Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Учебное пособие 1395

.pdf
Скачиваний:
5
Добавлен:
30.04.2022
Размер:
1.09 Mб
Скачать

Задачи для самостоятельного решения:

1. Кондитерская фабрика для производства трех видов карамели A, B и C использует три вида основного сырья: сахарный песок, патоку и фруктовое пюре. Нормы расхода каждого вида на производство 1 т карамели данного вида приведены в табл. 26. В ней же указано общее количество сырья каждого вида, которое может быть использовано фабрикой, а также приведена прибыль от реализации 1 т карамели данного вида. Найти план производства карамели, обеспечивающий максимальную прибыль от ее реализации.

 

 

 

 

Таблица 26

 

 

 

 

 

 

 

Нормы расхода сырья

Общее

 

Вид сырья

на одно изделие, т

количество

 

 

A

B

C

сырья, т

 

Сахарный песок

0.8

0.5

0.6

800

 

Патока

0.4

0.4

0.3

600

 

Фруктовое пюре

-

0.1

0.1

120

 

Прибыль от реализации

108

112

126

 

 

1 т продукции, тыс. руб.

 

 

2.На птицеферме употребляются три вида кормов – I, II

иIII, каждый из которых состоит из веществ А, В и С. Нормы содержания веществ в кормах приведены в табл. 27. В ней же указано общее количество кормов, которое должно быть включено в дневной рацион каждой птицы, а также цена единицы массы каждого корма. Необходимо составить наиболее дешевый ежедневный рацион кормления птицы.

131

 

 

 

 

 

 

Таблица 27

 

 

 

 

 

 

 

Нормы расхода веществ

Общее

 

 

для изготовления

 

Вид сырья

количество

 

 

кормов, кг

 

 

 

 

 

веществ, кг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

II

 

III

 

 

 

 

 

A

5

 

1

 

7

18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

1

 

2

 

6

10

 

C

2

 

9

 

1

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Цена корма, тыс. руб.

2

 

9

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. В трех пунктах отправления сосредоточен однородный груз в количествах, соответственно равных 420, 380 и 400 т. Этот груз необходимо перевезти в три пункта назначения в количествах, равных 260, 520 и 420 т соответственно. Стоимость перевозки 1 т груза из каждого пункта отправления в каждый пункт назначения указана в матрице

2

4

3

 

 

 

5

8

 

C 7

.

 

6

9

7

 

 

 

Необходимо найти план перевозок, обеспечивающий вывоз имеющегося в пунктах отправления груза и доставку его в нужном количестве в пункты назначения при общей минимальной стоимости перевозок.

4. При изготовлении парников используется материал в виде металлических стержней длиной 220 см. Этот материал разрезается на стержни длиной 120, 100 и 80 см. Для выполнения заказа требуется изготовить 80 стержней длиной 120 см, 120 стержней длиной 100 см и 102 стержня длиной 80 см. Возможные варианты раскроя приведены в табл. 28.

132

 

 

 

 

 

Таблица 28

 

 

 

 

 

 

 

 

Способы раскроя и количество

Нужное

 

Вид

количество

 

получаемых заготовок, шт

 

заготовки

заготовок,

 

 

 

 

 

 

 

I

II

III

IV

шт

 

120 см

1

1

0

0

80

 

 

 

 

 

 

 

 

100 см

1

0

2

1

120

 

80 см

0

1

0

1

102

 

 

 

 

 

 

 

 

Величина

0

20

20

40

 

 

отходов, см

 

 

 

 

 

 

 

 

Определить, сколько металлических стержней должно быть раскроено по каждому способу таким образом, чтобы величина отходов была минимальной.

5. Предприятию требуется за 30 дней выпустить 350 единиц продукции А, 440 единиц продукции В и 480 единиц продукции С. Продукция производится на трех разных технологических участках. Производительность каждого участка и затраты на производство по всем видам продукции приведены в табл. 29. Необходимо составить оптимальный план производства продукции с минимальными издержками на производство.

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 29

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Производительность

Затраты на производство

 

 

участков по видам

 

Номер

каждого вида продукции,

 

продукции, единиц в

 

участка

 

руб. в день

 

 

 

день

 

 

 

 

 

 

 

А

В

С

А

 

В

С

 

1

20

28

30

230

 

250

270

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

18

22

25

240

 

230

250

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

15

26

28

210

 

220

240

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

133

4.УКАЗАНИЯ ПО ОФОРМЛЕНИЮ ОТЧЕТА

Отчет должен содержать:

- наименование и цель работы; - краткие теоретические сведения;

- задание на лабораторную работу; - результаты выполнения лабораторной работы.

5.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Какие функции в Mathcad предназначены для решения задач безусловной оптимизации?

2.Как выбор начального приближения влияет на результат решения, полученного с помощью функций

Minimize() и Maximize()?

3.Как решить в Mathcad задачу оптимизации с ограничениями?

134

ОТВЕТЫ НА ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

1.1.x1 1,x2 2, x3 3.

1.2.x1 5,x2 1, x3 1.

1.3.x1 2,x2 0.8, x3 1.

1.4.7.72.

1.5.32.

 

2/3

1/3

0

 

 

 

1/3

 

 

1.6. 1/3

1 .

 

4/3

1/3

3

 

 

 

1.7.x1 3,x2 1, x3 5, x4 8.

1.8.x1 0.526,x2 0.628, x3 0.64, x4 1.2.

1.9.x1 4,x2 2, x3 1, x4 3.

1.10.x1 1.258,x2 0.043, x3 1.039, x4 1.482.

1.11.x1 1.739,x2 2.701, x3 4.929.

1.12.x1 2.185,x2 0.33, x3 1.358.

1.13.x1 0.353,x2 1.862, x3 3.33.

1.14.x1 3.525,x2 0.159, x3 2.386.

2.1.x 1.

2.2.x 0.68.

3.1.f(10) 3.171.

3.2.f(4) 7.5375.

3.3.а) f(0.1) 3.398; б) f(0.1) 3.402.

4.1.а) 0.3325; б) 0.335; в) 0.3333.

4.2.а) -1.0025; б) -0.995; в) -1.

4.3.а) 3.98; б) 4.04; в) 4.

5.1.а) f(1) 1.713; б) f(1) 1.999.

5.2.а) f(1) 0.349; б) f(1) 1.3679.

5.3.а) f(1) 0.746; б) f(1) 0.792.

135

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Задачи вычислительной математики, требующие применения численных методов, встречаются практически во всех сферах человеческой деятельности. Для эффективного решения таких задач необходимо в равной степени обладать как теоретическими знаниями, так и практическими навыками работы в современных пакетах автоматизации вычислений.

Пособие содержит весь необходимый материал для получения навыков реализации математических методов в среде Mathcad с использованием встроенных функций и элементов программирования.

Умения и навыки, полученные в результате выполнения предлагаемых лабораторных работ, могут стать хорошей базой для продолжения самостоятельного изучения не охваченных в пособии возможностей Mathcad.

136

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Амосов А.А. Вычислительные методы для инженеров: учеб. пособие / А.А. Амосов, Ю.А. Дубинский, Н.В. Копченова. М.: Высш. шк. 1994. 554 с.

2.Турчак Л.И. Основы численных методов: учеб. пособие / Л.И. Турчак, П.В. Плотников. М.: Физматлит. 2003. 304 с.

3.Акулич И.Л. Математическое программирование в примерах и задачах: учеб. пособие для студентов эконом. спец. вузов / И.Л. Акулич. М.: Высш. шк. 1986. 319 с.

4.Кирьянов Д.В. Mathcad 13 / Д.В. Кирьянов. СПб.: БХВ-Петербург. 2006. 608 с.

5.Алексеев Е.Р. Решение задач вычислительной математики в пакетах Mathcad 12, Matlab 7, Maple 9 / Е.Р.

Алексеев, О.В. Чеснокова. М.: НТ Пресс. 2006. 496 с.

6.Васильев А.И. Mathcad 13 на примерах / А.И. Васильев. СПб.: БХВ-Петербург. 2006. 528 с.

7.Макаров Е.Г. Инженерные расчеты в Mathcad: учеб. курс / Е.Г. Макаров. СПб.: Питер. 2005. 448 с.

8.Охорзин В.А. Прикладная математика в системе Mathcad: учеб. пособие / В.А. Охорзин. СПб.: Издательство

«Лань». 2008. 352 с.

9.Плис А.И. Mathcad: математический практикум для экономистов и инженеров / А.И. Плис. Н.А. Сливина. М.: Финансы и статистика. 1999. 656 с.

137

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Введение

3

1. Численные методы решения систем линейных

 

алгебраических уравнений

4

1.1. Общие сведения о системах линейных алгебраических

уравнений и методах их решения

4

1.1.1. Формализованные записи систем линейных

 

уравнений

4

1.1.2. Специальные виды матриц коэффициентов систем

уравнений

5

1.1.3. Классификация методов решения систем линейных

уравнений

7

1.2. Прямые методы решения систем линейных уравнений

8

1.2.1. Метод Крамера

8

1.2.2. Метод обратной матрицы

9

1.2.3. Метод Гаусса

10

1.2.4. Метод Гаусса с выбором главного элемента

16

1.2.5. Применение метода Гаусса для вычисления

 

определителей и обратных матриц

18

1.2.6. Метод Холецкого (метод квадратных корней)

20

1.2.7. Метод прогонки

22

1.3. Итерационные методы решения систем линейных

 

уравнений

25

1.3.1. Определение сходимости итерационных методов

 

по норме матрицы коэффициентов

25

1.3.2. Метод простой итерации

25

1.3.3. Метод Гаусса-Зейделя

28

Контрольные вопросы

30

Задания для самостоятельной работы

30

2. Численные методы решения нелинейных уравнений

34

2.1. Основные этапы поиска корней нелинейного уравнения

 

34

2.2. Метод половинного деления

34

2.3. Метод хорд

36

2.4. Метод Ньютона (метод касательных)

38

138

Контрольные вопросы

40

Задания для самостоятельной работы

41

3. Методы аппроксимации функций

42

3.1. Постановка задачи аппроксимации функций

42

3.2. Линейная и квадратичная интерполяция

43

3.3. Многочлен Лагранжа

45

3.4. Многочлен Ньютона

46

Контрольные вопросы

49

Задания для самостоятельной работы

50

4. Методы численного интегрирования

51

4.1. Постановка задачи интегрирования функции

51

4.2. Метод прямоугольников

53

4.3. Метод трапеций

56

4.4. Метод Симпсона

57

Контрольные вопросы

58

Задания для самостоятельной работы

59

5. Методы решения обыкновенных дифференциальных

 

уравнений

60

5.1. Общие сведения об обыкновенных дифференциальных

уравнениях

60

5.2. Численные методы решения задачи Коши

61

5.2.1. Метод Эйлера

61

5.2.2. Метод Рунге-Кутта

65

Контрольные вопросы

66

Задания для самостоятельной работы

66

Лабораторная работа №1

67

Лабораторная работа №2

87

Лабораторная работа №3

94

Лабораторная работа №4

102

Лабораторная работа №5

109

Лабораторная работа №6

113

Лабораторная работа №7

120

Ответы на задания для самостоятельной работы

135

Заключение

136

Библиографический список

137

139

Учебное издание

Минаева Юлия Васильевна Белецкая Светлана Юрьевна

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ МАТЕМАТИКИ

СПОМОЩЬЮ ПАКЕТА MATHCAD

Вавторской редакции Компьютерный набор Ю.В. Минаевой

Подписано к изданию 12.12.2016. Объем данных 1,0 Мб.

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

394026 Воронеж, Московский просп., 14