- •Введение
- •Содержание дисциплины лекции
- •Раздел 1. Основы моделирования
- •Раздел 2. Математическое моделирование
- •Раздел 3. Имитационное моделирование.
- •Раздел 4. Системы массового обслуживания и модели прогнозирования
- •Практические занятия
- •Самостоятельная работа
- •Рекомендуемый библиографический список
- •Саратовский государственный социально-экономический университет кафедра теоретических основ информатики и информационных технологий
- •Рабочая программа
- •Федеральное агентство по образованию
- •Саратовский государственный социально-экономический университет
- •Кафедра теоретических основ информатики
- •И информационных технологий
- •Рабочая программа
- •Учебно-методическая карта дисциплины Форма 1
- •3. Содержание учебной дисциплины
- •Раздел 1. Основы моделирования
- •Раздел 2. Математическое моделирование
- •Раздел 3. Имитационное моделирование.
- •Раздел 4. Системы массового обслуживания и модели прогнозирования
- •Практические занятия
- •Самостоятельная работа
- •1. Компьютерное моделирование как метод научного познания
- •Раздел 1. Основы моделирования
- •Этапы компьютерного моделирования
- •Модели. Разновидности моделирования.
- •Раздел 2. Математическое моделирование
- •Компьютерное математическое моделирование
- •Различные классификации математических моделей
- •1.Программирование математической модели.
- •2.Испытание модели
- •3.Исследование свойств имитационной модели.
- •4.Эксплуатация имитационной модели
- •5.Анализ результатов моделирования
- •1. Детерминированные модели
- •2. Моделирование свободного падения тела
- •3. Модель движения тела, брошенного под углом к горизонту
- •4. Уравнения матфизики
- •5. Классификация уравнений матфизики
- •6. Моделирование процесса теплопроводности
- •Экологические модели
- •Компьютерное моделирование в экологии
- •Модели внутривидовой конкуренции
- •Динамика численности популяций хищника и жертвы
- •Раздел 3. Имитационное моделирование
- •Имитационное моделирование
- •Игра "Жизнь"
- •Динамические модели популяций
- •1. Понятие случайных событий
- •2. Вычисление площадей методом Монте-Карло
- •3. Задача Бюффона
- •4. Модели случайных и хаотических блужданий
- •Раздел 4. Системы массового обслуживания и модели прогнозирования
- •Модели потоков
- •Модели потоков
- •6. Классификация потоков.
- •Марковские системы массового обслуживания
- •Сети систем массового обслуживания
- •1. Моделирование в системах массового обслуживания
- •2. Очередь к одному "продавцу"
- •Прочие методологии
- •Практические занятия
- •Тема 1. Этапы и цели компьютерного математического моделирования
- •Некоторые приемы программирования, используемые при моделировании
- •Основные этапы построения математических моделей. Типовые прикладные результаты решения задач математического моделирования Модель движения системы материальных точек
- •Математические системы. Реализация алгоритма для математических систем Методы численного интегрирования и дифференцирования
- •Динамические системы. Реализация алгоритма для механических систем Модель явлений переноса (теплопроводность, диффузия)
- •Тема 6,7. Динамические системы. Реализация алгоритма для экологических систем
- •Тема 8. Модели физических процессов. Модели радиоактивного распада и цепной реакции ядерного взрыва Моделирование систем с одной степенью свободы
- •Модель двумерного движения материальной точки
- •Модели биологических систем. Модель распространения эпидемий Моделирование автоволновых процессов
- •Моделирование распространения волны
- •Тема 10, Тема 11. Модели биологических систем. Динамики развития популяций Моделирование колебаний связанных осцилляторов
- •Метод Монте-Карло
- •Нахождение площадей методом Монте-Карло
- •6.1.Вычисление кратных интегралов методом Монте – Карло
- •Самостоятельная работа
- •Примеры решения задач
- •Решение задачи 8 методом Монте-Карло
- •И их натуральных логарифмов
- •Задания для самостоятельного решения к теме № 3
- •Задания для самостоятельного решения к теме № 4
- •Задания для самостоятельной работы к теме 5
- •Задания для самостоятельного решения к теме 7
- •Задания для самостоятельного решения к теме 8
- •Задания для самостоятельного решения
- •Задания для самостоятельной работы к теме 9
- •Задания для самостоятельного решения к теме 10-11
- •Компьютерное моделирование в экологии. Общие рекомендации
- •Задания к самостоятельной работе
- •Задание для самостоятельного решения к теме смо
- •Вопросы к зачету
Перечень наглядных пособий и других методических материалов по темам
Темы
Наглядные пособия, компьютерные расчеты
Компьютеризация расчетов по всем темам дисциплины.
Учебно-методическая карта дисциплины Форма 1
Номер темы |
Наименование темы |
Объем часов |
Темы семинарского, практического, лабораторного занятия |
Номер занятия |
Самостоятельная работа студентов |
Формы промежуточного контроля |
||
лекции |
Практические, семинарские, лабораторные занятия |
содержание |
Объем часов |
|||||
|
Введение. Компьютерное моделирование, цели и задачи моделирования. Структура и содержание курса, его связь с другими дисциплинами. |
2 |
|
Этапы компьютерного моделирования |
1 |
Моделирование физических процессов (броуновское движение и др.) |
2 |
Т |
|
Математические пакеты в моделировании Общий обзор. |
2 |
2 |
Графический способ оптимизации |
2 |
Решение геометрических задач с использованием ПК |
2 |
Т |
|
Основные понятия: модель, объект-оригинал. Этапы компьютерного моделирования. |
2 |
2 |
Основные этапы построения математических моделей. Типовые прикладные результаты решения задач математического моделирования |
3 |
Использование математических пакетов в моделировании |
8 |
Т |
|
Классификация моделей. Классификационные признаки. Взаимосвязь моделирования и техники. |
2 |
2 |
Математические системы. Реализация алгоритма для математических систем |
4 |
Имитационное моделирование на основе программного продукта MathCad |
4 |
Т |
|
Вычислительный эксперимент. Виды экспериментов: лабораторный и натурный. Этапы вычислительного эксперимента. |
2 |
2 |
Динамические системы. Реализация алгоритма для механических систем |
5 |
Использования пакета Maple в моделировании |
4 |
Т |
|
Математическое моделирование |
2 |
2 |
Динамические системы. Реализация алгоритма для экологических систем |
6 |
Использование математических пакетов в моделировании |
4 |
Т |
|
Математическое моделирование |
2 |
2 |
Динамические системы. Реализация алгоритма для экологических систем |
|
|
2 |
|
|
Динамические системы. |
2 |
2 |
Модели физических процессов. Модели радиоактивного распада и цепной реакции ядерного взрыва |
6 |
Модели физических процессов. |
6 |
Т |
|
Модели физических систем. |
2 |
2 |
. Модели биологических систем. Модель распространения эпидемий |
7 |
Моделирование биологических процессов (конкурирующие популяции) |
4 |
Т |
|
Модели биологических и экологических систем. |
2 |
2 |
Модели биологических систем. динамики развития популяций. |
8 |
Моделирование биологических процессов (распространение эпидемий) |
4 |
Т |
|
Имитационное моделирование. Основные понятия. |
2 |
2 |
Модели биологических систем - динамики развития популяций. |
9 |
Нахождение площадей произвольных фигур методом Монте-Карло |
4 |
Т |
|
Метод Монте-Карло. |
2 |
2 |
Нахождение площадей методом Монте-Карло. |
10 |
Использование метода Монте-Карло для решения интегралов |
2 |
Т |
|
Генерация случайных чисел. |
2 |
|
Генераторы случайных чисел. Различные алгоритмы генерации случайных чисел. |
11 |
Генераторы случайных чисел. Оценка эффективности работы генераторов. |
2 |
Т |
|
Теория марковских процессов.
|
2 |
2 |
Простейшие системы массового обслуживания и их параметры. |
12 |
Задача о взаимозачётах (два способа решения) |
4 |
Т |
|
Системы массового обслуживания. |
2 |
2 |
Модель «очередь». |
13 |
Задача о нефтепроводе максимальной пропускной способности |
2 |
Т |
|
Системы массового обслуживания. |
2 |
2 |
Применение имитационного моделирования для решения задач массового обслуживания. |
14 |
Задача по выбору |
2 |
|
|
Методы прогнозирования |
2 |
|
Методы прогнозирования: методы экстраполяции, методы экспертных оценок, методы логического моделирования, эвристические методы. Временные ряды. |
15 |
Методы прогнозирования и их применение |
2 |
Т |
|
Точность прогнозов. |
2 |
2 |
Точность прогнозов. Точность прогнозов. Анализ точности. Сравнительные характеристики. |
16 |
Прогнозирующее моделирование в экономике |
2 |
|
Пояснительная записка
Настоящая рабочая программа дисциплины «Компьютерное моделирование» составлена в соответствие с государственными требованиями к минимуму содержания и уровню подготовки математиков-программистов по специальности 010503 «Математическое обеспечение и администрирование информационных систем», специализация – «Информационные системы», входящей в Государственный образовательный стандарт.
Программа предназначена для реализации государственных требований к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по специальности «Математическое обеспечение и администрирование информационных систем - 010503 специализация «Информационные системы».
Цель изучения дисциплины - познакомить студентов с основными областями применения компьютерного моделирования, основами моделирования и проектирования моделей с помощью различных методов. Курс основан на изучение базовых алгоритмов моделей, применяемых при их исследовании и основных методов решения соответствующих задач.
Задачи дисциплины - получение систематизированных основ научных знаний о методах решения задач по компьютерному моделированию, приобретение новых знаний и навыков решения задач различными методами, использования стандартных алгоритмов решения типовых задач.
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать:
основы моделирования;
математические модели и методы их реализации;
принципы и этапы имитационного моделирования;
основы разработки и анализ алгоритмов;
уметь:
осуществлять выбор моделей при разработке математической постановки задачи;
реализовывать модели с помощью изученных методов на компьютере;
самостоятельно разбираться в моделях рассмотренных классов.
Связь с другими дисциплинами. Учебная программа «Компьютерное моделирование» является одной из основных дисциплин в цикле специальных и базируется на знаниях и навыках, полученных при изучении следующих профессиональных и специальных дисциплин: «Элементы высшей математики», «Математическая статистика», «Дискретная математика», «Технология разработки программных продуктов».
Дисциплина изучается в 8 семестре. Общий объем дисциплины - 132 часа, аудиторных занятий – 36 часов, практических занятий – 36 часа, 60 часов самостоятельной работы студентов. Формы оценки знаний - зачет.