Презентация, доклад на тему решение задач на компьютере

Пример моделирования движения тела, брошенного вертикально вверх.

Рассмотрим
процесс решения задачи на конкретном примере: Пусть тело брошено вертикально
вверх с начальной скоростью Vo с некоторой высоты Н. Определить его
местоположение и скорость в заданный момент времени.

На первом
этапе обычно строится описательная информационная модель объекта или процесса.
В нашем случае с использованием физических понятий создается идеализированная
модель движения объекта. Из условия задачи можно сформулировать следующие
основные предположения:

• тело мало по сравнению с
  Землей, поэтому его можно считать материальной точкой;
• скорость бросания тела мала,
  поэтому:
  • ускорение свободного падения
    можно считать постоянной величиной;
  • сопротивлением воздуха можно
    пренебречь.

На втором
этапе создается формализованная модель, т. е. описательная информационная
модель записывается с помощью какого-либо формального языка.

Из курса
физики известно, что описанное выше движение является равноускоренным. При
заданных начальной скорости (Vo), начальной высоте (Но) и ускорении свободного
падения (g = 9,8 м/с2) зависимость скорости (V) и высоты (Н) от времени (t)
можно описать следующими математическими формулами:

На третьем
этапе необходимо формализованную информационную «модель преобразовать в
компьютерную модель, т. е. выразить ее на понятном для компьютера языке.
Существуют два принципиально различных пути построения компьютерной модели:

• создание алгоритма решения
  задачи и его кодирование на одном из языков программирования;
• формирование компьютерной
  модели с использованием одного из приложений (электронных таблиц, СУБД и
  т. д.).

Для реализации
первого пути надо построить алгоритм определения Координаты тела в определенный
момент времени и записать его на одном из языков программирования.

Второй путь
требует создания компьютерной модели, которую можно исследовать в электронных
таблицах. Для этого следует представить математическую модель в форме таблицы
функции зависимости координаты от времени (таблицы функ. ) и таблицы
зависимости скорости тела от времени ( ).

Четвертый этап
исследования информационной модели состоит в проведении компьютерного
эксперимента. Если компьютерная модель существует в виде программы на одном из
языков программирования, ее нужно запустить на выполнение и получить
результаты.

Если
компьютерная модель исследуется в приложении, например в электронных таблицах,
можно провести сортировку или поиск данных, построить диаграмму или график и т.
д.

Далее
выполняется анализ полученных результатов и при необходимости корректировка
исследуемой модели. Например, в нашей модели необходимо учесть, что не имеет
физического смысла вычисление координаты тела после его падения на поверхность
Земли.

Вариант 1

1. На этапе постановки задачи:

1) определяются входные и выходные данные 2) проверяется правильность выполнения программы 3) строится алгоритм 4) составляется программа

1) значения корней уравнения 2) значения коэффициентов уравнения 3) формула вычисления дискриминанта 4) график квадратичной функции

3. Синтаксические ошибки в программе помогает обна­ружить:

1) операционная система 2) текстовый редактор 3) система программирования 4) разработка специальных тестов

4. На этапе программирования осуществляется:

1) постановка задачи 2) составление программы на алгоритмическом языке 3) отладка и тестирование 4) описание математической модели

5. Выявление и исправление ошибок в программе осу­ществляется на этапе:

1) алгоритмизации 2) программирования 3) формализации 4) отладки и тестирования

6. Запишите, как называется применяемый для провер­ки работоспособности программы конкретный вариант значений исходных данных, для которого известен ожи­даемый результат.

I этап. Постановка задачи

Включает в себя три стадии:

1. Описание задачи

   Задача описывается на обычном языке.

   Все множество задач можно разделить по характеру постановки на 2 основные группы:

   1. Первая группа содержит задачи, в которых требуется исследовать, как изменятся характеристики объекта при некотором воздействии на него, т.е. требуется получить ответ на вопрос «Что будет, если?…».

      Например, что будет, если магнитную карточку положить на холодильник? Что будет, если повысить требования для поступления в вуз? Что будет, если резко повысить плату за коммунальные услуги? и т. п.

   2. Вторая группа содержит задачи, в которых требуется определить, что нужно сделать с объектом, чтобы его параметры удовлетворили определенное заданное условие, т.е. требуется получить ответ на вопрос «Как сделать, чтобы?..».

      Например, как построить урок математики, чтобы детям был понятен материал? Какой режим полета самолета выбрать, чтобы полет был безопаснее и экономически выгоднее? Как составить график выполнения работ на строительстве, чтобы оно было закончено максимально быстро?

2. Определение цели моделирования

   На этой стадии среди многих характеристик (параметров) объекта выделяются наиболее существенные. Один и тот же объект при разных целях моделирования будет иметь разные существенные свойства.

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   Например, при построении модели яхты для участия в соревнованиях моделей судов, существенными будут ее судоходные характеристики. Для достижения поставленной цели построения модели будет отыскиваться ответ на вопрос «Как сделать, чтобы…?»

   При построении модели яхты для совершения на ней путешествий, долгосрочных круизов, кроме судоходных характеристик существенным будет ее внутреннее строение: количество палуб, комфортабельность кают, наличие других удобств и т.д.

   При построении компьютерной имитационной модели яхты для проверки надежности ее конструкции в штормовых условиях, моделью яхты будет представлять собой изменение изображения и расчетных параметров на экране монитора при изменении значений входных параметров. Будет решаться задача «Что будет, если…?»

   Цель моделирования позволяет установить, какие данные будут исходными, чего нужно достичь в результате и какие свойства объекта можно не учитывать.

   Таким образом происходит построение словесной модели задачи.

3. Анализ объекта

   Подразумевается четкое выделение объекта, который моделируется, и его основных свойств.

Постановка задачи.

На этапе
постановки задачи должно быть четко определено, что дано, и что требуется
найти. Так, если задача конкретная, то под постановкой задачи понимают ответ на
два вопроса: какие исходные данные известны и что требуется определить. Если
задача обобщенная, то при постановке задачи понадобится еще ответ на третий
вопрос: какие данные допустимы. Таким образом, постановка задачи включает в
себя следующие моменты: сбор информации о задаче; формулировку условия задачи;
определение конечных целей решения задачи; определение формы выдачи
результатов; описание данных (их типов, диапазонов величин, структуры и т. п.).

Построение алгоритма

Построим блок-схему алгоритма решения квадратного уравнения (рис. 3.15), учитывающего все ситуации, описанные в анализе задачи. Здесь вместо слов «да» и «нет» использованы знаки «+» и «—».

Рис. 3.15. Блок-схема алгоритма решения квадратного уравнения

Построенный алгоритм, несомненно, удовлетворяет свойству универсальности по отношению к исходным данным. Запишем этот же алгоритм на учебном Алгоритмическом языке.

Обратите внимание на смещения строк в тексте алгоритма — соблюдается принцип структуризации внешнего вида (§ 13). Повторим его: запись всякой вложенной структуры должна быть смещена на несколько позиций вправо относительно записи внешней структуры, а конструкции одного уровня вложенности записываются на одном вертикальном уровне

Постановка и формализация задачи

Содержательная постановка задачи. На данном этапе формулируется сущность проблемы, принимаемые предпосылки и допущения, выделяются черты и свойства моделируемого объекта, изучается его структура, взаимосвязь элементов.
Формализация и построение математической модели. Выражение проблемы в виде конкретных математических зависимостей. На данном этапе строится математическая модель — система математических соотношений — формул, уравнений, неравенств и т. д., отражающих существенные свойства объекта или явления. Необходимо отметить, что при построении математических моделей далеко не всегда удается найти формулы, явно выражающие искомые величины через данные. В таких случаях используются математические методы, позволяющие дать ответы той или иной степени точности. Для сложных объектов обычно строится несколько моделей, каждая из которых характеризует лишь некоторые стороны объекта, а другие учитываются приближенно. Выявляются общие свойства модели и ее решений. Важным моментом является доказательство существования решения сформулированной задачи, определение единственно ли это решение.
Разработка структуры входных и выходных данных. Это наиболее трудоемкий этап моделирования

Здесь принимаются во внимание не только возможность получения информации требуемого качества, но и затраты на подготовку информационных массивов.

Топ вопросов за вчера в категории Информатика

Информатика 02.07.2023 00:01 976 Асеев Никита

12. Назначение антивирусных программ под названием «детекторы: а) обнаружение и уничтожение

Ответов: 2

Информатика 19.02.2019 02:06 69 Ильин Кирилл

1) Программное обеспечение (ПО) – это: а)совокупность программ, позволяющих организовать решение

Ответов: 3

Информатика 29.04.2023 14:47 1950 Котик Даша

Укажите тип файла fact.exe. 1) текстовый    2) графический    3) исполняемый    4) Web-страница 

Ответов: 2

Информатика 13.07.2023 14:13 3 Медведева Диана

Написать программу на любом из предложенных языков программирование (pascal, basic C++. Phyton)С

Ответов: 2

Информатика 22.07.2018 15:40 21 Котик Даша

СРЧНО По каким признакам мы сравниваем реальные объекты? 1) по существенным признакам 2) по

Ответов: 2

Информатика 04.05.2019 07:42 18 Акулов Илья

Команда формируется:а. в арифметико-логическом устройствеб. в основной памятив. в устройстве

Ответов: 2

Информатика 28.06.2023 12:02 5 Государева Анна

А) Як встановити надбудову Аналіз даних у середовищі табличного процесора? б) Які фінансові

Ответов: 2

Информатика 06.11.2023 09:16 12 Гнатишина Элеонора

Python. Даны длины катетов прямоугольного треугольника. вычислить его периметр и площадь при выводе

Ответов: 2

Информатика 16.06.2023 15:58 12 Самойлова Лиза

Выберите допустимое для языка Python выражение: Выберите один вариант ответа _test1 = a + b Test

Ответов: 2

Информатика 02.08.2020 08:13 73 Остроушко Юлия

Вычислите: CCXLI + CXXXVI результат запишите в Римской системе счисления

Ответов: 1

Разработка алгоритмов решения задачи

• При словесном способе алгоритм задается в произвольном изложении на естественном языке. Недостаток этого способа состоит в том, что алгоритм строго не формализуем, многословен, допускает неоднозначности. Однако данный способ изложения алгоритма не требует специальных знаний и может применяться конечными пользователями. Именно на этом языке, как правило, сообщается неформальная постановка задачи на этапе формализации и он же может быть использован для представления результата первого этапа.
• Структурно-стилизованный способ — это формализованное представление предписаний, задаваемых путем использования ограниченного набора типовых синтаксических конструкций. Данный способ представления алгоритма требует подготовки и специальных несложных знаний. Примером его может служить нотация Бэкуса – Наура, которая впервые была использована для описания синтаксических конструкций языка Фортран.
• Язык графических символов предполагает соотнесение каждому типу действий геометрической фигуры, представленной в виде блочного символа. Действия (блоки) соединяются линиями потока. Совокупность таких связанных блоков называется блок-схемой.
• Операторный язык – это такой способ кодирования алгоритма, в результате которого получается понятная для компьютера запись алгоритма — программа. Этот способ требует, как минимум, знания правил записи выражений средствами того или иного языка программирования. Примером такого языка может служить Алгол-60, который долгие годы являлся стандартом для описания алгоритмов в научной литературе.

IV этап. Компьютерный эксперимент

Включает 2 стадии:

1. Тестирование модели – проверка правильности построения модели.

   На этой стадии выполняется проверка разработанного алгоритма построения модели и адекватности полученной модели объекту и цели моделирования.

   Замечание 2

   Для проверки правильности алгоритма построения модели используются тестовые данные, для которых заранее известен конечный результат. Чаще всего тестовые данные определяются ручным способом. Если в ходе проверки результаты совпадают, значит разработан правильный алгоритм, а если нет – то нужно найти и устранить причину их несоответствия.

   Тестирование должно отличаться целенаправленностью и систематизацией, усложнение же тестовых данных должно выполняться постепенно. Для определения правильности построения модели, которая отражает существенные для цели моделирования свойства оригинала, т.е. ее адекватности, необходим подбор таких тестовых данных, которые будут отражать реальную ситуацию.

2. Исследование модели

   К исследованию модели можно переходить только после успешного прохождения тестирования и уверенности в том, что создана именно та модель, которую необходимо исследовать.

Последние заданные вопросы в категории Информатика

Информатика 15.12.2023 10:42 113 Двалишвили Майя

C++ Нехай с=10. Чому дорівнює х після виконання команди x=(c==3) ? 2+c : c-2; Виберіть одну

Ответов: 1

Информатика 15.12.2023 10:03 125 Абикенова Ерке

Сколько раз такимичи чуть не умер?

Ответов: 2

Информатика 15.12.2023 09:39 95 Шагас Артем

Придумать базу данных которая содержит 5 полей и 4 записи типы полей должны быть разными​

Ответов: 2

Информатика 15.12.2023 08:01 35 Тарасов Влад

Write the following sums in sigma notation (i.e. using the symbol P): 7+12+17+22+27+32;

Ответов: 2

Информатика 15.12.2023 06:46 44 Прокопов Миша

Даны числа a и b найти сумму чисел между ними python​

Ответов: 2

Информатика 15.12.2023 02:07 28 Власова Лена

10. Які параметри накреслення символів в даному реченні? Навчаючи інших, також вчися. а)

Ответов: 1

Информатика 15.12.2023 00:44 22 Полякова Наталья

До основних функцій текстового процесора належать срочно​

Ответов: 2

Информатика 14.12.2023 19:52 43 Валеев Радмир

Дано целое число N (>0). Найти значение выражения 1.1 — 1.2 + 1.3… (N слагаемых, знаки

Ответов: 1

Информатика 14.12.2023 17:29 23 Осипова София

Встановіть відповідність між ТЕРМІНОМ «Ключові слова» ТА ЙОГО ПРИЗНАЧЕННЯМ 1 Слова, що вводяться

Ответов: 1

Информатика 14.12.2023 16:18 32 Стрельников Андрей

Найдите единицу измерения информацы

Ответов: 2

Повышение точности решения задачи

Благодаря этому процессу мы можем более точно определить требования к решению задачи, а также установить четкие ограничения и условия. Это позволяет нам избежать размытости и неоднозначности, которые часто присутствуют в естественных языках.

Повышение точности решения задачи также позволяет нам минимизировать ошибки и исключить возможность неправильного интерпретирования требований. Компьютерные системы оперируют строго определенными правилами и алгоритмами, что позволяет им обрабатывать информацию без субъективных искажений.

Формализация решения задачи помогает также в построении более точных моделей и прогнозов. Мы можем использовать математические методы и статистические данные для анализа и предсказания результатов решения задачи. Это позволяет нам более точно оценивать эффективность решения и принимать информированные решения.

Устранение ошибок человеческого фактора

После этапа формализации решения задачи на компьютере может быть обнаружено, что возникают ошибки, связанные с человеческим фактором. Эти ошибки могут возникнуть при неправильном вводе данных, неверной интерпретации задачи или недостаточном понимании требований пользователя.

Для устранения ошибок человеческого фактора применяются различные методы и подходы. Одним из таких методов является проведение дополнительных проверок и тестов на различных этапах разработки программы. С помощью таких проверок можно выявить и исправить ошибки, которые могут быть связаны с неточностями в работе программиста или непониманием требований пользователя.

Еще одним методом устранения ошибок человеческого фактора является обучение пользователей правильному использованию программы

При этом особое внимание уделяется обучению пользователей правильному вводу данных и пониманию требований программы. Такой подход позволяет снизить вероятность возникновения ошибок, связанных с человеческим фактором, и повысить эффективность работы программы

Преимущества устранения ошибок человеческого фактора: Повышение точности и надежности работы программы; Улучшение пользовательского опыта и удовлетворенности пользователей; Снижение риска возникновения критических ситуаций и потерь данных; Экономия времени, затрачиваемого на исправление ошибок в будущем.

Примеры методов устранения ошибок человеческого фактора: Проведение дополнительных проверок и тестирования программы; Обучение пользователей правильному использованию программы; Автоматизация процессов ввода данных и выполнения задач; Внедрение систем контроля качества и обратной связи с пользователями.

Применение математических моделей

Формализация решения задачи на компьютере позволяет применить математические модели для описания и анализа системы, которая требует решения. Математические модели позволяют представить данную систему в виде абстрактной математической структуры, включающей переменные, уравнения и функции.

Применение математических моделей позволяет предсказывать поведение системы при различных условиях и вариантах входных данных. Одним из ключевых преимуществ математического моделирования является возможность получать точные и объективные результаты, основанные на строгих математических принципах.

Благодаря математическим моделям можно проводить эксперименты и исследования с системой на компьютере без необходимости создания реального прототипа или проведения физических экспериментов. Это позволяет сократить время и ресурсы, затрачиваемые на разработку и анализ системы.

Применение математических моделей в компьютерных решениях позволяет сделать точные прогнозы, оптимизировать процессы и принимать обоснованные решения на основе имеющихся данных. Оно также способствует развитию научных знаний и открытию новых закономерностей в различных областях.

Технологическая цепочка решения задач на компьютере.

Человек
использует компьютер для решения самых разнообразных информационных задач:
работа с текстами, создание графических изображений, получение справки из базы
данных, табличные расчеты, решение математических задач, расчет технических
конструкций и многое другое. Для их решения в распоряжении пользователя имеется
обширное программное обеспечение: системное ПО (ядром которого является
операционная система), прикладное ПО (программы, предназначенные для
пользователя) и системы программирования (средства для создания программ на
языках программирования).

Исходя из
условия задачи, пользователь решает для себя вопрос о том, каким программным
средством он воспользуется. Если в составе доступного прикладного программного
обеспечения имеется программа, подходящая для решения данной задачи, то
пользователь выбирает ее в качестве инструмента (СУБД, табличный процессор,
математический пакет и др.). В том случае, когда готовым прикладным ПО
воспользоваться нельзя, приходится прибегать к программированию на
универсальных языках, т. е. выступать в роли программиста.

Часто решение
прикладных задач с помощью компьютера называют моделированием, т. к. в этом
случае обычно используют упрощенное представление о реальном объекте, процессе
или явлении.

Обсудим
технологию решения прикладной задачи на компьютере. Часто задача, которую
требуется решить, сформулирована не на математическом языке. Например, задача
может быть сформулирована в терминах физики или экономики. Для решения на
компьютере ее сначала нужно привести к форме математической задачи, а потом уже
программировать.

Работа по
решению прикладной задачи на компьютере проходит  через следующие этапы:

• постановка задачи;
• математическая формализация;
• построение алгоритма;
• составление программы на языке
  программирования;
• отлад­ка и тестирование
  программы;
• проведение расчетов и анализ
  полученных результатов.

Эту
последовательность называют технологической цепочкой решения задачи на
компьютере.
Дадим описание каждого из перечисленных этапов.

Подведение итогов.

Общая схема
процесса решения задачи методом математического моделирования

III.Подведение итогов

Дать
ответы наВопросы: (за
каждый ответ ставится оценка).

1.Технологическая цепочка решения задач на
компьютере:

2.Постановка задачи.

3.Моделирование. Что такое модель.

4.Построение алгоритма.

5.Программирование.

6.Отладка и тестирование программы.

7.Анализ результатов. Уточнение модели.

•Что такое модель? Приведите пример моделей:.

•Выберите объекты, которые могут быть моделью Солнца:

ØКолесо;

ØТочка;

ØОбогреватель;

ØВключенная лампочка;

ØАтлас мира;

ØРисунок: желтый круг на голубом фоне.

•Выберите из списка информационные модели объекта «кот»:

ØФарфоровая  статуэтка кота;

ØПесня «Жил да был серый кот за углом …»;

ØИгрушечный кот;

ØОписание поведения кота при падении.

IV.Домашнее
задание. Составить  Кроссворд
по изученной теме.(кроссворды принести на отдельных листочках)