本書首先介紹數學建模的基本原理及其應用領域,旨在為初學者構建一個整體性的框架認識。其次,闡述了大語言模型(如ChatGPT等)的興起對數學建模領域的影響,內容從基礎技術延伸至高級技術;核心部分詳細講解了如何利用ChatGPT等工具來優化數學建模過程,這包括數據分析、代碼編寫等多個方面。最后,探討了數學建模的未來發展趨勢以及AIGC工具在這一過程中的角色,同時強調了保持核心數學技能和批判性思維的重要性。本書適合學生、教師以及數據分析師等人群閱讀,有助于他們深入理解數學建模的重要性及其應用前景,掌握ChatGPT等AIGC工具的使用技能,從而在快速發展的時代中占據有利地位。
王海華
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王海華,教育學碩士,資深數學建模教練及數學科普博主,公眾號“模型視角”的主理人。曾擔任第二屆京灣夏令營的主講教師,榮獲第六屆中國未來學校大會數學建模Top20教師稱號,并且是北京師范大學數學建模中心教師研討班的核心成員。此外,還擔任中國戰略學會科學與工程委員會學術委員會的成員,以及華東師范大學孟憲承書院的校友導師。
曾任教于一所省重點中學,并擔任數學建模實驗室的負責人。開發的數學建模課程榮獲市級精品課程稱號。在學術著作方面,著有《模型,就是數學化的思維》和《數學建模實戰:手把手教你參加數學建模競賽》等,并參與編寫了《數學建模:教育設計與案例》和《高中STEM精品課程資源課例》等。
在指導學生參賽方面成績斐然。帶教的學生曾在美國大學生數學建模競賽、美國高中生數學建模競賽、國際中學生數學建模挑戰賽及丘成桐科學獎等高級別賽事中屢獲殊榮,包括特等獎及其他高級別獎項。
第1章數學建模的基礎
1.1 數學建模的概念及類型 001
1.2 數學建模的一般過程 001
1.3 應用示例:疾病傳播 004
第2章 ChatGPT與數學建模應用
2.1 大語言模型及ChatGPT的核心理念006
2.2 ChatGPT的操作技巧 008
2.2.1? 設定有效的提示詞 008
2.2.2? 應用示例 010
2.3 ChatGPT在數學建模上的應用 016
2.3.1? 應用方式 016
2.3.2? 建模提示詞模板 018
2.3.3? 追問的技巧 021
第3章 利用ChatGPT進行問題分析
3.1 問題分析的要點 025
3.2 問題分析的工具與技術026
3.2.1? 邏輯框架分析 026
3.2.2? 因果圖及其他圖形工具 027
3.2.3? 頭腦風暴及合作 028
3.2.4? 常用問題分析框架 028
3.3 ChatGPT應用 029
3.3.1? 信息概括 029
3.3.2? 概念解釋 032
3.3.3? 問題界定 036
3.3.4? 變量識別 039
3.3.5? 問題提出 041
3.3.6? 問題歸類 045
3.3.7? 內容翻譯 050
3.4 案例:綠色GDP 052
3.4.1? 問題界定 053
3.4.2? 概念解釋 055
3.4.3? 變量識別 061
3.4.4? 思維拓展 063
第4章 利用ChatGPT進行數據收集
4.1 數據收集的要點 066
4.2 ChatGPT應用 068
4.2.1? 格式轉換 068
4.2.2? 聯網檢索 071
4.2.3? 檢索建議 072
4.2.4? 數據抓取 074
4.2.5? 數據分析 079
4.2.6? 數據生成 080
4.2.7? 圖像識別 ? 082
4.3 案例:光污染 084
4.3.1? 檢索建議 086
4.3.2? 聯網檢索 091
第5章利用ChatGPT進行模型建立
5.1 模型建立的要點 093
5.1.1? 模型建立過程 093
5.1.2? 常用數學模型 094
5.2 ChatGPT應用 098
5.2.1? 思路提示 099
5.2.2? 想法完善 101
5.2.3? 模型表達 103
5.2.4? 假設聲明 104
5.2.5? 符號聲明 105
5.2.6? 模型評價 106
5.2.7? 預測模型 109
5.2.8? 評價模型 111
5.2.9? 優化模型 113
5.2.10? 解釋模型 117
5.3 案例:污染預測119
5.3.1? 建模思路 121
5.3.2? 完善想法 123
第6章利用ChatGPT進行模型求解
6.1 模型求解的要點 125
6.1.1? 模型求解過程 125
6.1.2? 計算和繪圖 126
6.2 ChatGPT應用127
6.2.1? 解析解法 128
6.2.2? 數值解法 129
6.2.3? 圖像繪制 131
6.2.4? 規律模擬 132
6.2.5? 機器學習 135
6.2.6? 優化算法 139
6.2.7? 評價算法 145
6.3 案例:污染預測(續)154
6.3.1? 符號計算 154
6.3.2? 數據繪圖 155
6.3.3? 數據擬合 159
6.4 案例:蒲公英擴散 163
6.4.1? 思路提示 163
6.4.2? 規律模擬 165
6.4.3? 繪制圖像 166
第7章利用ChatGPT進行模型檢驗
7.1 模型檢驗的要點 170
7.2 ChatGPT應用171
7.2.1? 敏感性分析 171
7.2.2? 交叉驗證 176
7.2.3? 反思假設 180
7.3 案例:船價預測 183
7.3.1? 數據預處理 184
7.3.2? 交叉驗證 188
7.3.3? 模型優化 199
第8章 利用ChatGPT進行成果展示
8.1 成果展示的要點 201
8.2 ChatGPT應用 202
8.2.1? 文獻整理 202
8.2.2? 繪制思維導圖 206
8.2.3? 論文結構梳理 208
8.2.4? 摘要撰寫 211
8.2.5? 科普文章 214
8.2.6? 信函與備忘錄 219
8.2.7? 海報設計 224
8.2.8? 內容翻譯 228
8.2.9? 語言潤色 231
第8章其他ChatGPT使用技巧
9.1 GPT商店 234
9.2 英文提問 237
第10章 國產大語言模型的介紹與使用
10.1 國產大模型概覽 239
10.2 文心一言在數學建模中的應用 241
10.2.1? 文心一言功能 241
10.2.2? 利用文心一言進行數學建模244