Вопросы
по курсу «Компьютерное моделирование»
1.
Цели моделирования
2.
Понятия модели и моделирования
3.
Классификация видов моделирования
систем
4.
Физическое моделирование
5.
Аналитическое моделирование
6.
Компьютерное моделирование (численное,
имитационное, статистическое)
7.
Этапы компьютерного моделирования
(математическое, алгоритмическое и
программное описания модели)
8.
Принципы моделирования: принципы
информационной достаточности,
осуществимости, множественности моделей
9.
Принципы моделирования: принципы
агрегирования и параметризации
10.
Внешние, внутренние и выходные параметры
системы. Математическая модель простой
системы (1.1)
11.
Свойства математических моделей:
полнота, точность, адекватность
12.
Свойства математических моделей:
экономичность, робастность, продуктивность,
наглядность
13.
Классификация математических моделей.
Структурные (геометрические и
топологические) и функциональные,
аналитические и алгоритмические модели
14.
Классификация математических моделей.
Теоретические и эмпирические модели
15.
Стохастические и детерминированные,
статические и динамические, стационарные
и нестационарные модели
16.
Линейные и нелинейные модели. Линеаризация
моделей. Непрерывные, дискретные и
смешанные модели
17.
Иерархия математических моделей и
принцип декомпозиции. Математические
модели микро-, макро- и метауровня.
18.
Основные характеристики сложных систем.
Структура системы. Целевая функция
системы. Показатель Ф(в)
19.
Этапы математического моделирования
(определение исходных множеств,
структурная и параметрическая
идентификация)
20.
Основные правила построения математических
моделей
Замечания
1.
Вопросы не одинаковы по объёму. Это так
или иначе будет учтено на экзамене.
2.
Некоторые прочитанные на лекциях части
курса не вошли в программу экзамена (в
частности, пункты 1.2.2 — 1.2.4). Тем не менее,
желательно иметь представление также
и об этих частях.
3.
В ходе подготовки вопросов следует в
каждом из них выделять наиболее важные
и содержательные моменты.
Компьютерное Моделирование
Вопросы для подготовки к экзамену
по курсу «Моделирование Компьютерное»
для профессиональной сферы 11.03.01
Моделирование систем – почему наука и почему искусство. Различные определения понятия «Моделирование». Принципы адекватности и простоты.
Понятия: модель, объект моделирования, система, симуляция, формализация, интерпретация.
Охарактеризовать цели моделирования. Назначение в профессиональной отрасли, примеры.
Теория систем. Модель и система. Структура системы. Большая система. Сложная система. Различные определения понятия «Система».
Системный подход при построении модели. Моделирование и системный подход. Системный эффект, эмерджентность.
Моделирование как метод инженерной деятельности. Адекватность и полнота модели. Примеры в профессиональной области.
Моделирование как метод научного познания. Сущность метода анализа и метода синтеза. Примеры в профессиональной области.
Классификация видов моделей и видов моделирования.
Суть концептуального моделирования. Области применения. Пример моделей этого вида.
Математическое моделирование: разновидности, ограничения и возможности. Модели сигналов. Детерминированные модели.
Имитационное моделирование. Достоинства и недостатки. Примеры применения в профессиональной сфере.
Аналитическое моделирование. Достоинства и недостатки. Примеры применения в профессиональной сфере.
Численное моделирование. Достоинства и недостатки. Примеры применения в профессиональной сфере.
Метод статистического моделирования. Особенности и требуемые знания. Примеры применения в профессиональной сфере.
Моделирование и симуляция, отличия. Принципы компьютерного моделирования. Реализация различных видов моделирования.
3. Программные пакеты для моделирования
Прикладные программные пакеты: AnyLogic. Области применения. Возможности. Примеры моделей.
Прикладные программные пакеты: MATLAB. Области применения. Возможности. Примеры моделей.
Прикладные программные пакеты: Communication system Toolbox, DSP System Toolbox. Возможности. Примеры моделей.
Прикладные программные пакеты: MATLAB SIMULINK. Области применения. Возможности. Примеры моделей.
Прикладные программные пакеты: OptiSystem. Области применения. Возможности. Примеры моделей.
Прикладные программные пакеты: OptiFDTD. Области применения. Возможности. Примеры моделей.
Прикладные программные пакеты: Ansys. Области применения. Возможности. Примеры моделей.
Сравнительный анализ возможностей программных сред AnyLogic, MATLAB, OptiSystem и Ansys.
4. Моделирование в области систем и сетей связи
Моделирование трафика в сетях связи. Параметры модели, вид моделирования. Решаемые задачи с помощью моделирования. Программные комплексы.
Моделирование распространения и искажения сигнала в оптическом волокне. Параметры модели, вид моделирования. Построение компьютерной модели.
Модели радиоканалов в сценарии LOS и NLOS. Основные характеристики. Сравнение моделей. Примеры областей применения.
Модель оптического канала в сценарии LOS и NLOS. Основные характеристики. Примеры областей применения.
Модель канала связи с многолучевым распространением. Импульсная характеристика и АЧХ канала. Примеры областей применения.
Компьютерная модель MIMO-канала. Решаемые задачи с помощью моделирования. Построение модели, ее характеристики.
Компьютерное моделирование в системах сотовой связи. Виды моделей. Решаемые задачи с помощью моделирования. Программные комлексы.
Компьютерная модели распространения радиосигналов в помещениях. Основные характеристики. Программные комплексы для моделирования.
Компьютерная модель спутниковой системы связи. Структурная схема модели. Основные характеристики. Программный комплекс для моделирования.
Трехмерное моделирование электромагнитного поля СВЧ структур. Примеры решаемых задач. Программные комплексы для моделирования. Области применения.
Компьютерное моделирование антенн. Этапы построения модели. Результаты моделирования, исследование характеристик.
Компьютерное электродинамическое моделирование: метод конечных элементов и метод SBR+ (Shooting and Bouncing Ray). Принципы работы, достоинства и недостатки.
Обзор компьютерных моделей систем связи, сетей связи и их компонентов.
Любая сложная задача имеет простое,
легкое для понимания,
неправильное решение.
Артур Блох
-= Удачи на экзамене! =-
и инсайтов при подготовке
Вопросы к экзамену по дисциплине «Компьютерное моделирование»
для студентов 5 курса специальности «Математика» с дополнительной специальностью «Информатика»
-
Модели. Моделирование как метод познания. Формализация. Классификация абстрактных моделей. Компьютерное моделирование.
-
Цели и основные этапы компьютерного математического моделирования. Примеры моделей для различных целей моделирования.
-
Этап формализации. Параметры модели. Классификация моделей по свойствам их параметров. Ранжирование параметров. Устойчивость решений. Анализ результатов моделирования.
-
Различные подходы к классификации математических моделей.
-
Основные виды средств компьютерного моделирования. Визуализация в компьютерном моделировании. Алгоритмы построения графиков функций, траекторий движения объектов.
-
Представление скалярных полей с помощью изолиний. Методы условных цветов, условного контрастирования. Примеры использования визуализации в моделировании.
-
Аналитическое моделирование в физике. Примеры. Классификация моделей по общематематическим свойствам: линейные и нелинейные модели. Примеры. Линеаризация. Интегрирование дифференциальных уравнений.
-
Численное моделирование. Развитие физических теорий. Численный эксперимент. Его взаимо-связи с теорией и лабораторным экспериментом. Модель движения тела, брошенного под углом к горизонту.
-
Достоверность численной модели. Ограничения чисел с плавающей точкой как модели действи-тельных чисел. Обусловленность задач. Устойчивость вычислительных алгоритмов. Анализ и интерпретация численных моделей.
-
Детерминированные физические модели. Свободное падение тела с учетом сопротивления среды. Модель взлета ракеты.
-
Модели сплошных сред. Моделирование процесса теплопроводности. Понятие о методе конечных разностей.
-
Математические модели в экологии. Основные понятия экологии. Особенности и направления использования математических моделей в биологии. Модель внутривидовой конкуренции в популяции с дискретным размножением.
-
Модели внутривидовой и межвидовой конкуренции в популяции с непрерывным размножением. Анализ модели межвидовой конкуренции.
-
Имитационное моделирование. Модель идеального газа. Эволюционная модель «Жизнь». Оптимизационные модели в экономике.
-
Моделирование стохастических систем, основные понятия. Метод статистических испытаний (метод Монте-Карло). Его приложения. Моделирование случайной величины с равномерным распределением. Физические генераторы случайных чисел. Псевдослучайные числа. Метод середины квадратов. Недостатки псевдослучайных последовательностей.
-
Общие методы моделирования дискретных и непрерывных случайных величин. Примеры стохастических моделей.
-
Моделирование систем массового обслуживания (СМО). Предмет теории массового обслужива-ния. Виды СМО. Пример задачи теории массового обслуживания. Функции Пуассона. Основные вопросы, возникающие при имитационном моделировании СМО.
-
Моделирование динамических систем (ДС). Фазовая характеризация ДС. Гармонический и нелинейный осцилляторы, их фазовые портреты. Диссипативные системы. Качественное исследование поведения ДС. Бифуркации.
-
Хаос в динамических системах. Сценарии перехода детерминированного поведения ДС к хаотическому. Механизм Фейгенбаума. Его бифуркационная диаграмма. Неустойчивость хаотических этапов эволюции ДС.
-
Самоорганизация в динамических системах. Диссипативные структуры. Синергетика. Связи между хаосом и самоорганизацией. Системный анализ. Понятие системы. Большие и сложные системы. Два подхода в теории систем. Основные принципы системного анализа. Классифика-ции систем. Роль моделирования в системном анализе и современной математике.
Составитель: старший преподаватель Усольцев В.Л.
С этим файлом связано 2 файл(ов). Среди них: системы счисления.pdf, Конспект понятие БД.doc.
Показать все связанные файлы
Подборка по базе: Тестовые вопросы к разделу 2_ Организация работы с электронными , Тестовые вопросы к разделу 1_ Организация работы с электронными , ответы к экзамену.docx, квартальные вопросы (2.docx, Коткова Е.Д._09002113_ответы на вопросы.docx, Словарь терминов по курсу История государства и права зарубежных, Вопросы к экзамену. История 2022_23-1.docx, НОВЫЕ ВОПРОСЫ ИСИ с ответами-5.docx, Тестовые вопросы к Разделу 5 Российская Федерация в 1991-2014 го, Тестовые вопросы к Разделу 6 История Древнего мира и Средних век
Вопросы к экзамену по курсу «Компьютерное моделирование».
1) Компьютерное моделирование и его цели. Примеры и классификация моделей.
2) Этапы компьютерного моделирования.
3) Моделирование движения тела, брошенного под углом к горизонту без учета сопротивления воздуха.
4) Моделирование движения тела брошенного под углом к горизонту с учетом сопротивления воздуха.
5) Обезразмеривание.
6) Моделирование движения небесных тел.
7) Моделирование в экологии: одновидовая модель с дискретным временем.
Моделирование в экологии: одновидовая модель с непрерывным временем.
9) Моделирование в экологии: модель межвидовой конкуренции.
10) Моделирование в экологии: модель хищник-жертва.
11) Имитационное моделирование. Примеры имитационных моделей.
12) Дифференциальные уравнения – основной аппарат компьютерного математического моделирования (определения, условия разрешимости, приближенное решение на компьютере). Метод Эйлера.
Задачи к экзамену по курсу «Компьютерное моделирование».
- Моделирование броуновского движения (Могилев, Информатика, с. 668).
- Задача про спутник.
- Моделирование движения тела, брошенного под углом к горизонту.
- Моделирование движения небесных тел.
- Моделирование в экологии: одновидовая модель с дискретным временем.
- Моделирование в экологии: одновидовая модель с непрерывным временем.
- Моделирование в экологии: модель межвидовой конкуренции.
- Моделирование в экологии: модель хищник-жертва
- Имитация броуновского движения. На экран случайным образом выводится точка. Далее случайным образом выбирается одно из восьми направлений, и точка сдвигается вдоль него на единичный отрезок. После этого снова выбирается направление и т.д. процесс продолжается до тех пор, пока не нажата любая клавиша. Точка отражается от границ экрана. Обобщить программу на систему шариков. (Могилев, Информатика, с. 668).
- Спутник. Написать программу, которая рисует спутник, движущийся вокруг планеты. При нажатии определенных клавиш спутник должен менять направление движения, скорость движения и радиус орбиты (не выходить за пределы экрана и не врезаться в планету). Здесь понадобится связь между декартовыми и полярными координатами. В цикле изменяется угол, а точку выводить нужно (Х, У).
- У пользователя запрашиваются масса, начальная скорость, угол полета снаряда и коэффициент сопротивления воздуха. После чего рисуется траектория движения снаряда. Использовать формулы метода Эйлера.
- Написать программу, которая рисует небесное тело, движущееся вокруг Солнца (в центре системы координат). Подобрать данные, при которых возникают круговая, эллиптическая, параболическая и гиперболическая орбиты. Вводятся начальные координаты, Vx, Vy, шаг. Использовать формулы метода Эйлера.
- Написать программу, реализующую модели, рассмотренные в теме «Моделирование в экологии «.
- модель с дискретным временем
- модель с непрерывным временем
- модель межвидовой конкуренции
- модель «хищник — жертва»
В каждом из пунктов меню должны запрашиваться начальные условия, время, в течение которого изучаем популяцию, после чего должен построиться отмасштабированный график:
— в одновидовых моделях: график изменения численности популяции в зависимости от времени;
— в модели межвидовой конкуренции: на одном графике показать изменение численностей обеих популяций;
- Понятие “модель”. Моделирование как метод познания. Натурные и абстрактные модели. Виды моделирования в естественных и технических науках. Компьютерная модель.
- Абстрактные модели и их классификация. Вербальные модели. Информационные модели. Объекты и их связи.
- Основные структуры в информационном моделировании. Примеры информационных моделей. Математические модели.
- Имитационное моделирование.
- Модели динамических систем. Инструментальные программные средства для моделирования динамических систем. Модель популяции.
- Геометрическое моделирование и компьютерная графика.
- Различные подходы к классификации математических моделей. Модели с сосредоточенными и распределенными параметрами.
- Дескриптивные, оптимизационные, многокритериальные, игровые модели. Системный подход в научных исследованиях
- Численный эксперимент. Его взаимосвязи с натурным экспериментом и теорией. Достоверность численной модели. Анализ и интерпретация модели.
- Моделирование стохастических систем. Метод статистических испытаний.
- Моделирование последовательностей независимых и зависимых случайных испытаний. Общий алгоритм моделирования дискретной случайной величины (ДСВ).
- Моделирование систем массового обслуживания. Переход детерминированных систем к хаотическому поведению.
- Примеры математических моделей в химии, биологии, экологии, экономике.
- Учебные компьютерные модели. Программные средства для моделирования предметно-коммуникативных сред (предметной области).
- Специфика использования компьютерного моделирования в педагогических программных средствах.