- •Тема 1. Математические модели и численные методы 17
- •Тема 2. Задачи линейной алгебры 23
- •Тема 7. Методы оптимизации 59
- •Общие сведения Сведения об эумк
- •Методические рекомендации по изучению дисциплины
- •Рабочая учебная программа
- •Пояснительная записка Цель преподавания дисциплины
- •Задачи изучения дисциплины
- •1. Содержание дисциплины
- •2. Индивидуальные практические работы, их характеристика
- •3. Контрольные работы, их характеристика
- •Литература
- •4.1. Основная
- •4.2. Дополнительная
- •5. Перечень компьютерных программ, наглядных и других пособий, методических указаний и материалов и технических средств обучения
- •Протокол согласования учЕбной программы по изучаемой учебной дисциплине с другими дисциплинами специальности
- •1.2. Как исследуются физические явления и решаются задачи
- •1.3. Погрешность вычислений
- •1.4. Источники возникновения погрешности расчетов
- •1.5. Итерационные методы решения задач
- •Тема 2. Задачи линейной алгебры
- •2.1. Основные понятия и определения
- •2.2. Прямые методы решения слау
- •2.2.1. Метод Гаусса
- •2.2.2. Метод прогонки
- •2.2.3. Метод квадратного корня
- •2.3. Итерационные методы решения слау
- •2.3.1. Метод простой итерации
- •2.3.2. Метод Зейделя
- •2.3.3. Понятие релаксации
- •2.4. Нахождение обратных матриц
- •2.5. Собственные значения и собственные векторы матриц
- •2.5.1. Интерполяционный метод
- •2.5.2. Метод вращений Якоби
- •2.5.3. Итерационный метод
- •Контрольные вопросы
- •Тема 3. Аппроксимация функций
- •3.1. Зачем нужна аппроксимация функций?
- •3.2. Интерполяция
- •3.3. Многочлены и способы интерполяции
- •3.3.1. Интерполяционный многочлен Ньютона
- •3.3.2. Линейная и квадратичная интерполяции
- •3.3.3. Интерполяционный многочлен Лагранжа
- •3.3.4. Интерполяция общего вида
- •3.4. Среднеквадратичная аппроксимация
- •3.4.1. Метод наименьших квадратов
- •Контрольные вопросы
- •Тема 4. Вычисление производных и интегралов
- •4.1. Формулы численного дифференцирования
- •4.2. Формулы численного интегрирования
- •4.2.1. Формула средних
- •4.2.2. Формула трапеций
- •4.2.3. Формула Симпсона
- •4.2.4. Формулы Гаусса
- •Контрольные вопросы
- •Тема 5. Методы решения нелинейных уравнений
- •5.1. Как решаются нелинейные уравнения
- •5.2. Итерационные методы уточнения корней
- •5.2.1. Метод простой итерации
- •5.2.2. Метод Ньютона
- •5.2.3. Метод секущих
- •5.2.4. Метод Вегстейна
- •5.2.5. Метод парабол
- •5.2.6. Метод деления отрезка пополам
- •Контрольные вопросы
- •Тема 6. Решение обыкновенных дифференциальных уравнений
- •6.1. Задачи для обыкновенных дифференциальных уравнений
- •6.2. Основные положения метода сеток для решения задачи Коши
- •6.2.1. Явная схема 1-го порядка (метод Эйлера)
- •6.2.2. Неявная схема 1-го порядка
- •6.2.3. Неявная схема 2-го порядка
- •6.2.4. Схема Рунге – Кутта 2-го порядка
- •6.2.5. Схема Рунге – Кутта 4-го порядка
- •6.3. Многошаговые схемы Адамса
- •6.3.1. Явная экстраполяционная схема Адамса 2-го порядка
- •6.3.2. Явная экстраполяционная схема Адамса 3-го порядка
- •6.3.3. Неявная схема Адамса 3-го порядка
- •6.4. Краевая (граничная) задача
- •6.5. Численные методы решения краевых задач
- •6.5.1. Метод стрельбы
- •6.5.2. Метод конечных разностей
- •Контрольные вопросы
- •Методы оптимизации многопараметрических функций Тема 7. Методы оптимизации
- •7.1. Постановка задач оптимизации, их классификация
- •7.2. Методы нахождения минимума функции одной переменной
- •7.2.1. Метод деления отрезка пополам
- •7.2.2. Метод золотого сечения
- •7.2.3. Метод Фибоначчи
- •7.2.4. Метод последовательного перебора
- •7.2.5. Метод квадратичной параболы
- •7.2.6. Метод кубической параболы
- •7.3. Методы нахождения безусловного минимума функции нескольких переменных
- •7.3.1. Классификация методов
- •7.4. Методы нулевого порядка
- •7.4.1. Метод покоординатного спуска
- •7.4.2. Метод Хука – Дживса
- •7.4.3. Метод Нелдера – Мида
- •7.5. Методы первого порядка
- •7.5.1. Метод наискорейшего спуска
- •7.5.2. Метод сопряженных градиентов Флетчера – Ривса
- •7.6. Методы второго порядка
- •7.6.1. Обобщенный метод Ньютона – Рафсона
- •7.7. Методы переменной метрики
- •7.7.1. Метод Дэвидона – Флэтчера – Пауэлла
- •7.8. Методы условной минимизации функций
- •7.8.1. Метод штрафных функций
- •7.8.2. Метод барьерных функций
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Практический раздел Контрольные работы
- •Контрольная работа №1
- •Тема 1. Методы решения систем линейных алгебраических уравнений. Нахождение обратных матриц
- •Тема 2. Аппроксимация функций
- •Тема 3. Вычисление производных и определенных интегралов
- •Тема 4. Собственные значения и собственные векторы
- •Тема 5. Методы решения нелинейных уравнений
- •Тема 6. Решение задачи Коши для обыкновенных дифференциальных уравнений
- •Контрольная работа №2
- •Тема 7. Методы нахождения безусловного минимума
- •Тема 8. Методы нахождения условного минимума
Литература
4.1. Основная
Калиткин Н. Н. Численные методы – М: Наука, 1978.
Красс М. С. Математика для экономических специальностей, М Инфра – М, 1999.
Крылов В. И., Бобков В. В., Монастырный П. И. Вычислительные методы – М: Наука, т. 1, 1976, т. 2, 1977.
Крылов В. И., Бобков В. В., Монастырный П. И. Начала теории вычислительных методов. Уравнения в частных производных – Минск: Наука и техника, 1986.
Волков Е. А. Численные методы – М: Наука, 1982.
Самарский А. А. Введение в численные методы – М: Наука, 1982.
Марчук Г. И., Агошков В. И. Введение в проекционно-сеточные методы – М: Наука, 1981.
Банди Б. Методы оптимизации – М: Радио и связь, 1988.
Винн P., Холден К. Введение в прикладной эконометрический анализ – M, Финансы и статистика, 1981.
Cиницын А. К., Навроцкий А. А. Алгоритмы вычислительной математики: учебно-методическое пособие по курсу «Основы алгоритмизации и программирования» – Минск: БГУИР, 2007.
4.2. Дополнительная
Марчук Г. И. Методы вычислительной математики – М: Наука, 1980.
Васильев Ф. П. Численные методы решения экстремальных задач – М: Наука, 1980.
Бахвалов Н. С. Численные методы – М: Наука, 1975.
Березин И. С., Жидков Н. П. Методы вычислений – М: ФИЗМАТГИЗ, т. 1 – 1962, т. 2 – 1970.
Ногин В. Д., Протодьяконов И. О., Евлампиев И. И. Основы теории оптимизации – М: Высшая школа, 1986.
Турчак Л. И. Основы численных методов – М: Наука, 1987.
5. Перечень компьютерных программ, наглядных и других пособий, методических указаний и материалов и технических средств обучения
Электронный учебно-методический комплекс по дисциплине «Вычислительные методы и методы оптимизации в экономике» для студентов специальности 1-40 01 02-02 «Информационные системы и технологии (в экономике)», 2011.
Протокол согласования учЕбной программы по изучаемой учебной дисциплине с другими дисциплинами специальности
(дисциплины, изучение которых опирается на данную дисциплину)
Название дисциплины, с которой требуется согласование |
Кафедра, обеспечивающая изучение этой дисциплины |
Предложения об изменениях в содержании учебной программы по изучаемой дисциплине |
Решение, принятое кафедрой, разработавшей учебную программу (с указанием даты и но-мера протокола) |
«Исследование операций в экономике», «Эконометрика», «Экономико-математические модели и методы» |
Экономической информатики |
Нет |
Протокол №21 от 06.06.2011г. |
Зав. кафедрой /В.Н. Комличенко/
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
Лекции
ОСНОВЫ ЧИСЛЕННЫХ МЕТОДОВ
Тема 1. Математические модели и численные методы
1.1. Как использовать компьютер
После того как получены начальные навыки работы с компьютером, возникает естественный вопрос: что программировать?
Следует четко представлять два уровня использования компьютера.
Пользователи готовых программ. В каждой области деятельности уже накоплен большой набор готовых программ для решения наиболее часто встречающихся задач. Возможности современных компьютеров позволяют организовать сервис так, что пользователю требуется лишь отвечать на запросы и задавать исходные данные решаемой задачи на привычном специалисту языке. При этом, когда вы нажимаете ту или иную клавишу, бывает совершенно необязательно владеть навыками программирования и знать, что происходит внутри компьютера. Конечно, знание этих вопросов дает уверенность в получаемых результатах и понимание ограничений, налагаемых используемыми методами.
Разработчики пакетов программ. Обычно, если вы придумываете новую методику или сталкиваетесь с новой малоизученной проблемой, оказывается, что отсутствуют программы, позволяющие ее решить. А это всегда случается, если вы работаете творчески и желаете создать что-то новое. Вот здесь и возникает проблема разработки новых пакетов программ.
В настоящее время на первое место по объему вышли задачи поиска, обработки и передачи информации. С этими задачами сталкивается любая организация и большинство людей: наличие билетов в кассе, бухгалтерский учет, обработка и верстка текстов, компьютерные игры, биржевые операции и др. Большой объем составляют программы сервиса компьютера - операционные системы, языки программирования, компьютерные игры, базы данных. Эти программы ввиду значительного тиража представляют коммерческий интерес и приносят быструю ощутимую прибыль, так как облегчают нашу жизнь, позволяют организовать досуг, быстро получить требуемую информацию.
В начале эры компьютеров основные усилия были направлены на разработку программ моделирования, оптимизации и управления физическими процессами. Эти задачи решаются, как правило, узкими специалистами. Тираж программ относительно небольшой, и поэтому коммерческого интереса они не представляют. Окупаются они за счет уменьшения затрат на натурное моделирование, оптимизации конструкций. Именно эти уникальные программы являются двигателем прогресса, позволяют совершенствовать технологию, с их помощью открываются новые явления, автоматизируются процессы управления.
В настоящее время объем таких задач и соответственно программ возрастает, хотя их доля резко уменьшилась. Их решение основано на формулировке математической постановки задачи, разработке вычислительного алгоритма ее решения на компьютере и его программирования.
