Предисловие
Широкое внедрение новых информационных технологий привело к появлению новых
курсов в образовательном стандарте по дисциплине « Информатика». Одним из таких
курсов является « Компьютерное моделирование». Изучение содержимого стандарта по
этому курсу и существующей к настоящему времени методической литературы
показало, что за исключением монографии [1] Т. Гулда и Я. Тобочника
« Компьютерное моделирование в физике» и узко специализированных книг [20-22]
отсутствует какая-либо учебная литература, отражающая весь необходимый материал.
Некоторые вопросы программирования на языке С++ таких задач рассмотрены в
монографии [23] . При подготовке курса использовалась многочисленная зарубежная
и отечественная литература, в которой каким-либо образом и в простой понятной
форме излагался материал, имеющий отношение к математическому и компьютерному
моделированию. Данная работа представляет собой фактически хрестоматию,
составленную из отдельных разделов указанных в ссылках литературных источников,
поэтому цитирование осуществляется только один раз в каждом разделе. Мы
намеренно взяли из этих источников самые простые и понятные примеры, чтобы
сложность проблемы не затеняла красоту и мощь компьютерных способов ее решения.
При моделировании явлений используются одновременно два подхода -
демонстрируются программы на языке Basic, производящие моделирование поведения
системы, и применяется оболочка Mathcad 6 Plus для решения тех задач, в которых
программы получились бы громоздкими и уводили бы в сторону от основного
направления мысли. Для
компьютерного моделирования могут быть использованы
современные математические пакеты типа Comsol, Matlab, Mapple, LabView.
Материал, необходимый для понимания имитационного стохастического моделирования,
по элементам теории вероятностей и математической статистике вынесен в
приложение. Предполагается, что читатель знаком с основами программирования на
языке Basic и техникой работы в Mathcad, поэтому теория этих вопросов в пособии
не обсуждается, хотя в лекционном курсе описание работы с Mathcad-ом дается и
рассматривается как неотъемлемая часть компьютерного моделирования. В пособии
даются ссылки на работы, из которых были заимствованы примеры и алгоритмы
решения задач и материал для самостоятельной работы. Желающие попробовать свои
силы в решении более сложных задач могут обратиться к этим первоисточникам.
Пособие по курсу «Введение в
компьютерное моделирование» содержит изложение некоторых разделов
моделирования на компьютере в различных дисциплинах: физике,
биологии, экологии, социологии, исследовании операций,
математической статистики, теории вероятностей и т.д. В нем рассмотрены
занимательные задачи, решение которых потребует от читателя знаний в
диапазоне от школьного курса математики до математического анализа ВУЗа.
Может быть использовано школьниками, студентами для ознакомления с
основными понятиями компьютерного моделирования, так и преподавателями
для задания тем курсовых и дипломных работ. Использует для описания язык
программирования Basic и оболочку Mathcad, но может быть легко
переведено на другие языки программирования и оболочки типа Comsol,
Mathlab, Mapple.
|