rpd000001855 (1012706), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Содержание дисциплины охватывает круг вопросов, связанных с: изучением основных численных методов и алгоритмов решения задач, данных по единой схеме, включающей постановку задачи, описание алгоритмов решения, анализ основных свойств вычислительных алгоритмов, детальный разбор типовых примеров и задач.
Преподавание дисциплины предусматривает следующие формы организации учебного процесса: Лекция, мастер-класс, Практическое занятие.
Программой дисциплины предусмотрены следующие виды контроля: промежуточная аттестация в форме Зачет (4 семестр).
Общая трудоемкость освоения дисциплины составляет 2 зачетных единиц, 72 часов. Программой дисциплины предусмотрены лекционные (26 часов), практические (24 часов), лабораторные (0 часов) занятия и (22 часов) самостоятельной работы студента. Целями дисциплины являются обучение студентов классическим и современным методам вычислительной математики,
навыкам разработки вычислительных алгоритмов и программ на современных вычислительных комплексах. В рамках
курсовой работы студенты знакомятся с основами численного моделирования и вычислительного эксперимента применительно
к различным прикладным задачам.
Задачами дисциплины являются освоение студентами численных методов линейной и общей
алгебры, методов интерполяции и аппроксимации, численного дифференцирования и интегрирования, численных методов решения
задачи Коши и краевых задач для ОДУ, численных методов решения задач математической физики, а также овладение студентами
навыками разработки алгоритмов и программ для ПК, реализующих перечисленные методы.
Материал излагается на лекциях, закрепляется на практических занятиях с использованием ПК и домашних занятиях.
Приложение 2
к рабочей программе дисциплины
«Численные методы »
Cодержание учебных занятий
-
Лекции
1.1.1. Особенности математических вычислений, реализуемых на ЭВМ. Прямые методы решения СЛАУ. (АЗ: 4, СРС: 0)
Тип лекции: Информационная лекция
Форма организации: Лекция, мастер-класс
Описание: Метод Гаусса, метод Гаусса с выбором главного элемента. LU – разложение матриц. Вычисление обратной матрицы с использованием метода Гаусса. Метод прогонки решения СЛАУ с трехдиагональной матрицей.
Метод простых итераций решения СЛАУ. Необходимое и достаточное условие сходимости. Погрешность решения. Метод Зейделя решения СЛАУ. Методы релаксации.
1.1.2. Методы решения задачи на собственные значения и собственные векторы матриц(АЗ: 4, СРС: 0)
Тип лекции: Информационная лекция
Форма организации: Лекция, мастер-класс
Описание: Собственные значения и собственные векторы матриц, преобразования подобия. Оценка спектрального радиуса степенным методом. Метод вращения нахождения собственных значений и собственных векторов симметрических матриц. QR – разложение матриц. QR-алгоритм нахождения собственных значений матриц. Метод обратных итераций для нахождения собственных векторов.
1.2.1. Методы решения нелинейных уравнений. Методы решения систем нелинейных уравнений(АЗ: 2, СРС: 0)
Тип лекции: Информационная лекция
Форма организации: Лекция, мастер-класс
Описание: Нелинейные уравнения. Основные этапы нахождения корней. Метод половинного деления. Метод простых итераций решения нелинейных уравнений, погрешность, геометрический смысл. Достаточное условие сходимости. Метод Ньютона и метод секущих. Системы нелинейных уравнений. Графическая интерпретация Метод простых итераций и метод Зейделя, метод Ньютона и его модификации.
1.3.1. Методы приближения функций(АЗ: 6, СРС: 0)
Тип лекции: Информационная лекция
Форма организации: Лекция, мастер-класс
Описание: Общая характеристика задач и методов приближения функций. Постановка задачи интерполяции, её единственность в случае полиномиальной интерполяции. Интерполяционные полиномы в форме Лагранжа и форме Ньютона. Погрешность. Тригонометрическая интерполяция. Недостатки глобальной интерполяции. Локальная интерполяция, ее достоинства. Сплайн-интерполяция. Кубические интерполяционные сплайны дефекта 1. Метод наименьших квадратов.
1.3.2. Методы численного дифференцирования и интегрирования(АЗ: 2, СРС: 0)
Тип лекции: Информационная лекция
Форма организации: Лекция, мастер-класс
Описание: Численное дифференцирование. Основные формулы. Оценка погрешности.
Численное интегрирование. Формулы прямоугольников и трапеций. Погрешности.
Формула Симпсона. Погрешность. Процедура Рунге-Ромберга оценки погрешности численного интегрирования.
1.4.1. Численные методы решения задачи Коши для ОДУ(АЗ: 4, СРС: 0)
Тип лекции: Информационная лекция
Форма организации: Лекция, мастер-класс
Описание: Постановка задачи Коши для ОДУ и систем ОДУ. Метод Эйлера. Модификации метода Эйлера решения задачи Коши для ОДУ и систем ОДУ. Семейство методов Рунге-Кутта. Метод Рунге-Кутта IV порядка.
Многошаговые методы. Семейство методов Адамса решения задачи Коши для ОДУ.
Понятие о жестких системах ОДУ. Неявные методы решения задачи Коши для ОДУ и систем ОДУ.
1.4.2. Численные методы решения краевых задач для ОДУ(АЗ: 4, СРС: 0)
Тип лекции: Информационная лекция
Форма организации: Лекция, мастер-класс
Описание: Постановка краевых задач для ОДУ. Решение краевых задач для ОДУ методом стрельбы.
Решение краевых задач для ОДУ методом конечных разностей. Процедура Рунге-Ромберга оценки погрешности решения краевой задачи для ОДУ.
-
Практические занятия
1.1.1. Нормы векторов и матриц. Обусловленность матриц. Прямые методы решения СЛАУ(АЗ: 2, СРС: 2)
Форма организации: Практическое занятие
Прикрепленные файлы: Practice2.doc
1.1.2. Особенности математических вычислений, реализуемых на ЭВМ. Обзор и анализ численных методов, применяемых в пакетах программ линейной алгебры на ПЭВМ(АЗ: 6, СРС: 2)
Форма организации: Практическое занятие
Прикрепленные файлы: Practice3.doc
1.1.3. Нахождение собственных значений и собственных векторов матриц(АЗ: 2, СРС: 2)
Форма организации: Практическое занятие
Прикрепленные файлы: Practice4.doc
1.2.1. Решение нелинейных уравнений и систем нелинейных уравнений(АЗ: 2, СРС: 2)
Форма организации: Практическое занятие
Прикрепленные файлы: Practice5.doc
1.3.1. Преобразование Фурье, Лапласа, быстрое преобразование Фурье.(АЗ: 2, СРС: 2)
Форма организации: Практическое занятие
Прикрепленные файлы: Practice7.doc
1.3.2. Равномерное приближение функций.(АЗ: 2, СРС: 2)
Форма организации: Практическое занятие
Прикрепленные файлы: Practice8.doc
1.3.3. Приближение обобщенными рядами Грама-Шарлье.(АЗ: 2, СРС: 2)
Форма организации: Практическое занятие
Прикрепленные файлы: Practice9.doc
1.3.5. Численное интегрирование. Численное дифференцирование (АЗ: 2, СРС: 1)
Форма организации: Практическое занятие
Прикрепленные файлы: Practice11.doc
1.4.1. Одношаговые методы решения задачи Коши для ОДУ (АЗ: 2, СРС: 3)
Форма организации: Практическое занятие
Прикрепленные файлы: Practice12.doc
1.4.2. Решение краевых задач для ОДУ методом конечных разностей(АЗ: 2, СРС: 4)
Форма организации: Практическое занятие
Прикрепленные файлы: Practice15.doc
-
Лабораторные работы
-
Типовые задания
Приложение 3
к рабочей программе дисциплины
«Численные методы »
Прикрепленные файлы
Practice2.doc
Практическое занятие 2. Прямые методы решения СЛАУ. (2 ч, СРС – 1 ч, тема 1, лекция 2).
Пример 1. Методом Гаусса решить СЛАУ.
Р е ш е н и е.
Прямой ход:
Обратный ход:
Пример 2. Методом Гаусса вычислить определитель матрицы и обратить матрицу СЛАУ из примера 1.1.
Р е ш е н и е.
Прямой ход.
Обратный ход:
т.е. с точностью до ошибок округления получена единичная матрица.
Пример 3. Методом прогонки решить СЛАУ
Р е ш е н и е.
Practice4.doc
Практическое занятие 4. Нахождение собственных значений и собственных векторов матриц (2 ч, СРС – 1 ч, тема 1, лекция 4).
Пример 1. С точностью вычислить собственные значения и собственные векторы матрицы
Р е ш е н и е.