Расскажите в чем заключалась постановка задачи для создания вашей модели кратко

Обновлено: 05.07.2024

Каждый этап моделирования определяет поставленная задача и цели моделирования. В общем случае процесс построения и исследования модели может быть представлен с помощью схемы:

I этап. Постановка задачи

Включает в себя три стадии:

Задача описывается на обычном языке.

Все множество задач можно разделить по характеру постановки на 2 основные группы:

Например, что будет, если магнитную карточку положить на холодильник? Что будет, если повысить требования для поступления в вуз? Что будет, если резко повысить плату за коммунальные услуги? и т. п.

Например, как построить урок математики, чтобы детям был понятен материал? Какой режим полета самолета выбрать, чтобы полет был безопаснее и экономически выгоднее? Как составить график выполнения работ на строительстве, чтобы оно было закончено максимально быстро?

Определение цели моделирования

На этой стадии среди многих характеристик (параметров) объекта выделяются наиболее существенные. Один и тот же объект при разных целях моделирования будет иметь разные существенные свойства.

При построении модели яхты для совершения на ней путешествий, долгосрочных круизов, кроме судоходных характеристик существенным будет ее внутреннее строение: количество палуб, комфортабельность кают, наличие других удобств и т.д.

Цель моделирования позволяет установить, какие данные будут исходными, чего нужно достичь в результате и какие свойства объекта можно не учитывать.

Таким образом происходит построение словесной модели задачи.

Подразумевается четкое выделение объекта, который моделируется, и его основных свойств.

II этап. Формализация задачи

Связан с созданием формализованной модели, т.е. модели, которая записана на каком-либо формальном языке. Например, показатели рождаемости, которые представлены в виде таблицы или диаграммы, являются формализованной моделью.

Под формализацией понимают приведение существенных свойств и признаков объекта моделирования к определенной форме.

Формальной моделью является модель, которая получена в результате формализации.

Для решения задач с помощью компьютера наиболее подходящим является математический язык. Формальная модель фиксирует связи между исходными данными и конечным результатом с помощью разных формул, а также наложения ограничений на допустимые значения параметров.

III этап. Разработка компьютерной модели

Начинается с выбора инструмента моделирования (программной среды), с помощью которого будет создаваться и исследоваться модель.

От выбора программной среды зависит алгоритм построения компьютерной модели и форма его представления.

Готовые работы на аналогичную тему

Например, в среде программирования формой представления является программа, которая написана на соответствующем языке. В прикладных средах (электронные таблицы, СУБД, графических редакторах и т.д.) формой представления алгоритма является последовательность технологических приемов, которые приводят к решению задачи.

Заметим, что одну и ту же задачу можно решить с помощью разных программных сред, выбор которой зависит, в первую очередь, от ее технических и материальных возможностей.

IV этап. Компьютерный эксперимент

Включает 2 стадии:

Тестирование модели – проверка правильности построения модели.

На этой стадии выполняется проверка разработанного алгоритма построения модели и адекватности полученной модели объекту и цели моделирования.

Для проверки правильности алгоритма построения модели используются тестовые данные, для которых заранее известен конечный результат. Чаще всего тестовые данные определяются ручным способом. Если в ходе проверки результаты совпадают, значит разработан правильный алгоритм, а если нет – то нужно найти и устранить причину их несоответствия.

Тестирование должно отличаться целенаправленностью и систематизацией, усложнение же тестовых данных должно выполняться постепенно. Для определения правильности построения модели, которая отражает существенные для цели моделирования свойства оригинала, т.е. ее адекватности, необходим подбор таких тестовых данных, которые будут отражать реальную ситуацию.

К исследованию модели можно переходить только после успешного прохождения тестирования и уверенности в том, что создана именно та модель, которую необходимо исследовать.

V этап. Анализ результатов

Является основным для процесса моделирования. Решение о продолжении или завершении исследования принимается по итогам именно этого этапа.

В случае, когда результаты не соответствуют целям поставленной задачи, делают вывод о том, что на предыдущих этапах были допущены ошибки. Тогда необходимо выполнить коррекцию модели, т.е. вернуться к одному из предыдущих этапов. Процесс должен повторяться до тех пор, пока результаты компьютерного эксперимента не будут соответствовать целям моделирования.

Как правило, практические задачи формулируются достаточно понятно с точки зрения пользователя, но такая формулировка не обладает достаточной четкостью и строгостью.

§ рассчитать примерную стоимость декоративного ремонта (покраски) школьной мебели;

§ разработать наиболее эффективный (калорийный, разнообразный и дешевый) рацион питания в школьной столовой и т.д.

Чтобы такую задачу можно было решить с помощью компьютера, надо выполнить постановку задачи: выяснить, что известно и что явится результатом решения, а также как связаны исходные данные и результаты. Для этого важно определить существенные свойства объектов и явлений, о которых идет речь в задаче, и пренебречь несущественными.

Иногда об этом забывают. Например, если в задаче требуется определить площадь верхней поверхности стола (столешницы), не задумываясь говорят, что надо измерить длину и ширину. Однако существенным свойством стола может оказаться то, что он круглый, тогда затруднительно вести речь о длине и ширине. Кроме того, даже если определили, что столешница имеет прямоугольную форму, следует договориться, что небольшие неровности не оказывают существенного влияния на величину площади.

Важно также определить, в каких единицах и с какой точностью будут произведены измерения и вычисления. Кроме того, следует определить ограничения, налагаемые на возможные значения исходных данных и результатов. В примере с прямоугольным столом длина и ширина не могут быть отрицательными числами, а также иметь нереально большие или малые значения.

Все эти сведения образуют информационную модель задачи.

Главное свойство модели – упрощать изучаемое явление, сохраняя его существенные свойства. Информационной моделью задачи можно назвать информацию об объектах и явлениях, фигурирующих в задаче, значимую с точки зрения задачи и зафиксированную в текстовой, числовой или иной сигнальной форме.

Шаги построения информационной модели:

1. Определить существенные и несущественные свойства объектов и явлений, описываемых в задаче.

2. Выделить характеристики объектов и явлений, значимые с точки зрения задачи, и на этой основе определить исходные данные. Для исходных данных, выраженных в числовой форме, соотнести единицы измерения, определить точность и указать ограничения, налагаемые на их значения.

3. Определить, что является результатом решения задачи и в какой форме он должен быть получен. Указать ограничения.

4. Выявить связи между исходными данными и результатами. Если такие связи можно выразить на языке математики, то говорят о математической модели задачи как о частном случае информационной модели.

5. Определить метод достижения результата.

Формализация задачи

На этом этапе происходит фиксация информационной модели, выбирается форма представления данных, образующих информационную модель, наиболее удобная для компьютерной обработки. Часто первые два этапа не имеют четкой границы и могут рассматриваться как единое целое.

Задача. Определить, успеют ли к поезду путешественники, которые отправились от места стоянки к станции на автомобиле.

Построение информационной модели. Существенными характеристиками являются: расстояние от места стоянки до станции; время, которое осталось до отхода поезда; характер движения автомобиля. Предположим, что автомобиль двигался с некоторой начальной скоростью и постоянным ускорением. Тогда время, которое автомобиль находился в пути, надо сравнить с имеющимся запасом времени и сделать соответствующий вывод. Время в пути можно определить из соотношения между расстоянием, начальной скоростью и ускорением, которые будут являться исходными данными. Все эти характеристики имеют числовые значения (вещественные числа) и должны быть положительны. Промежуточный результат – время в пути – также должен выражаться положительным числом. Кроме того, значения начальной скорости и ускорения должны быть в пределах разумного. Единицы измерения: км, час, км/час, км/час за час.

S - расстояние от места стоянки до станции

tz - запас времени до отхода поезда

V₀ - начальная скорость

Это корень квадратного уравнения. Его дискриминант и корни:

Данное уравнение будет иметь как положительный, так и отрицательный корень. Из них следует выбрать положительный, исходя из наложенных ограничений.

Построение алгоритма

На основе выбранного метода определяется точный порядок действий для достижения результата. Такая последовательность действий, выполнение которой приведет к достижению результата, называется алгоритмом. Алгоритм решения задачи может быть составлен с разной степенью подробности. Вначале составляется последовательность из небольшого числа достаточно крупных шагов, затем выполняется более подробное описание каждого шага – детализация алгоритма. Для фиксации алгоритма используются различные способы: словесное описание, язык графических схем, псевдокод и др. Подробнее об алгоритмах будет далее.

§ рассчитать примерную стоимость декоративного ремонта (покраски) школьной мебели;

Все эти сведения образуют информационную модель задачи.

Шаги построения информационной модели:

1. Определить существенные и несущественные свойства объектов и явлений, описываемых в задаче.

5. Определить метод достижения результата.

Формализация задачи

S - расстояние от места стоянки до станции

tz - запас времени до отхода поезда

V₀ - начальная скорость

Это корень квадратного уравнения. Его дискриминант и корни:

Построение алгоритма

Цель работы:научиться проводить исследованияв социально-экономической сфере на основе использования готовой компьютерной модели.

Сведения из теории

Модель - это некий новый объект, который отражает существенные особенности изучаемого объекта, явления или процесса.

Традиционное представление этапов моделирования:

1. Постановка задачи (определение исходных данных и результатов)

2. Построение качественной описательной модели (словесное описание зависимостей результатов от исходных данных на естественном языке)

3. Построение формальной модели (это модели, созданные на формальном языке, то есть научном, профессиональном или специализированном). Примеры формальных моделей: все виды формул, таблицы, графы, карты, схемы и т. д.)

4. Компьютерная модель (это модель, реализованная средствами программной среды).

5. Исследование модели (анализ результата):проверка соответствия полученной компьютерной модели поставленной цели в начале моделирования.

В наше время всё успешнее становятся попытки создания высоко реалистичных компьютерных изображений. Компьютерное моделирование обладает одним очень важным свойством, сделавшим его неотъемлемой частью производственного процесса - возможностью дублировать реальные физические параметры предмета и по этим параметрам строить виртуальную модель. Это открывает большие перспективы при проектировании, дизайне и научных исследованиях.

Собственно термин "виртуальный", как ни странно, имеет два противоположных толкования: "видимый кажущийся" и "истинный эталонный". Парадокс в том, что для компьютерных технологий оба толкования справедливы. При использовании компьютера появляется возможность присваивать объектам свойства, не существующие в реальной действительности. При "смешивании" реальных и нереальных (некорректных с точки зрения окружающего мира) свойств (характеристик) объекта, его существование кажется вполне реальным.

Задание для выполнения

Постановка задачи: Вычислить повременную (т.е. зависящую от длительности рабочего времени) заработную плату работников на некотором производстве в зависимости от количества отработанных ими в месяце дней, разряда работников и премии, оформить вычисления как показано в таблице 1.

Задание: Откройте файл Таблица для ПР-5.xls (там создана таблица 1), сохраните его в своей личной папке под именем ПР-5.xls. Все дальнейшие расчеты будете осуществлять в этом файле.

Таблица 1 – Расчет повременной заработной платы работников

Тарифная сетка
Разряд
Тариф
Премия
ЗАРПЛАТА
Работник	Месяц	Дней	Разряд	Зарплата	Премия	Начислено
Иванов	Март
Петров	Март
Бердянский	Февраль
Васин	Март
Куликов	Март
Петров	Февраль
Прокопович	Февраль
Рыбин	Март
Сидоров	Февраль
Цветиков	Март
Цветков	Март
Всего

Формальная модель.Начисление зарплаты зависит от разряда таким образом:

Если Разряд=1, то Зарплата=200 х Дней.

Если Разряд=2, то Зарплата=300 х Дней.

Если Разряд=3, то Зарплата=400 х Дней.

Если Разряд=4, то Зарплата=700 х Дней.

Если Разряд=5, то Зарплата=900 х Дней.

Начисление премии также зависит от разряда:

Если Разряд=1, то Премия =600.

Если Разряд=2, то Премия =900.

Если Разряд=3, то Премия =1200.

Если Разряд=4, то Премия =1500.

Если Разряд=5, то Премия =1700.

Компьютерная модель в электронных таблицах

Преобразуем формальную модель в компьютерную с использованием электронных таблиц Excel.

1) Введем данные в программу MS Excel как показано на рис. 5.

Рисунок 5 – Таблица исходных данных

=C8*ЕСЛИ(D8=1;$C$4;ЕСЛИ(D8=2;$D$4;ЕСЛИ(D8=3;$E$4;ЕСЛИ(D8=4;$F$4;$G$4))))

Рисунок 6 – Выбор функции ЕСЛИ в окне Мастера функций

=ЕСЛИ(D8=1;$C$5;ЕСЛИ(D8=2;$D$5;ЕСЛИ(D8=3;$E$5;

ЕСЛИ(D8=4;$F$5;$G$5))))

=E8+F8.

5) Скопируете с помощью маркера заполнения формулы на другие ячейки и получите результаты в таблице, как показано на рисунке 7.

Рисунок 7 – Результаты расчета зарплаты

Исследование модели.

- Сделайте так, чтобы работник, имеющий максимальный заработок, был выделен красным цветом, а минимальный желтым.

Сделайте выводо доходахработников предприятия.

Контрольные вопросы

1. Что такое модель?

2. Что такое моделирование?

3. Перечислите основные этапы построения компьютерной модели.

4. Расскажите, в чем заключалась постановка задачи для создания вашей модели.

5. Что такое качественная описательная модель? Опишите качественную модель для решения вашей задачи.

6. Что такое формальная модель? Опишите формальную модель для решения вашей задачи.

7. Что такое компьютерная модель, какими средствами вы создавали компьютерную модель.

8.Как в Excel вводятся формулы?

Практическая работа № 6

Сведения из теории

Традиционное представление этапов моделирования:

1. Постановка задачи (определение исходных данных и результатов)

4. Компьютерная модель (это модель, реализованная средствами программной среды).

Задание для выполнения

Таблица 1 – Расчет повременной заработной платы работников

Тарифная сетка
Разряд
Тариф
Премия
ЗАРПЛАТА
Работник	Месяц	Дней	Разряд	Зарплата	Премия	Начислено
Иванов	Март
Петров	Март
Бердянский	Февраль
Васин	Март
Куликов	Март
Петров	Февраль
Прокопович	Февраль
Рыбин	Март
Сидоров	Февраль
Цветиков	Март
Цветков	Март
Всего

Формальная модель.Начисление зарплаты зависит от разряда таким образом:

Если Разряд=1, то Зарплата=200 х Дней.

Если Разряд=2, то Зарплата=300 х Дней.

Если Разряд=3, то Зарплата=400 х Дней.

Если Разряд=4, то Зарплата=700 х Дней.

Если Разряд=5, то Зарплата=900 х Дней.

Начисление премии также зависит от разряда:

Если Разряд=1, то Премия =600.

Если Разряд=2, то Премия =900.

Если Разряд=3, то Премия =1200.

Если Разряд=4, то Премия =1500.

Если Разряд=5, то Премия =1700.

Компьютерная модель в электронных таблицах

Преобразуем формальную модель в компьютерную с использованием электронных таблиц Excel.

1) Введем данные в программу MS Excel как показано на рис. 5.

Рисунок 5 – Таблица исходных данных

=C8*ЕСЛИ(D8=1;$C$4;ЕСЛИ(D8=2;$D$4;ЕСЛИ(D8=3;$E$4;ЕСЛИ(D8=4;$F$4;$G$4))))

Рисунок 6 – Выбор функции ЕСЛИ в окне Мастера функций

=ЕСЛИ(D8=1;$C$5;ЕСЛИ(D8=2;$D$5;ЕСЛИ(D8=3;$E$5;

ЕСЛИ(D8=4;$F$5;$G$5))))

=E8+F8.

Рисунок 7 – Результаты расчета зарплаты

Исследование модели.

Сделайте выводо доходахработников предприятия.

Контрольные вопросы

1. Что такое модель?

2. Что такое моделирование?

3. Перечислите основные этапы построения компьютерной модели.

4. Расскажите, в чем заключалась постановка задачи для создания вашей модели.

5. Что такое качественная описательная модель? Опишите качественную модель для решения вашей задачи.

6. Что такое формальная модель? Опишите формальную модель для решения вашей задачи.

7. Что такое компьютерная модель, какими средствами вы создавали компьютерную модель.

8.Как в Excel вводятся формулы?

Практическая работа № 6

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Ну думаю, что первое-это использование моделирования, для определения свойств объекта, который ещё не был создан. а так же получение наилучших выходных параметров объекта по проведению опытов над моделью, нежели над оригиналом изделия, что является экономически выгодным.

ну и второе, это использование моделирования при анализе свойств уже готового изделия, для анализа адёкватности полученных данных.

Проще
Линейное и Стохастическое програмирование
-------------------
А вот еще.. .
Построение компьютерной модели базируется на абстрагировании от конкретной природы явлений или изучаемого объекта-оригинала и состоит из двух этапов - сначала создание качественной, а затем и количественной модели. Компьютерное же моделирование заключается в проведении серии вычислительных экспериментов на компьютере, целью которых является анализ, интерпретация и сопоставление результатов моделирования с реальным поведением изучаемого объекта и, при необходимости, последующее уточнение модели и т. д.

Мы привыкли, что текстовые редакторы используются для подготовки к печати бумажных документов, и как-то не задумываемся о том, что в текстовом редакторе создаются компьютерные модели будущих документов. Электронный документ, создаваемый в текстовом редакторе, используется вместо создаваемого бумажного.
Это образец документа, что является главным признаком модели. В процессе компьютерного создания бумажного документа можно выделить все этапы моделирования:

План создания бумажного документа традиционный: создать компьютерную модель документа, затем использовать ее для распечатки на бумаге.
Этап 3
Создается компьютерная модель текста.
Этап 4
Адекватность модели текстового документа — это прежде всего ее безошибочность, что обеспечивается встроенными средствами проверки.
Этап 5
Решение задачи с помощью модели — распечатка компьютерной модели документа.

Существует класс логических задач, для решения которых нужно создавать табличные модели. Создание таблиц возможно как средствами электронных таблиц, так и средствами текстовых редакторов. Рассмотрим метод решения таких логических задач с использованием средств текстового редактора.
Постановка задачи (этап 1)
Задача. Однажды в Артеке за круглым столом оказалось пятеро ребят родом из Москвы, Санкт-Петербурга, Новгорода, Перми и Томска: Юра, Толя, Алёша, Коля и Витя. Если известно следующее:

Петербуржец сидел — между Юрой и Толей, а напротив него сидели пермяк и Алёша.
Коля никогда не был в Санкт-Петербурге.
Юра не бывал в Москве и Томске.,
Томич с Толей регулярно переписываются.

Читайте также: