Найти в Дзене
Уроки информатики

Математическое моделирование. Практическая работа.

Для того чтобы создать и исследовать компьютерную модель, необходимо записать её на каком-то формальном языке. Условия многих задач записываются с помощью математических формул. Такие модели называются математическими. Математическая модель — это модель, записанная в виде математических формул. Основные этапы математического моделирования: Задача называется хорошо поставленной, если:
— заданы все связи между исходными данными и результатом;
— известны все исходные данные;
— решение существует;
— решение единственно. При построении модели нужно выделить существенные признаки, влияющие на результат. Тестирование — это проверка модели на простых исходных данных с известным результатом. Для проведения экспериментов нужно построить компьютерную модель на основе математической модели. Для этого можно написать свою программу, использовать табличный процессор или специальную среду моделирования. Компьютерный эксперимент — испытание модели в тех условиях, для которых мы не знаем результата.
Оглавление
Коллаж создан автором канала
Коллаж создан автором канала

Для того чтобы создать и исследовать компьютерную модель, необходимо записать её на каком-то формальном языке. Условия многих задач записываются с помощью математических формул. Такие модели называются математическими.

Математическая модель — это модель, записанная в виде математических формул.

Основные этапы математического моделирования:

  • постановка задачи,
  • разработка математической модели, формализация
  • тестирование модели,
  • создание компьютерной модели, визуализация
  • компьютерный эксперимент,
  • анализ полученных результатов.
Задача называется хорошо поставленной, если:

— заданы все связи между исходными данными и результатом;
— известны все исходные данные;
— решение существует;
— решение единственно.

При построении модели нужно выделить существенные признаки, влияющие на результат.

Тестирование — это проверка модели на простых исходных данных с известным результатом.

Для проведения экспериментов нужно построить компьютерную модель на основе математической модели. Для этого можно написать свою программу, использовать табличный процессор или специальную среду моделирования.

Компьютерный эксперимент — испытание модели в тех условиях, для которых мы не знаем результата.

После выполнения компьютерного эксперимента выполняется анализ результатов.

Практическая работа

Задание№1

Разработайте компьютерную модель для решения квадратного уравнения. Используйте известный Вам язык программирования или табличный процессор.

Задание №2

Создайте компьютерную модель, определяющую является ли год високосным.

Примечание. Високосными годами считаются те годы, порядковый номер которых либо кратен 4, но при этом не кратен 100, либо кратен 400 (например, 2000-й год являлся високосным, а 2100-й будет не високосным годом).

Задание №3

Создайте модель, на основе которой определяется поступление абитуриента в вуз. Критерии отбора сформулируйте самостоятельно.

Примечание.

Входные данные - это три целых числа - баллы ЕГЭ по трём предметам. Если сумма баллов по трём предметам больше или равна проходному баллу, то абитуриент зачислен в вуз, иначе нет.

Примерное выполнение в табличном процессоре Excel.

Задание №1

Компьютерная модель "Решение квадратного уравнения"
Компьютерная модель "Решение квадратного уравнения"

В ячейку В6 вводится формула для вычисления дискриминанта =B3^2-4*B2*B4.

В ячейки В7, В8 соответственно записываются формулы для расчета действительных корней уравнения

=ЕСЛИ(B6>=0;(-B3+КОРЕНЬ(B6))/(2*B2);"нет корней")

=ЕСЛИ(B6>=0;(-B3-КОРЕНЬ(B6))/(2*B2);"нет корней")

Тестирование модели.

Вводим значения коэффициентов а,в и с, при которых известен результат.

Компьютерный эксперимент

Изменяем значения коэффициентов а, в, с квадратного уравнения.

Заполняем таблицу для пяти экспериментов.

Таблица для заполнения
Таблица для заполнения

Задание №2

Перейдите на лист "Високосный год".

Исследуйте компьютерную модель.

В ячейке В2 введена формула: =ЕСЛИ(ИЛИ(ОСТАТ(B1;400)=0;И(ОСТАТ(B1;4)=0;ОСТАТ(B1;100)<>0));"Високосный";"Обычный")

Компьютерная модель "Високосный год"
Компьютерная модель "Високосный год"

Ответьте на поставленные в задании вопросы.

Задание №3

Откройте лист "Поступление в вуз".

В ячейки F3:F17 введена формула =ЕСЛИ(C3+D3+E3>215;"да";"нет")

Добавьте абитуриентов. В столбце F скопируйте формулу для добавленных строк.

Сформулируйте критерий отбора для поступления в вуз.

Измените модель согласно своему критерию. Исследуйте модель, изменяя баллы ЕГЭ по предметам для отдельных абитуриентов.

Примерная модель "Результаты поступления в вуз"
Примерная модель "Результаты поступления в вуз"

Ссылка для скачивания заготовки для выполнения практической работы "Математическое моделирование"

Форма для выполнения практической работы Математические модели.xlsx

Примерное решение задания №2 на языке программирования Python

Программа определения високосного года на языке программирования Python
Программа определения високосного года на языке программирования Python