- •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
Перечень лабораторных работ
НАЗВАНИЕ И КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ |
ЧАСЫ |
1. Приближенные вычисления. Системы Mathcad 6.0+ и Maple V R4. Выполняется ряд примеров, иллюстрирующих работу систем Mathcad 6.0+ и Maple V R4. Затем в системе Mathcad 6.0+ решаются физические задачи на определение абсолютной и относительной погрешностей вычислений и числа верных знаков результата. |
1 |
2. Интерполирование функций. Используя корни приведенного многочлена Чебышева, строится интерполяционный многочлен пятой степени с оптимальным расположением узлов интерполяции для заданной функции на отрезке . Находятся абсолютная и относительная погрешности в точках 0,4 и 1,0. Выполняется графическая иллюстрация заданной функции , полученного интерполяционного многочлена, а также соответствующей линейной и сплайн-интерполяции. |
2 |
3. Решение задач Коши для обыкновенных дифференциальных уравнений и систем методом Рунге-Кутта. Методом Рунге-Кутта четвертого порядка точность находятся в пяти точках отрезка приближенное решение: а) дифференциального уравнения первого порядка с начальным условием ; б) системы дифференциальных уравнений первого порядка с начальными условиями , . Производится оценка погрешности полученных решений. |
2 |
4. Моделирование нормальной случайной величины. Подбор эмпирических формул. С помощью генератора случайных чисел создается массив из двенадцати реализаций равномерно распределенной на интервале случайной величины и затем строится статистическая модель нормальной случайной величины, являющейся иллюстрацией предельной теоремы А.М. Ляпунова. |
1 |
5. Решение системы обыкновенных дифференциальных уравнений операционным методом. Система дифференциальных уравнений первого порядка с начальными условиями решается определенным методом. Выполняется проверка найденного решения. |
1 |
Задания и методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов-заочников 3 курса всех инженерно-технических специальностей (кроме 330200 эк, 330100 бжт). Введение
При решении задач в научно-исследовательской и инженерно- технической практике не всегда удается получить решение ввиду отсутствия методов точных решений. Характерным примером подобных задач могут служить задачи, связанные с изучением процессов, описываемых дифференциальными уравнениями, не интегрируемыми в элементарных функциях. Тем не менее, во многих случаях, когда отсутствует метод точного решения, задачу возможно решить приближенно с заданной степенью точности, то есть применить численный метод.
В лабораторных работах № 1-5, каждая из которых рассчитана примерно на два часа, изучаются численные методы решения алгебраических и дифференциальных уравнений, интегрирования обработки экспериментальных данных.
Каждая лабораторная работа включает в себя краткий теоретический материал с соответствующими примерами решения задач как “вручную”, так и с помощью ПЭВМ, контрольные вопросы, задание к лабораторной работе, порядок выполнения лабораторной работы и содержание отчета о проделанной работе.
Выполнение лабораторных работ предполагает предварительное изучение изложенного в содержании каждой лабораторной работы теоретического и прикладного материала, применение ПЭВМ и использование стандартных пакетов прикладных программ MathCAD 6.0+ и Maple VR4.
Перед выполнением работы студенту необходимо для допуска к работе представить преподавателю написанные программы для решения задач согласно последней цифре личного шифра с указанием используемых клавиш клавиатуры. После выполнения лабораторной работы – написать отчет по ней и получить зачет.
Студенты специальностей Т, В, СМ, ПТ, С, ПГС, МТ, ВК, Д и ИСЖ выполняют работы №1, 2, 3, 5, а студенты специальностей ЭВМ, АТС, ЭНС и ЭПС – №2, 3, 4, 5.
Отметим, что интересные примеры использования возможностей MathCAD 6.0+ и Maple VR4 помимо приложения содержатся в текстах программ, решаемых в лабораторных работах № 1-5 задач. Все применяемые команды MathCAD 6.0+ и MapleVR4 сопровождаются указаниями действий с клавиатурой ПЭВМ.
Лабораторные работы можно также выполнять с помощью любых современных версий систем MathCAD и Maple.