本书首先介绍数学建模的基本原理及其应用领域,旨在为初学者构建一个整体性的框架认识。其次,阐述了大语言模型(如ChatGPT等)的兴起对数学建模领域的影响,内容从基础技术延伸至高级技术;核心部分详细讲解了如何利用ChatGPT等工具来优化数学建模过程,这包括数据分析、代码编写等多个方面。最后,探讨了数学建模的未来发展趋势以及AIGC工具在这一过程中的角色,同时强调了保持核心数学技能和批判性思维的重要性。本书适合学生、教师以及数据分析师等人群阅读,有助于他们深入理解数学建模的重要性及其应用前景,掌握ChatGPT等AIGC工具的使用技能,从而在快速发展的时代中占据有利地位。
王海华
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王海华,教育学硕士,资深数学建模教练及数学科普博主,公众号“模型视角”的主理人。曾担任第二届京湾夏令营的主讲教师,荣获第六届中国未来学校大会数学建模Top20教师称号,并且是北京师范大学数学建模中心教师研讨班的核心成员。此外,还担任中国战略学会科学与工程委员会学术委员会的成员,以及华东师范大学孟宪承书院的校友导师。
曾任教于一所省重点中学,并担任数学建模实验室的负责人。开发的数学建模课程荣获市级精品课程称号。在学术著作方面,著有《模型,就是数学化的思维》和《数学建模实战:手把手教你参加数学建模竞赛》等,并参与编写了《数学建模:教育设计与案例》和《高中STEM精品课程资源课例》等。
在指导学生参赛方面成绩斐然。带教的学生曾在美国大学生数学建模竞赛、美国高中生数学建模竞赛、国际中学生数学建模挑战赛及丘成桐科学奖等高级别赛事中屡获殊荣,包括特等奖及其他高级别奖项。
第1章数学建模的基础
1.1 数学建模的概念及类型 001
1.2 数学建模的一般过程 001
1.3 应用示例:疾病传播 004
第2章 ChatGPT与数学建模应用
2.1 大语言模型及ChatGPT的核心理念006
2.2 ChatGPT的操作技巧 008
2.2.1? 设定有效的提示词 008
2.2.2? 应用示例 010
2.3 ChatGPT在数学建模上的应用 016
2.3.1? 应用方式 016
2.3.2? 建模提示词模板 018
2.3.3? 追问的技巧 021
第3章 利用ChatGPT进行问题分析
3.1 问题分析的要点 025
3.2 问题分析的工具与技术026
3.2.1? 逻辑框架分析 026
3.2.2? 因果图及其他图形工具 027
3.2.3? 头脑风暴及合作 028
3.2.4? 常用问题分析框架 028
3.3 ChatGPT应用 029
3.3.1? 信息概括 029
3.3.2? 概念解释 032
3.3.3? 问题界定 036
3.3.4? 变量识别 039
3.3.5? 问题提出 041
3.3.6? 问题归类 045
3.3.7? 内容翻译 050
3.4 案例:绿色GDP 052
3.4.1? 问题界定 053
3.4.2? 概念解释 055
3.4.3? 变量识别 061
3.4.4? 思维拓展 063
第4章 利用ChatGPT进行数据收集
4.1 数据收集的要点 066
4.2 ChatGPT应用 068
4.2.1? 格式转换 068
4.2.2? 联网检索 071
4.2.3? 检索建议 072
4.2.4? 数据抓取 074
4.2.5? 数据分析 079
4.2.6? 数据生成 080
4.2.7? 图像识别 ? 082
4.3 案例:光污染 084
4.3.1? 检索建议 086
4.3.2? 联网检索 091
第5章利用ChatGPT进行模型建立
5.1 模型建立的要点 093
5.1.1? 模型建立过程 093
5.1.2? 常用数学模型 094
5.2 ChatGPT应用 098
5.2.1? 思路提示 099
5.2.2? 想法完善 101
5.2.3? 模型表达 103
5.2.4? 假设声明 104
5.2.5? 符号声明 105
5.2.6? 模型评价 106
5.2.7? 预测模型 109
5.2.8? 评价模型 111
5.2.9? 优化模型 113
5.2.10? 解释模型 117
5.3 案例:污染预测119
5.3.1? 建模思路 121
5.3.2? 完善想法 123
第6章利用ChatGPT进行模型求解
6.1 模型求解的要点 125
6.1.1? 模型求解过程 125
6.1.2? 计算和绘图 126
6.2 ChatGPT应用127
6.2.1? 解析解法 128
6.2.2? 数值解法 129
6.2.3? 图像绘制 131
6.2.4? 规律模拟 132
6.2.5? 机器学习 135
6.2.6? 优化算法 139
6.2.7? 评价算法 145
6.3 案例:污染预测(续)154
6.3.1? 符号计算 154
6.3.2? 数据绘图 155
6.3.3? 数据拟合 159
6.4 案例:蒲公英扩散 163
6.4.1? 思路提示 163
6.4.2? 规律模拟 165
6.4.3? 绘制图像 166
第7章利用ChatGPT进行模型检验
7.1 模型检验的要点 170
7.2 ChatGPT应用171
7.2.1? 敏感性分析 171
7.2.2? 交叉验证 176
7.2.3? 反思假设 180
7.3 案例:船价预测 183
7.3.1? 数据预处理 184
7.3.2? 交叉验证 188
7.3.3? 模型优化 199
第8章 利用ChatGPT进行成果展示
8.1 成果展示的要点 201
8.2 ChatGPT应用 202
8.2.1? 文献整理 202
8.2.2? 绘制思维导图 206
8.2.3? 论文结构梳理 208
8.2.4? 摘要撰写 211
8.2.5? 科普文章 214
8.2.6? 信函与备忘录 219
8.2.7? 海报设计 224
8.2.8? 内容翻译 228
8.2.9? 语言润色 231
第8章其他ChatGPT使用技巧
9.1 GPT商店 234
9.2 英文提问 237
第10章 国产大语言模型的介绍与使用
10.1 国产大模型概览 239
10.2 文心一言在数学建模中的应用 241
10.2.1? 文心一言功能 241
10.2.2? 利用文心一言进行数学建模244