting system

The ultimate goal of a pragmatic electronic voting scheme is to enable voting over the Internet and to satisfy several properties.A good Electronic Voting system can be weighed by the characteristics as follows[2]:

1.Eligibility Only eligible voters can vote and each voter is allowed to vote

only once.

https://www.doczj.com/doc/a113309249.html,pleteness All legal votes can be counted while illegal ones be elimi-

nated.

3.Privacy it is impossible to determine the sender from which a given mes-

sage comes.No mid-result should be released.

4.Veri?cation No one would forge the result of voting.Voters have the pri-

ority to check their own votes and they are able to correct the mistakes they found while not leaking their privacy.

5.Robustness Eliminating the disruptions appearing during the voting pro-

cess,ensuring one voter,one vote.

6.Ef?ciency Few computations are needed during the election and voters

will not waste time on waiting.

7.No-receipt The voter has no evidence to prove which ballot was casted by

him or her after the election.

Team#9page4of19 All these characteristics are standards to weigh the effectiveness of a protocol. All protocols are designed to satisfy those standards.

1.3Background Knowledge

Before the introduction of our protocol,it is necessary for us to make some concepts used in this paper more clearly.In this subsection,we would like to introduce three basic concepts:the RSA Public Key Encryption,Blind Signature and Bit Commitment.

1.3.1The RSA Public Key Encryption[3]

In cryptography,RSA is an algorithm for public-key cryptography.It is the ?rst algorithm known to be suitable for signing as well as encryption,and was one of the?rst great advances in public key cryptography.

RSA involves a public key and a private key.The public key can be known to everyone and is used for encrypting messages.Messages encrypted with the public key can only be decrypted using the private key.

The keys for the RSA algorithm are generated the following way:

1.Choose two distinct prime numbers p and q.

https://www.doczj.com/doc/a113309249.html,pute n=pq.

https://www.doczj.com/doc/a113309249.html,pute?(pq)=(p?1)(q?1).(?is Euler’s totient function).

4.Choose an integer e such that1

divisors other than1(i.e.e and?(pq)are coprime).

5.Determine d(using modular arithmetic)which satis?es the congruence

relation de≡1(mod?(pq)).

The public key consists of the modulus n and the public(or encryption) exponent e.The private key consists of the modulus n and the private(or decryption)exponent d which must be kept secret.

1.3.2Blind Signature[4]

Blind signature is a form of digital signature in which the content of a message is disguised(blinded)before it is signed.The blind signature protocol dissociate the vote from the voter,while still maintaining authentication.The RSA Blind Signature Technology can be depicted as Fig1.

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Fig1:The?owchart of RSA Blind Signature Technology

Fig2:The?owchart of Bit Commitment

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1.3.3Bit Commitment[5]

Bit Commitment allows one to commit to a value while keeping it hidden, with the ability to reveal the committed value https://www.doczj.com/doc/a113309249.html,mitments are used to bind a party to a value so that they cannot adapt to other messages in order to gain some kind of inappropriate advantage.

The process of Bit Commitment can be compared to a situation as Fig2.

1.4FOO Protocol Model

The constituents of FOO Protocol

FOO protocol was raised by Fujioka,Okamoto,Ohta in1992[6].It is

a protocol using bit commitment and blind signature,and is practical,se-

cret and suitable to large scale voting.FOO protocol mainly consists of three entities:Voters,Electoral Management Center(EMC)and the Count-ing Center(CC).

The?ow of FOO Protocol

The procedure of the protocol can be depicted as the?owchart below:

Fig3:The?owchart of FOO protocol

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Advantages and disadvantages of FOO Protocol

The cardinal part of FOO protocol is the bit commitment and blind sig-nature.The security of voting is partly assured by FOO in eligibility,com-pleteness,privacy,and veri?cation.However,there are several?aws in this protocol.For instance,in FOO protocol,the voters cannot give up their votes,EMC is over-powered,and if there are two voters who get the same random symmetric private key and have?lled in the same ballot in

a large scale election,their ballots will”crash”and the EMC will reject one

vote and thus it will have the chance to fake one vote.Hence,we would like to?nd a new way to overcome these disadvantages of FOO and build up a feasible and more advanced model of E-voting protocol.

2Assumption

Aiming at implementing our model effectively,we make the following as-sumptions:

1.The voters are casting votes sheerly up to their will,without being de-

manded by others.

2.The encryption algorithm we used in our model is secure enough that no

hacker would have the chance to decrypt the codes.

3.There exists a secure,untraceable,electronic e-mail system,called the anony-

mous channel[7].

4.The one who wants to bribe the voters cannot see the voting process.

Notation

Signals Meaning

h a one-way Hash Function

f a Bit Commitment scheme

ID i,SN i the voter V i’s tag

n i,e i,d i the voter V i’s public key and private key

n D,e D,d D ID DC’s public key and private key

n C,e C,d C ID CC’s public key and private key

n R

1,e R

1

,d R

1

RC’s?rst set of public key and private key

n R

2,e R

2

,d R

2

RC’s second set of public key and private key

n T,e T,d T CC’s public key and private key

S V,S D,S C,S R the voter,ID DC,ID CC and RC’s signatures

E R,E T the RC and CC’s encryption scheme

ξ,k the content of the ballot and the bit commitment key j the number of ballot from CC

Team#9page8of19 3Model Description

Our protocol model contains5electoral entities:

?ID Distribution Center(ID DC)

?ID Certi?cation Center(ID CC)

?Register Center(RC)

?Counting Center(CC)

?Voter

The frame of our protocol model is:

Fig4:The frame of our Protocol

Before the commencement of election,ID DC publishes a One-way Hash Function h,a Bit Commitment Function f,and the deadline of voting.Then we have6stages,each of them has several steps,to?nish our protocol:

Stage1:A voter gets an ID number(invalid at this point)from ID DC by his or her eligible identi?cation card and applies for signature from the ID CC with

it.After obtaining the signature,the ID number of the voter becomes valid

and the voter return to ID DC to get a serial number of ballot paper SN.

(Fig5)

Step1The voter applies for an ID number.Denote it as ID i.ID DC will store all these numbers in its database.

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Fig5:Stage1

Step2The voter applies for the signature from ID CC.

At?rst,ID CC checks the identi?cation of the voter.Then,ID CC

gives the voter a tag N i and uses its private key to sign the ID i follows:

S C(ID i)=(ID i)d C mod n C

Then store the N i,ID i,S C(ID i)to its database.

Step3ID DC uses the public key e C offered by ID CC to verify the signature S C(ID i),and then allows the voters to choose a serial number SN i.

Step4The voter uses the One-way Hash Function h to calculate with SN i, that is

H i=h(SN i)

then the voter sends the result to ID DC and ID DC signs it as

S D(H i)=(H i)d D mod n D

then returns it to the voter and stores ID i,S C(ID i),H i to its database. Stage2:The voter signs the ballot’s serial number after blinding it,then uses the public key of RC to encrypt it and applies for the signature by sending it

to RC,thus he or she can achieve the priority to vote.(Fig6)

Step1The voter chooses a blind factor r i randomly to blind the serial num-ber of ballot:

B i=H i(r i)e R1mod n R

1

then signs it as:

S V(B i)=(B i)e i mod n i

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Fig 6:Stage 2

next,uses the public key from RC to encrypt it,the result X i is given

by:

X i =E R [(H i ,S D (H i )),(B i ,S V (B i )),ID i ,N i ]

=[(H i ,S D (H i )),(B i ,S V (B i )),ID i ,N i ]e R 2mod n R 2

then sends X i to the RC.

Step 2RC decrypts X i by private key d R 2and gets (H i ,S D (H i )),(B i ,S V (B i )),ID i ,N i .After verifying the eligibility and uniqueness of ID i and H i ,it contin-

ues to verify signature of the voter.If they are all con?rmed,veri?es

the eligibility of S D (H i )by the public keys distributed by ID DC:n D and e D .Then,signs it as:

Y i =S R (B i )=(B i )d R 1mod n R 1

and returns Y i to the voter.This step ends in storing (B i ,S R (B i )),(H i ,S D (H i )),N i to its database.

Stage 3:After receiving the ballot with a blind signature from RC,the voter un-

blinds the ballot and ?lls it in,then makes a bit commitment after verifying the effectiveness of the signature.(Fig 7)

Step 1The voter veri?es the effectiveness of the signature of ID CC by con-

?rming whether there is:

B i =Y e R 1i mod n R 1

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Fig 7:Stage 3

If the equation does not hold,the voter should apply for a new signa-

ture.

Step 2The voter unblinds the blind signature of RC by the following proce-

dure:S R (H i )=(r i )?1S R (B i )=B d R i i mod n R 1

and get the signature for the hush function of the serial number of the

ballot.

Step 3The voter ?lls in the ballot,chooses a key of bit commitment k ran-

domly and makes a bit commitment to the content of the ballot ξ.

That is:f (ξ,k ).

Stage 4:The voter sends the ballot to CC (Fig 8).

Step 1The voter encrypts the ballot by the public key of CC,that is

E T ((H i ,S C (ID i ),S R (H i )),f (ξ,k ))

Step 2CC decrypts the encrypted ballot from the voter and get

(H i ,S C (ID i ),S R (H i )),f (ξ,k )

after verifying the eligibility of the signature from RC,CC accepts this

ballot,numbers it as j ,and sends it to the voter.

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Fig8:Stage4

Team#9page13of19 Step3CC publishes the j,H i,S R(H i),S C(ID i),f(ξ,k)to the BBS.At the same time,the ID DC and RC publish their information stored in their databases

to the BBS.

Stage5:CC ends the collecting of ballots at a promised time and begins count-ing.(Fig9)

Fig9:Stage5

Step1The voters sends the bit commitment key k to RC and CC,then uses the public key of CC to encrypt j,k,ID i and sends the result E T=

(j,k,ID i)e T mod n T to CC.

Step2CC decrypts the information sent by the voter and veri?es the eligi-bility of it according to ID i.Then decrypts the content of the related

ballot according to number j as follow:

ξ=f?1(f(ξ,k),k)

and publishes the decrypted serials ID i,H i,S R(H i)and j,f(ξ,k),k,ξ

on the BBS.

Stage6:If the voters?nd anything wrong with the result and doubt that CC has changed their ballots after comparing the ballots list on BBS and their own

ballots,they can use their j,f(ξ,k),k,(B i,S V(B i))to prosecute CC.

Other mechanisms can verify the H i on BBS with their own published H i,

if the two lists fail to be equal,it proves CC is faking the results and they

can prosecute CC as well.(Fig10)

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Fig10:Stage6

4Model Analysis

4.1Advantages of our model

Our protocol model has its advantages in pledging several aspects:Eligi-bility,completeness,privacy,veri?cation,ef?ciency,robustness,impeachment, abjuration of voting.The top6items are characteristics a good E-voting system must have,which are enumerated in page3,section1.2,and the last two items are factors that can further ameliorate the protocol,and are also highly empha-sized by our model.The detailed procedures comparing to the FOO protocol can be demonstrated like these:

1.Eligibility At the commencement of the election,ID DC veri?es the iden-

tity of the voter through the real identi?cation of the voter.Only for those who are the?rst time to apply for the ID numbers and have eligible identi-ties would have the privilege to participate in the election.So,our protocol satis?es eligibility.

https://www.doczj.com/doc/a113309249.html,pleteness In FOO protocol,the votes may”crash”due to the possibil-

ity of getting the same bit commitment key.If this happens,the counting center will regard it as iterative voting and abstain it.But in our protocol, as every vote has an unique SN i,even if the ballots and the bit commitment keys of the voters are the same,they will not crash.The result is,all eligi-ble ballots will be counted and the protocol can satisfy the requirement of completeness.

3.Privacy First of all,the application of anonymous channel ensures the pri-

vacy of the information source.Secondly,our protocol adopts Hash Func-tion,RSA Pubic Key Encryption,Blind Signature,Bit Commitment and several other technologies of cryptology to guarantee the privacy of our protocol.

The application of those technologies can be explained as follows:?Hash Function When the voter gets the ballot,he can avoid the leak-

ing of the identi?cation of the ballot by doing.H i=h(SN i)

Team#9page15of19?RSA Pubic Key Encryption The voter encrypts the ballot with RSA

before sending it by using the public key of the receiver,thus the pri-

vacy of the transmitting progress can be insured.

?Blind Signature The voter uses the blind signature technology to

blind the ballot aiming at achieving the signature of the RC without

leaking the contents of the ballot to it.

?Bit Commitment After sending the ballot to CC,the voter randomly

choose a k to make a bit commitment f(ξ,k)for the content of the

ballotξ,assuring the privacy of the ballot till the?nal counting step.

4.Veri?cation The information could be published at last so that the voters

can supervise the behavior of the electoral institutions.

Next,we would like to analyze the possibilities of the four electoral insti-tutions:

(a)If ID DC want to fake the ballots,it must have the eligible signature

of ID CC.

(b)ID CC has the privilege of signing and putting ID i into effect,but it

has no chance to get the ID i from ID DC,which leads to a assertion

that ID DC could not cheat as well.

(c)If RC plots to counterfeit the ballot,it must fake a arti?cial ID and a

serial number H i,but this scheme can be easily broke as the voter can

compare them with the information published on the BBS of RC.In

addition,as CC pubishes the ID i,H i,S R(H i),S D(H i)and j,f(ξ,k),k,ξ

on the BBS without any correlations,ID DC and ID CC cannot achieve

the relationship between a certain voter and a certain ballot,though

they can correlate the ID with the voter.That is to say,the information

of the voter will not be released in this procedure.

(d)CC also has no opportunity to cheat.Because the information pub-

lished on BBS will easily reveal its intrigue if the voter?nds anything

wrong by comparing his or her own ID i and H i with those on BBS.

5.Ef?ciency To analyze the ef?ciency,we make a tabular to show the times

of some algorithm process of our protocol:

Chart1The Ef?ciency of Our Protocol

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Processes Times needed

Voters’RSA Encryption process3

Voters’RSA Blinding process1

Voters’RSA Signing process1

Voters’Bit commitment1

Voters HASH calculating1

ID DC Signing process1

ID CC Signing process1

RC blind signing progress1

From Chart1we can see that in our protocol,most of the manipulations are done by the voters while the election management institutions just do the signing process.When being applied to large scale elections,our proto-col is highly ef?cient because we apply RSA algorithm,which is relatively simple,to en/decrypt the signatures.As the only time-consuming part: the certi?cation of the voters,can be?nished before the E-voting,in fact it will not cost too much time during the E-voting.

6.Robustness As we have time limits and the corresponding management in

every step of our protocol,and every institution has rigid rules,it is quite easy to eliminate the disruptions appearing during the voting process.For example,when the voter applies for the signature from RC again,RC will abjure this ineligible ID i by verifying it.All in all,our protocol satis?es the robustness.

7.Impeachment When the voter?nds anything wrong with the result pub-

lished on BBS,he or she can appeal to RC by using the blind signature

(B i,S R(B i))from RC.Then RC can investigate the counting result.Also,in

this process the information of the voter will not be leaked as the signature was a blind signature.

8.Abjuration of voting One important part of our protocol is that ours al-

lows the voter to abstain while FOO’s does not.The reason why FOO pro-tocol does not allow the voter to abstain is that the Electoral Management Center will use the vacancy to forge a ballot.In our protocol,if a voter ab-stains,and the cheat behavior of the electoral institutions can be revealed, that is to say our protocol satis?es the abjuration of voting.Next,we will analyze the5cases in our protocol:

(a)The voter abstains when he or she obtains ID i from ID DC

In this case,assume that a voter V1decides to abstain after ob-taining the ID1,and ID DC tries to cheat,it may fake an ID1and

a H1,then tries to send them to RC without contacting with ID CC.

However,as ID DC could not get N1from ID CC,after sending the ar-

ti?cial N1to RC and then the information be sent to CC(the RC only

Team#9page17of19 verify the signature of ID CC),the published information on BBS will

demonstrate the wrong N1as the”N1”in fact dose not exist in the

database of ID CC,thus the cheat behavior of ID CC can be revealed.

(b)The voter abstains after achieving the signature of ID CC

In this case,the voter V1decides to abstain after obtaining the signature of ID CC,and ID CC has more chances to cheat.It may

fake a N i and send the information to RC,but as it does not have the

signature of ID DC,RC will reject this arti?cial ballot.

(c)The voter abstains after achieving the eligible ballot with signa-

tures of both ID DC and ID CC

In this case,as the ID CC could not get the signature of ID DC,it is hard to cheat;and to ID DC,although it can obtain ID i,S C(ID i),H i,SN i,

and blind H i to get B i,it has no chance to fake N i,so that it resembles

to the situation of the?rst case,and it will be revealed eventually.

(d)The voter abstains after achieving the blind signature of RC

In this case,RC has more chances to cheat.It has(B i,S R(B i)),(H i,S D(H i)) and N i,but it does not have the crucial part,the signature of ID CC,

so that it will be revealed at last on the BBS.

(e)The voter abstains after making the bit commitment and achieving

the number j from CC

In this case,CC has more chances to cheat.However,it does not have the private key to the bit commitment,and the contents of

the ballot will not be released.If CC fake a ballot,the cheat will be

revealed as the arti?cial key k published on the BBS cannot match the

one in the database of RC.

From the analysis above,it is clear to see that in our protocol,there is no

restraint on the voter that he or she is free to abstain.

4.2Disadvantages of our model

As we all know,perfect thing does not exist.Although our protocol model

has many advantages,there still exists several?aws during the implement of it.

1.The cheating cannot be eliminated if more than one institutions of ID

DC,ID CC,RC,CC forge an alignment

(a)If ID CC and ID DC ally,ID CC will not prosecute ID DC if it forges

an arti?cial ID i,and ID DC can get the signature of ID CC,thus to

send a arti?cial vote to RC without being perceived.

(b)If ID DC and RC ally,and in this case,if someone abstains after getting

the ballot from ID DC,RC can get another signature from ID DC,thus

to cast a arti?cial vote to CC without being perceived.

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(c)If all the four institutions allies,the voter has no ability to gain the

equity against them.

2.Unable to satisfy the no-receipt standard

We know that if the voter has no evidence to prove that his vote had been cast to a certain candidate after the election,it is meaningless for the candidate to bribe the voter.However,in our protocol,the voter holds the signature from ID DC and RC,and the bit commitment key as well.He or she can use these information to?nd out which ballot on the BBS was cast by him or her,thus to prove he or she had supported the candidate who bribed them before the election.In this way,those candidates who bribes the voters will break the equity of the election.

5Conclusion

Our team sets out to come up with a strategy on how to improve the existing electronic voting protocols.The protocol model we establishes is a ameliorated protocol based on FOO protocol.Our protocol not only ensures the eligibility, privacy and veri?cation of election,but also improves it a lot.The main aspects we take into account can be illustrated like these:

1.Our protocol allows the voters to abstain while leaving no opportunity to

the forgery behaviors of the electoral institutions at the same time.

2.Our protocol eradicates the”crash”of votes in large scale voting.

3.We add a prosecution round before counting the votes.

We have used5entities,4of them are Electoral Management Centers,but the ef?ciency of our protocol can still be assured.However,a problem with any activities taken part in by humans is that the methodology used in the model cannot avoid the cheating schemes of some people,and the entire equity in a procedure is hardly to be satis?ed.Hence,we?nd it too harsh to forge a protocol that can totally avoid the cheating,especially when more than one institutions of the electoral management centers establish a alignment and collude.Another ?aw of our protocol which should be reconsidered carefully is that we could not erase the receipt which may lead to bribing behavior,but due to the limited time,we could not?nish our research in this aspect and we would like to?nish it in the future.

Team#9page19of19

6References

[1]https://www.doczj.com/doc/a113309249.html,/wiki/Electronic voting.

[2]XIANG Guang-li,CHEN Xin-meng,ZHU Ping,MA Jie.A Method of Ho-

momorphic Encryption.Wuhan University Journal of Natural Sciences.Vol.11

No.1:181-184,2006.

[3]https://www.doczj.com/doc/a113309249.html,/wiki/RSA

[4]https://www.doczj.com/doc/a113309249.html,/wiki/blind signature.

[5]https://www.doczj.com/doc/a113309249.html,/wiki/bit commitment.

[6]Fujioka A,Okamoto T,Ohta K.A Practical Secret Voting Scheme for Large

Scale Elections.In Advances in Cryptology-AUSCRYPT’92of Lecture

Notes in Computer Science,1993,718:244.

[7]Chaum D.Untraceable electronic mail,return address and digital pseudonyms[J].

Communication of ACM,1981,28(2):84-88.

葡萄酒的评价_全国数学建模大赛优秀论文

承诺书 我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则. 我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮件、网上咨询等）与队外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问题。 我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。 我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。如有违反竞赛规则的行为，我们将受到严肃处理。 我们授权全国大学生数学建模竞赛组委会，可将我们的论文以任何形式进行公开展示（包括进行网上公示，在书籍、期刊和其他媒体进行正式或非正式发表等）。 我们参赛选择的题号是（从A/B/C/D中选择一项填写）： A 我们的参赛报名号为（如果赛区设置报名号的话）： 所属学校（请填写完整的全名）：重庆工商大学 参赛队员(打印并签名) ：1. 2. 3. 指导教师或指导教师组负责人(打印并签名)： 日期： 2012 年 9 月 10 日赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：

编号专用页 赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）： 全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）：全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）：

葡萄酒的评价 摘要 酿酒葡萄的好坏与所酿葡萄酒的质量有直接的关系，葡萄酒和酿酒葡萄检测的理化指标会在一定的程度上反映葡萄酒和葡萄的质量。本论文主要研究葡萄酒的评价、酿酒葡萄的分级以及酿酒葡萄与葡萄酒的理化指标之间的相互关系问题。 对于问题一:我们从假设检验的角度出发分析，对两组的评分进行均值和方差运算，并在零假设成立的前提下通过使用Matlab 做T 检验，得出两组评酒员对于红葡萄酒的评价结果无显著性差异，而对于白葡萄酒的评价结果存在显著性差异的结果。再建立可信度模型 = H ，计算结果如下表， 对于问题二:根据葡萄酒质量的综合得分，将其划分为优、良、合格、不合格四个等级，并对酿酒葡萄的理化指标进行主成分分析，得出对葡萄影响较大的 到了它们的偏相关系矩阵。利用通径方法建立了数学模型，得出了它们之间的线性回归方程： 11231123=2.001x 0.0680.015x +........=0.0540.7580.753x ......... y x y x x ----+红红红红白白白白 对于问题四:在前面主成分分析和葡萄酒分级的基础上，建立Logistic 回归模型，并利用最大似然估计法求出线性回归方程的参数，得出线性回归方程。运用SPSS 软件，通过matlab 编程运算，求出受它们综合影响的线性回归方程。在验证时，随机从上面选取理化指标，将它们带入P 的计算式中，通过所求P 值判断此时葡萄酒质量所属级别，得出了不能用葡萄和葡萄酒的理化指标来评价葡萄酒的质量的结论。

美国数学建模大赛比赛规则

数学中国MCM/ICM参赛指南翻译（2014版） MCM:The Mathematical Contest in Modeling MCM：数学建模竞赛 ICM:The InterdisciplinaryContest in Modeling ICM：交叉学科建模竞赛ContestRules, Registration and Instructions 比赛规则，比赛注册方式和参赛指南 (All rules and instructions apply to both ICM and MCMcontests, except where otherwisenoted.)（所有MCM的说明和规则除特别说明以外都适用于 ICM） 每个MCM的参赛队需有一名所在单位的指导教师负责。 指导老师：请认真阅读这些说明，确保完成了所有相关的步骤。每位指导教师的责任包括确保每个参赛队正确注册并正确完成参加MCM/ ICM所要求的相关步骤。请在比赛前做一份《参赛指南》的拷贝，以便在竞赛时和结束后作为参考。 组委会很高兴宣布一个新的补充赛事（针对MCM/ICM 比赛的视频录制比赛）。点击这里阅读详情！ 1.竞赛前

A．注册 B．选好参赛队成员 2.竞赛开始之后 A．通过竞赛的网址查看题目 B．选题 C．参赛队准备解决方案 D．打印摘要和控制页面 3.竞赛结束之前 A.发送电子版论文。 4.竞赛结束的时候, A. 准备论文邮包 B．邮寄论文 5.竞赛结束之后 A. 确认论文收到 B．核实竞赛结果 C．发证书 D．颁奖 I. BEFORE THE CONTEST BEGINS:（竞赛前）A.注册 所有的参赛队必须在美国东部时间2014年2月6号（星期四）下午2点前完成注册。届时，注册系统将会自动关闭，不再接受新的注册。任何未在规定时间

数学建模国家一等奖优秀论文

２01４高教社杯全国大学生数学建模竞赛 承诺书 我们仔细阅读了《全国大学生数学建模竞赛章程》和《全国大学生数学建模竞赛参赛规则》(以下简称为“竞赛章程和参赛规则”，可从全国大学生数学建模竞赛网站下载)。 我们完全明白,在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式(包括电话、电子邮件、网上咨询等）与队外的任何人（包括指导教师)研究、讨论与赛题有关的问题。 我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛章程和参赛规则的，如果引用别人的成果或其他公开的资料(包括网上查到的资料),必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。 我们郑重承诺，严格遵守竞赛章程和参赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。如有违反竞赛章程和参赛规则的行为,我们将受到严肃处理。 我们授权全国大学生数学建模竞赛组委会，可将我们的论文以任何形式进行公开展示(包括进行网上公示，在书籍、期刊和其他媒体进行正式或非正式发表等)。 我们参赛选择的题号是(从Ａ/B/C/Ｄ中选择一项填写)：B 我们的报名参赛队号为（8位数字组成的编号）: 所属学校（请填写完整的全名)： 参赛队员(打印并签名) :1. 2． 3．

指导教师或指导教师组负责人(打印并签名): ?（论文纸质版与电子版中的以上信息必须一致,只是电子版中无需签名。以上内容请仔细核对，提交后将不再允许做任何修改。如填写错误，论文可能被取消评奖资格。) 日期： 20１4 年 9 月15日 赛区评阅编号(由赛区组委会评阅前进行编号）:

２０14高教社杯全国大学生数学建模竞赛 编号专用页 赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：赛区评阅记录(可供赛区评阅时使用）：

美国大学生数学建模竞赛组队和比赛流程

数学模型的组队非常重要，三个人的团队一定要有分工明确而且互有合作，三个人都有其各自的特长，这样在某方面的问题的处理上才会保持高效率。 三个人的分工可以分为这几个方面： 数学员：学习过很多数模相关的方法、知识，无论是对实际问题还是数学理论都有着比较敏感的思维能力，知道一个问题该怎样一步步经过化简而变为数学问题，而在数学上又有哪些相关的方法能够求解，他可以不能熟练地编程，但是要精通算法，能够一定程度上帮助程序员想算法，总之，数学员要做到的是能够把一个问题清晰地用数学关系定义，然后给出求解的方向； 程序员：负责实现数学员的想法，因为作为数学员，要完成大部分的模型建立工作，因此调试程序这类工作就必须交给程序员来分担了，一些程序细节程序员必须非常明白，需要出图，出数据的地方必须能够非常迅速地给出；ACM的参赛选手是个不错的选择，他们的程序调试能力能够节约大量的时间，提高在有限时间内工作的工作效率； 写手：在全文的写作中，数学员负责搭建模型的框架结构，程序员负责计算结果并与数学员讨论，进而形成模型部分的全部内容，而写手要做的。就是在此基础之上，将所有的图表，文字以一定的结构形式予以表达，注意写手时刻要从评委，也就是论文阅读者的角度考虑问题，在全文中形成一个完整地逻辑框架。同时要做好排版的工作，最终能够把数学员建立的模型和程序员算出的结果以最清晰的方式体现在论文中。一个好的写手能够清晰地分辨出模型中重要和次要的部分，这样对成文是有非常大的意义的。因为论文是评委能够唯一看到的成果，所以写手的水平直接决定了获奖的高低，重要性也不言而喻了。 三个人至少都能够擅长一方面的工作，同时相互之间也有交叉，这样，不至于在任何一个环节卡壳而没有人能够解决。因为每一项工作的工作量都比较庞大，因此，在准备的过程中就应该按照这个分工去准备而不要想着通吃。这样才真正达到了团队协作的效果。 比赛流程：对于比赛流程，在三天的国赛里，我们应该用这样一种安排方式：第一天：定题+资

SARS传播的数学模型 数学建模全国赛优秀论文

SARS传播的数学模型 (轩辕杨杰整理) 摘要 本文分析了题目所提供的早期SARS传播模型的合理性与实用性，认为该模型可以预测疫情发展的大致趋势，但是存在一定的不足.第一，混淆了累计患病人数与累计确诊人数的概念；第二，借助其他地区数据进行预测，后期预测结果不够准确；第三，模型的参数L、K的设定缺乏依据，具有一定的主观性. 针对早期模型的不足，在系统分析了SARS的传播机理后，把SARS的传播过程划分为：征兆期，爆发期，高峰期和衰退期4个阶段.将每个阶段影响SARS 传播的因素参数化，在传染病SIR模型的基础上，改进得到SARS传播模型.采用离散化的方法对本模型求数值解得到：北京SARS疫情的预测持续时间为106天，预测SARS患者累计2514人，与实际情况比较吻合. 应用SARS传播模型，对隔离时间及隔离措施强度的效果进行分析，得出结论：“早发现，早隔离”能有效减少累计患病人数；“严格隔离”能有效缩短疫情持续时间. 在建立模型的过程中发现，需要认清SARS传播机理，获得真实有效的数据.而题目所提供的累计确诊人数并不等于同期累计患病人数，这给模型的建立带来不小的困难. 本文分析了海外来京旅游人数受SARS的影响，建立时间序列半参数回归模型进行了预测，估算出SARS会对北京入境旅游业造成23.22亿元人民币损失，并预计北京海外旅游人数在10月以前能恢复正常. 最后给当地报刊写了一篇短文，介绍了建立传染病数学模型的重要性.

1．问题的重述 SARS （严重急性呼吸道综合症，俗称：非典型肺炎）的爆发和蔓延使我们认识到，定量地研究传染病的传播规律，为预测和控制传染病蔓延创造条件，具有很高的重要性.现需要做以下工作： （1） 对题目提供的一个早期模型，评价其合理性和实用性. （2） 建立自己的模型，说明优于早期模型的原因；说明怎样才能建立一个真正能够预测以及能为预防和控制提供可靠、足够信息的模型，并指出这样做的困难；评价卫生部门采取的措施，如：提前和延后5天采取严格的隔离措施，估计对疫情传播的影响. （3） 根据题目提供的数据建立相应的数学模型，预测SARS 对社会经济的影响. （4） 给当地报刊写一篇通俗短文，说明建立传染病数学模型的重要性. 2．早期模型的分析与评价 题目要求建立SARS 的传播模型，整个工作的关键是建立真正能够预测以及能为预防和控制提供可靠、足够的信息的模型.如何结合可靠、足够这两个要求评价一个模型的合理性和实用性，首先需要明确： 合理性定义 要求模型的建立有根据，预测结果切合实际. 实用性定义 要求模型能全面模拟真实情况，以量化指标指导实际. 所以合理的模型能为预防和控制提供可靠的信息；实用的模型能为预防和控制提供足够的信息. 2.1早期模型简述 早期模型是一个SARS 疫情分析及疫情走势预测的模型， 该模型假定初始时刻的病例数为0N ， 平均每病人每天可传染K 个人（K 一般为小数），K 代表某种社会环境下一个病人传染他人的平均概率，与全社会的警觉程度、政府和公众采取的各种措施有关.整个模型的K 值从开始到高峰期间保持不变，高峰期后 10天的范围内K 值逐步被调整到比较小的值，然后又保持不变. 平均每个病人可以直接感染他人的时间为L 天.整个模型的L 一直被定为20.则在L 天之内，病例数目的增长随时间t (单位天)的关系是： t k N t N )1()(0+?= 考虑传染期限L 的作用后，变化将显著偏离指数律，增长速度会放慢.采用半模拟循环计算的办法，把到达L 天的病例从可以引发直接传染的基数中去掉. 2.2早期模型合理性评价 根据早期模型对北京疫情的分析与预测，其先将北京的病例起点定在3月1日，经过大约59天在4月29日左右达到高峰，然后通过拟合起点和4月20日以后的数据定出高峰期以前的K =0.13913.高峰期后的K 值按香港情况变化，即10天范围内K 值逐步被调整到0.0273.L 恒为20.由此画出北京3月1日至5月7日疫情发展趋势拟合图像以及5月7日以后的疫情发展趋势预测图像，如图1.

3分钟完整了解·HiMCM美国高中生数学建模竞赛

眼看一年一度的美国高中生数学建模竞赛就要到来了，聪明机智的你准备好了吗？ 今年和码趣学院一起去参加吧！ 什么是HiMCM HiMCM(High School Mathematical Contest in Modeling)美国高中生数学建模竞赛，是美国数学及其应用联合会（COMAP）主办的活动，面向全球高中生开放。 竞赛始于1999年，大赛组委将现实生活中的各种问题作为赛题，通过比赛来考验学生的综合素质。

HiMCM不仅需要选手具备编程技巧，更强调数学，逻辑思维和论文写作能力。这项竞赛是借鉴了美国大学生数学建模竞赛的模式，结合中学生的特点进行设计的。 为什么要参加HiMCM 数学逻辑思维是众多学科的基础，在申请高中或大学专业的时候（如数学，经济学，计算机等），参加了优质的数学竞赛的经历都会大大提升申请者的学术背景。除了AMC这种书面数学竞赛，在某种程度上数学建模更能体现学生用数学知识解决各种问题的能力。

比赛形式 注意：HiMCM比赛可远程参加，无规定的比赛地点，无需提交纸质版论文。重要的是参赛者应注重解决方案的设计性，表述的清晰性。 1.参赛队伍在指定17天中，选择连续的36小时参加比赛。 2.比赛开始后，指导教师可登陆相应的网址查看赛题，从A题或B题中任选其一。 3.在选定的36小时之内，可以使用书本、计算机和网络，但不能和团队以外的任何人 员交流（包括本队指导老师） 比赛题目 1.比赛题目来自现实生活中的两个真实的问题，参赛队伍从两个选题中任选一个。比赛 题目为开放性的，没有唯一的解决方案。 2.赛事组委会的评审感兴趣的是参赛队伍解决问题的方法，所以不太完整的解决方案也 能提交。 3.参赛队伍必须将问题的解决方案整理成31页内的学术论文（包括一页摘要），学术 论文中可以用图表，数据等形式，支撑问题的解决方案 4.赛后，参赛队伍向COMPA递交学术论文，最终成果以英文报告的方式，通过电子 邮件上传。 表彰及奖励 参赛队伍的解决方案由COMPA组织专家评阅，最后评出： 特等奖（National Outstanding) 特等奖提名奖（National Finalist or Finalist） 一等奖（Meritorious)

美国数学建模比赛题目及翻译

PROBLEM A: The Ultimate Brownie Pan When baking in a rectangular pan heat is concentrated in the 4 corners and the product gets overcooked at the corners (and to a lesser extent at the edges). In a round pan the heat is distributed evenly over the entire outer edge and the product is not overcooked at the edges. However, since most ovens are rectangular in shape using round pans is not efficient with respect to using the space in an oven. Develop a model to show the distribution of heat across the outer edge of a pan for pans of different shapes - rectangular to circular and other shapes in between. Assume 1. A width to length ratio of W/L for the oven which is rectangular in shape. 2. Each pan must have an area of A. 3. Initially two racks in the oven, evenly spaced. Develop a model that can be used to select the best type of pan (shape) under the following conditions: 1. Maximize number of pans that can fit in the oven (N)

美国大学生数学建模竞赛优秀论文翻译

优化和评价的收费亭的数量 景区简介 由於公路出来的第一千九百三十，至今发展十分迅速在全世界逐渐成为骨架的运输系统，以其高速度，承载能力大，运输成本低，具有吸引力的旅游方便，减少交通堵塞。以下的快速传播的公路，相应的管理收费站设置支付和公路条件的改善公路和收费广场。 然而，随着越来越多的人口密度和产业基地，公路如花园州公园大道的经验严重交通挤塞收费广场在高峰时间。事实上，这是共同经历长时间的延误甚至在非赶这两小时收费广场。 在进入收费广场的车流量，球迷的较大的收费亭的数量，而当离开收费广场，川流不息的车辆需挤缩到的车道数的数量相等的车道收费广场前。因此，当交通繁忙时，拥堵现象发生在从收费广场。当交通非常拥挤，阻塞也会在进入收费广场因为所需要的时间为每个车辆付通行费。 因此，这是可取的，以尽量减少车辆烦恼限制数额收费广场引起的交通混乱。良好的设计，这些系统可以产生重大影响的有效利用的基础设施，并有助于提高居民的生活水平。通常，一个更大的收费亭的数量提供的数量比进入收费广场的道路。 事实上，高速公路收费广场和停车场出入口广场构成了一个独特的类型的运输系统，需要具体分析时，试图了解他们的工作和他们之间的互动与其他巷道组成部分。一方面，这些设施是一个最有效的手段收集用户收费或者停车服务或对道路，桥梁，隧道。另一方面，收费广场产生不利影响的吞吐量或设施的服务能力。收费广场的不利影响是特别明显时，通常是重交通。 其目标模式是保证收费广场可以处理交通流没有任何问题。车辆安全通行费广场也是一个重要的问题，如无障碍的收费广场。封锁交通流应尽量避免。 模型的目标是确定最优的收费亭的数量的基础上进行合理的优化准则。 主要原因是拥挤的

如何准备美国大学生数学建模比赛

如何准备美赛 数学模型：数学模型的功能大致有三种：评价、优化、预测。几乎所有模型都是围绕这三种功能来做的。比如，2012年美赛A题树叶分类属于评价模型，B题漂流露营安排则属于优化模型。 对于不同功能的模型有不同的方法，例如 评价模型方法有层次分析、模糊综合评价、熵值法等； 优化模型方法有启发式算法（模拟退火、遗传算法等）、仿真方法（蒙特卡洛、元胞自动机等）； 预测模型方法有灰色预测、神经网络、马尔科夫链等。 在数学中国、数学建模网站上有许多关于这些方法的相关介绍与文献。 软件与书籍： 软件一般三款足够：Matlab、SPSS、Lingo，学好一个即可。 书籍方面，推荐三本，一本入门，一本进级，一本参考，这三本足够： 《数学模型》姜启源谢金星叶俊高等教育出版社 《数学建模方法与分析》Mark M. Meerschaert 机械工业出版社 《数学建模算法与程序》司守奎国防工业出版社 入门的《数学模型》看一遍即可，对数学模型有一个初步的认识与把握，国赛前看完这本再练习几篇文章就差不多了。另外，关于入门，韩中庚的《数学建模方法及其应用》也是不错的，两本书选一本阅读即可。如果参加美赛的话，进级的《数学建模方法与分析》要仔细研究，这本书写的非常好，可以算是所有数模书籍中最好的了，没有之一，建议大家去买一本。这本书中开篇指出的最优化模型五步方法非常不错，后面的方法介绍的动态模型与概率模型也非常到位。参考书目《数学建模算法与程序》详细的介绍了多种建模方法，适合用来理解模型思想，参考自学。 分工合作：数模团队三个人，一般是分别负责建模、编程、写作。当然编程的可以建模，建模的也可以写作。这个要视具体情况来定，但这三样必须要有人擅长，这样才能保证团队最大发挥出潜能。 这三个人中负责建模的人是核心，要起主导作用，因为建模的人决定了整篇论文的思路与结构，尤其是模型的选择直接关系到了论文的结果与质量。 对于建模的人，首先要去大量的阅读文献，要见识尽可能多的模型，这样拿到一道题就能迅速反应到是哪一方面的模型，确定题目的整体思路。 其次是接口的制作，这是体现建模人水平的地方。所谓接口的制作就是把死的方法应用到具体问题上的过程，即用怎样的表达完成程序设计来实现模型。比如说遗传算法的方法步骤大家都知道，但是应用到具体问题上，编码、交换、变异等等怎么去做就是接口的制作。往往对于一道题目大家都能想到某种方法，可就是做不出来，这其实是因为接口不对导致的。做接口的技巧只能从不断地实践中习得，所以说建模的人任重道远。 另外，在平时训练时，团队讨论可以激烈一些，甚至可以吵架，但比赛时，一定要保持心平气和，不必激烈争论，大家各让3分，用最平和的方法讨论问题，往往能取得效果并且不耽误时间。经常有队伍在比赛期间发生不愉快，导致最后的失败，这是不应该发生的，毕竟大家为了一个共同的目标而奋斗，这种经历是很难得的。所以一定要协调好队员们之间的关系，这样才能保证正常发挥，顺利进行比赛。 美赛特点：一般人都认为美赛比国赛要难，这种难在思维上，美赛题目往往很新颖，一时间想不出用什么模型来解。这些题目发散性很强，需要查找大量文献来确定题目的真正意图，美赛更为注重思想，对结果的要求却不是很严格，如果你能做出一个很优秀的模型，也许结果并不理想也可能获得高奖。另外，美赛还难在它的实现，很多东西想到了，但实现起来非常困难，这需要较高的编程水平。 除了以上的差异，在实践过程中，美赛和国赛最大的区别有两点： 第一点区别当然是美赛要用英文写作，而且要阅读很多英文文献。对于文献阅读，可以安装有道词典，

美国大学生数学建模竞赛赛题翻译

2015年美国大学生数学建模竞赛赛题翻译 2015年美国大学生数学竞赛正在进行，比赛时间为北京时间：20１5年2月６日(星期五)上午9点—２月10日上午9点.竞赛以三人(本科生）为一组，在四天时间内,就指定的问题，完成该实际问题的数学建模的全过程,并就问题的重述、简化和假设及其合理性的论述、数学模型的建立和求解(及软件)、检验和改进、模型的优缺点及其可能的应用范围的自我评述等内容写出论文。 2０15 ＭＣM/ICM Ｐｒｏblems 总计4题，参赛者可从MＣM Pｒoｂlｅm A, MＣM Problem B，ICM Pｒoblem C oｒICM Ｐｒｏbｌem D等四道赛题中自由选择。 201５Contest Proｂｌems MCM ＰROBLEMS PROBLEM A: Erａdiｃating Ebｏla The wｏrｌｄmedical assoｃiatiｏn has ａnnounced that ｔheｉｒneｗmｅdiｃatioｎcouｌd stop Ｅbola anｄcｕｒｅｐａtｉents ｗhose dｉsease ｉs not aｄｖanced. Ｂuild a realistｉc, sensｉblｅ, ａnｄusefｕｌmodel thaｔｃｏnsiders not onlｙｔhｅsｐｒead of the dｉsease，ｔｈｅqｕaｎtｉｔy of ｔhｅmedｉcine needed，ｐｏｓsｉble ｆeasible delivｅｒy sysｔemｓ（seｎdiｎg ｔhe meｄiｃine to where iｔis neｅdｅｄ), （gｅｏgrａphiｃal）loｃatioｎs of ｄelｉvery，ｓｐeed of mａｎufacturing of tｈe ｖa ｃcine ｏｒｄruｇ, but also ａｎy oｔheｒcriticａl factors your ｔeam cｏnｓidｅrs ｎecessaｒｙas ｐarｔｏf thｅｍodel to ｏpｔimize thｅerａdicaｔioｎoｆEｂola，oｒａt lｅａｓt ｉts current sｔrain. Iｎadd ｉtion ｔo your ｍodｅling apprｏach fｏr thｅcontest, prepare ａ１—2 page ｎon-teｃｈnical ｌettｅr for ｔhe wｏrld ｍｅｄicaｌａｓsocｉation ｔｏuse ｉｎtheir announｃｅmｅｎt． 中文翻译： 问题一：根除埃博拉病毒 世界医学协会已经宣布他们的新药物能阻止埃博拉病毒并且可以治愈一些处于非晚期疾病患者。建立一个现实的,合理的并且有用的模型，该模型不仅考虑了疾病的蔓延,需要药物的量,可能可行的输送系统,输送的位置,疫苗或药物的生产速度，而且也要考虑其他重要的因素，诸如你的团队认为有必要作为模型的一部分来进行优化而使埃博拉病毒根除的一些因素，或者至少考虑当前的状态。除了你的用于比赛的建模方法外，为世界医学协会准备一份１-２页的非技术性的信,方便其在公告中使用。 PＲＯBLEＭB: Sｅａrchinｇfoｒａloｓt pｌａne Recａll the loｓｔMalａysian flight MH370．Build ａgeneriｃmaｔheｍatｉcaｌmｏｄel ｔｈat coｕld assist "seａrｃhers" ｉn plaｎninｇa useful seａrch ｆｏｒ a loｓt plaｎｅfeａred to hａｖe cｒａshed in ｏpｅn ｗatｅr sucｈas the Ａｔlantic, Paｃific，Iｎdian, Sｏuthｅrｎ，or Arcｔic Oceａn ｗｈil ｅｆlyinｇfrom PoinｔA to Poiｎt B. Ａｓsume thａt there are no sigｎals ｆroｍthe ｄowｎｅd pｌane。Your moｄel should recogｎiｚe thaｔｔherｅarｅmaｎy dｉfｆerｅnt ｔyｐes ｏf plaｎｅs ｆoｒｗ

2011年全国数学建模大赛A题获奖论文

城市表层土壤重金属污染分析 摘要 本文旨在对城市土壤地质环境的重金属污染状况进行分析，建立模型对金属污染物的分布特点、污染程度、传播特征以及污染源的确定进行有效的描述、评价和定位。 对于重金属空间分布问题，首先基于克里金插值法，应用Surfer 8软件对各数据点的分布情况进行模拟，得到了直观的重金属污染空间分布图形；随后，分别用内梅罗综合污染指数以及模糊评价标准和模型对城区内不同区域重金属的污染程度进行了评判。 对于金属污染的主要原因分析问题，基于因子分析法、问题一的结果和对各个金属污染物的来源分析等因素，判断出金属污染的主要原因有：工业生产、汽车尾气排放、石油加工并推测该区域是镍矿富集区。随后讨论了污染源之间的相互关系和不同金属的污染贡献率。 针对污染源位置确定问题，我们建立了两个模型：模型一以流程图的形式出现，基于污染传播的一般规律建立模型，求取污染源范围，模型作用更倾向于确定污染源的位置；模型二基于最小二乘法原理，建立了拟合二次曲面方程，在有效确定污染源的同时也反映了其传播特征，模型更加清楚，理论性也更强。 在研究城市地质环境的演变模式问题中，我们对针对污染源位置确定问题所建模型的优缺点进行了评价，同时建立了考虑了时间，地域环境和传播媒介的污染物传播模型，从而反映了地质的演变。 综上所述，本文模型的特点是从简单的模型建立起，强更准确的数学模型发展，逐步达到目标期望。 关键词：重金属污染，克里金插值最小二乘法因子分析流程图

一、问题重述 1.1问题背景 随着城市经济的快速发展和城市人口的不断增加，人类活动对城市环境质量的影响日显突出。对城市土壤地质环境异常的查证，以及如何应用查证获得的海量数据资料开展城市环境质量评价，研究人类活动影响下城市地质环境的演变模式，日益成为人们关注的焦点。评价和研究城市土壤重金属污染程度，讨论土壤中重金属的空间分布，研究城市土壤重金属污染特征、污染来源以及在环境中迁移、转化机理，并对城市环境污染治理和城市进一步的发展规划提出科学建议，不仅有利于城市生态环境良性发展，有利于人类与自然和谐，也有利于人类社会 健康和城市可持续发展[1] 。按照功能划分，城区一般可分为生活区、工业区、山区、主干道路区及公园绿地区等，不同的区域环境受人类活动影响的程度不同。 现对某城市城区土壤地质环境进行调查。为此，将所考察的城区划分为间距1公里左右的网格子区域，按照每平方公里1个采样点对表层土（0~10 厘米深度）进行取样、编号，并用GPS 记录采样点的位置。应用专门仪器测试分析，获得了每个样本所含的多种化学元素的浓度数据。另一方面，按照2公里的间距在那些远离人群及工业活动的自然区取样，将其作为该城区表层土壤中元素的背景值。 1.2 目标任务 (1) 给出8种主要重金属元素在该城区的空间分布，并分析该城区内不同区域重金属的污染程度。 (2) 通过数据分析，说明重金属污染的主要原因。 (3) 分析重金属污染物的传播特征，由此建立模型，确定污染源的位置。 (4) 分析所建立模型的优缺点，为更好地研究城市地质环境的演变模式，分析还应收集的信息，并进一步探索怎样利用收集的信息建立模型及解决问题。 二、 模型假设 1）忽略地下矿源对污染物浓度的影响； 2）认为海拔对污染物的分布较小，故只在少数模型中讨论其作用； 3）认为题目中的采样方式是科学的，能够客观反映污染源的分布。 三、 符号说明 3.1第一问中的符号说明 i p ——污染物i 的环境污染指数 i C ——污染物i 的实测值 i S ——污染物i 的背景值 m ax (/)i i C S ——土壤污染指数的最大值 (/)i i avg C S ——土壤污染指数的平均值

2011年数学建模大赛优秀论文

交巡警服务平台的设置与调度的数学模型 摘要 针对交巡警服务平台的设置与调度问题，本文主要考虑出警速度和各服务平台的工作量来建立合理方案。对于A区的20个交巡警服务平台分配管辖范围的问题，我们采用Dijkstra算法，分别求得在3分钟内从服务台可以到达的路口。根据就近原则，每个路口归它最近的服务台管辖。 对进出A区的13个交通要道进行快速全封锁，我们采用目标规划进行建模，运用MATLAB软件编程，先找出13个交通要道到20个服务台的所有路径。然后在保证全封锁时间最短的前提下，再考虑局部区域的封锁效率，即总封锁时间最短，封锁过程中总路程最小，从而得到一个较优的封锁方案。 为解决前面问题中3分钟内交巡警不能到达的路口问题，并减少工作量大的地区的负担，这里工作量以第一小问中20个服务台覆盖的路口发案率之和以及区域内的距离的和来衡量。对此我们计划增加四个交巡警服务台。避免有些地方出警时间过长和服务台工作量不均衡的情况。 对全市六个区交警平台设计是否合理，主要以单位服务台所管节点数，单位服务台所覆盖面积，以及单位服务台处理案件频率这些因素进行研究分析。以A 区的指标作为参考，来检验交警服务平台设置是否合理。 对于发生在P点的刑事案件，采用改进的深度搜索和树的生成相结合的方法，对逃亡的犯罪嫌疑人进行可能的逃逸路径搜索。由于警方是在案发后3分钟才接到报警，因此需知道疑犯在这3分钟内可能的路线。要想围堵嫌疑犯，服务台必须要在嫌疑犯到达某节点之前到达。用MATLAB编程，搜索出嫌疑犯可能逃跑的路线，然后调度附近的服务台对满足条件的节点进行封锁，从而实现对疑犯的围堵。 关键词：Dijkstra算法；目标规划；搜索；

数学建模B题优秀论文

2010高教社杯全国大学生数学建模竞赛 承诺书 我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则. 我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮件、网上咨询等）与队外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问题。 我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他公开的 资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。 我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。如有违反竞赛规 则的行为，我们将受到严肃处理。 我们参赛选择的题号是（从A/B/C/D中选择一项填写）： B 我们的参赛报名号为（如果赛区设置报名号的话）： 所属学校（请填写完整的全名）： 参赛队员 (打印并签名) ：1. 王静茹 2. 杨曼 3. 朱元霞 指导教师或指导教师组负责人 (打印并签名)： 日期：年月日 赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：

2010高教社杯全国大学生数学建模竞赛 编 号 专 用 页 赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）： 赛区评阅记录（可供赛区评阅时使用）： 评 阅 人 评 分 备 注 全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）： 全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）： 2010年上海世博会经济影响力的定量评估 摘要 本文选取2010年上海世博会对上海经济的影响作为研究对象，首先，我们选择了 五届影响力较大的世博会与上海世博会进行了定量的纵向评估。 利用互联网的相关数据，运用层次分析法确定了各级评价指标的相对权重，然后 利用模糊综合评判法给这六届世博会的经济影响力进行了定量评估，利用MATLAB 计算出了1933年芝加哥世博会以来六届综合性世博会的经济影响力的综合评分依次为 75.12、80.01、80、11、77.35、79.35、80.75，由表我们可以肯定上海世博会的经济影响力是继1851年伦敦世博会以来较强的。 其次我们采用投入——产出模型模型的核心思想，以年份与GDP 的对数值的二次 相关关系和上海市社会固定资产总投入与GDP 的对数值的线性关系，利用上海统计年鉴发布的数据，分别建立无世博影响的表达式i i i x x x e Q 21210904.01117.00032.06278.81-++=，与有世博影响的表达式i i i x x x e Q 21212955.00176.00019.01211.82+-+=，两式的预测误差均在1.1%以内。与 2008年真实值比较，用表达式1Q 预测2008年的GDP 的值可以得出世博会对2008年上海市经济贡献率达到20.9%。并且在得知申办世博会后第i 年上海市固定投入总额的前提下由%1002 12?-=Q Q Q η可求出世博会对上海地区经济的持续性积极影响。如假设2011年市固定资产总投资为5600亿元，则世博会对上海经济有16%的积极影响。 最后,经过对2010年上海世博会的经济影响力的两方面的评估,我们得知上海世博 会在历届世博会的经济影响力的综合评分中是最高的。由此得出,上海世博会对上海经济的影响力是非常大的,此次世博会除了对上海的直接收益影响明显外, 世博会对上海地区经济的持续性积极影响。 关键词：层次分析 模糊综合评判 投入——产出模型 回归模型 一、问题重述 2010年上海世博会是首次在中国举办的世界博览会。从1851年伦敦的“万国工业博览会”开始，世博会正日益成为各国人民交流历史文化、展示科技成果、体现合作精神、展望未来发展等的重要舞台。请你们选择感兴趣的某个侧面，建立数学模型，利用互联网数据，定量评估2010年上海世博会的影响力。 二、问题分析

美国大学生数学建模竞赛赛前培训心得体会

美国大学生数学建模竞赛赛前培训心得体会 数学建模（Mathematical Modeding）是对现实世界的一个特定对象，为了一个特定目的，根据特有的内在规律，作出一些必要的简化假设，运用适当的数学工具，得到一个数学结构的过程[1].美国大学生数学建模竞赛（MCM/ICM），是一项国际级的竞赛项目，为现今各类数学建模竞赛之鼻祖。 MCM/ICM 是Mathematical Contest in Modeling 和InterdisciplinaryContest in Modeling 的缩写，即数学建模竞赛和交叉学科建模竞赛[2].MCM始于1985年，ICM始于2000年，由美国自然基金协会和美国数学应用协会共同主办，美国运筹学学会、工业与应用数学学会、数学学会等多家机构协办，比赛每年举办一次。MCM/ICM着重强调研究问题、解决方案的原创性团队合作、交流以及结果的合理性。竞赛形式为三名学生组成一队在四天内任选一题，完成该实际问题的数学建模的全过程，并就问题的重述、简化和假设及其合理性的论述、数学模型的建立和求解（及软件）、检验和改进、模型的优缺点及其可能的应用范围的自我评述等内容写出英文论文。 沈阳工业大学从2007年开始参加美国大学生数学建模竞赛，截至到2015年共参加了9届。2015年共有16组美赛队伍，是我校参加美赛队伍最多一届。前八届竞赛中，共获得一等奖 6 次，二等奖12 次，三等奖22 次。2015 年获得一等奖2 组，二等奖3 组，

三等奖6 组。总结我校9 年来参加美国大学生数学建模竞赛的经验，笔者从美国大学生数学建模竞赛的赛前培训工作出发，总结几点心得体会，供同行们参考与讨论。 1 选拔优秀学生组队培训是美国大学生数学建模竞赛赛前培训的前提 数学建模竞赛的主角是参赛队员，选拔参赛队员的成功与否直接影响到参赛成绩。我们首先在参加全国大学生数学建模竞赛并获奖的同学中进行动员报名，经过一个阶段的培训后选拔出参加寒假集训队员，暑期集训结束后通过模拟最终确定参赛队员。主要围绕以下几个方面选择参赛队员：首先，要选拔那些对美国大学生数学建模活动有浓厚兴趣的同学；其次，选拔那些有创造力、勤于思考、数学功底强，有一定的编程能力或数学软件使用能力，英语较好的参赛队员；还有，注意参赛队员能力搭配和团结协作。 2 优秀的指导教师组是美国大学生数学建模竞赛赛前培训的基础 在美国大学生数学建模赛前培训中，指导教师是核心。指导教师也是保证培训效果和竞赛成功的关键因素。9年来，指导教师组始终保持业务素质高、乐于奉献、具有团结协作的精神。每年11月份开始周末集训，寒假期间开始全天集中培训，大家都放弃了周六、周日休息进行培训。尤其寒假的三周集训，大家放弃了假期与家人的团聚，每天和参赛同学在实验室里，讨论论文，编写程序，研究英文论文的写作。另外",传帮带"已在指导教师队伍中形成，现

全国大学生数学建模竞赛b题全国优秀论文

基于打车软件的出租车供求匹配度模型研究与分析 摘要 目前城市“出行难”、“打车难”的社会难题导致越来越多的线上打车软件出现在市场上。“打车难”已成为社会热点。以此为背景，本文将要解决分析的三个问题应运而生。 本文运用主成分分析、定性分析等分析方法以及部分经济学理论成功解决了这三个问 题，得到了不同时空下衡量出租车资源供求匹配程度的指标与模型以及一个合适的补贴 方案政策，并对现有的各公司出租车补贴政策进行了分析。 针对问题一，根据各大城市的宏观出租车数据，绘制柱形图进行重点数据的对比分 析，首先确定适合进行分析研究的城市。之后，根据该市不同地区、时间段的不同特点 选择多个数据样本区，以数据样本区作为研究对象，进行多种数据（包括出租车分布、 出租车需求量等）的采集整理。接着，通过主成分分析法确定模型的目标函数、约束条 件等。最后运用spss软件工具对数据进行计算，求出匹配程度函数F 与指标的关系式， 并对结果进行分析。 针对问题二，在各公司出租车补贴政策部分已知的情况下，综合考虑出租车司机以 及顾客两个方面的利益，分别就理想情况与实际情况进行全方位的分析。在问题一的模 型与数据结果基础上，首先分别从给司机和乘客补贴两个角度定性分析了补贴的效果。 重点就给司机进行补贴的方式进行讨论，定量分析了目前补贴方案的效果，得出了如果 统一给每次成功的打车给予相同的补贴无法改善打车难易程度的结论，并对第三问模型 的设计提供了启示，即需要对具有不同打车难易程度和需求量的区域采取分级的补贴政 策。 针对问题三，在问题二的基础上我们设计了一种根据不同区域打车难易程度和需求

量来确定补贴等级的方法。设计了相应的量化指标，以极大化各区域打车难易程度降低 的幅度之和作为目标，建立该问题的规划模型。目的是通过优化求解该模型，使得通过 求得的优化补贴方案，能够优化调度出租车资源，使得打车难区域得到缓解。通过设计 启发式原则和计算机模拟的方法进行求解，并以具体案例分析得到，本文方法相对统一 的补贴方案而言的确可以一定程度缓解打车难的程度。 关键词：主成分分析法，供求匹配度，最优化模型，出租车流动平衡 1

2016年美国大学生数学建模竞赛题目

2016年美国大学生数学建模竞赛题目 第５卷第２期 ２０１６年６月 、?．．．．? ‘．¨．．．‘－．．．．．’．．．Ⅲ’¨．．．．‘．．．．．．‘．．．¨．！数学建模及其应用ＭａｔｈｅｍａｔｉｃａＩＭＯｄｅ¨ｎｇａｎｄｌｔｓＡｐｐＩｉＣａｔｉＯｎｓＶＯＩ．５Ｎｏ．２Ｊｕｎ．２０１６ ｛竞赛论坛｝ ＾¨Ｉ?。?－．．哪?．．．岫?．．．嘶?．．－‘?‘?．．．Ⅵ? ‘‘“??Ｉ ２０１６年美国大学生数学建模竞赛题目 韩中庚译 （解放军信息工程大学四院，河南郑州４５０００１） 问题Ａ：热水澡 人们经常会通过用一个水龙头将浴缸注满热水，然后坐在浴缸里清洗和放松。这个浴缸不是带有二次加热系统和循环喷流的温泉式浴缸，而是一个简单的水容器。过一会儿，洗澡水就会明显变凉，所以洗澡的人需要不停地从水龙头注入热水，以加热洗浴的水。该浴缸的设计是这样一种方式，即当浴缸里的水达到容量极限时，多余的水就会通过溢水口流出。考虑空间和时间等因素，建立一个浴缸的水温控制模型，以确定最佳策略，使浴缸里的人可以利用这个策略让整个浴缸中的水保持或尽可能接近初始的温度，而且不浪费太多的水。 利用你们的模型来确定这个策略对浴缸的形状和体积，以及对浴缸中人的形状、体积、温度和活动等因素的依赖程度。如果这个人一开始用了一种泡泡浴剂加入浴缸中以助清洗，这会对你们的模型结果有怎样的影响？

除了要求提交１页的ＭＣＭ摘要之外，你们的报告必须包括１页为浴缸用户准备的非技术性的说明书，来阐述你们的策略，同时解释为什么保持洗澡水的恒温如此之难。 问题Ｂ：太空垃圾 地球轨道上的小碎片数量已引起人们越来越多的关注。据估计，目前有超过５０００００块的空间碎片，也被称为轨道碎片，由于被认为对空间飞行器是潜在的威胁而正在被跟踪。２００９年２月１０日，俄罗斯卫星Ｋｏｓｍｏｓ一２２５１和美国卫星Ｉｒｉｄｉｕｍ一３３相撞之后，该问题受到了新闻媒体更广泛的讨论。 目前提出了一些清除碎片的方法，这些方法包括使用微型的基于太空的喷水飞机和高能量的激光来针对一些特定的碎片，以及设计大型卫星来清扫碎片。碎片按照大小和质量的不同，从刷了油漆的薄片到废弃的卫星都有，碎片的高速运行轨道使得捕捉它十分困难。 试建立一个随时间变化的模型，确定最佳的方法或组合方法，为一个私营企业提供解决空间碎片问题的商机。你们的模型应该包括定量和／或定性地对成本、风险、收益的估计，并考虑其他相关的一些主要因素。你们的模型应该能够评估一种方法，以及组合方法，并能够解释各种重要情形。 利用你们的模型，试讨论这个商机是否存在。如果存在可行的解决方案，试比较不同的去除碎片的方案，并给出具体的方案是如何清除碎片的。如果没有这种可能的商机，请你们提供一个创新性的方案来避免碰撞。 除了ＭＣＭ要求提交的１页摘要外，你们还应提交１份２页纸的执行报告，要介绍你们所考虑的所有方案和主要的建模结果，并且利用你们的研究提供一个合理的行动建议，可以是单一的具体行动、联合行动，或不采取行动。这个执行报告是写给那些没有技术背景的高层政策制定者和新闻媒体分析者看的。 问题Ｃ：Ｇｏｏｄｇｒａｎｔ的挑战 Ｇｏｏｄｇｒａｎｔ基金会是一个慈善组织，其目的是提高美国高校就读的本科生的教育绩效。为此，基金