Меню сайта

17 Технология решения задач с помощью компьютера

Технологиярешения задач с помощью компьютера (моделирование, формализация,алгоритмизация, программирование). Показать на примере задачи (математической,физической или другой).

Рассмотрим процесс решения задачи на конкретном примере:

Тело брошено вертикально вверх с начальной скоростью с некоторой высоты.Определить его местоположение и скорость в заданный момент времени.

На первом этапе обычно строится описательная информационная модель объектаили процесса. В нашем случае с использованием физических понятий создаетсяидеализированная модель движения объекта. Из условия задачи можносформулировать следующие основные предположения:

1) тело мало по сравнению с Землей, поэтому его можно считать материальнойточкой-
2) скорость бросания тела мала, поэтому:
— ускорение свободного падения считать постоянной величиной-
— сопротивлением воздуха можно пренебречь.

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

Из курса физики известно, что описанное выше движение являетсяравноускоренным. При заданных начальной скорости (V0), начальнойвысоте (Н0) и ускорении свободного падения (g = 9,8 м/с2) зависимость скорости (V) и высоты (Н) от времени (t) можно описать следующимиматематическими формулами:
V=V0-gt, Y = H0 + Vt-gt2/2.

На третьем этапе необходимо формализованную информационную модельпреобразовать в компьютерную на понятном для компьютера языке. Существуют двапринципиально различных пути построения компьютерной модели:
— создание алгоритма решения задачи и его кодирование на одном из языковпрограммирования-
— формирование компьютерной модели с использованием одного из приложений(электронных таблиц, СУБД и т. д.).

Для реализации первого пути надо построить алгоритм определения координатытела в определенный момент времени и закодировать его на одном из языковпрограммирования, например на языке Visual Basic.

Второй путь требует создания компьютерной модели, которую можно исследоватьв электронных таблицах. Для этого следует представить математическую модель вформе таблицы функции зависимости координаты от времени (таблицы функции , H =H0 + Vt-gt2/2 ) и таблицы зависимости скорости тела отвремени (V = V0 — g • t).

Четвертый этап исследования информационной модели состоит в проведениикомпьютерного эксперимента. Если компьютерная модель существует в видепрограммы на одном из языков программирования, ее нужно запустить на выполнениеи 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.

На пятом этапе выполняется анализ полученных результатов и при необходимостикорректировка исследуемой модели. Например, в нашей модели необходимо учесть,что не имеет физического смысла вычисление координаты тела после его падения наповерхность Земли.

Таким образом, технология решения задач с помощью компьютера состоит изследующих этапов: построение описательной модели — формализация — построениекомпьютерной модели — компьютерный эксперимент — анализ результатов икорректировка модели.

Категория: Информатика | Дата: 12.04.13

Меню раздела
Блок