迎风而来的女孩_数学论文

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广州执信中学有两个“捕风”的高二女生,她们仅用一年的时间,便创建了南海台风风力的数学模型,以此来预测某地台风风速。

据了解,在她们的数学模型里,只要输入某地的经纬度,再查出台风中心的气压、经纬度、风速,就可以算出36小时内这个地点的风速。

获丘成桐数学奖银奖

去年12月19日,被誉为华人数学界“西屋奖”的第四届“丘成桐中学数学纯数学奖”暨第二届“丘成桐中学数学应用数学奖”揭晓。

广州执信中学高二学生万宇欣、胡倩韵团队依靠其研究项目“中国南海台风的风力模型”,勇夺银奖,奖金高达10万元。由于今年应用数学金奖缺席,该奖成为了本届应用数学奖的最大奖,刷新了国内南部赛区在该赛事上的最好成绩。

据了解,丘成桐中学数学奖在2008年设立,分为纯数学奖和应用数学奖,是近年蜚声国际的中学生顶尖数学竞赛,注重创新和应用性。“丘成桐应用数学奖,是考察探究未知答案的问题的能力。”评委会成员之一、华南师范大学数学科学学院副教授吴康说。

“广州是台风高发区,而地方气象台发布的天气预报只能预测城市中心区的风力风速,我们就想能否建一套预测模型可以准确到某个特定地点,例如某个学校,某个社区,让人们在台风来临前及早防范。”万宇欣告诉记者,基于这样的构想,她们花了大半年的时间研究实验,运用数学建模的方式创出了一套“中国南海风力模型”。

“执信中学的学生这次获奖,关键是选题选得好。”吴康称,广东是台风高发的重灾区,这样的选题与国家重要的课题挂钩。此外,这个论文核心内容是成立的,研究方法是先进的,有理论意义和使用价值,学生答辩时从容自信,反应很快。

据介绍,研究项目杀入该奖的总决赛并非易事。吴康介绍,简单一篇论文就要过五关:如让国内外专家审查论文是否抄袭,让不同赛区的专家交叉评审,让本赛区专家评出获奖论文,然后让各大高校院长级的教授评出参与全球总决赛的论文,最后再由国际评委一决雌雄。而对于应用数学奖的参评,还需要让香港、国外等专家进行审评,获奖实属不易。

为抗台风而建模型预测台风风速

两个小女生,怎么会想到把数学应用到台风上?

原来,万宇欣家住在广州市气象局里。广东沿海是台风高发地带,她常常听到台风给人们带来巨大的损失。前不久,有农民刮台风时为了抢救庄稼被雷击倒,更是触动了她的心。从那时起,万宇欣就萌生了一个想法:有什么研究可以应对台风带来的伤害?

由于父亲是广州市气象科研专家,万宇欣从小对气象知识就很熟悉。细心的她发现,现在气象局的天气预报只能预测到某个城市的风力,但是却不能精确到某个具体的地方,“如果能提高天气预报的精确度,预测到具体某个位置的强台风的风力,那就可以避免损失了。”万宇欣把这个想法告诉了指导老师。

很快,学校敲定她和另外一个同学胡倩韵组成团队研究这个项目,还鼓动她们参加丘成桐的应用数学奖。“我们没预想到取得这么好的成绩,只是想着能把模型设计出来。”

万宇欣和胡倩韵搜集了历年台风时各地的历史数据,试图把台风的运动方式、轨迹、速度的规律,总归在一条方程式中。经过反复尝试,她们二人终于成功建立起一条方程式,输入某地的经纬度,再登录中国天气台风网查出台风中心的气压、经纬度、风速,就可以算出36小时内这个地点的风速。经过测算,这一数学模型对于风速在50米/秒以上的强台风有效,平均误差为2.7米/秒。

虽不能达到研究机构复杂精密的计算,但这套模型确实不可小看,经过多次实验证明,这个模型有很强的实用价值。

“强台风来时,天气预报一般能预测到城市的平均风速,但是具体到某地点风速是多少却说不准。而通过我们的系统,只要在坐标里输入该位置的经纬度以及气象局公布的该地的台风风速、气压等相关信息,就能够精确地得到风速了。”胡倩韵说,天气预报预测的是城市的风速,但一般发生灾害的是沿海或偏远地方,通过精确到具体位置,就可以让人们提前做好防台风的保护措施。

打破沙锅问到底的学生

据同班同学反映,万宇欣和胡倩韵两个都是非常爱思考、善于提问的学生。

“平时遇到不懂的问题,她们总是要打破沙锅问到底。很多问题,因为她们钻研得很深,跑去问老师的时候,有很多次把老师问得难倒了。”班上熟悉她们的同学说。

其实,对于“中国南海台风的风力模型”项目,万宇欣和胡倩韵从高一下学期开始就已经着手研究了。每天下午一放学,她们赶紧利用时间做完作业,晚自习便到学校的实验室,分析数据、设计模型等,几乎每天晚上都是10点多才能回家。

“我们最讨厌死记硬背,喜欢‘活’的学法,喜欢想着怎么把知识应用起来。”胡倩韵表示,知识的真正价值在于活用,在于不断实践,因此她从小就喜欢把家里的电器拆下来研究。“有的同学可以通宵达旦地学习,但是我不行,我觉得该玩就玩,不要把所有时间都用于学习。”胡倩韵说。

万宇欣坦言,自己“文科很差劲”,背书能力差,“相反数学很好,所以从小就立志读理科,上4小时数学课,觉得很快过,要是上4小时英语课就觉得很痛苦。”

指导老师告诉记者,其实她们谦虚了,她们的文科并没有自己说的那么差。“参加这个比赛现场陈述和答辩都是全英文的,她们现场对答如流,从容自信的表现赢得了评委的一致赞许,所以,她们并不只是懂数学的偏才。”

万宇欣和胡倩韵都表示,目前计划把这一数学模型制成软件,放在网站上供人免费下载使用,以达到自己当初选择这一课题的初衷——帮助更多人们对抗台风灾害。

对于未来,万宇欣和胡倩韵都有非常清晰的方向,她们都希望往科研方面发展。

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