- •Рабочая учебная программа дисциплины «Численные методы в инженерных расчетах»
- •1. Цель и задачи дисциплины
- •1.2. Задачи изучения дисциплины.
- •2. Содержание дисциплины.
- •2.1. Введение.
- •Раздел 1. Теория погрешностей. Вычислительные алгоритмы.
- •Раздел 2. Численное решение нелинейных уравнений.
- •Раздел 3. Численное решение систем уравнений.
- •Раздел 4. Интерполирование и приближение функций.
- •Раздел 5. Решение разностных уравнений.
- •Раздел 6. Численное дифференцирование интегрирование функций.
- •Раздел 7. Численные методы решения обыкновенных дифференциальных уравнений.
- •Раздел 8. Численные методы решения уравнений с частными производными.
- •Раздел 9. Статистическое моделирование и обработка экспериментальных данных.
- •Раздел 10. Пакеты прикладных программ по вычислительной математике.
- •3. Виды работ с распределением времени.
- •4. Перечень тем лекционных и практических занятий.
- •5. Перечень тем, которые студенты должны проработать самостоятельно.
- •6. Перечень лабораторных работ.
- •7. Перечень контрольных работ
- •8. Информационно-методическое обеспечеие дисциплины
- •8.1. Основная литература
- •8.2. Дополнительная литература
- •8.3. Перечень компьютерных программ.
- •9. Краткие методические рекомендации самостоятельной работы по дисциплине.
- •Задание на контрольную работу.
- •Методические указания для студентов
- •Виды работ с распределением времени
- •Перечень тем лекционных и практических занятий
- •Перечень тем, которые студенты должны проработать самостоятельно
- •Перечень лабораторных работ
- •Задания и методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов-заочников 3 курса всех инженерно-технических специальностей (кроме 330200 эк, 330100 бжт). Введение
- •Лабораторная работа № 1 Приближенные вычисления.
- •Контрольные вопросы
- •Задание к лабораторной работе №1
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Лабораторная работа № 2 Решение уравнений с одной неизвестной
- •Задания к лабораторной работе № 2
- •Контрольные вопросы
- •Задание к лабораторной работе № 3
- •(Перед каждым двузначным числом таблицы подразумевается ноль с запятой, например: 0,10; 0,09; 0,73...)
- •Организация вычислений на пэвм с помощью
- •Контрольные вопросы
- •II. Подбор эмпирических формул Постановка и решение задачи
- •Контрольные вопросы
- •Задания к лабораторной работе № 5
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Методические указания по работе с системами
- •6.1.1. Управление системой.
- •Функциональные и специальные клавиши:
- •Ввод и редактирование выражений.
- •Редактирование формул.
- •Вставка текста.
- •6.1.2. Операторы и встроенные функции.
- •6.1.3. Простейшие вычисления.
- •6.1.4. Построение графиков.
- •6.1.5. Векторные и матричные операции.
- •6.1.6. Символьные операции.
- •6.1.7. Решение уравнений и систем.
- •6.1.8. Функции линейной и сплайн интерполяции.
- •Методические указания для преподавателей
- •Вопросы к дифференцированному зачету по дисциплине
- •Тесты промежуточного контроля по дисциплине «Численные методы в инженерных расчетах»
- •Тема 3: Интерполирование и приближение функций
- •Тема 4: Численное решение обыкновенных дифференциальтных уравнений.
- •Билеты и задачи для дифференцированного зачета по дисциплине «Численные методы в инженерных расчетах»
- •Задачи к билетам
8.3. Перечень компьютерных программ.
Интегрированная система Mathcad 6.0+.
Интегрированная система Maple V R4.
9. Краткие методические рекомендации самостоятельной работы по дисциплине.
Самостоятельная работа студентов заключается в изучении рекомендуемой литературы согласно разделам рабочей программы, решении типовых задач из сборника [19], выполнении контрольного задания и подготовке к лабораторным работам.
Задачи и упражнения для аудиторной и самостоятельной работы студента обеспечивают закрепление лекционного материала и подготовку к выполнению контрольной и лабораторных работ.
Интегрированные системы для инженерных и научных расчетов Mathcad 6.0+ и Maple V [21-25] должны использоваться для проверки правильности и полученных результатов при выполнении контрольной работы, а также для решения задач из лабораторных работ, требующих трудоемких вычислений. Контрольная работа и отчеты по лабораторным работам 1-4 должны содержать указания операций с клавиатурой ПЭВМ.
Степень усвоения студентами теоретических знаний и практических навыков проверяется защитой контрольной и лабораторных работ и сдачей зачета по курсу.
Задание на контрольную работу.
Студенту необходимо выполнить одну контрольную работу, состоящую из пяти задач. В работу должны быть включены те из приведенных ниже задач, последняя цифра номера которых совпадает с последней цифрой учебного шифра студента. Например, в контрольную работу студента, имеющего шифр 02-ЭНС-31645, включены задачи 5, 15, 25, 35, 45.
1-10. Найти абсолютную и относительную погрешности числа а, имеющего только верные цифры.
-
1. а = 0,2387;
6. а = 0,374;
2. а = 3,751;
7. а = 20,43;
3. а = 11,445;
8. а = 0,0384;
4. а = 2,3445;
9. а = 12,688;
5. а = 8,345;
10. а = 43,813.
Для решения использовать систему MathCAD 6.0+.
11 - 20. Найти общее решение неоднородного разностного уравнения второго порядка:
Решить задачи 11 – 20 аналитически и с помощью системы MathCAD 6.0+ или Maple V R4.
21 - 30. Вычислить по формуле Симпсона определенный интеграл функции с шагом и с шагом . Расчеты производить с точностью 10-3:
Оценить абсолютную погрешность по правилу Рунге. Ответ дать с учетом поправки Рунге.
С помощью системы MathCAD 6.0+ определить число шагов, необходимое для достижения точности вычислений 10-5.
31 - 40. Дано дифференциальное уравнение второго порядка вида
с начальными условиями
и
Для данного дифференциального уравнения найти решение , удовлетворяющее заданному начальному условию, в виде:
а) пяти отличных от нуля членов разложения в степенной ряд;
б) по методу Рунге-Кутта составить таблицу приближенных значений решения системы дифференциальных уравнений первого порядка, соответствующей заданному уравнению, на отрезке с шагом .
Все вычисления производить с округлением до пятого десятичного знака. Результаты, полученные в пунктах а) и б), сравнить.
Задачи 31 – 40 решить аналитически и с помощью системы Maple V R4.
41 – 50. Методом наименьших квадратов найти эмпирическую формулу указанного вида для зависимых и , заданной таблицей.
41.
|
0 |
1 |
1,5 |
2,5 |
3 |
4,5 |
5 |
6 |
общий вид зависимости |
|
0 |
67 |
101 |
168 |
202 |
310 |
334 |
404 |
42.
|
46 |
48 |
50 |
52 |
54 |
56 |
58 |
60 |
общий вид зависимости |
|
500 |
685 |
925 |
1100 |
1325 |
1520 |
1750 |
950 |
43.
|
1 |
0,5 |
0,3 |
0,25 |
0,2 |
0,17 |
0,14 |
0,12 |
общий вид зависимости |
|
3 |
2 |
1,6 |
1,5 |
1,4 |
1,3 |
1,3 |
1,2 |
44.
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
общий вид зависимости |
|
521 |
308 |
240 |
204 |
183 |
175 |
159 |
152 |
45.
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
общий вид зависимости |
|
0,33 |
0,49 |
0,59 |
0,65 |
0,71 |
0,75 |
0,77 |
0,81 |
46.
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
общий вид зависимости |
|
56,9 |
67,3 |
81,6 |
201 |
240 |
474 |
490 |
518 |
47.
|
0 |
0,2 |
0,5 |
1 |
1,5 |
2 |
2,5 |
3 |
общий вид зависимости |
|
1 |
1,2 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
3,5 |
4,0 |
48.
|
0 |
4 |
10 |
15 |
21 |
29 |
36 |
51 |
общий вид зависимости |
|
0 |
41 |
106 |
145 |
205 |
285 |
350 |
3510 |
49.
|
57 |
60 |
65 |
70 |
75 |
84 |
90 |
105 |
общий вид зависимости |
|
67 |
71 |
76 |
80 |
86 |
93 |
99 |
114 |
50.
|
1 |
3 |
6 |
14 |
20 |
30 |
51 |
60 |
общий вид зависимости |
|
16 |
26 |
40 |
82 |
115 |
164 |
270 |
313 |
Задачи 41 – 50 решить аналитически и с помощью системы MathCAD 6.0+ или Maple V R4.