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2023 ICM问题E：光污染

背景光污染用来描述任何过度或不良的人造光使用。我们称之为光污染的一些现象包括光入侵、过度照明和光杂乱。这些现象最容易在大城市太阳落山后在天空中观察到;然而，它们也可能发生在更偏远的地区。

光污染改变了我们对夜空的看法，对环境有影响，并影响我们的健康和安全。例如，植物成熟可能会延迟或加速，野生动物的迁模式也会受到影响。过度的人造光可能会混淆我们的昼夜节律，导致睡眠质量差，甚至出现身体和心理健康问题。人造光造成的眩光可能会导致一些机动车事故。

社区官员或当地团体可以实施干预策略，以减轻光污染的不利影响。然而，人造光具有积极和消极的影响，以不同的方式影响不同的地点。例如，为了避免上述光污染的不利影响，一些社区选择低光环境，这反过来可能会导致犯罪增加。光污染的影响可能取决于各种因素，如地点的发展水平、人口、生物多样性、地理和气候。因此，评估任何干预战略的影响程度和潜在影响必须针对具体地点进何。

要求

COMAP的照明控制任务(ICM)正在努力提高对光污染影响的认识，并制定干预策略以减轻这些影响。为了支持这项ICM工作，您的任务是解决在不同地点测量和减轻光污染的影响，同时考虑到人类和非人类的关切。具体来说，您应该:

制定一个广泛适用的衡量标准，以确定一个地点的光污染风险水平。在以下四种不同类型的位置上应用度量并解释其结果:

• 受保护的土地位置，
• 在一个农村社区，
• 一个郊区社区，并且
• 城市社区。

描述三种可能的干预策略来解决光污染问题。讨论实施每种策略的具体行动，以及这些行动对整体光污染影响的潜在影响。

选择两个地点，并使用您的指标来确定您的干预策略对每个地点最有效。讨论所选干预策略如何影响该地点的风险水平。

最后，对于你确定的某个地点及其最有效的干预策略，制作一份1页的传单，宣传该地点的策路。

您的PDF解决方案(总页数不超过25页)应包括:

一页简要说明表。
目录。
您的完整解决方案。
一页宣传单。
参考书目。

注:ICM竞赛有25页的限制。您提交的所有内容都计入25页的限制(摘要表、目录、报告、一页的宣传单、参考文献列表和任何附录)。您必须引用您的想法、图像和报告中使用的任何其他材料的来源。

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2023 ICM问题D：优先考虑联合国可持续发展目标

背景

联合国(UN)制定了17个可持续发展目标(SDGs)球许多人的生活带来改善。这些目标并非相互独立。因此，一些目标的积极进展会对其他目标产生影响(积极或消极，有时两者兼有)。这种相互关联性使得实现所有目标成为一个动态过程，资金限制以及其他国家和国际优先事项可能会占据主导地位。此外，技术进步、全球大流行病、气候变化、地区战争和难民运动的影响对许多目标产生了严重影响。

要求

探索目标之间的关系:

建立17个可持续发展目标之间的关系网络。

使用单独的SDG以及您的网络结构来确定可以最有效地推进联合国工作的优先事项。您如何评估每个优先事项的有效性?如果您的优先事项已经启动那么在接下来的10年中可以实现哪些合理的目标?

如果实现了其中一个可持续发展目标(例如，没有贫穷或饥饿)，那么由此产生的网络的架构会是什么?这一成就会对团队的优先事项产生什么影响?是否有其他目标应该被纳入或向联合国提议纳入?

讨论技术进步、全球大流行病、气候变化、地区战争和难民运动或其他国际危机对团队网络和团队选择优先事项的影响。从网络的角度来看，这对联合国的进展有什么重大影响?

讨论你的网络方法如何帮助其他公司和组织确定他们目标的优先级。

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2023 MCM问题Y：了解二手帆船价格

像许多奢侈品一样，帆船的价值随着年龄的增长和市场条件的改变而变化。附上的“2023_MCMProblem YBoats.xlsx”文件包含约3500艘帆船的数据，这些帆船的长度从36英尺到56英尺不等，于2020年12月在欧洲、加勒比海和美国进行广告宣传出售。一位航海爱好者向COMAP提供了这些数据像大多数现实世界的数据集一样，它可能包含缺失数据或其他问题，需要在分析之前进行一些数据清理。

Excel文件中包含两个选项卡，一个用于单壳帆船，另一个用于双体船。在每个选项卡中，列标有制造商、变体、长度(英尺)、地理区域、国家/地区/州、挂牌价格(美元)和年份(制造年份)。

对于给定的制造商、变体和年份，除了提供的Excel文件外，还有许多其他来源可能提供特定帆船特征的详细描述。您可以使用任何额外的数据来补充提供的数据集;但是，您必须将数据包含在“2023MCMProblemYBoats.xlsx”中，以便在您的建模中使用。请确保充分识别和记录任何补充数据的来源。

帆船经常通过经纪人出售。为了更深入地了解帆船市场，中国香港(特别行政区)的一位帆船经纪人委托您的团队准备一份关于二手帆船定价的报告。该经纪人希望您:

·开发一个数学模型，解释提供的电子表格中每艘帆船的挂牌价。包括你认为有用的任何预测因素。你可以利用其他来源了解给定帆船的其他特征(如宽度、吃水深度、排水量、索具、帆面积、船体材料、发动机小时数睡眠容量、净空高度、电子设备等)以及按年份和地区分列的经济数据确定并描述所有使用的数据来源。包括讨论每种帆船变体价格的估计精确度。

使用您的模型来解释地区对挂牌价格的影响(如果有的话)。讨论是否所有帆船变体都具有一致的地区效应。解决任何地区效应的实际和统计显著性。

讨论你对给定地理区域的建模如何在香港(特别行政区)市场中发挥作用。从提供的电子表格中选择一个信息量大的帆船子集，其中包含单体帆船和双体帆船，并从香港(特别行政区)市场中找到该子集的可比挂牌价格数据。建香港(特别行政区)的地区效应，如果存在的话，会对子集中每艘帆船的价格产生什么影响。对于双体帆船和单体帆船，这种影响是否相同?

确定并讨论团队从数据中得出的任何其他有趣且信息丰富的推论或结论。

为香港(SAR)帆船经纪人准备一份一到两页的报告。包括一些精心挑选的图形，以帮助经纪人理解你的结论。

您的PDF解决方案(总页数不超过25页)应包括:

一页的总结表，清楚地描述你解决问题的方法，以及你在问题背景下分析得出的最重要的结论。

目录。
您的完整解决方案。
向经纪人提交一至两页的报告。
参考书目。

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2023 MCM问题C：预测Wordle结果

背景Wordle 是一个流行的益智游戏，目前由《纽约时报》每日提供。玩家通过猜测一个五个字母的单词，在六次尝试或更少的时间内解决谜题，每次猜测都会收到反馈。对于这个版本，每次猜测必须是英语中的实际单词。不被比赛识别为单词的猜测是不允许的。Wordle 的受欢迎程度继续增长，现在有超过 60种语言的游戏版本。

《纽约时报》网站上的 Wordle 指南指出，在你提交单词后，瓷砖的颜色会发生变化。黄色瓷砖表示瓷砖中的字母在单词中，但位置不正确。绿色瓷砖表示瓷砖中的字母在单词中和位置正确。灰色瓷砖表示瓷砖中的字母根本不包含在单词中(见附件2)。图1是一个示例解决方案，在三次尝试中找到了正确的结果。

玩家可以在普通模式或“困难模式”下进行游戏。Wordle的困难模式使游戏更加困难，要求一旦玩家在一个单词中找到正确的字母(瓷砖是黄色或绿色)这些字母必须在随后的猜测中使用。图1中的示例是在困难模式下进行的。

许多(但不是全部)用户在Twitter上报告他们的分数。对于这个问题，MCM已经生成了2022年1月7日至2022年12月31日的每日结果文件(见附件1)。该文件包括日期、比赛编号、当天的单词、当天报告分数的人数、玩困难模式的人数以及一次猜中单词、两次猜中单词、三次猜中单词、四次猜中单词、五次猜中单词、六次猜中单词或无法解决难题(用X表示)的百分比。例如，在图2中，2022年7月20日的单词是“TRITE”，结果是通过挖掘Twitter获得的。虽然图2中的百分比总和为100%，但在某些情况下，由于四舍五入，这可能不是真的。

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2023 MCM问题B：重新构想马赛马拉

背景肯尼亚的野生动物保护区最初主要是为了保护野生动物和其他自然资源。肯尼亚议会通过了2013年《野生动物保护和管理法》，以提供更公平的资源共享，并允许基于社区的替代管理努力。自那以后，肯尼亚增加了修正案，以解决立法中的漏洞，提供更清晰的治理、财务和对违规者的处罚。

要求

专注于一个大型野生动物保护区--马赛玛拉，你的任务是确定管理公园内外资源的替代方法。具体来说，你应该:

考虑并推荐当前保护区内的不同领域的具体政策和管理策略，以保护野生动物和其他自然资源，同时平衡该地区居民的利益。这些政策和策略应有助于减轻居住在保护区附近的人们所经历的机会损失的影响，并尽量减少动物与吸引到保护区的居民之间的负面互动。

制定并描述一种方法来确定哪些政策和管理策略将产生最佳结果。报告应讨论如何根据您的方法论对结果进行排名和比较。务必包括对用于预测动物和人类之间相互作用以及保护区内外经济影响的模型的描述和分析。

根据你提出的计划，提供关于你的建议将产生长期趋势的预测。分析和提供可能的长期结果的确切性和影响的估计。你还应该描述你的方法如何应用于其他野生动物管理区。
最后，请为肯尼亚旅游和野生动物委员会提供一份两页的非技术性报告，讨论你提出的计划及其对保护区的价值。

您的PDF解决方案(总页数不超过25页)应包括:

一页简要说明表。
目录。
您的完整解决方案
两页的非技术报告。
参考书目。

注:MCM竞赛有25页的限制。您提交的所有内容都计入25页的限制(摘要表、目录、报告、非技术报告、参考文献列表和任何附录)。您必须引用您的想法、图像和报告中使用的任何其他材料的来源。

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2023 MCM 问题A：干旱脆弱的植物群落

背景不同种类的植物对压力的反应方式不同。例如，草原对干旱非常敏感。干早发生的频率和严重程度各不相同。大量的观察表明，不同物种的数量在植物群落适应连续几代干旱周期方面起着作用。在一些只有一种植物的群落中，后续的世代不如具有四种或更多种植物的群落中的个体植物适应干早条件。这些观察提出了许多问题。例如，一个植物群落从这种局部的生物多样性中受益所需的最低物种数量是多少?随着物种数量的增加，这种现象的规模如何?这对植物群落的长期生存能力意味着什么?

要求

考虑到干旱适应性与植物群落物种数量之间的关系，你的任务是探索和更好地理解这一现象。具体来说，你应该：

开发一个数学模型，预测植物群落暴露于各种不规则天气周期时随时间的变化情况。包括降水量本应充足的干旱时期。该模型应考虑不同物种在干早周期中的相互作用。

探索你从模型中可以得出哪些结论，说明植物群落与大环境的长期相互作用。考虑以下问题:
社区需要多少种不同的植物才能受益，随着物种数量的增加会发生什么?

社区中的物种类型如何影响你的结果?

在未来的天气周期中，干早发生的频率增加和范围扩大会产生什么影响？如果干早发生的频率减少，物种数量对整体种群的影响是否相同?

污染和栖息地减少等其他因素如何影响你的结论?

你的模型表明，为了确保植物群落的长期生存，应该做些什么?对大环境有什么影响?

您的PDF解决方案(总页数不超过25页)应包括:

一页总结表。
目录。
您的完整解决方案。
参考文献清单。

注:MCM竞赛有25页的限制。您提交的所有内容都计入25页的限制(摘要表、目录、报告、参考文献列表和任何附录)。您必须引用您的报告中所使用的想法、图像和其他任何材料的来源。

词汇表

生物多样性:世界上或特定栖息地或生态系统中生命的多样性。

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2024 ICM 问题F：减少非法野生动物贸易

非法野生动物贸易对我们的环境产生负面影响，并威胁全球生物多样性。据估计，每年涉及高达265亿美元，被认为是全球第四大非法贸易。您需要开发一个基于数据的五年项目，旨在显著减少非法野生动物贸易。您的目标是说服客户执行您的项目。要做到这一点，您必须选择一个客户和适合该客户的项目。

你的工作应该探索以下子问题:

·你的客户是谁?这个客户实际上能做什么?(换句话说，你的客户应该拥有实施你提出的项目所需的力量、资源和兴趣。)解释为什么你开发的这个项目适合这个客户。从已发表的文献和你的分析中，有哪些研究支持你提出的项目的选择?使用数据驱动的分析，你将如何说服你的客户这是一个他们应该承担的项目?

你的客户需要哪些额外的权力和资源来执行项目?（记住要使用假设，但也要尽可能地将你的工作建立在现实的基础上。)

如果项目实施，会发生什么?换句话说，对非法野生动物贸易的可衡量影响会是什么?你做了什么分析来确定这一点?

项目实现预期目标的可能性有多大?此外，基于情境化的敏感性分析，是否有条件或事件可能不成比例地帮助或损害项目实现目标的能力?

虽然你可以将你的方法限制在非法野生动物贸易上，但你也可以将非法野生动物贸易视为-个更大、更复杂的系统的一部分。具体来说，你可以考虑其他领域的其他全球努力，例如遏制其他形式的贩运或减少气候变化的努力，以及遏制非法野生动物贸易的努力，如何可能成为这个复杂系统的一部分。这可能会为这个领域的意外参与者创造协同机会。

如果您选择在解决方案中使用复杂性框架，请务必通过讨论此建模决策的优点和缺点来证明您的选择。

此外，您的团队必须提交一份1页的备忘录，为您的客户列出关键点，突出您的5年项目提案以及为什么该项目适合他们作为客户(例如，获得资源，符合他们的任务规定，符合他们的使命宣言等)。

评委们将特别关注在客户选择、以及在整个分析过程中选择和使用适当建模过程的合理性的创造性。他们还将寻找能够(1)在客户和拟议项目之间建立强大联系，以及(2)在数据分析和拟议项目设计之间建立清晰和直接联系的阐述。

您的PDF解决方案总共不超过25页，应包括:

一页的总结表，清楚地描述你处理问题的方法以及你在问题背景下分析得出的最重要的结论。
目录。
您的完整解决方案。
给客户的一页备忘录。
参考书目。
人工智能使用报告(如果使用)。

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2024 ICM问题E：财产保险的可持续性

极端天气事件正成为业主和保险公司的危机。世界已经经历了“近年来超过1000次极端天气事件造成的超过1万亿美元损失”。2022年，保险业因自然灾害的索赔金额比30年平均水平增长了“115%”。随着洪水、飓风、气旋、干旱和野火等极端天气相关事件的损失可能增加，情况预计会变得更糟。保险覆盖的保费正在迅速上涨，气候变化预计到2040年将增加30-60%!

财产保险不仅越来越贵，而且更难找到，因为保险公司改变了他们愿意承保保单的方式和地点。推动财产保险费成本的天气相关事件因你在世界上的位置而异。此外，全球保险保护差距平均为57%，并且正在增加。这突显了该行业的困境--保险公司盈利能力的新危机和财产所有者负担能力的新危机。

COMAP的灾难建模者(ICM)对财产保险行业的可持续性感兴趣。随着气候变化增加了更严重天气和自然灾害的可能性，ICM希望确定现在如何最好地定位财产保险，以便系统具有韧性，以覆盖未来索赔的成本，同时确保保险公司的长期健康。如果保险公司不愿意在太多情况下承保保单，它们将因客户太少而倒闭。相反，如果它们承保的风险太高的保单它们可能会支付过多的索赔。保险公司应该在什么条件下承保保单?它们应该在什么时候选择承担风险?业主可以采取什么措施来影响这个决定?为保险公司建立一个型，以确定他们是否应该在一个极端天气事件数量不断增加的地区承保保单。使用两个在不同大陆上经历极端天气事件的地区来展示你的模型。

展望未来，社区和房地产开发商需要问自己如何以及在哪里建造和发展。随着保险格局的变化，未来的房地产决策必须确保房地产更具弹性，并且是经过深思熟虑建造的，包括为不断增长的社区和人口提供适当服务的可行性。您的保险模型如何适应评估在特定地点建造、如何建造以及是否建造?

在有些社区，你的保险模型建议不要承保当前或未来的财产保险政策。这可能会导致社区领袖面临关于具有文化或社区重要性的财产的艰难决定。例如，为了保护位于北卡罗来纳州外海堤的Cape Hatteras灯塔以及围绕其发展的当地旅游业，该灯塔被迁移。作为社区领袖，您如何确定建筑物在哪些社区因其文化、历史、经济或社区意义而应得到保存和保护。为社区领袖制定一个保存模型，用于确定他们应该采取哪些措施来保护社区中的建筑。

选择一个历史地标--不是哈特拉斯角灯塔--它所处的位置会经历极端天气事件。应用你的保险和保存模型来评估这个地标的价值。撰写一封一页的信件给社区，推荐一个计划、时间表和成本提案，以保护他们珍视的地标，同时考虑到从你的保险和保存模型结果中获得的见解。

您的PDF解决方案总共不超过25页，应包括:

一页的总结表，清楚地描述你处理问题的方法以及你在问题背景下分析得出的最重要的结论。
目录。
您的完整解决方案。
一页的社区信。人工智能使用报告(如果使用)

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2024 ICM问题D：五大湖水问题

背景美国和加拿大的五大湖是世界上最大的淡水湖群。这五个湖泊和连接的水道构成了一个巨大的流域，其中包含这两个国家许多大型城市地区，气候和局部天气条件各不相同。

这些湖泊的水被用于许多目的(捕鱼、娱乐、发电、饮用、航运、动物和鱼类栖息地、建筑、灌溉等)。因此，大量利益相关者对流入和流出湖泊的水的管理有着利益关系。特别是，如果湖泊中的水被抽干或蒸发得太少，则可能发生洪水，沿岸的住宅和企业将受到影响;如果抽干的水太多，则大型船只无法通过水路运输物资，支持当地经济。主要问题是调节水位，使所有利益相关者都能受益。

每个湖的水位是由进入和离开湖的水量决定的。这些水位是温度、风、潮汐、降水、蒸发湖底形状、河流流量和径流、水库政策、季节性循环和长期气候变化之间复杂相互作用的结果。在大湖水系的水流中，有两个主要控制机制--位于苏圣玛丽(Sault Ste.Marie)的苏运河(Soo Locks)的补偿工程(三座水力发电厂、五座通航水闸和在急流上游处的一座闸门式大坝)和位于康沃尔的摩西-桑德斯大坝(Moses-SaundersDam)，如附录所示。

虽然两座控制大坝、许多渠道和水渠以及流域水库可能受到人类控制，但降雨、蒸发、侵蚀、冰塞和其他水流现象的速度超出了人类的控制范围。地方管辖区的政策可能会产生与预期不同的效果，就像水流域的季节性与环境变化一样。这些变化反过来又影响该地区的生态系统，进而影响湖泊及周边动植物群的健康以及生活在水流域的居民。尽管五大湖似乎有规律的年度模式，但正常水位2至3英尺的差异会对一些利益相关者产生重大影响。

这个动态网络流量问题是“棘手的”--由于相互依赖性、复杂的要求和内在的不确定性，解决起来极具挑战性。对于湖泊的问题，我们有不断变化的状态和利益相关者的利益冲突。请参阅问题D附录以获取更多信息。

要求

国际联合委员会(IJC)请求责公司国际网络控制模型师(ICM)提供支持，协助管理和控制机制模型(附录中提到的两座大坝--补偿工程和摩西-桑德斯大坝)的管理，这些大坝直接影响五大湖水系的水位。您的ICM主管已指派您的团队负责开发模型和管理计划，以实施该模型。您的上司指出，有几个考虑因素可能有助于实现这一目标，首先是建立五大湖网络模型，并将苏必利尔湖的河流流量连接到大西洋。您的主管提到的其他一些可选的考虑因素或问题如下:

确定五大湖在任何时间点的最佳水位，同时考虑到各种利益相关者的愿望(成本和收益可能对每个利益相关者不同)

建立算法，根据湖泊的流入和流出数据，维持五个湖泊的最佳水位。

了解您的控制算法对两个控制大坝出流的灵敏度。根据2017年的数据，您的新控制措施是否会使该年各利益相关者的实际记录水位达到满意或更好的水平?

你的算法对环境条件的变化(如降水、冬季积雪、冰堵塞)有多敏感?

你的广泛分析只集中在影响安大略湖的利益相关者和因素上，因为最近对该湖水位管理的关注。

IJC还对您用于提供信息模型和建立参数的历史数据感兴趣，因为他们想知道您的管理和控制策略与以前的模型相比如何。请向IJC领导层提供一页备忘录，说明您模型的关键特征，以说服他们选择您的模型。

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2024 MCM问题C：网球的势头

在2023年温布尔登网球公开赛男单决赛中，20岁的西班牙新星卡洛斯·阿尔卡拉斯击败了36岁的诺瓦克·德约科维奇。这是德约科维奇自2013年以来首次在温布尔登输球，也终结了这位史上最伟大球员之一在大满贯赛事中的出色表现。

这场比赛本身是一场精彩的较量。德约科维奇似乎注定会轻松获胜，他在第一盘以6-1(7局中赢了6局)的优势占据主导地位。然而，第二盘非常紧张，最终阿尔卡拉斯在决胜局中以7-6获胜。第三盘与第一盘相反，阿尔卡拉斯以6-1轻松获胜。第四盘开始时，这位年轻的西班牙人似乎完全控制了比赛，但不知何故，比赛再次发生了变化，德约科维奇完全控制了比赛，以6-3赢得了这一盘。第五盘也是最后一盘开始时，德约科维奇带着第四盘的领先优势，但再次发生了方向的变化，阿尔卡拉斯获得了控制权并以6-4获胜。这场比赛的数据在提供的数据集中，即“2023-wimbledon-1701”的“match id”。当德约科维奇处于优势时，你可以看到第一盘的所有点，当“set_no”列等于1时。在似乎处于优势的球员中发生的令人难以置信的波动，有时是许多点甚至比赛，通常归因于“势头”。

动力学的一个字典定义是“通过运动或一系列事件获得的力量或力量”。在体育比赛中一支球队或球员可能会觉得他们在比赛期间有动力或“力量”，但很难衡量这种现象。此外，如果存在动力，各种比赛中的事件如何发挥作用来创造或改变动力并不明显。

数据提供自2023年温布尔登网球公开赛男单比赛的前两轮之后。您可以选择包含额外的球员信息或其他数据，但必须完全记录来源。使用数据来：

开发一个模型，捕捉比赛中的得分流，并将其应用于一场或多场比赛。你的型应该识别出比赛中哪个球员在特定时间表现更好，以及他们的表现好多少。基于你的模型提供可视化，以描绘比赛流。注意:在网球中，发球球员赢得点/比赛的概率要高得多。你可能希望以某种方式将此因素纳入你的模型中。

一位网球教练对“动量”在比赛中的作用持怀疑态度。相反，他假设比赛中的波动和一名球员的成功是随机的。使用你的模型/指标来评估这个说法。

教练们很想知道是否有指标可以帮助确定比赛流程何时会从偏袒一个球员转变为偏袒另一个球员。

使用至少一场比赛提供的数据，开发一个预测比赛中这些波动的模型。哪些因素似乎最相关(如果有)?

鉴于过去比赛中动量波动的差异，你如何建议一名球员在与另一名球员的新比赛中。
对阵另一名球员?

在一场比赛或多场比赛中测试你开发的模型。你预测比赛走势的表现如何?如果模型在某些时候表现不佳，你能识别出未来模型中可能需要包含的任何因素吗?你的模型对其他比赛(如女子比赛)、球场表面以及乒乓球等其他运动有多大的普适性?

撰写一份不超过25页的报告，其中包含你的发现，并包括一份一到两页的备忘录，总结你的结果，并为教练提供关于势头的作用以及如何准备球员应对影响网球比赛流畅性的事件的建议。

您的PDF解决方案(总页数不超过25页)应包括:

一页简要说明表。
目录。
您的完整解决方案。
到两页的备忘录。
参考文献清单。
AlUse 报告(如果使用，则不计入25页的限制。)

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