Михайлова Виктория, 141 группа, 2011 год

Информационная технология решения задачи с помощью компьютера: основная технологическая цепочка. Существует определенная последовательность использования компьютера для решения достаточно широкого класса задач, которая задает следующую основную технологическую цепочку: -постановка задачи; построение математической модели; -уточнение задачи с использованием математических понятий; -построение информационной модели, т. е. модели из символов; -написание программы для компьютера или использование готовых программных средств; -исполнение программы; -анализ результатов (при неудовлетворительных результатах необходимо уточнить модель). Михайлова Виктория, 141 группа, 2011 год

При этом под моделью будем понимать совокупность объектов и отношений, называемых моделирующими, которые выражают существенные стороны изучаемого объекта или процесса. В моделях заключена информация о внешнем мире. Чем точнее модель, тем большую информацию она несет. Михайлова Виктория, 141 группа, 2011 год

Модель, построенная из математических объектов (чисел, формул и пр.), называется математической моделью. Например, из механики известно, что движущаяся по плоскости материальная точка хорошо описывается уравнением: F = M а (2-й закон Ньютона). Это уравнение и есть математическая модель движения. Компьютер не работает с математическими моделями. Он не понимает, что такое «число», «функция» и пр. Он может понимать только знаки, которыми обозначаются числа, функции и пр. и которые условно называются «0» и «1». Таким образом, для анализа математической модели на компьютере необходимо перейти от математических моделей к их знаковой записи, т. е. к информационным моделям. Отличие информационных моделей от математических заключается в том, что информационные модели строятся из букв. Михайлова Виктория, 141 группа, 2011 год

Например, математическая модель движения F = m а состоит из букв: «F», «=», «m», « », «а». Информационная модель состоит из двух основных компонент: данных, т. е. некоторой совокупности букв, выражающих ту информацию, которую надо обработать, и последовательности команд, которые предписывают компьютеру совершить последовательность действий над данными, чтобы получить необходимый результат (это аналогично тому, что естественный язык состоит из существительных и глаголов). Эта последовательность команд называется алгоритмом. Алгоритм адресован конкретному исполнителю. Можно сделать так. Для каждого исполнителя надо фиксировать систему его команд, т. е. те команды, которые он понимает и в состоянии выполнить и далее строить алгоритм, используя только эти команды. Михайлова Виктория, 141 группа, 2011 год

Для того чтобы компьютер понимал алгоритм, его необходимо записать на некотором языке, который называется языком программирования. Известны языки программирования: Бейсик, Фортран, Паскаль и др. Михайлова Виктория, 141 группа, 2011 год

Компьютерный эксперимент обязательно включает в себя анализ полученных результатов, на основании которого могут корректироваться все этапы решения задачи (математическая модель, алгоритм, программа). В некоторых случаях можно избежать этапа построения алгоритма и создания программы, т. к. можно воспользоваться одной из многих ранее созданных программ. Такие библиотеки алгоритмов (программ) существуют практически по всем областям науки и техники. Михайлова Виктория, 141 группа, 2011 год

Этапы решения задач на компьютере. Процесс исследования поведения какого-либо объекта или системы объектов на компьютере можно разбить на следующие этапы: - построение содержательной модели объекта; - построение математической модели объекта; - построение информационной модели и алгоритма; - кодирование алгоритма на языке программирования; - компьютерный эксперимент. Пусть мы изучаем полет пушечного снаряда. - построение содержательной модели объекта; - построение математической модели объекта; - построение информационной модели и алгоритма; - кодирование алгоритма на языке программирования; - компьютерный эксперимент. Михайлова Виктория, 141 группа, 2011 год

Сначала мы строим содержательную модель, в которой рассматриваем движение снаряда в поле тяготения Земли. В этой модели мы рассматриваем только те параметры, которые характеризуют движение снаряда (скорость и координаты), и отвлекаемся от других параметров (температура снаряда, его цвет и т.д.). Михайлова Виктория, 141 группа, 2011 год

Затем строим математическую модель. Математическая модель всегда основана на некоторых упрощениях, и поэтому этап построения математической модели весьма ответственный, неправильно выбранная модель с неизбежностью приводит к неверным результатам. Реально существующую физическую систему опишем с помощью идеализированной математической модели. Снаряд считаем материальной точкой, сопротивлением воздуха и размерами пушки пренебрегаем, ускорение свободного падения считаем постоянным g = 9,8 м/с2. Снаряд вылетает из пушки со скоростью V под углом a к горизонту. Математическая модель описывается с помощью уравнений. Пользуясь формулами из курса физики 9-го класса и учитывая, что по оси Х движение равномерное, а по оси Y равноускоренное, можно получить формулы зависимости координат снаряда от времени: х = (V cos a)t, у = (V sin a)t – gt 2 /2. Михайлова Виктория, 141 группа, 2011 год

Следующим этапом является построение информационной модели и алгоритма. Здесь необходимо четко зафиксировать, какие величины являются аргументами и какие результатами алгоритма, а также определить тип этих величин. В нашем случае аргументами являются следующие переменные: угол вылета снаряд а, его начальная скорость V и время полета t. Результатом являются координаты Х и Y. Все они являются переменными вещественного типа. Затем строится алгоритм, который позволяет определять значения результатов при различных значениях аргументов. Михайлова Виктория, 141 группа, 2011 год

Построенный алгоритм записывается в какой-либо форме, например в виде блок- схемы: Следующим этапом являются кодирование алгоритма на языке программирования. Михайлова Виктория, 141 группа, 2011 год

Теперь можно проводить компьютерный эксперимент, для этого необходимо загрузить программу в оперативную память компьютера и запустить на выполнение. Михайлова Виктория, 141 группа, 2011 год