- •Навчальний посібник
- •1 Основні принципи математичного і компютерного моделювання в сучасних екологічних дослідженнях.
- •1.1 Моделювання як методологія пізнання
- •1.2 Види моделювання
- •Математична модель – це відтворення будь-якого явища всесвіту за допомогою математичної символіки
- •1.3 Характеристики моделей
- •1.4 Особливості моделювання в екології
- •1.5 Значення моделювання в екології
- •2 Елементарні функціональні залежності в екології
- •2.1 Лінійна функціональна залежність
- •2.2 Пряма і обернена пропорціональні залежності
- •2.3 Дробово-лінійна функція. Рівняння Міхаеліса-Ментен
- •2.4 Степенева функція
- •2.5 Показникова та логарифмічна функції, їх застосування до опису розмноження популяцій
- •2.6. Тригонометричні функції та їх застосування до моделювання періодичних процесів
- •3 Моделювання екологічних cистем за допомогою диференційних рівнянь
- •3.1. Поняття похідної та її застосування до вивчення законів природи, операції диференціювання та інтегрування
- •3.2. Побудова емпіричних формул, метод найменших квадратів
- •3.3. Загальні принципи моделювання екологічних процесів за допомогою диференціальних рівнянь, стаціонарні розв'язки та їх стійкість
- •3.4 Моделювання динаміки чисельності окремих популяцій
- •5 «Жорсткі» та «м'які» математичні моделі динаміки популяцій
- •3.6 Динаміка біоценозів як наслідок міжвидових взаємовідносин
- •{Декларативна частина}
- •I,n: integer;
- •Var I,j,k: Integer;
- •I,m,n : integer;
- •Var I,j,k: Integer;
- •Var I, j : Integer;
- •11. Математичне моделювання – це моделювання,
- •12. Моделі із зосередженими значеннями (параметрами) описують …
- •Навчальний посібник
- •65082, Одеса, вул. Дворянська, 1/3
{Декларативна частина}
const
KeIvc = 273; {оголошення константи KeIvc}
var
tceIs, tkeIv: inteqer; {оголошення змінних tceIs. tkeIn}
beqin {операторна частина}
{запросити користувача до введення числа}
writeIn (‘CeIsius temperature:’);
readin(tceIs); {ввести із клавіатури ціле число та записати його в змінну tceIs}
tkeIv :=tceIs + KeIvc; {обчислити суму значень двох змінних, запам’ятати її у змінній tkeIv, вивести пояснення і значення змінної tkeIv}
writeIn(‘KeIvin temperature: ‘ ,tkeIv);
writeln('press Enter');
readln;
end.{кінець програми}
Приклад Д2. Блок-схема і програмний код обчислення змін ваги та довжини риб за допомогою лінійної залежності формули (2.1.5), (2.1.8):
Блок-схема
Лістінг програмного коду
program EX_2;
{декларативна частина}
Var
а,в,m, L : real; {оголошення дійсних змінних а,в,m, L }
N, t : integer; {оголошення цілочислових змінних N, t}
label 1; {оголошення позначки}
begin
write ('Vvedite nomer varianta N=');
readln(N);
t := 0;
writeln(' t | m | L ');
writeln('----+--------+-------');
1:
t := t + 1;
....a:= N/20;
m := a*t;{ Розрахунок ваги риби ф.2.1.5}
....b:=N;
L := b*t;{ Розрахунок довжини риби ф.2.1.7}
writeln(' ', t:2, ' | ', m:5:3, ' | ', L:5:3);
if t < 10 then {умовний оператор, десять розрахунків по часу }
goto 1; {безумовний оператор }
writeln;
writeln('press Enter');
readln;
end.{кінець програми}
Завдання для самостійної роботи:
Скласти блок-схему і програму розрахунку чисельності популяцій за
«м 'якою» моделлю розділ 3.5.
Приклад Д3 Розв’язування системи линійних рівнянь методом Гаусса
За допомогою наведеної нижче програми можна знайти розв’язки неоднорідної системи п лінійних алгебраїчних рівнянь з п невідомими:
(1)
Спочатку знаходиться максимальний за модулем коефіцієнт при (назвемо його ведучим). Подальші обчислення проводяться при умові, що він за модулем більший точності ε . Відповідне рівняння переставляється з першим і коефіцієнти цього рівняння діляться на . В результаті дістанемо:
За допомогою цього рівняння виключаємо x1 з системи (1):
(2)
Далі знаходимо максимальний за модулем коефіцієнт при ( новий ведучий елемент) і ставимо це рівняння на перше місце в системі (2). Ділимо перше рівняння системи (2) на і виключаємо з системи (2). Виключаючи далі дістанемо систему
(3)
Якщо на якомусь етапі значення ведучого елемента за модулем буде меншим від є, то це означає, що матриця А вироджена або близько до виродженої. При цьому система або не сумісна, або має безліч розв’язків. Обчислення не виконуються, на екран виводиться повідомлення «НЕ ВИЗНАЧЕНО».
Виключаючи з системи (3) послідовно змінні за формулою.
(4)
Дістаємо розв’язки системи (1).
У програмі використовуються змінні: n – кількість рівнянь і невідомих; а- коефіцієнти розширеної матриці системи; ε – точність обчислень, причому модуль ведучого елемента повинен бути більшим від ε; y –значення ведучого елемента; w – робоча змінна; х – розв’язок системи рівнянь; i, j, k – змінні циклів.
Контрольні приклади (задаються розширені матриці).
1) ; 2) - Відповідь НЕ ВИЗНАЧЕНО.
Вірна відповідь х1=х2=х3=х4 = 1
Лістінг програмного коду
{Програма GAUSS. Розв'язування системи лiнiйних рiвнянь методом Гаусса
з вибором максимального ведучого елемента
У програмi використовуються змiнн_: n - кiлькiсть рiвнянь i невiдомих;
а- коефiцiєнти розширеної матрицi системи; e - точнiсть обчислень,
причому модуль ведучого елемента повинен бути бiльшим вiд e;
y -значення ведучого елемента; w - робоча змiнна;
х - розв'язок системи р_внянь;
i, j, k - змiннi циклiв.}
Program GAUSS;
CONST dim1 = 20;
Dim2 = 21; {dim2 = dim1+1}
TYPE ar1 = ARRAY [1..dim1, 1..dim2] OF Real;
ar2 = ARRAY [1..dim1] OF Real;
Var