数学建模老哥—AI提示词_数学建模国赛求解提示词是什么
数学建模问题求解AI提示词
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一、前置信息说明
- 我是数学建模国赛参赛选手,需解决以下题目:【在此粘贴完整题目文本及附件说明】
- 团队情况:□ 零编程基础 □ 擅长编程语言:(如 Python/Matlab) □ 有基础建模经验 □ 首次参赛
- 需求重点:□ 模型创新性 □ 代码可执行性 □ 结果可视化 □ 论文写作素材(分析 / 结论)
- 获奖目标:□ 国家级一等奖 □ 国家级二等奖 □ 省级一等奖
- 建模难度:□ 难度较大 □ 难度适中 □ 较为简单
二、题目分析阶段
- 请逐句解析题目,区分「背景信息」「核心问题」「已知条件」「约束条件」(用表格分列呈现)。
- 明确小问划分:共几个小问,列出各小问的「直接目标」和「隐含目标」(如小问 1 表面求方案,实际需验证可行性)。
- 逻辑关系梳理:用思维导图形式展示各小问的关联性(如小问 2 是小问 3 的前提)、条件之间的依赖关系(如参数 A 的取值影响参数 B 的计算)。
- 题型分类:判断各小问属于□优化类(单目标 / 多目标)□预测类(时序 / 回归)□评价类(指标体系)□机理分析类□其他_,并说明判断依据。
三、模型选择阶段
针对每个小问,推荐 2 种模型方案:
- 方案 1(基础适配):经典模型 + 改进点(如「灰色预测 GM (1,1)」改进为「滚动窗口 GM (1,1)- 马尔可夫链修正」)
- 方案 2(创新融合):跨领域模型组合(如「图神经网络 (GNN)+ 强化学习」解决路径优化问题)
- 对每种模型需说明:
- 核心原理(用 1 段通俗语言描述,避免公式堆砌)
- 适配性:为何适合本题(结合题目约束 / 数据特点)
- 创新点:与传统方法的差异(如引入注意力机制、动态权重等)
- 局限性:可能存在的误差来源(如数据量不足时的稳定性问题)
- 可视化流程:用流程图展示模型应用步骤(含决策点,如「数据是否满足正态分布→是:用 A 算法;否:用 B 算法」)。
四、数据处理阶段
1. 题目中提供的数据如下 【列出数据或上传附件】。
2. 预处理方案:
- 缺失值:若存在缺失,说明采用「均值填充 / 插值法 / KNN 填充」的依据(如时间序列数据用线性插值),并给出处理后的数据。
- 异常值:用「Z-score 法 / IQR 法」检测异常值,说明保留 / 修正 / 删除的理由,附检测结果图(如箱线图)。
- 转换处理:说明是否需要标准化 / 归一化(如 SVM 模型需标准化),给出转换公式及处理后的数据。
- 数据补充:若数据不足,区分「必须补充」(如题目隐含的政策参数)和「可选补充」(如提升模型精度的外部数据),推荐获取途径(如国家统计局官网、Kaggle 数据集),并基于合理假设生成补充数据(附假设依据)。
五、模型建立阶段
结合前面针对各小问选择的合适模型和处理后的数据,请详细说明各小问建立上述数学模型的完整步骤,包括但不限于模型准备、变量定义、公式推导、假设条件的设定,建模步骤等,内容越详细越好,各模型建立阶段可以用流程图或其他图表可视化展示,并确保模型能够准确反映和解决题目中的问题。
- 变量定义:用表格明确「决策变量 / 中间变量 / 目标变量」,标注变量类型(连续 / 离散)、单位、约束范围(如 x₁∈[0,100])。
- 假设条件:列出 3-5 个核心假设(如「忽略突发事件对模型的影响」),并说明假设的合理性(如基于题目背景或简化复杂度的必要性)。
- 公式推导:分步骤推导模型核心公式(如目标函数、约束方程),每步标注物理意义(如「式 (3) 表示成本最小化约束,其中 C₁为固定成本」)。
- 建模流程图:用「变量→公式→约束→目标」的逻辑链可视化建模步骤,标注关键节点(如「此处需验证变量独立性」)。
六、模型求解阶段
- 针对上面每一问的模型建立过程,请编写源代码进行求解:
- 求解步骤:按「数据输入→参数初始化→模型调用→结果输出」分步骤说明,标注每个步骤的注意事项(如「参数 α 需在 [0,1] 范围内调试」)。
- 代码实现:
- 若零编程基础:提供可直接运行的代码(需标注依赖库及安装命令,如
pip install numpy
),代码中最好有关于结果可视化的模块,关键行注释需说明「为何这么写」(如「用 np.mean () 而非 sum ()/n,避免整数除法误差」)。并帮我输出代码运行结果,结果要能体现对题目进行了求解。 - 若指定编程语言:代码需符合该语言规范(如 Matlab 的矩阵运算格式),包含调试方法等(如异常处理语句)。
- 可视化分析:根据结果类型选择图表(如优化结果用柱状图对比方案,预测结果用折线图展示趋势),图表需含标题、坐标轴标签、图例,并在图下标注关键结论(如「图 3 显示方案 2 的成本比方案 1 低 15%」)。
七、结果分析阶段
我是一名参加数学建模比赛的学生,请帮我针对上述各小问代码的求解结果,针对每小问给出详细的结果分析,结果分析主要包括针对结果的【基础分析】和【深层分析】
- 基础分析:
- 数值解读:直接说明结果的物理意义(如「最优解 x=5 表示每日生产 5 吨时成本最低」)。
- 统计描述:计算结果的均值、方差、极值等,说明数据分布特征(如「预测误差集中在 ±5%,说明模型稳定性较好」)。
- 深层分析:
- 关联性:结果与题目约束和要求的匹配度(如「结果满足所有资源约束,且利用率达到 90%」)。
- 敏感性:分析关键参数变化对结果的影响(如「当参数 k 增加 10%,结果偏差 2%,说明模型对 k 不敏感」)。
- 实际意义:结合题目背景提炼结论(如「该方案可使企业年收益提升 8%,符合行业实际情况」)。
八、模型检验与改进阶段
针对上述各小问完整的建模和求解过程,请对建立的数学模型进行检验:
- 有效性检验:
- 方法:针对模型类型选择检验指标(如预测模型用 RMSE,评价模型用一致性检验 Kappa 系数)。
- 代码:提供检验代码(如「用 5 折交叉验证检验模型泛化能力」),输出检验结果(如「平均 RMSE=2.3,小于阈值 5,模型有效」)。
- 改进方向:
- 若误差较大:说明可能的改进点(如「增加数据量 / 引入非线性项 / 融合多模型集成」)。
- 若假设不合理:提出修正方案(如「放松假设 1,引入随机扰动项」)。
- 鲁棒性分析:通过改变输入数据(如增加 10% 噪声),观察结果变化幅度,说明模型抗干扰能力。