- •Введение
- •Г.Г.Малинецкий
- •ГЛАВА 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ И НАЗНАЧЕНИЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ
- •1.1 Понятие модели
- •Что значит знать? Вот, друг мой, в чем вопрос. На этот счет у нас не все в порядке.
- •Модели вокруг нас
- •Определение модели
- •Свойства моделей
- •Цели моделирования
- •1.2 Классификация моделей
- •Рисунок 1.1 – Типы моделирования
- •Идеальное моделирование
- •Когнитивные, концептуальные и формальные модели
- •Рисунок 1.2 – Взаимоотношения моделей между собой
- •1.3 Классификация математических моделей
- •1.3.1 Классификация в зависимости от сложности объекта моделирования
- •Рисунок 1.3 – Объекты моделирования
- •Рисунок 1.5 – Классификация по оператору модели
- •1.3.3 Классификация в зависимости от параметров модели
- •Рисунок 1.7 – Классификация по параметрам модели
- •1.3.4 Классификация в зависимости от целей моделирования
- •Рисунок 1.8 – Классификация по цели моделирования
- •1.3.5 Классификация в зависимости от методов исследования
- •Рисунок 1.9 – Классификация по методам исследования
- •ГЛАВА 2. ЭТАПЫ ПОСТРОЕНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
- •Введение
- •Рисунок 2.1 – Этапы построения математической модели
- •2.1 Обследование объекта моделирования
- •Первоначальная формулировка проблемы является самой трудной частью, так как здесь необходимо все время использовать свои мысли, позднее взамен их может использоваться математика.
- •2.2 Концептуальная постановка задачи моделирования
- •2.3 Математическая постановка задачи моделирования
- •Задача любого вида сводится к математической задаче.
- •А) Векторная форма
- •Б) Координатная форма
- •2.4 Выбор и обоснование выбора метода решения задачи
- •Метод решения хорош, если с самого начала мы можем предвидеть – и далее подтвердить это, – что следуя этому методу, мы достигнем цели.
- •Аналитическое решение задачи о баскетболисте
- •2.5 Реализация математической модели в виде программы для ЭВМ
- •Компьютеры бесподобны: за несколько минут они могут совершить такую ошибку, которую не в состоянии сделать множество людей за многие месяцы.
- •Спецификация задачи о баскетболисте
- •Компьютер IBM PC Pentium
- •2.6 Проверка адекватности модели
- •Хороший теоретик может объяснить почти любые полученные результаты, верные или неверные, и по крайней мере может потерять массу времени на выяснение того, верны они или нет.
- •2.7 Практическое использование построенной модели и анализ результатов моделирования
- •ГЛАВА 3. СТРУКТУРНЫЕ МОДЕЛИ
- •3.1 Что такое структурная модель?
- •Системой является все, что мы хотим различать как систему.
- •Рисунок 3.1 – Структурная схема системы
- •Рисунок 3.5 – Структурная модель вращающегося тела
- •Рисунок 3.6 – Структурная модель упругого тела
- •Рисунок 3.7 – Двухступенчатая веерная структурная схема
- •3.2 Способы построения структурных моделей
- •Рисунок 3.8 – Полная формальная модель деятельности человека
- •Рисунок 3.9 – Формальная модель педагогического процесса в вузе
- •Рисунок 3.11 – Пример вычислительного агрегата
- •ГЛАВА 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ
- •Нет ничего более противного разуму и природе, чем случайность.
- •4.1 Причины появления неопределенностей и их виды
- •Рисунок 4.2 – Причины возникновения неоднозначности
- •Рисунок 4.3 – Формы описания неопределенности
- •4.2 Моделирование в условиях неопределенности, описываемой с позиций теории нечетких множеств
- •Пусть
- •4.3 Моделирование в условиях стохастической неопределенности
- •Решение
- •4.4 Моделирование марковских случайных процессов
- •Список использованной литературы
Проецируя векторные соотношения (2.1)-(2.4) на оси координат, получим математическую постановку задачи о баскетболисте в координатной форме.
Б) Координатная форма
Найти зависимости x(t), y(t) и vx(t) и vy(t) из решения системы дифференциальных уравнений:
m dvx |
= 0, vx = dx , |
|
|
|
||
|
dt |
dt |
|
|
(2.5) |
|
|
dvy |
|
dy |
, |
||
m |
= −mg, vy = |
|
||||
dt |
dt |
|
||||
|
|
|
|
|||
при следующих начальных условиях: |
|
|||||
x(0)= x0 , |
y (0)= y0 , |
(2.6) |
||||
vx (0)= v0 cosα0 , |
vy (0)= v0 sinα0 . |
|
||||
Вычислить параметр как ∆ = x(tk )− xk , |
(2.7) |
|||||
где tk |
определить из условий: |
(2.8) |
||||
tk > 0, v(tk )< 0, y (tk )= yk . |
||||||
|
||||||
Как можно видеть, с математической точки зрения задача о баскетболисте свелась к задаче Коши для системы ОДУ первого порядка с заданными начальными условиями. Полученная система уравнений является замкнутой, так как число независимых уравнений (4 дифференциальных и 2 алгебраических) равно чис-
лу искомых параметров задачи ( x, y,vx ,vy , ∆,tk ). Существование
и единственность решения задачи Коши доказана математиками. Поэтому данную математическую модель можно считать корректной.
Математическая постановка задачи еще более абстрактна, чем концептуальная, так как сводит исходную задачу к чисто математической (например, к задаче Коши), методы решения которой достаточно хорошо разработаны. Умение свести исходную проблему к известному классу математических задач и обосновать правомочность такого сведения требует высокой квалификации математика-прикладника и особенно высоко ценится в исследовательских коллективах.
66