- •А.И. Ходанович математическое моделирование на компьютере
- •История математического моделирования на компьютере
- •Задачи аналитического и численного моделирования
- •1. Симметрия и модели с числовыми последовательностями
- •1.1 Формула пути равнопеременного движения
- •1.3 «Золотое сечение» и числа Фибоначчи
- •1.4 Сопротивление бесконечной электрической цепи
- •1.5 Сопротивление конечной электрической цепи
- •1.6 «Золотое сечение» в поле тяготения
- •Равенство тяжелой и инертной массы в свободном падении
- •2.2 Реальная динамика тела в среде
- •2.3 Цепная линия и метод кратных скобок Пуассона
- •2.4 Баллистическая кривая
- •2.5 Модели космической динамики
- •2.6 Посадка «Гюйгенса» на Титан
- •Задача Кеплера
- •Слайд 10. Компьютерно-графическое моделирование в небесной механике
- •2.8 Орбита в пространстве скоростей
- •2.9 Конические сечения в поле тяготения
- •2.10 Прецессия орбиты при малом возмущении
- •2.11 Задача трех тел в небесной механике
- •2.12 Задача о брахистохроне
- •Слайд 11. Иллюстрация экстремальной траектории в поле тяготения
- •2.13 Управление таймером в режиме реального времени
- •2.14 Физический опыт и модель измерений
- •2.15 Водяные часы
- •2.16 Фракталы в комплексной плоскости
- •Слайд 14. Комплексные отображения в нелинейной динамике
- •3. Колебания и адиабатические инварианты
- •3.1 Гармонический осциллятор
- •3.2 Задача «Бездонный колодец»
- •3.3 Фигуры Лиссажу
- •3.4 Параметрические колебания
- •3.5 Маятник Капицы
- •3.6 Хаотическое поведение маятника и отображение Пуанкаре
- •3.8 Задача с соударениями
- •3.9 Хаотические колебания при соударениях
- •3.10 Представление колебаний рядом Фурье
- •3.11 Два тела на пружине
- •3.12 Цепочка Ферми-Паста-Улама
- •3.13 Линейная цепочка связанных осцилляторов
- •3.14 Колебания мембраны в интерактивной графике
- •3.15 Вращение частицы в трехмерной графике
- •4. Вероятностно-статистическая линия математического моделирования
- •4.1 Нормальное распределение и статистический критерий
- •4.2 Распределение расстояний между молекулами газа
- •4.3 Радиоактивный распад изотопа
- •4.4 Флуктуации и биномиальный случай
- •4.5 Статистическое распределение с бесконечной дисперсией
- •4.6 Закон больших чисел и центральная предельная теорема
- •4.7 Статистические усреднения в эксперименте
- •4.8 Диффузия в модели случайных блужданий
- •4.9 Иерархия временных масштабов в броуновской динамике
- •4.10 Метод Монте-Карло с генератором случайных чисел
- •4.11 Алгоритмы числа
- •4.12 Модели плоских фигур
- •4.13 Площадь круга с малым возмущением
- •4.14 «Игла Бюффона»
- •4.15 Выделение сигнала на фоне «шумов»
- •4.16 Регрессионная модель эксперимента и метод наименьших квадратов
- •4.17 Модели линейной регрессии в планировании эксперимента
- •5. Дидактические игры математического моделирования
- •5.1 «Телепат»
- •5.2 Игрушка «Раскидай»
- •5.3 Игрушка «Ванька-встанька»
- •5.4 Игра Баше
- •5.5 «Перевернутая» игра Баше
- •5.6 Игра в 15
- •Литература
- •Ходанович
4.17 Модели линейной регрессии в планировании эксперимента
Необходимо произвести оценку параметров линии регрессии . Прямая линия представляет геометрическое место точек, соответствующих средним значениям случайной величины , распределенной по нормальному закону. Такое геометрическое место точек называется линией (или кривой регрессии).
Рис. 52. Иллюстрация задачи линейной регрессии
Слайд 33. Математическая модель экспериментальных данных
В математической теории планирования эксперимента существуют задачи определения параметров функции регрессии (точечная оценка) и доверительной области, которая дает интервальную оценку :
, где , а L- логарифмическая функция правдоподобия, зависящая от доверительной вероятности (табл. 2) [58].
Таблица 2 Логарифмическая функция правдоподобия
и доверительная вероятность
L |
0 |
-0.5 |
-1 |
-1.5 |
-2 |
-2.5 |
-3 |
|
|
0 |
0.39 |
0.63 |
0.78 |
0.87 |
0.92 |
0.95 |
1
|
Слайд 34. Точечные оценки и матрица ошибок
Рис. 53. Интервальные оценки и доверительные области
5. Дидактические игры математического моделирования
Дидактическая игра является игровой формой обучения, в которой одновременно действуют два начала: учебное, познавательное и игровое, занимательное. Это обусловлено потребностью смягчения перехода от одной ведущей деятельности к другой, а также тем, что в процессе игры учащиеся легче усваивают знания, получают представления об окружающей жизни. В отличие от учебных занятий, в дидактической игре учебные, познавательные задачи ставятся не прямо, когда педагог объясняет, учит, а косвенно- учащиеся овладевают знаниями, играя. Обучающая задача в таких играх как бы замаскирована на первом плане для играющего, мотивом ее выполнения становится естественное стремление ученика играть, выполнять определенные игровые действия.
Основная особенность дидактических игр определена их названием: это игры обучающие. Они создаются взрослыми в целях воспитания и обучения детей. Но для играющих воспитательно-образовательное значение дидактической игры не выступает открыто, а реализуется через игровую задачу, игровые действия и правила.
Дидактические игры относятся к "рубежным играм", представляя собой переходную форму к той неигровой деятельности, которую они подготавливают. Эти игры способствуют развитию познавательной деятельности, интеллектуальных операций, представляющих собой основу обучения. Для дидактических игр характерно наличие задачи учебного характера - обучающей задачи.
С помощью компьютерных игр становится достижимой интенсификация обучения за счет чередования информационного и практического обучения с включением эмоциональных моментов. Такое сочетание является удачным способом повысить эмоциональную привлекательность и удовлетворенность учебной деятельностью.
Компьютеры существенно расширили палитру приемов мысленного моделирования. Дисплей позволяет сделать чувственно доступными элементы собственных мыслительных операций, видимой становится вся стратегия собственного решения. Теперь легче ее произвольно изменить, оптимизировать. В диалоге с компьютером человеку проще непрерывно совершенствовать способы решения задач. Поэтому приятным и эффективным инструментом для самообучения служат компьютерные игры, которые позволяют играющему без реального риска и большого напряжения накопить опыт поведения в различных критических ситуациях и совершенствовать свои способы справляться с ними.