Содержание курса - Белорусский государственный университет

1
Белорусский государственный университет информатики и
радиоэлектроники
«Утверждаю»
Проректор по учебной работе БГУИР
______________ Хмыль А.А.
«___» ________ 2003г.
Рабочая программа
по курсу «Современные информационные технологии»
для магистрантов БГУИР.
Вид занятий
Лекции
Экзамен
ИТОГО
Минск 2003г.
Часы
54
46
100
2
Программу подготовили:
зав. каф. ВМиП, профессор
Синицын А.К.
профессор кафедры ВМиП
Колосов С.В.
зав.каф. АиУСВЧ, профессор
Кураев А.А.
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедра ВМиП 08.09.2003г.
Зав.кафедрой
А.К.Синицин
3
Цели и задачи курса.
Цель курса - повышение уровня подготовки специалистов в области информатики и
вычислительной техники.
Настоящая программа составлена для магистрантов всех специальностей.
Предполагается, что после изучения стандартного курса «Программирование» все
магистранты имеют представление об архитектуре, функциональных возможностях и программном обеспечении ПК; о структуризации, алгоритмизации, программировании и подготовке задачи для решения на ПК, а также об элементарных численных методах решения
конкретных задач.
Основная задача курса - дать магистрантам необходимые знания о состоянии и практическом использовании динамически развивающихся современных инструментальных
средств ПК, вычислительных алгоритмов и стандартного программного обеспечения ПК
для математического моделирования задач своей предметной области.
Магистранты должны:

получить представление о современных операционных системах и инструментальных
пакетах программ;

познакомиться с основными методами математического моделирования и постановки
вычислительного эксперимента при решении прикладных задач в различных предметных областях.
Содержание дисциплины.
Курс предусматривает лекции и выполнение индивидуальной выпускной работы. В
конце курса - экзамен.
Обучение по данной программе организуется с ориентацией на ПЭВМ типа Пентиум. При этом важное место уделяется выполнению индивидуальной работы, причем выбор
метода и инструментальных средств для реализации задания определяется и обосновывается самим магистрантом.
Содержание курса
1. Объектно-ориентированное программирование в среде Delphi - 26 часов.
1.1. Основы объектно-ориентированного программирования (ООП);
1.2. Среда визуального программирования Delphi;
1.3. Основные визуальные компоненты в Delphi;
1.4. Дополнительные визуальные компоненты и глобальные объекты;
1.5. Графика в Delphi;
1.6. Компоненты доступа к базам данных;
1.7. Основы языка SQL;
1.8. Delphi и расширение ADO;
1.9. Каналы и сокеты в Delphi;
1.10. Создание и использование COM серверов;
1.11. Технология автоматизации (OLE Automation);
1.12 Основные протоколы Internet и создание Web – сервера;
1.13 Технология ASP .NET
2. Численные методы и методы оптимизации – 14 часов.
2.1. Приближение (аппроксимация) функций;
2.2. Численное интегрирование функций;
2.3. Решение задачи Коши для обыкновенных дифференциальных уравнений;
2.4. Методы минимизации функций многих переменных;
2.5. Вариационные задачи. Метод множителей Лагранжа;
2.6. Вариационно-итерационный градиентный метод решения задач оптимального
управления.
4
3. Основы проекционно-сеточных методов решения краевых задач - 14 часов.
3.1. Математические модели и численные методы. Как исследуются физические явления и решаются задачи. Откуда возникают погрешности расчетов. Как оценивается погрешность вычислений. Элементы теории функциональных пространств.
3.2. Классификация задач для уравнений математической функции. Уравнения в
частных производных. Классификация линейных уравнений второго порядка. Краевые задачи для эллиптических уравнений. Задача теплопроводности, задача электростатики.
3.3. Теоретические основы метода сеток. Выбор сетки, построение конечноразностной схемы, аппроксимация, устойчивость, основная теорема метода сеток.
3.4. Примеры решения краевой задачи для одномерного и двухмерного уравнения
второго порядка. Метод релаксации, метод прогонки, метод переменных направлений.
3.5. Теоретические основы проекционных методов. Понятие вариационного метода.
Получение проекционного соотношения исходя из вариационной постановки краевой задачи. Классификация проекционных методов.
3.6. Элементы теории финитных функций. Понятие финитной функции. Аппроксимация сплайном. В - сплайны, сплайн на основе атомарных up(x) - функций.
3.7. Метод конечных элементов. Построение проекционно-сеточных схем для одномерной и двухмерной краевой задачи.
Темы индивидуальных работ
Индивидуальная работа представляет реферат состоящий из двух глав, в первой главе
освещается одна из тем раздела 1, во второй главе освещается одна из тем разделов 2 и 3.
Работа представляется за неделю до экзамена.
Раздел 1:
1. Классы, объекты и области их видимости;
2. Свойства и события класса;
3. Типы методов класса и таблицы VMT и DMT;
4. Обработки исключительных ситуаций в Delphi;
5. Использование компонент TdrawGrid, TstringGrid, Touthine и TpageControl;
6. Стандартные и типовые диалоги в Delphi;
7. Графические возможности Delphi;
8. Глобальны объекты Screen, Printer и Clip Board;
9. Основные компоненты доступа и базы данных;
10. Оператор Select языка SQL;
11. Динамический обмен данных (DDE) в Delphi;
12. ADO компоненты доступа и базы данных;
13. Каналы в Delphi;
14. Сокеты в Delphi;
15. Работа с протоколами Internet в Delphi;
16. Интерфейсы и COM объекты;
17. Технология ASP .NET.
Раздел 2:
1. Приближение аналитически заданной функции;
2. Приближение таблично заданной функции;
3. Интерполирование функций;
4. Равномерное приближение функций;
5. Метод прямоугольников численного интегрирования;
6. Метод трапеций;
7. Метод парабол;
8. Метод Гаусса-Кристоффеля;
10. Метод Рунге-Кутта IV порядка для решения задачи Коши;
5
11. Многошаговые методы решения задачи Коши;
12. Методы нулевого порядка минимизации функций;
13. Метод первого порядка минимизации функций;
14. Метод второго порядка минимизации функций;
15. Функционал, вариация, экстремум функционала;
16. Необходимые условия стационарности для вариационной задачи с неподвижными границами;
17. Вариационные задачи на условный экстремум. Метод множителей Лагранжа;
18. Вариационно-итерационный метод решения задач оптимального управления.
Раздел 3:
1. Решение краевых задач для одномерного уравнения теплопроводности методом прогонки;
2. Решение краевых задач для одномерного уравнения теплопроводности методом Галеркина;
3. Решение краевой задачи для двухмерного уравнения Пуассона методом сеток;
4. Решение краевой задачи для двухмерного уравнения Пуассона методом конечных треугольных элементов.
Учебно-методические материалы по дисциплине.
Раздел 1:
1. Дарахвелидзе П., Марков Е., Delphi - Среда визуального программирования // BHV –
Санкт-Петербург, 1996.
2. Дарахвелидзе П., Марков Е., Delphi - 4, Среда визуального программирования // Киев,
Санкт-Петербург, БЖВ, 1999.
3. Эбнер М., Delphi - 5, Руководство разработчика // BHV, Ирина, Киев, 2000.
4. Золотов С., Протоколы internet // BHV, Санкт-Петербург, 1998.
5. Fedorov A., Ermakov N., Advanced Delphi Developezs Guide to ADO // Wordware, 2000,
ISBN 1-56622-758-2.
Раздел 2:
1. Бахвалов Н.С., Численные методы, - М.: Наука, 1973.
2. Самарский А.А., Гулин А.В., Численные методы, - М.: Наука, 1989.
3. Марчук Г.И., Методы вычислительной математики, - М.: Наука, 1989.
4. Турчак Л.И., Основы численных методов, - М.: Наука, 1987.
5. Гилл Ф., Мюррей У, Численные методы условной оптимизации, - М.: Мир, 1977.
6. Алексеев В.М., (Тихомиров В.М.), Фомин С.В., Оптимальное управление, - М.: Наука,
1980.
7. Иванов в.А., Фалдин Н.В., Теория оптимальных систем автоматического управления, М.: Наука, 1981.
8. Батищев Д.И., Методы оптимального проектирования, - М.: Радио и связь, 1984.
9. Кураев А.А., Мощные приборы СВЧ: Методы анализа и оптимизации параметров, - М.:
Радио и связь, 1986.
10. Кураев А.А., Байбурин В.Б., Ильин Е.М., Математические модели и методы оптимального проектирования СВЧ приборов, - Мн.: Наука и техника, 1990.
Раздел 3:
1. Калиткин Н.Н., Численные методы, М., Наука, 1978
2. Коллатц Л., Функциональный анализ и вычислительная математика, М., Мир, 1969.
3. Петровский И.Г., Лекции об уравнениях с частными производными, М. ГИФМЛ, 1961.
4. Марчук Г.И., Агошков В.И., Введение в проекционно-сеточные методы, М., Наука, 1981.
Программу подготовили проф. Колосов С.В., проф. Кураев А.А., проф. Синицын А.К.
Обеспечивает чтение курса кафедра ВМиП.