- •Содержание
- •Тема 1 Решение систем линейных уравнений Постановка задачи. Система линейных алгебраических уравнений имеет вид:
- •Практикум
- •Цель работы: изучить особенности различных методов решения систем линейных алгебраических уравнений (далее — слау), приобрести навыки решения слау с помощью средств ms Excel и MathCad.
- •Задание 1. Используя методы Гаусса, простых итераций и Зейделя, разработайте схемы соответствующих алгоритмов решения слау в среде ms Excel.
- •Пример выполнения задания
- •Прямой ход метода Гаусса:
- •Пример выполнения задания
- •Метод обратной матрицы:
- •С помощью функции lsolve():
- •С помощью функции Given…Find():
- •Метод Гаусса:
- •Контрольные вопросы
- •Тема 2 Решение нелинейных уравнений
- •Разработайте алгоритмы решения нелинейных уравнений методами: деления отрезка пополам, хорд, касательных (Ньютона).
- •Найдите решения нелинейных уравнений, приведенных в таблице 2.1 (в соответствии со своим вариантом), с использованием функции root(..) математического пакета MathCad.
- •Пример выполнения задания
- •Оцените полученные результаты в Delphi и MathCad, сделайте вывод.
- •Контрольные вопросы
- •Тема 3 Аппроксимация и интерполирование функций
- •Разработайте схемы алгоритмов интерполирования функций по методам Лагранжа, Ньютона, наименьших квадратов.
- •Произведите интерполирование и аппроксимацию табличных функций на отрезке [a; b] с шагом h средствами MathCad.
- •Пример выполнения задания
- •Пример выполнения задания
- •2.3. Произведите интерполирование табличных функций методом Лагранжа и Ньютона на отрезке [a, b] с шагом h средствами Delphi.
- •Произведите сравнительный анализ полученных результатов. Вычислите среднее квадратичное отклонение метода наименьших квадратов в средах Excel и MathCad. Сделайте вывод.
- •Контрольные вопросы
- •Тема 4 Численное интегрирование
- •Разработайте схемы алгоритмов интегрирования функций по методам трапеций и Симпсона.
- •Проведите интегрирование тех же функций (табл. 4.1) средствами пакета MathCad и Excel. Пример выполнения задания
- •Вычислите абсолютные погрешности методов интегрирования функций по формуле:
- •На основании результатов полученных в заданиях 2, 3 проведите сравнительный анализ методов численного интегрирования.
- •Контрольные вопросы
- •Тема 5 Численное решение дифференциальных уравнений
- •Разработайте схемы алгоритмов решения обыкновенного дифференциального уравнения методами Эйлера и Рунге-Кутта 4-го порядка точности.
- •Решите дифференциальное уравнение (в соответствии со своим вариантом) с помощью MathCad, используя встроенные функции и методы Эйлера и Рунге-Кутта 4-го порядка.
- •Пример выполнения задания
- •Пример выполнения задания
- •Пример выполнения задания
- •Пример выполнения задания
- •Вычислите погрешности методов решения дифференциальных уравнений.
- •На основании результатов задания 2, 3, 4 провести сравнительный анализ методов численного решения дифференциальных уравнений.
- •Контрольные вопросы
- •Список источников Основной
- •Дополнительный
- •Приложение а Математические формулы
- •Простые типы данных языка Object Pascal
- •Команды меню и панели инструментов среды MathCad
- •Встроенные операторы и функции
- •225404 Г., Барановичи, ул. Войкова, 21
Дополнительный
-
Задачи и упражнения по математическому анализу. Под ред. Б. П. Демидовича. — М. : Наука, 1978. — 480 с.
-
Корн, Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров / Г. Корн, Т. Корн. — М. : Наука, 1984.
-
Фурунжиев, Р. И. Применение математических методов и ЭВМ : практикум : учеб. пособие для вузов / Р. И. Фурунжиев, Ф. М. Бабушкин, В. В. Варавко. — Мн. : Выш. шк., 1988.
-
Туркина, Е. П. Математическая обработка данных с помощью пакета MathCad : сб. лаб. работ для студентов экон. спец. — Мн. : БГЭУ, 2002.
Приложение а Математические формулы
Язык Object Pascal имеет ограниченное количество встроенных математических функций. Поэтому при необходимости использования других функций следует применять известные соотношения. В таблице ПА.1 приведены выражения наиболее часто встречающихся функций через встроенные функции языка Object Pascal.
Таблица ПА.1 – Встроенные функции языка Object Pascal
Функция |
Соотношение |
Соотношение на языке Object Pascal |
Ln(x)/Ln(a) |
||
|
Exp(a*Ln(x)) |
|
Sin(x)/Cos(x) |
||
Cos(x)/Sin(x) |
||
Arctan(Sqrt(x/(1–sqr(x)))) |
||
Pi/2–Arctan(Sqrt(x/(1–sqr(x)))) |
||
|
Pi/2–Arctan(x) |
|
(Exp(x)–Exp(–x))/2 |
||
(Exp(x)+Exp(–x))/2 |
||
1/Sin(x) |
||
1/Cos(x) |
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
Простые типы данных языка Object Pascal
Целые типы
Диапазон возможных значений целых типов (табл. ПБ.1) зависит от их внутреннего представления, которое может занимать 1, 2 или 4 байта.
Таблица ПБ.1 – Целые типы данных в языке Object Pascal
Название |
Длина, байт |
Диапазон значений |
Byte |
1 |
0...255 |
Shortint |
1 |
–128...+127 |
Smallint |
2 |
-32 768...+32 767 |
Word |
2 |
0...65 535 |
Integer |
4 |
–2 147 483 648...+2 147 483 647 |
Longint |
4 |
–2 147 483 648...+2 147 483 647 |
Cardinal |
4 |
0... 2 147 483 647 |
К целочисленным типам применимы следующие процедуры и функции (табл. ПБ.2):
Таблица ПБ.2 – Процедуры и функции целочисленных типов
Обращение |
Тип результата |
Действие |
abs (x) |
x |
Возвращает модуль х |
chr (Byte) |
Char |
Возвращает символ по его коду |
dec(x[,i]) |
|
Уменьшает значение x на i, а при отсутствии i — на 1 |
inc(x[,i]) |
|
Увеличивает значение v на i, а при отсутствии i — на 1 |
Hi(word) |
Byte |
Возвращает старший байт аргумента |
Hi(integer) |
Byte |
Возвращает третий по счету байт |
Lo(integer) |
Byte |
Возвращает младший байт аргумента |
Lo (word) |
Byte |
Возвращает младший байт аргумента |
Odd(LongInt) |
Boolean |
Возвращает True, если аргумент — нечетное число |
Random(word) |
|
Возвращает псевдослучайное число, равномерно распределенное в диапазоне 0...(word) |
Вещественные типы
Значения вещественных типов (табл. ПБ.3) определяют произвольное число лишь с некоторой конечной точностью, зависящей от внутреннего формата вещественного числа.
Таблица ПБ.3– Вещественные типы данных в языке Object Pascal
Название |
Длина, байт |
Кол-во значащих цифр |
Диапазон значений |
Примечание |
Real |
6 |
11...12 |
2,9*10–39...1,7*1039 |
При наличии сопроцессора использовать нежелательно, т. к. замедляет работу |
Single |
4 |
7. . .8 |
1,5*10–45…3,4*1038 |
— |
Double |
8 |
15...16 |
5,0*10–324...1,7*10308 |
— |
Extended |
10 |
19...20 |
3,4*10–4951...1,1*104932 |
Применяется наиболее часто |
Comp |
8 |
19...20 |
–263...+263–1 |
Дробная часть отсутствует |
Currency |
8 |
19...20 |
±922337203685477,5807 |
Длина дробной части четыре десятичных разряда |
Для работы с вещественными типами имеются стандартные функции (табл. ПБ.4):
Таблица ПБ.4–Процедуры и функции вещественных типов
Обращение |
Тип параметра |
Тип результата |
Примечание |
abs(x) |
вещественный |
вещественный |
Модуль аргумента |
ArcTan(x) |
вещественный |
вещественный |
Арктангенс (в радианах) |
Cos(x) |
вещественный |
вещественный |
Косинус (в радианах) |
Exp(x) |
вещественный |
вещественный |
Экспонента |
Frac(x) |
вещественный |
вещественный |
Дробная часть числа |
Int(x) |
вещественный |
вещественный |
Целая часть числа |
Ln(x) |
вещественный |
вещественный |
Логарифм натуральный |
Pi |
|
вещественный |
=3.141592653... |
Random |
|
вещественный |
Псевдослучайное число, равномерно распределенное в диапазоне 0...[1] |
Randomize |
|
|
Инициация генератора псевдослучайных чисел |
Sin (x) |
вещественный |
вещественный |
Синус (в радианах) |
Sqr(x) |
вещественный |
вещественный |
Квадрат аргумента |
Sqrt(x) |
вещественный |
вещественный |
Корень квадратный |
Логические типы
К логическим относятся типы Boolean, ByteBool, Bool, WordBool и LongBool. В стандартном Паскале определен только тип Boolean, остальные логические типы введены в Object Pascal для совместимости с Windows: типы Boolean и ByteBool занимают по одному байту каждый, Bool и WordBool — по два байта, LongBool — четыре байта. Значениями логического типа может быть одна из предварительно объявленных констант: False (ложь) или True (истина).
Символьный тип
Значением символьного типа является множество всех символов. Каждому символу приписывается целое число в диапазоне 0...255. Это число служит кодом внутреннего представления символа, его возвращает функция ord.
Для кодировки в Windows используется код. Первая половина символов ПК с кодами 0...127 постоянна и содержит в себе служебные коды и латинский алфавит. Вторая половина символов с кодами 128...255 меняется для различных шрифтов. Символы с кодами О... 31 относятся к служебным кодам. Если эти коды используются в символьном тексте программы, они считаются пробелами.
К типу Char применимы операции отношения, а также встроенные функции:
Chr (В) — функция типа Char, преобразует выражение В типа Byte в символ и возвращает его своим значением;
UpCase (СН) — функция типа Char, возвращает прописную букву, если СН — строчная латинская буква, в противном случае возвращает сам символ СН (для кириллицы возвращает исходный символ).
Тип дата-время
Тип дата-время определяется идентификатором TDateTime и предназначен для одновременного хранения и даты, и времени. Над данными типа TDateTime определены те же операции, что и над вещественными числами, а в выражениях этого типа могут участвовать константы и переменные целого и вещественного типов.
ПРИЛОЖЕНИЕ В