第323章 数学建模入门(1 / 1)

周六的早晨,红石庄园比平时更安静一些。

江蓓儿起床时,江水溶和严隽还在睡。

她轻手轻脚地下楼,给自己热了杯牛奶,然后坐在餐桌前,打开电脑。

屏幕上显示的是数学建模竞赛的历年题目分析。

她已经把所有能找到的资料都整理好了,按照难度、类型、知识需求做了分类。

“这么早就开始工作了?”

江水溶的声音从楼梯口传来。

他穿着睡衣走下来,看到女儿专注的样子,忍不住笑了。

“爸爸早。”江蓓儿头也不抬,“我在整理竞赛资料。”

“需要帮忙吗?”

“不用。”江蓓儿顿了顿,补充道,“但可以帮我看看这个分类是否合理。”

江水溶走过去,看着屏幕上的表格。

虽然他对数学建模不太了解,但还是能看出女儿的整理很系统。

“看起来很专业,”他说,“不过蓓儿,今天是周末,要不要休息一下?下午爸爸带你去科技馆?”

“科技馆?”江蓓儿终于抬起头,“有什么特别展览吗?”

“听说新开了个‘数学奇观’展区,”江水溶说,“有很多互动模型,你可能会感兴趣。”

江蓓儿想了想,点头:“好。但上午我要把资料整理完。”

“行,老爸不打扰你。”

江水溶去厨房准备早餐,留下江蓓儿继续工作。

上午十点,江蓓儿完成了资料的初步整理。

她给白彦秋发了封邮件,附上了整理好的文档和一份学习计划。

计划很详细:第一周掌握基础知识,第二周练习典型题型,第三周开始模拟实战。

每天都有具体的学习任务和问题清单。

邮件发出去不到十分钟,就收到了回复。

“收到。已开始学习。有一个问题:第二天的‘随机过程模拟’部分,是否需要提前学习概率论?白彦秋”

江蓓儿回复:“需要。参考附件中的概率论速成材料。重点掌握期望、方差、常见分布。”

“明白。正在看。”

简单直接的对话,没有多余的客套。

江蓓儿喜欢这种效率。

---

下午,江水溶果然带江蓓儿去了科技馆。

新开的“数学奇观”展区确实很有特色。

有巨大的分形投影墙,有可以亲自操作的莫比乌斯带轨道,还有展示四维超立方体投影的动态模型。

江蓓儿站在那个四维模型前看了很久。

“这就是你上次提到的模型吧?”江水溶问。

“类似,”江蓓儿说,“但这个是简化版,没有白彦秋做的那个精细。”

“你还记得他那个模型的样子?”

“记得。”江蓓儿平静地说,“节点连接处的角度可以优化,但整体结构正确。”

她走到一个互动屏幕前,屏幕上显示的是着名的“旅行商问题”——寻找最短路径遍历多个城市。

江蓓儿手指在屏幕上划动,很快找到了一组近似最优解。

“这个模型可以用动态规划或者模拟退火算法解决,”她自言自语,“但数据规模大的时候需要启发式算法……”

“蓓儿,”江水溶轻声说,“现在是出来玩的,不是来工作的。”

“哦。”江蓓儿收回手,但眼睛还是盯着屏幕上的算法说明。

父女俩在展区转了一圈,最后在一个展示哥德尔不完备定理的展板前停下。

展板上的解释很简略,但江蓓儿看得很认真。

“任何足够复杂的形式系统,都存在既不能证明也不能证伪的命题……”她念着展板上的文字,“数学也有极限。”

“觉得失望吗?”江水溶问。

“不,”江蓓儿摇头,“觉得有意思。如果数学有极限,那说明有些东西可能是永远无法被完全理解的。就像石门……”

她停住了。

江水溶立刻警觉地看向四周,确认没人注意他们,才压低声音:“蓓儿,在外面说话要小心。”

“我知道。”

江蓓儿小声说,“我只是在想,如果石门背后的东西涉及超越数学极限的领域,我们可能永远无法真正理解它。”

“但还是要尝试,对吗?”

“嗯。”江蓓儿点头,“就像哥德尔定理虽然指出了极限,但数学家们还是在努力拓展边界。”

江水溶看着女儿坚定的眼神,心中既骄傲又担忧。

这个孩子,注定要走上一条充满未知和挑战的路。

而他能做的,只有支持她,保护她,在她需要的时候给她一个可以依靠的家。

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周日下午,江蓓儿收到白彦秋的第二封邮件。

邮件里是一个压缩文件,解压后是几个编程代码和一份详细的学习报告。

报告写得很认真:

第一天完成了概率论速成,理解了常见分布的特点;

第二天开始学习随机过程模拟,已经能写出简单的蒙特卡洛模拟程序;

第三天预习了线性规划和整数规划的基本算法……

报告最后是几个问题,都是学习过程中遇到的难点。

江蓓儿一一回复,指出了几个理解偏差的地方,还附上了更深入的参考资料。

邮件往来就这样持续着。

周一上学时,两人之间的交流已经自然了许多。

“邮件里提到的马尔可夫链,我还有些不明白,”

课间时白彦秋主动走过来,“状态转移概率矩阵的计算,为什么需要归一化条件?”

“为了确保概率守恒。”

江蓓儿从书包里拿出草稿纸,快速画了一个状态转移图,“每个状态出发的概率之和必须为1,否则模型就不符合概率定义。”

“我懂了。”白彦秋点头,“那隐马尔可夫模型呢?和普通马尔可夫链有什么区别?”

“增加了观测状态和隐藏状态的概念。”

江蓓儿继续画图,“实际观测到的是表层现象,背后有隐藏的状态转移过程。需要用维特比算法或者前向-后向算法做推断。”

她讲得很仔细,白彦秋听得很认真。

周围的同学已经习惯了这一幕——江蓓儿和白彦秋总是在讨论一些听不懂的数学问题。

一开始还有人围观,后来发现完全听不懂,也就失去了兴趣。

只有林晓晓依然会凑过来,虽然听不懂,但还是一脸崇拜地看着江蓓儿。

“蓓儿好厉害啊,”她小声对同桌说,“讲的东西我都听不懂,但感觉好厉害的样子。”

“是啊,”同桌也感慨,“他们俩简直就是我们班的数学双星。”

数学双星。

这个称呼不知从什么时候开始,悄悄在班级里传开了。

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周二放学后,班主任把江蓓儿和白彦秋叫到办公室。

“竞赛的详细通知下来了,”老师说,“这次是团队赛,每个队3-5人。你们只有两个人,要不要再找几个同学加入?”

江蓓儿立刻摇头:“不用。”

“可是规则要求至少三人……”老师为难地说。

“我们可以找外援吗?”白彦秋问。

“外援?”

“比如大学生或者研究生?”白彦秋说,“我表哥是数学系大二的学生,他可以作为顾问加入,但不参与实际解题。”

老师想了想:“这个……我得问问组委会。但如果只是顾问,应该可以。不过你们确定两个人能行吗?竞赛要连续48小时解题,强度很大。”

“能行。”江蓓儿简短地说。

白彦秋也点头:“我们可以的,老师。”

老师看着这两个自信的孩子,叹了口气:“好吧,我去问问组委会。你们先按两人团队准备,如果有变化再通知你们。”

走出办公室,白彦秋问:“真的不需要再找队员吗?”

“不需要。”江蓓儿说,“人多反而效率低。两个人刚好,可以充分讨论,又不会有太多分歧。”

“你已经有计划了?”

“嗯。”江蓓儿从书包里拿出一张纸,“这是初步分工。我负责算法设计和模型构建,你负责数据处理和编程实现。有问题吗?”

白彦秋接过纸看了看,摇头:“没有。分工很合理。”

“那好,”江蓓儿说,“从明天开始,每天放学后训练两小时。周末全天训练。”

“好。”白彦秋毫不犹豫地答应。

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训练从周三正式开始。

放学后,两人留在空教室,江蓓儿拿出了准备好的模拟题。

“第一题:城市交通流优化。给出一个路网结构和车流量数据,设计信号灯控制方案,使总通行时间最小。”

白彦秋快速浏览题目:“这是典型的网络流优化问题。可以用图论建模,结合排队论考虑拥堵效应。”

“用什么算法?”

“线性规划或者整数规划,”白彦秋说,“但数据规模大的话,可能需要启发式算法,比如遗传算法或者模拟退火。”

江蓓儿点头:“思路正确。现在开始,你有两小时时间构建模型和算法框架。”

白彦秋立刻打开电脑,开始工作。

江蓓儿坐在一旁,没有帮忙,只是观察。

她发现白彦秋的工作习惯很好:先分析问题,再设计整体框架,然后才动手编程。过程中会不断记录思路和遇到的问题。

一个半小时后,白彦秋完成了初步模型。

“我用了混合整数规划,”他展示屏幕上的代码,“但计算复杂度很高,对于大规模路网可能需要简化。”

“怎么简化?”

“可以分区优化,”白彦秋说,“把大路网分成若干子区域,分别优化后考虑边界协调。”

“正确。”江蓓儿终于露出了一丝赞许,“这是实际工程中常用的方法。不过你忽略了一点:交通流具有时变性,早晚高峰和平峰时段的需求不同。”

白彦秋一愣,随即反应过来:“应该分时段建模,动态调整控制方案。”

“对。”江蓓儿在纸上写下一个公式,“这是时变交通流的建模方法,可以参考。”

白彦秋认真记下。

第一天的训练就这样结束了。

回家的车上,江水溶问:“训练怎么样?”

“他学得很快,”江蓓儿说,“思维很清晰,只是经验不足。”

“你觉得你们能拿奖吗?”

“能。”江蓓儿毫不犹豫,“只要不出意外。”

“什么意外?”

江蓓儿沉默片刻:“比如题目超出我们的知识范围……或者涉及一些……特殊领域。”

江水溶听懂了女儿的言外之意。

她在担心,竞赛题目会不会意外地触及那些不应该被公开讨论的领域——比如高维几何,比如跨维度现象。

“应该不会,”他安慰道,“小学生竞赛,题目范围是有限的。”

“嗯。”江蓓儿点头,但心里还是有一丝不安。

因为她知道,有时候巧合会发生。

就像她偶然间发现了石门的秘密。

就像白彦秋偶然间对高维几何产生了兴趣。

这个世界,可能比看上去的更……奇妙。

也更危险。

但无论如何,训练要继续。

竞赛要参加。

而她和白彦秋的这条路,才刚刚开始。

前方有什么,谁也不知道。

但至少现在,他们有一个共同的目标:赢下比赛!!

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