Желательно изложить

Из курса физики известно, что звук есть колебания среды. Чаще всего средой является воздух, но это совсем не обязательно. Например, звук прекрасно распространяется по поверхности земли: именно поэто­му в приключенческих фильмах герои, стараясь услышать шум погони, прикладывают ухо к земле. Напротив, существует весьма эффектный школьный физический опыт, который показывает, что при откачивании воздуха мы перестаем слышать звук находящегося под герметичным колпаком звонка. Важно также подчеркнуть, что существует определенный диапазон частот, к которому принадлежат звуковые волны: при­мерно от нескольких десятков герц до величины немного более 20 кГц1. Значения этих границ определяются возможностями человеческого слуха.

1 Интересно сопоставить характерные звуковые частоты с так­товой частотой типового микропроцессора — различие составля­ет примерно 6 порядков, что говорит об огромных возможностях компьютера в обработке звуковой информации.

Билет № 17

1. Технология решения задач с помощью компьютера (моделирование, формализация, алгоритмизация, программирование). Показать на примере задачи (математической, физической, экономической, экологической).

2. Двоичное кодирование звуковой информации. Глубина кодирования и частота дискретизации.

3. Задача. Составление таблицы истинности для логической функции, содержащей операции отрицания, (инверсию), умножения (конъюнкцию), сложения (дизъюнкцию).

1. Технология решения задач с помощью компьютера (моделирование, формализация, алгоритмизация, программирование). Показать на примере задачи (математической, физической, экономической, экологической)

Базовые понятия

Модель, идеальная и материальная модель, моделирование, компьютерное моделирование, математическое моделирование, этапы компьютерного моделирования, формализация, компьютерный эксперимент, алгоритм, программа, тестирование и отладка программы.

Обязательно изложить

В решении любой содержательной задачи с использованием компьютера можно выделить ряд этапов.

Первый этап — определение целей моделирования. Основные из них таковы:

• понять, как устроен конкретный объект, какова его структура, основные свойства, законы развития и взаимодействия с окружающим миром (согласно этой цели моделирования получают описательную, или дескриптивную, модель);

• научиться управлять объектом (или процессом) и определить наилучшие способы управления при заданных целях и критериях (оптимизационные и много­критериальные модели);

• научиться прогнозировать прямые и косвенные последствия воздействия на объект (игровые и имитационные модели).

После этого переходят к формализации объекта (процесса), результатом которой и будет в нашем случае модель (математическая или информационная).

Содержательное описание процесса обычно самостоятельного значения не имеет, а служит лишь основой для дальнейшей формализации этого процесса — по­строения формализованной схемы и модели процесса.

Формализованная схема является промежуточным звеном между содержательным описанием и моделью и разрабатывается в тех случаях, когда из-за сложности исследуемого процесса переход от содержательного описания к модели оказывается невозможным.

Моделирование — процесс построения формальной модели реального явления и ее использование в целях исследования моделируемого явления.

Когда модель сформулирована, выбирается метод и инструментальное средство ее исследования. В зависимости от формализованной постановки задачи в качестве такого средства может выступать либо пакет прикладных программ, либо собственноручно составленная программа.

Если в качестве средства решения задачи выступает тот или иной язык программирования (впрочем, это актуально и для математических пакетов), следующий этап — разработка алгоритма и составление программы для ЭВМ (понятия алгоритма и программы подробно рассматриваются в билете 13, вопрос 1; а основы алгоритмического программирования — в билете 2, вопрос 2).

После составления программы решаем с ее помощью простейшую тестовую задачу с целью устранения грубых ошибок.

Если результаты соответствуют экспериментальным данным или нашим интуитивным представлениям, проводят расчеты по программе, данные накапливаются и соответствующим образом обрабатываются. Чаще удобной для восприятия формой представления результатов являются не таблицы значений, а графики, диаграммы. Иногда численные значения пытаются заменить аналитически заданной функцией, вид которой определяет экспериментатор. Результаты анализа и обработки полученных данных в конечном итоге попадают в отчет о проделанном эксперименте.

Примеры решения содержательных задач из различных областей см.: Шестаков А.П. Профильное обучение информатике в старших классах средней школы (10—11-е классы) на основе курса "Компьютерное математическое моделирование" (КММ) // "Информатика" № 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48/2002.