- •Информатика и математическое моделирование функциональных систем
- •Isbn 5-94826-033-X
- •Введение
- •Програмирование задач на языке basic
- •Программирование линейных вычислительных процессов
- •1.2. Справочный материал.
- •1.5. Вопросы для самопроверки
- •Программирование разветвляющихся алгоритмов
- •2.3. Пример:
- •20 Input “a b “ ; a , b input “a b “ ; a , b
- •2.4. Задание к лабораторной работе.
- •Определённые циклы
- •20 Print “!---------------------!-------------------------!---------------------------!»
- •Input “X, m%, h% “ ; X , m% , h%
- •4.4. Задания к лабораторной работе.
- •Input “X m h “ ; X , m% , h
- •Программирование итерационных вычислительных процессов
- •10 Input "Введите значения X,r,k,e" ; X,r,k,e
- •6.5. Вопросы для самопроверки
- •7.5. Вопросы для самопроверки
- •20 Rem Ввод элементов исходного массива q
- •30 Read X( I ) : next I
- •160 Next I
- •160 Next j
- •150 Next j
- •9.5. Вопросы для самопроверки
- •40 Read X( I ) : next I
- •45 Data 1, 2.1, -3, -4.1, 1.7, 1.8, 1.9, 14.2, -5, -4.3, 11.2, 10.8
- •140 Return
- •90 Read X( I ) : next I
- •100 Data 1, 2.1, -3, -4.1, 1.7, 1.8, 1.9, 14.2, -5, -4.3, 11.2, 10.8
- •10.5. Вопросы для самопроверки
- •40 Data ------------
- •11.5. Вопросы для самопроверки
- •Литература к главе 1
- •2. Программирование задач в системе math cad
- •РешЕние систем линейных алгебраических уравнений методом обратной матрицы
- •2.5. Вопросы для самопроверки.
- •Решение нелинейного уравнения графическим методом
- •3.5. Вопросы для самопроверки.
- •Решение НелинейноГо уравнениЯ МетодОм простых итераций
- •3.5. Вопросы для самопроверки.
- •Решение нелинейного уравнения методом касательных
- •4.3. Пример.
- •4.5. Вопросы для самопроверки.
- •Решение систем Нелинейных уравнений графическим методом
- •6.5. Вопросы для самопроверки.
- •Решение систем Нелинейных уравнений методом пРостых итерацй
- •6.3. Пример.
- •6.5. Вопросы для самопроверки
- •Численное интегрирование:метод прямоугольников и трапеций, формула симсона
- •7.5. Вопросы для самопроверки.
- •Численное решение обыкновеНноГо дифференциального уравнениЯ МетодОм эЙлера и рунге-кутта
- •8.5. Вопросы для самопроверки
- •Численное решение систем обыкновеНнЫх дифференциальных уравнениЙ МетодОм эЙлера
- •9.4. Задание. Самостоятельно задать матрицу с и вектор правых частей r и численно решить полученную приведенную систему обыкновенных дифференциальных уравнений методом Эйлера.
- •9.5. Вопросы для самопроверки
- •9.5.3. Какие явные или неявные разностные схемы используются при численном решении приведенных систем обыкновенных дифференциальных уравнений методом Эйлера? Литература к главе 2
- •3. Математическое моделирование на пэвм
- •3.1. Системы сосредоточенными массами
- •3.1.1. Математическое моделирование теплообмена для тел сосредоточенных масс с окружающей средой
- •3.1.2. Собственные колебания
- •Лабораторная работа № 3.1 исследование автономной линейной системы уравнений
- •Лабораторная работа №3.2. Исследование автономной нелинейной системы уравнений
- •Лабораторная работа №3.3. Решение жестких систем обыкновенных дифференциальных уравнений (оду)
- •3.1.3. Математическая модель стабильности позвоночника
- •Результаты численных расчетов
- •3.2. Системы с распределенными параметрами
- •3.2.1. Математическое моделирование процесса переноса частиц
- •3.2.2. Математическое моделирование процесса прерванного посола рыбы
- •Отметим, что критерий устойчивости счета методом прогонки к ошибкам округления выполнен так как
- •Как следует из рекуррентных соотношений (3.2.32), для начала расчета необходимо иметь значения e1 и w1, которые определяются с помощью левого граничного условия (3.2.23)
- •3.2.3. Моделирование процесса переноса частиц на основе гиперболической системы уравнений
- •3.2.4. Математическое моделирование нестационарного двумерного процесса переноса частиц (теплопереноса)
- •Система разностных уравнений (3.96) дополнялась начальными и граничными условиями (3.91 и 3.92 – 3.95) и решалась методом обыкновенной прогонки попеременно в двух направлениях.
- •3.3. Повышение порядка точности аппроксимации дифференциальных уравнений
- •3.3.1. Повышение порядка точности аппроксимации обыкновенных дифференциальных уравнений
- •3.3.2. Повышение порядка точности аппроксимации дифференциальных уравнений гиперболического типа
- •3.4. Интерполяция функций
- •3.4.1. Линейная интерполяция
- •3.4.2 Квадратичная интерполяция
- •3.4.3. Интерполяционная формула Лагранжа
- •3.4.4. Сплайны
- •3.4.5.Алгоритм решения обратных задач по заданным показателям качества
- •Литература к главе 3
- •Информатика и математическое моделирование функциональных систем
6.5. Вопросы для самопроверки
6.5.1. Какие вычислительные процессы называются итерационными ? Приведите примеры.
6.5.2. Что является условием окончания итерационных вычислений ?
6.5.3. Какому оператору передается управление , если условие, проверяемое в операторе IF, выполняется и не выполняется ?
6.5.4. Почему в условии сходимости разность между Yi+1 и Yi берется по абсолютной величине для сравнения с E ?
6.5.5. Пояснить принцип работы счетчика итераций.
6.5.6. Если итерации не сходятся, какой условный оператор, ограничивающий число итераций, необходимо записать и в какое место программы его вставить?
Лабораторная работа № 7 (C:\USER\GROUP\NOF\lab7.bas)
ВЫЧИСЛЕНИЕ НА ПЭВМ СУММ БЕСКОНЕЧНЫХ ЧИСЛОВЫХ
РЯДОВ С ЗАДАННОЙ ТОЧНОСТЬЮ
7.1. Цель работы. Получение практических навыков алгоритмизации и программирования сумм числовых бесконечных рядов с заданной точностью с использованием вычислительных циклов, число повторений которых не задано.
7.2. Справочный материал. Вычисление сумм бесконечных числовых рядов
( 1.7.1)
с заданной точностью E ,строится на основе циклических вычислений, число повторений которых не задано. При этом используется принцип накопления суммы (последовательное нахождение частичных сумм Sn ; начальное значение суммы ряда S0 обычно задается равным нулю):
Sn+1 = Sn +f ( xn ) , где n =0,1,...,N-1 , ( 1.7.2 )
где n - текущий номер члена ряда; N- число удержанных членов ряда. Вычис-ления заканчиваются при выполнении условия сходимости числового ряда:
| S n - S n-1 | ≤ E, (1.7.3 )
где Е - точность вычислений. С учетом формулы (1.7.2 ) и, вводя обозначения
Yn = f ( xn ), неравенство ( 1.7.3 ) записывается в виде :
| Y n | ≤ E , ( 1.7.4 )
Таким образом , вычислительный процесс завершается тогда , когда абсолютная величина очередного члена ряда станет не больше заданной точности вычислений Е, при этом считается, что сумма бесконечного числового ряда S = S n E .
7.3. Пример. Подготовить и организовать на ПЭВМ вычисление суммы бесконечного числового сходящегося ряда с точностью Е:
(1.7.5)
Значения аргумента X и точность вычисления Е задаются следующим образом:
X = 0.15 ; E = 0.001;
X = 0.21 ; E = 0.0001.
В основу алгоритма решения задачи положена типовая структура циклического вычислительного процесса “повторять до”. Как и любой циклический вычислительный алгоритм, данный алгоритм предусматривает следующие три этапа:
1) подготовку цикла, т.е. задание начальных значений параметра цикла n, суммы S0 и факториала P0, а также точности вычисления E и аргумента X ;
2) тело цикла: вычисление очередного члена числового ряда Yn, накопление суммы и переменной цикла n и проверку условия окончания цикла (7.3 ) ;
3) вывод значений вычисленной суммы числового ряда и числа удерживаемых членов ряда в этой сумме.
Текст БЭЙСИК - программы для примера 7.3 приводится ниже :
10 INPUT “ Введите значения E , X= “ ; E ,X
20 N = 1 : S = 1 : P = 1
30 Y =X ^ N / P : N = N + 1
40 S = S + Y : P = P * N
50 IF ABS ( Y ) > E THEN 30
60 PRINT “ СУММА РЯДА = “ ; S ,“ЧИСЛО УДЕРЖ. ЧЛЕНОВ РЯДА =“ ; N - 1
70 END
Ввод данных :
Введите значения Е , Х = ? 0.15, 1E-5
Введите значения Е , Х = ? 0.21, 1Е-5
Результаты :
СУММА РЯДА = 1.161834 ЧИСЛО УДЕРЖ. ЧЛЕНОВ РЯДА = 6
СУММА РЯДА = 1.233675 ЧИСЛО УДЕРЖ. ЧЛЕНОВ РЯДА = 5
Следует отметить, что в данной программе начальное значение суммы ряда S0 равно 1, так как необходимо учесть в сумме ряда “нулевой” член этого ряда (счет начинается с первого члена ряда n = 1, см. строку № 20 ). Также, очень полезно, с целью проверки правильности вычисления факториала n! проводить “вручную” расчет факториала и сравнивать эти расчеты с расчетами значений n!, согласно форме, приведенной ниже:
-
n
P = P * n
n!
1
1
1
2
2
2
3
2 * 3 = 6
2 * 3 = 6
4
2 * 3 * 4 = 24
2 * 3 * 4 = 24
7.4. Задание к лабораторной работе. Подготовить и организовать на ПЭВМ вычисление суммы бесконечного сходящегося ряда по формуле из табл. 7.1 (вариант соответствует порядковому номеру студента в группе ).
Таблица 7.1
-
Номер
вариан-
та
Исходная формула
Значение
x
Значение
1
-0.0476
0.655
10-5
10-6
2
0.324
1.36
10-6
10-4
3
0.278
0.536
10-5
10-6
4
0.198
0.567
10-4
10-5
5
1.33
2.57
10-4
10-5
6
0.5
2.75
10-3
10-4
7
1.3
2.1
10-3
10-3
8
0.755
0.052
10-4
10-6
9
0.35
0.87
10-6
10-4
10
1.1
2.2
10-3
10-3
11
1.01
3.08
10-3
10-4
12
1.24
2.53
10-3
10-2
13
1.5
2.73
10-3
10-2
14
1.07
2.6
10-3
10-4
15
0.9
0.5
10-4
10-3