Численные методы в среде символьной математики. Программирование и решение задач: Учебно-методическое пособие, страница 3

Задача № 19: Интегрирование уравнения.......................................... 95

Получение аналитического решение уравнения.................................... 95

Задача №20: Интегрирование методом Эйлера.............................. 97

Основа метода Эйлера.................................................................................. 98

Формулы итерационного процесса по Эйлеру....................................... 98

Задача №21: Решение методом Рунге-Кутта..................................... 99

Соотношения к формуле интегрирования Рунге-Кутта........................ 99

Построение итерационной процедуры Рунге-Кутта............................ 100

Задача №22: Численное интегрирование системы..................... 101

Подготовка параметров процедуры Рунге-Кутта................................. 101

Задача № 23: Ортонормирование векторов.................................... 105

Проверка линейной независимости векторов....................................... 106

Построение ортонормированной системы векторов........................... 106

Ортогональная матрица и ее свойства.................................................... 107

Задача №24: Проекторы матрицы...................................................... 108

Собственные значения и собственные векторы матрицы................... 109

Функции с матричным аргументом......................................................... 109

Решение поставленной задачи.................................................................. 110

Задача №25: Решение системы уравнений..................................... 112

Диагонализация матрицы преобразованиями строк........................... 112

Решение с обратной матрицей.................................................................. 114

Решение с помощью итерационной процедуры Якоби....................... 114

Разложение матрицы на произведение треугольных.......................... 115

Задача № 26: Система дифференциальных уравнений........... 119

Построение операторов для общей формулы решения...................... 120

Список использованной литературы..................................................... 122

Варианты числовых значений к задачам............................................. 123


Введение

Разработка и построение программ для выполнения сложных вычислительных расчетов должны опираться на глубокий математический анализ всего комплекса связанных вычислительных задач. Такой анализ должен обосновать методическую и алгоритмическую корректность будущих вычислительных программ. Его результатом могут быть конкретные промежуточные значения переменных, наборы тестовых примеров для контроля непротиворечивости вычислительных алгоритмов, выводы о возможности получения необходимой точности и пр. Незаменимым инструментарием в такой работе являются программируемые вычислительные пакеты символьной математики. Аналитические возможности таких пакетов являются связующим звеном между математической грамотностью разработчиков программ и их алгоритмической свободой в творческом процессе написания текстов программ на языках программирования.

Некоторые начинающие программисты, и студенты в особенности, часто недооценивают значение пакетов символьной математики в том качестве, о котором было сказано выше. В большинстве случаев это связано с непониманием формульных конструкций математического языка, неумением использовать математические приемы преобразования последовательности действий в алгоритмы вычислительных процессов и полного отсутствии навыков программирования в операторах языка символьной математически. Для восполнения математических знаний и приобретения навыков в алгоритмизации вычислительных задач в рамках курса «Теория алгоритмов и методы вычислений» студентам предлагается изучить функциональный язык пакета символьной математики DERIVE и использовать его для выполнения задач расчетного задания.