- •86 Описания лабораторных работ
- •Общий порядок выполнения лабораторных работ
- •Защита лабораторных работ
- •Лабораторная работа №1 Решение алгебраических уравнений методом половинного деления, методом Ньютона. Реализация решений в Excel, MathCad
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №2 Решение систем линейных уравнений матричным методом, методом простых итераций. Реализация решений в Excel, MathCad
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №3 Решение задачи поиска экстремума функции градиентным методом. Поиск условного экстремума функции. Решение задач линейного программирования
- •Контрольные вопросы.
- •Лабораторная работа №4 Поиск экстремумов в инженерно-технических задачах
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №5 Интерполирование функции, заданной таблично, по формулам Лагранжа и Ньютона. Оценка погрешностей интерполирования
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №6 Метод наименьших квадратов. Построение линии регрессии. Обработка экспериментальных данных
- •Лабораторная работа №7 Вычисление определенного интеграла по методам прямоугольников, трапеций, Симпсона.
- •Контрольные вопросы:
- •Лабораторная работа №8 Решение задачи Коши для дифференциальных уравнений первого порядка методом Эйлера
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №9 Решение задачи Коши для дифференциальных уравнений первого порядка методом Рунге-Кутта
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №10 Решение задачи Коши для дифференциальных уравнений второго порядка методом Рунге-Кутта
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №11 Решение уравнения колебаний методом Рунге-Кутта
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список Основная литература
- •Дополнительная литература
- •Заключение
- •Приложение а
- •Приложение в
Заключение
Данное учебное пособие предназначено для оказания помощи студентам при выполнении и защите ими лабораторных работ. В предложенном пособии рассмотрены наиболее часто используемые для решения прикладных задач математические методы и современные вычислительные средства их реализации. Рассмотрены возможности применения этих средств, в зависимости от поставленной задачи.
Пособие составлено в соответствии с читаемым на Механическом факультете и факультете Переработки природных соединений курсом «Математические методы в инженерии».
При составлении вариантов заданий авторы постарались учесть специфику этих факультетов и показать возможности применения математических методов для решения задач, связанных со специальными и общетехническими дисциплинами.
Изучение предложенных методов позволит студентам использовать их в дальнейшем при изучении специальных и общетехнических дисциплин, а также в научно-исследовательской работе.
Приложение а
(обязательное)
Таблица 1 Встроенные операторы и функции MathCad
Функция |
Аргументы |
Описание |
Given |
|
Ключевое слово для ввода систем уравнений, неравенств и т.п. |
Find(x1,x2,…) |
(x1,x2) переменные |
Возвращает корень алгебраического уравнения (скаляр) или системы (вектор), определенный в блоке с ключевым словом Given |
root(f(x),x,a,b) |
f(x) − функция, x переменная, (а, в) − интервал поиска корня |
Возвращает корень функции |
polyroots(v) |
v вектор, составленный из коэффициентов полинома |
Возвращает вектор всех корней полинома |
lsolve(A,b) |
A матрица СЛАУ, b вектор правых частей уравнений |
Решение системы линейных уравнений (СЛАУ) |
Minimize(f, x1, x2, ...) |
f(x1, x2, ...) − функция x1, x2, ...−аргументы, по которым производится минимизация |
Вектор значений аргументов, при которых функция f достигает минимума (возможно задание дополнительных условий в блоке с ключевым словом Given) |
Продолжение таблицы 1
Maximize(f, x1, x2, ...) |
f(x1, x2, ...) − функция x1, x2, ... − аргументы, по которым производится минимизация |
Вектор значений аргументов, при которых функция f достигает максимума (возможно задание дополнительных условий в блоке с ключевым словом Given) |
interp(s, x, y, t) |
S вектор производных второго порядка, y − вектор данных , t аргумент |
Сплайн-интерполяция |
lspline(x,y) |
x, yвекторы данных |
Вектор коэффициентов линейного сплайна |
cspline(x,y) |
x, yвекторы данных |
Вектор коэффициентов кубического сплайна |
Odesolve(x,b,[ step]) |
x переменная интегрирования ОДУ b конечная точка интервала интегрирования step число шагов интегрирования ОДУ |
Возвращает функцию от х, которая является решением обыкновенного дифференциального уравнения. Уравнения и начальные или краевые условия должны задаваться после ключевого слова Given, b – конечная точка интервала интегрирования, step – необязательный параметр задающий количество шагов на интервале. |
Окончание таблицы 1
rkfixed(y,x1, x2, npoints, D) |
y − вектор начальных условий; (x1, x2) − интервал интегрирования, npoints – число шагов интегрирования D(x, y) − векторная функция, задающая систему ОДУ |
Возвращает матрицу решений методом Рунге-Кутта системы ОДУ, правые части которых записаны в символьном векторе D, на интервале от х1 до х2 , с начальными данными у, и фиксированным числом шагов n. |
Rkadapt(y,x1,x2, npoints, D) |
y − вектор начальных условий (x1, x2) − интервал интегрирования npoints – число шагов интегрирования D(x,y) − векторная функция, задающая систему ОДУ |
Возвращает матрицу, содержащую таблицу значений решения задачи Коши на интервале от х1 до х2 для системы ОДУ, вычисленную методом Рунге- Кута (с переменным шагом), правые части уравнений записаны в символьном векторе D, начальные данные в векторе число npoints размер шага. |
Bulstoer(y, x1, x2, npoints, D) |
y − вектор начальных условий (x1, x2) − интервал интегрирования npoints – число шагов интегрирования D(x,y) − векторная функция, задающая систему ОДУ |
Матрица решения системы ОДУ, правая часть которых записана в символьном векторе D, заданными начальными условиям в векторе у на интервале (х1, х2) используется метод Булирш-Штера |
ТOL |
Специальная системная переменная для контроля погрешности вычислений, параметр, определяющий условие прекращения итераций |