Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

MI_T2TerekhovSV

.pdf
Скачиваний:
281
Добавлен:
13.04.2015
Размер:
14.02 Mб
Скачать

Терехов С.В. Математический инструментарий для студентов-физиков.

Задания для самостоятельного решения

XX. Фрактальная геометрия

Вариант 2

1. Определить размерность Хаусдорфа-Безиковича для конструкти-

вного фрактала, построение которого из отрезка единичной длины показано на рисунке (в отчёте изобразить рисунки пунктов 1 и 2 до шага n = 4 ):

шаг n = 0 ;

шаг n =1; …

2. Вычислить фрактальную размерность фигуры, построение которой показано на рисунке:

шаг n = 0 ;

шаг n =1;

шаг n = 2 ; …

3. Используя приведенную таблицу и четыре системы аффинных

Фрактал

a

b

c

d

e

f

Папоротник

0,7000

0,0000

0,0000

0,7000

0,1496

0,2962

 

0,1000

– 0,4330

0,1732

0,2500

0,4478

0,0014

 

0,1000

0,4330

– 0,1732

0,2500

0,4445

0,1559

 

0,0000

0,0000

0,0000

0,3000

0,4987

0,0070

Кристалл

0,2550

0,0000

0,0000

0,2550

0,3726

0,6714

 

0,2550

0,0000

0,0000

0,2550

0,1146

0,2232

 

0,2550

0,0000

0,0000

0,2550

0,6306

0,2232

 

0,3700

– 0,6420

0,6420

0,3700

0,6356

– 0,0061

Лист

0,4000

– 0,3733

0,0600

0,6000

0,3533

0,0000

 

– 0,8000

– 0,1867

0,1371

0,8000

1,1000

0,1000

Дерево

0,1950

– 0,4880

0,3440

0,4430

0,4431

0,2452

 

0,4620

0,4140

– 0,2520

0,3610

0,2511

0,5692

 

– 0,0580

– 0,0700

0,4530

– 0,1110

0,5976

0,0969

 

– 0,0350

0,0700

– 0,4690

0,0220

0,4884

0,5069

 

– 0,6370

0,0000

0,0000

0,5010

0,8562

0,2513

преобразований вида (СИФ) x n+1 = a xn +b yn + e , построить кристалл

yn+1 = c xn + d yn + f

(число итераций 200000).

490

Терехов С.В. Математический инструментарий для студентов-физиков.

4.Придумать и построить на компьютере свой фрактал с помощью собственной детерминированной или рандомизированной СИФ.

5.Создать компьютерную программу итерационного процесса поиска корней уравнения xn +1 = f ( xn ) , если f (x) =x2 +5x+6, с фиксацией то-

чек ( xn ; f ( xn ) ) на экране дисплея.

 

 

&

6. Решить уравнение Лоренца

 

X =a(Y X )

Y&=bX Y X Z

 

 

&

 

Z =−cZ +XY

построить график функции Y (t) .

 

 

 

X& = −Y Z

7. Решить уравнение Рёсслера

Y& = X + a Y

 

 

&

 

 

Z = b + Z ( X

построить график функции Y (t) .

при a =10 , c =8 / 3 и b= 24,74,

при a=0,2 ; b=0,4 и c =8 ,

c)

8.Найти вейвлет-образы функций Y (t) из пунктов 6 и 7.

9.Построить множество Мандельброта, согласно системы итераци-

 

 

2

 

 

 

2

+ a

 

 

x n+1

= x n

y n

, если a = 2,8

и b=0,3 .

онных уравнений

 

= 2 x

 

y

 

+ b

y

n+1

n

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10. Создать компьютерную программу для реализации итерацион-

ного процесса метода Ньютона zn+1

=zn

f (zn)

для комплексной функ-

 

 

 

f '(zn)

ции f (z) =a z2 +b z +c, если a =1; b=3 и c = 2 .

11. Исследовать с помощью компьютерной программы трёхмерную

 

xn +1

= xn2 yn2 zn2 + a

 

проекцию фигуры Жюлиа

yn +1

= 2 xn yn + b

, если a=1,2 ; b= 2,7 и c = 4 .

 

zn +1

= 2 xn zn + c

 

 

 

 

 

 

 

12. Создать компьютерную программу и исследовать с её помощью

 

d x

=a y +bsin y

 

решение системы уравнений

 

 

 

. Выяснить влияние на вид

 

dτ

 

 

 

 

 

 

 

d y

=−a x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dτ

 

 

решения значений параметров a и b . Найти их критические величины. Изобразить решение на плоскости xO y .

491

Терехов С.В. Математический инструментарий для студентов-физиков.

Задания для самостоятельного решения

XX. Фрактальная геометрия

Вариант 3

1. Определить размерность Хаусдорфа-Безиковича для конструкти-

вного фрактала, построение которого из отрезка единичной длины показано на рисунке (в отчёте изобразить рисунки пунктов 1 и 2 до шага n = 4 ):

шаг n = 0 ;

шаг n =1; …

2. Вычислить фрактальную размерность фигуры, построение которой показано на рисунке:

шаг n = 0 ; шаг n =1; шаг n = 2 ; …

3. Используя приведенную таблицу и четыре системы аффинных

Фрактал

a

b

c

d

e

f

Папоротник

0,7000

0,0000

0,0000

0,7000

0,1496

0,2962

 

0,1000

– 0,4330

0,1732

0,2500

0,4478

0,0014

 

0,1000

0,4330

– 0,1732

0,2500

0,4445

0,1559

 

0,0000

0,0000

0,0000

0,3000

0,4987

0,0070

Кристалл

0,2550

0,0000

0,0000

0,2550

0,3726

0,6714

 

0,2550

0,0000

0,0000

0,2550

0,1146

0,2232

 

0,2550

0,0000

0,0000

0,2550

0,6306

0,2232

 

0,3700

– 0,6420

0,6420

0,3700

0,6356

– 0,0061

Лист

0,4000

– 0,3733

0,0600

0,6000

0,3533

0,0000

 

– 0,8000

– 0,1867

0,1371

0,8000

1,1000

0,1000

Дерево

0,1950

– 0,4880

0,3440

0,4430

0,4431

0,2452

 

0,4620

0,4140

– 0,2520

0,3610

0,2511

0,5692

 

– 0,0580

– 0,0700

0,4530

– 0,1110

0,5976

0,0969

 

– 0,0350

0,0700

– 0,4690

0,0220

0,4884

0,5069

 

– 0,6370

0,0000

0,0000

0,5010

0,8562

0,2513

преобразований вида (СИФ) x n+1 = a xn +b yn + e , построить лист (чис-

yn+1 = c xn + d yn + f

ло итераций 200000).

492

Терехов С.В. Математический инструментарий для студентов-физиков.

4.Придумать и построить на компьютере свой фрактал с помощью собственной детерминированной или рандомизированной СИФ.

5.Создать компьютерную программу итерационного процесса поиска корней уравнения xn+1 = f (xn ) , если f (x) =2x 2 +7x +5, с фиксацией то-

чек ( xn ; f ( xn ) ) на экране дисплея.

 

 

&

6. Решить уравнение Лоренца

 

X =a(Y X )

Y&=bX Y X Z

 

 

&

 

Z =−cZ +XY

построить график функции Z(t) .

 

 

 

X& = −Y Z

7. Решить уравнение Рёсслера

Y& = X + a Y

 

 

&

 

 

Z = b + Z ( X

построить график функции Z (t) .

при a =10 , c =8 / 3 и b= 24,74,

при a=0,2 ; b=0,4 и c =8 ,

c)

8.Найти вейвлет-образы функций Z (t) из пунктов 6 и 7.

9.Построить множество Мандельброта, согласно системы итераци-

 

 

2

 

 

 

2

+ a

 

 

x n+1

= x n

y n

, если a = −0,7

и b=1,9 .

онных уравнений

 

= 2 x

 

y

 

+ b

y

n+1

n

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10. Создать компьютерную программу для реализации итерацион-

ного процесса метода Ньютона zn+1

=zn

f (zn)

для комплексной функ-

 

 

 

f '(zn)

ции f (z) =a z2 +b z +c, если a =1; b=1 и c = −2 .

11. Исследовать с помощью компьютерной программы трёхмерную

 

xn +1 = xn2 yn2 zn2 + a

 

проекцию фигуры Жюлиа

yn +1 = 2 xn yn + b

, если a = 3,2 ; b=1,7 и c=8 .

 

zn +1 = 2 xn zn + c

 

 

 

 

 

 

12. Создать компьютерную программу и исследовать с её помощью

 

d x

=a y +bsin y

 

решение системы уравнений

 

 

 

. Выяснить влияние на вид

 

dτ

 

 

 

 

 

 

 

d y

=−a x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dτ

 

 

решения значений параметров a и b . Найти их критические величины. Изобразить решение на плоскости xO y .

493

Терехов С.В. Математический инструментарий для студентов-физиков.

Задания для самостоятельного решения

XX. Фрактальная геометрия

Вариант 4

1. Определить размерность Хаусдорфа-Безиковича для конструкти-

вного фрактала, построение которого из отрезка единичной длины показано на рисунке (в отчёте изобразить рисунки пунктов 1 и 2 до шага n = 4 ):

шаг n = 0 ;

шаг n =1; …

2. Вычислить фрактальную размерность фигуры, построение которой показано на рисунке:

шаг n = 0 ;

шаг n =1;

шаг n = 2 ; …

3. Используя приведенную таблицу и четыре системы аффинных

Фрактал

a

b

c

d

e

f

Папоротник

0,7000

0,0000

0,0000

0,7000

0,1496

0,2962

 

0,1000

– 0,4330

0,1732

0,2500

0,4478

0,0014

 

0,1000

0,4330

– 0,1732

0,2500

0,4445

0,1559

 

0,0000

0,0000

0,0000

0,3000

0,4987

0,0070

Кристалл

0,2550

0,0000

0,0000

0,2550

0,3726

0,6714

 

0,2550

0,0000

0,0000

0,2550

0,1146

0,2232

 

0,2550

0,0000

0,0000

0,2550

0,6306

0,2232

 

0,3700

– 0,6420

0,6420

0,3700

0,6356

– 0,0061

Лист

0,4000

– 0,3733

0,0600

0,6000

0,3533

0,0000

 

– 0,8000

– 0,1867

0,1371

0,8000

1,1000

0,1000

Дерево

0,1950

– 0,4880

0,3440

0,4430

0,4431

0,2452

 

0,4620

0,4140

– 0,2520

0,3610

0,2511

0,5692

 

– 0,0580

– 0,0700

0,4530

– 0,1110

0,5976

0,0969

 

– 0,0350

0,0700

– 0,4690

0,0220

0,4884

0,5069

 

– 0,6370

0,0000

0,0000

0,5010

0,8562

0,2513

преобразований вида (СИФ) xn+1 = a xn +b yn +e , построить дерево (чис-

yn+1 = c xn +d yn + f

ло итераций 200000).

494

Терехов С.В. Математический инструментарий для студентов-физиков.

4.Придумать и построить на компьютере свой фрактал с помощью собственной детерминированной или рандомизированной СИФ.

5.Создать компьютерную программу итерационного процесса поиска корней уравнения xn+1 = f (xn ) , если f (x) =2x 2 +9x +5, с фиксацией то-

чек ( xn ; f ( xn ) ) на экране дисплея.

 

 

&

6. Решить уравнение Лоренца

X =a(Y X )

Y&=bX Y X Z

 

 

&

 

Z =−cZ +XY

построить график функции X (t) .

 

 

 

X& = −Y Z

7. Решить уравнение Рёсслера

Y& = X + a Y

 

 

&

 

 

Z = b + Z ( X

построить график функции Y (t) .

при a =10 , c =8 / 3 и b= 24,74,

при a=1,6 ; b=1,4 и c = 4 ,

c)

8.Найти вейвлет-образы функций X (t) из пункта 6 и Y (t) из пункта 7.

9.Построить множество Мандельброта, согласно системы итераци-

 

 

2

 

 

 

2

+ a

 

 

x n+1

= x n

y n

, если a = −2,1

и b=0,2 .

онных уравнений

 

= 2 x

 

y

 

+ b

y

n+1

n

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10. Создать компьютерную программу для реализации итерацион-

ного процесса метода Ньютона zn+1 =zn

f (zn)

для комплексной функ-

 

 

 

f '(zn)

ции f (z) =a z2 +b z +c, если a = 2 ; b= 7 и c=5 .

 

 

 

11. Исследовать с помощью компьютерной программы трёхмерную

 

xn +1 = xn2 yn2 zn2 + a

 

проекцию фигуры Жюлиа

yn +1 = 2 xn yn + b

, если a = 0 ,7 ; b = 0,1 и c = 2 .

 

zn +1 = 2 xn zn + c

 

 

 

 

 

 

12. Создать компьютерную программу и исследовать с её помощью

 

d x

=a y +bsin y

 

решение системы уравнений

 

 

 

. Выяснить влияние на вид

 

dτ

 

 

 

 

 

 

 

d y

=−a x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dτ

 

 

решения значений параметров a и b . Найти их критические величины. Изобразить решение на плоскости xO y .

495

Терехов С.В. Математический инструментарий для студентов-физиков.

Задания для самостоятельного решения

XX. Фрактальная геометрия

Вариант 5

1. Определить размерность Хаусдорфа-Безиковича для конструкти-

вного фрактала, построение которого из отрезка единичной длины показано на рисунке (в отчёте изобразить рисунки пунктов 1 и 2 до шага n = 4 ):

шаг n = 0 ;

шаг n =1; …

2. Вычислить фрактальную размерность фигуры, построение которой показано на рисунке:

шаг n = 0 ;

шаг n =1;

шаг n = 2 ; …

3. Используя приведенную таблицу и четыре системы аффинных

Фрактал

a

b

c

d

e

f

Папоротник

0,7000

0,0000

0,0000

0,7000

0,1496

0,2962

 

0,1000

– 0,4330

0,1732

0,2500

0,4478

0,0014

 

0,1000

0,4330

– 0,1732

0,2500

0,4445

0,1559

 

0,0000

0,0000

0,0000

0,3000

0,4987

0,0070

Кристалл

0,2550

0,0000

0,0000

0,2550

0,3726

0,6714

 

0,2550

0,0000

0,0000

0,2550

0,1146

0,2232

 

0,2550

0,0000

0,0000

0,2550

0,6306

0,2232

 

0,3700

– 0,6420

0,6420

0,3700

0,6356

– 0,0061

Лист

0,4000

– 0,3733

0,0600

0,6000

0,3533

0,0000

 

– 0,8000

– 0,1867

0,1371

0,8000

1,1000

0,1000

Дерево

0,1950

– 0,4880

0,3440

0,4430

0,4431

0,2452

 

0,4620

0,4140

– 0,2520

0,3610

0,2511

0,5692

 

– 0,0580

– 0,0700

0,4530

– 0,1110

0,5976

0,0969

 

– 0,0350

0,0700

– 0,4690

0,0220

0,4884

0,5069

 

– 0,6370

0,0000

0,0000

0,5010

0,8562

0,2513

преобразований вида (СИФ) xn+1 = a xn +b yn +e , построить папоротник

yn+1 = c xn +d yn + f

(число итераций 200000).

496

Терехов С.В. Математический инструментарий для студентов-физиков.

4.Придумать и построить на компьютере свой фрактал с помощью собственной детерминированной или рандомизированной СИФ.

5.Создать компьютерную программу итерационного процесса поиска корней уравнения xn+1 = f (xn ) , если f (x) =x 2 +x12, с фиксацией то-

чек ( xn ; f ( xn ) ) на экране дисплея.

 

 

&

6. Решить уравнение Лоренца

X =a(Y X )

Y&=bX Y X Z

 

 

&

 

Z =−cZ +XY

построить график функции Y (t) .

 

 

 

X& = −Y Z

7. Решить уравнение Рёсслера

Y& = X + a Y

 

 

&

 

 

Z = b + Z ( X

построить график функции Z(t) .

при a =10 , c =8 / 3 и b= 24,74,

при a=1,6 ; b=1,4 и c = 4 ,

c)

8.Найти вейвлет-образы функций Y (t) из пункта 6 и Z(t) из пункта 7.

9.Построить множество Мандельброта, согласно системы итераци-

 

 

2

 

 

 

2

+ a

 

 

x n+1

= x n

y n

, если a = −1,3

и b= −0,4 .

онных уравнений

 

= 2 x

 

y

 

+ b

y

n+1

n

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10. Создать компьютерную программу для реализации итерацион-

ного процесса метода Ньютона zn+1

=zn

f (zn)

для комплексной функ-

 

 

 

f '(zn)

ции f (z) =a z2 +b z +c, если a =1; b=−1 и c = −30.

11. Исследовать с помощью компьютерной программы трёхмерную

 

xn +1 = xn2 yn2 zn2 + a

 

проекцию фигуры Жюлиа

yn +1 = 2 xn yn + b

, если a = 0 ,1 ; b = 0,5 и c = 4 .

 

zn +1 = 2 xn zn + c

 

 

 

 

 

 

12. Создать компьютерную программу и исследовать с её помощью

 

d x

=a y +bsin y

 

решение системы уравнений

 

 

 

. Выяснить влияние на вид

 

dτ

 

 

 

 

 

 

 

d y

=−a x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dτ

 

 

решения значений параметров a и b . Найти их критические величины. Изобразить решение на плоскости xO y .

497

Терехов С.В. Математический инструментарий для студентов-физиков.

Задания для самостоятельного решения

XX. Фрактальная геометрия

Вариант 6

1. Определить размерность Хаусдорфа-Безиковича для конструкти-

вного фрактала, построение которого из отрезка единичной длины показано на рисунке (в отчёте изобразить рисунки пунктов 1 и 2 до шага n = 4 ):

шаг n = 0 ;

 

 

шаг n =1; …

 

 

 

 

 

2. Вычислить фрактальную размерность фигуры, построение которой показано на рисунке:

шаг n = 0 ; шаг n =1; шаг n = 2 ; …

3. Используя приведенную таблицу и четыре системы аффинных

Фрактал

a

b

c

d

e

f

Папоротник

0,7000

0,0000

0,0000

0,7000

0,1496

0,2962

 

0,1000

– 0,4330

0,1732

0,2500

0,4478

0,0014

 

0,1000

0,4330

– 0,1732

0,2500

0,4445

0,1559

 

0,0000

0,0000

0,0000

0,3000

0,4987

0,0070

Кристалл

0,2550

0,0000

0,0000

0,2550

0,3726

0,6714

 

0,2550

0,0000

0,0000

0,2550

0,1146

0,2232

 

0,2550

0,0000

0,0000

0,2550

0,6306

0,2232

 

0,3700

– 0,6420

0,6420

0,3700

0,6356

– 0,0061

Лист

0,4000

– 0,3733

0,0600

0,6000

0,3533

0,0000

 

– 0,8000

– 0,1867

0,1371

0,8000

1,1000

0,1000

Дерево

0,1950

– 0,4880

0,3440

0,4430

0,4431

0,2452

 

0,4620

0,4140

– 0,2520

0,3610

0,2511

0,5692

 

– 0,0580

– 0,0700

0,4530

– 0,1110

0,5976

0,0969

 

– 0,0350

0,0700

– 0,4690

0,0220

0,4884

0,5069

 

– 0,6370

0,0000

0,0000

0,5010

0,8562

0,2513

преобразований вида (СИФ) x n+1 = a xn +b yn + e , построить кристалл

yn+1 = c xn + d yn + f

(число итераций 200000).

498

Терехов С.В. Математический инструментарий для студентов-физиков.

4.Придумать и построить на компьютере свой фрактал с помощью собственной детерминированной или рандомизированной СИФ.

5.Создать компьютерную программу итерационного процесса пои-

ска корней уравнения xn+1 = f (xn ) ,

если f (x) =x 2 x 6, с фиксацией то-

чек ( xn ; f ( xn ) ) на экране дисплея.

 

 

 

&

6. Решить уравнение Лоренца

 

X =a(Y X )

Y&=bX Y X Z

 

 

&

 

Z =−cZ +XY

построить график функции Z(t) .

 

 

 

X& = −Y Z

7. Решить уравнение Рёсслера

Y& = X + a Y

 

 

&

 

 

Z = b + Z ( X

построить график функции X (t) .

при a =10 , c =8 / 3 и b= 24,74,

при a=0,2 ; b=0,2 и c =6 ,

c)

8.Найти вейвлет-образы функций Z(t) из пункта 6 и X(t) из пункта 7.

9.Построить множество Мандельброта, согласно системы итераци-

 

 

2

 

 

 

2

+ a

 

 

x n+1

= x n

y n

, если a=0,9

и b=0,9 .

онных уравнений

 

= 2 x

 

y

 

+ b

y

n+1

n

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10. Создать компьютерную программу для реализации итерацион-

ного процесса метода Ньютона zn+1

=zn

f (zn)

для комплексной функ-

 

 

 

f '(zn)

ции f (z) =a z2 +b z +c, если a =3; b= −4 и c =1.

11. Исследовать с помощью компьютерной программы трёхмерную

 

xn +1 = xn2 yn2 zn2 + a

 

проекцию фигуры Жюлиа

yn +1 = 2 xn yn + b

, если a = 0,2 ; b = 0,3 и c=8 .

 

zn +1 = 2 xn zn + c

 

 

 

 

 

 

12. Создать компьютерную программу и исследовать с её помощью

 

d x

=a y +bsin y

 

решение системы уравнений

 

 

 

. Выяснить влияние на вид

 

dτ

 

 

 

 

 

 

 

d y

=−a x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dτ

 

 

решения значений параметров a и b . Найти их критические величины. Изобразить решение на плоскости xO y .

499

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]