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2019-2021数学中国网络挑战赛优秀论文-2019-2021数学中国网络挑战赛优秀论文汇总-1461队 B题.pdf
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数学中国网络挑战赛(认证杯),论文,历届,内容丰富,大学生数学,数学竞赛,参考资料
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第十四届“认证杯”数学中国
数学建模网络挑战赛
承 诺 书
我们仔细阅读了第十四届“认证杯”数学中国数学建模网络挑战赛的竞赛规则。
我们完全明白,在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式(包括电话、电子邮件、网
上咨询等)与队外的任何人(包括指导教师)研究、讨论与赛题有关的问题。
我们知道,抄袭别人的成果是违反竞赛规则的
,
如果引用别人的成果或其他公开的
资料(包括网上查到的资料),必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参
考文献中明确列出。
我们郑重承诺,严格遵守竞赛规则,以保证竞赛的公正、公平性。如有违反竞赛规
则的行为,我们接受相应处理结果。
我们允许数学中国网站(www.madio.net)公布论文,以供网友之间学习交流,数学中
国网站以非商业目的的论文交流不需要提前取得我们的同意。
我们的参赛队号为:
1461
参赛队员 (签名) :
队员
1
:
队员
2
:
队员
3
:
参赛队教练员
(
签名
)
: 无
参赛队伍组别(例如本科组): 本科组
第十四届“认证杯”数学中国
数学建模网络挑战赛
编 号 专 用 页
参赛队伍的参赛队号: 1461
竞赛统一编号(由竞赛组委会送至评委团前编号):
竞赛评阅编号(由竞赛评委团评阅前进行编号):
2021 年第十四届“认证杯”数学中国
数学建模网络挑战赛第一阶段论文
题 目 基于 OPSTIC 算法的毕星团成员星判别研究
摘 要:
依巴谷卫星中记载了大量高精度的恒星位置、自行和视差等天体信息,毕星团作为
距离地球最近的疏散星团,找出毕星团的成员星并绘制赫罗图在宇宙学研究中具有重要
的科学意义。本文主要建立了基于改进的 DBSCAN 算法的 OPTICS 聚类模型,根据恒
星自行的距离、方向及所在位置找出了毕星团的成员星,并绘制了毕星团的赫罗图。
针对问题一,要求在数据集中确认毕星团的成员星。首先我们对附件数据进行描述
性统计分析,发现恒星赤经赤纬和自行分量的数据标准偏差较大,所以我们对这 4 种变
量数据进行正态性分布检验,利用拉依达法则剔除离散程度较大的数据。然后我们将变
量数据进行标准化处理,选择基于密度的
DBSCAN
聚类方法,为了降低
DBSCAN
算法
对初始参数领域半径和阈值的敏感性,我们对 DBSCAN 算法进行改进,引入核心距离
和可达距离两个概念,采用
OPTICS
聚类模型并根据恒星自行的距离、方向及所在位置
进行聚类,得到
331
颗毕星团的成员星。最后以毕星团满足球状为依据对毕星团的成员
星进行了验证。
针对问题二,要求绘制出毕星团成员星的赫罗图。首先我们通过查阅文献了解赫罗
图的相关信息。然后我们根据视星等和恒星距观测点距离这两种数据计算出恒星的绝对
星等,得到赫罗图的纵轴数据,并采用附件给出的色指数作为横轴数据。最后我们利用
Matlab 和 PowerPoint 对照文献中的标准赫罗图绘制出毕星团的赫罗图。
最后,深入研究了论文中提出的模型并加以分析,指出了模型存在的优缺点,对模
型的优化提出了改进思路。
关键词:毕星团;拉依达准则;改进 DBSCAN 算法; OPSTIC 聚类模型: 赫罗图
ABSTRACT
A large amount of high-precision information about celestial bodies such as the position,
motion and parallax of stars are recorded in the Ibarco satellite. As the nearest open star
cluster to the earth, finding out the member stars of the Bi star cluster and drawing the Hero
diagram is important in cosmological research. This paper mainly establishes the OPTICS
clustering model based on the improved DBSCAN algorithm, finds out the member stars of
the Bi star cluster according to the distance, direction and location of the stars, and draws the
Herro diagram of the Bi star cluster.
In response to question 1, it is required to confirm the member stars of the Bi star cluster
in the data set. First, we performed a descriptive statistical analysis of the attached data, and
found that the standard deviation of the data of the star’s right ascension and declination and
the self-property component was large, so we carried out the normal distribution test on the
data of these four variables, and used the Laida rule to eliminate the degree of dispersion.
Larger data. Then we standardize the variable data and choose the density-based DBSCAN
clustering method. In order to reduce the sensitivity of the DBSCAN algorithm to the radius
and threshold of the initial parameter domain, we improve the DBSCAN algorithm and
introduce two concepts: core distance and reachable distance , Using the OPTICS clustering
model and clustering according to the distance, direction and location of the stars themselves,
331 member stars of the Bi star cluster are obtained. Finally, the member stars of the Bi star
cluster are verified on the basis that the Bi star cluster satisfies the globular shape.
In response to the second question, it is required to draw the Herro diagram of the
member stars of the Bi star cluster. First of all, we learn about the relevant information of
Herrotium by consulting the literature. Then we calculate the absolute magnitude of the star
based on the two data of the apparent magnitude and the distance of the star from the
observation point, and obtain the vertical axis data of the Herrot chart, and use the color index
given in the attachment as the horizontal axis data. Finally, we draw the Helo diagram of the
Bi star cluster by using the standard Helo diagram in the comparison literature of Matlab and
PowerPoint.
Finally, the model proposed in the paper is deeply studied and analyzed, the advantages
and disadvantages of the model are pointed out, and the ideas for improvement of the
optimization of the model are proposed.
Keywords: Hyades; Raida Criterion; Improve DBSCAN algorithm; OPSTIC clustering
model; Herotu
目录
一、问题重述
........................................................................................................ 1
1.1
背景概述
................................................................................................... 1
1.2
问题的提出
............................................................................................... 1
二、问题的分析
.................................................................................................... 2
2.1
问题
Ⅰ
的分析
..............................................................................................2
2.2
问题
Ⅱ
的分析
.............................................................................................2
2.3
全文技术路线
........................................................................................... 2
三、模型的假设
.................................................................................................... 3
四、词汇与符号说明
............................................................................................ 3
4.1
天文术语
................................................................................................... 3
4.2
符号说明
................................................................................................... 3
五、模型的建立与求解
........................................................................................ 4
5.1
模型的准备
............................................................................................... 4
5.1.1
描述统计分析
................................................................................... 4
5.1.2
剔除异常值
...................................................................................... 5
5.1.3
标准化处理
...................................................................................... 6
5.2
毕星团成员星聚类模型的建立与求解
...................................................7
5.2.1
空间位置坐标变换
..........................................................................7
5.2.2
改进
DBSCAN
算法
........................................................................7
5.2.3 OPTICS
聚类模型
............................................................................ 9
5.3
毕星团成员星的检验模型
.....................................................................10
5.4
绘制毕星团赫罗图
................................................................................. 10
六、模型的评价与推广
...................................................................................... 11
6.1
模型的优点
............................................................................................. 11
6.2
模型的缺点
............................................................................................. 12
6.3
模型的推广
............................................................................................. 12
参考文献
...............................................................................................................13
附录
.......................................................................................................................14
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