Інформація про новину
  • Переглядів: 802
  • Автор: admin
  • Дата: 27-03-2018, 13:56
27-03-2018, 13:56

Modele komputerowe

Категорія: Podręczniki w języku polskim » Informatyka

1. Co to jest model obiektu? W jakich przypadkach i dla czego korzystają z modeli obiektów?

2. Jakie rodzaje modeh znacie? Podajcie przykłady.

3. Jakie etapy budowy modelu informacyjnego znacie?

POJĘCIE MODELU KOMPUTEROWEGO.

RODZAJE MODELI KOMPUTEROWYCH

Wiadomo, że w wielu przypadkach niemożliwie lub nieuzasadnione badania samych obiektów, więc badają modele tych obiektów. W czas teraźniejszy jednym z bardziej potężnym instrumentem badania jest komputer, szerokiego rozpowszechnienia oraz zastosowania zyskały modele komputerowe.

Model komputerowy — to jest informacyjny model, dla stwarzania oraz badania za pomocą programy komputerowej.

Na przykład, wykorzystując programy komputerowe jest możliwość obliczenia zużytych kosztów na paliwo dla podróży samochodem z Kijowa do Lwowa, proces rozmnażania bakterii zależnie od warunków środowiska, w którym one znajdują się, intensywność ruchu trolejbusów na różnych odcinkach drogi i inne.

Komputerowe modele podzielają na rozliczeniowe (matematyczne), imi-tacyjne i graficzne (rys. 5.1).

Komputerowy rozliczeniowy (matematyczna) model obiektu stworzony oraz badany za pomocą programów, w których wykonują się obliczenia znaczeń właściwości obiektu na podstawie wzorów, równań, nierówności, systemów równań i nierówności oraz inne.

Na przykład, możliwość nadania wzoru, obliczającemu koszt wydatków przy tapetowaniu waszej klasy oraz wykonać te obliczenia, korzystając się tabelarycznym procesorem lub tworzenie programu za pomocą języka programowego Object Pascal.



 

Komputerowa imitacja modelu obiektu stworzony oraz badany za pomocą programów, odtwarzające przemianę znaczeń tych właściwości które zmieniają się okazyjnie,w wyniku czego jest nie możliwe opisanie matematyczne.

Takimi przykładami są programy badające zmianę ilości ludności w kraju czy regionie w pewne interwały czasu, ilości opadów w pewnej miejscowości po miesięcznie, po latach oraz prognozowanie ich w przyszłości.

Model graficzny obiektu komputerowego stwarzamy oraz opracowujemy za pomocą programów obudowując oraz zmieniając obraz graficzny obiektu.

Na przykład budowa wykresów, w procesorze tabelarycznym, płaskich oraz objętościowych obrazów graficznych w graficznych redaktorach oraz inne.

Metoda rozwiązywania zadań za pomocą komputerowych modeli nazywają komputerowym modelowaniem.

Komputerowe modelowanie przyśpiesza proces tworzenia oraz modeli obiektów. Prócz tego, komputerowe modelowanie dla opracowania obiektów oraz zjawisk, których możliwość odtwarzania w realnych warunkach jest droga i niebezpieczna, nadając możliwość oszczędzania surowca oraz zachowywać warunki ekologiczne otoczenia, unikać możliwych szkodliwych albo destruktywnych skutków przeprowadzania wypróbowań. Komputerowe modelowanie jest unikalnym instrumentem poznania krótkotrwałych oraz długotrwałych procesów, które metodą rozciągnięcia lub ściskając czas biegu procesów oraz zatrzymywanie biegu czasu i analizy pewnych faz. Modelowanie oraz opracowanie za pomocą komputera jest możliwość stwarzania zjawisk, które nie istniały i nie wiadomo, czy odbędą się kiedykolwiek w życiu realnym, na przykład spotkanie naszej planety w przestrzeni z innym ciałem kosmicznym.

Dla komputerowego modelowania jest możliwość korzystania z programowych załączników (pakiety biurowe, pakiety matematyczne, tabele elektroniczne, redaktory graficzne itp.) łub opracować oryginalne programy wykorzystując języki programowania.

W stworzonym modelu komputerowym jest możliwość zmieniać wejściowe dane oraz otrzymywać różne wyniki końcowe oraz badania zmiany znaczeń właściwości modelu.

Badanie modelu obiektu z zastosowaniem komputerowego modelowania nazywa się komputerowym eksperymentem.

ETAPY KOMPUTEROWEGO MODELOWANIA

Modelowanie komputerowe, czyli tworzenie i badanie modelu z użyciem komputerowych programów, można podzielić na kilka etapów. Rozpatrzymy te etapy w niżej podanym przykładzie zadania.

Zadanie 1. Wykorzystując komputer, opracować projekt szkolnego boiska.

Dla rozstrzygnięcia tego zadania najpierw należy wyjaśnić rozmiary boiska z rozmieszczeniem kilku placówek (placówki dla koszykówki oraz siatkówki, kort tenisowy, placówka dla piłki nożnej, dla sprzętu gimnastycznego, itp.) oraz projekt nadać w wyglądzie, na przykład, planu (kreślenie) boiska oraz finansowego kosztorysu i inne. Na tym etapie odbywa się analiza warunków zadania, wyznaczenie początkowych danych i końcowych wyników. Ten etap nazywa się podanie warunku zadania.

Dalej należy stworzyć plan przyszłego boiska oraz wyznaczenie właściwości każdego obiektów rozmieszczone na planie oraz ich znaczenia. Niektóre z tych znaczeń są standardowe oraz niektóre należy wyznaczyć samemu. Na przykład, jeśli na placyku należy ustalić tarcze koszykówki oraz ich rozmiary, wysokości od ziemi do dolnego kraju oraz wysokość od ziemi do obręczy koszykówki są standardowe oraz długość poprzeczek i ilość w ściance szwedzkiej należy wyznaczyć samodzielnie. Na tym etapie należy ustalić zależność między

obiektami, na przykład odległość między nimi oraz wzory, za pomocą których można obliczyć wyniki, a szczególnie koszty. Ten etap w rozwiązywaniu zadania nazywa się budową informacyjnego modelu.

Na dalszym etapie należy wybrać środek, który będzie zastosowany dla tworzenia tego projektu. W naszym przypadku mogą być zastosowane programy: graficzny redaktor lub specjalny pakiet programów dla kreślenia, tabetyczny procesor obliczeń. Można ułożyć własny program, który według wchodzących danych zadania na podstawie informacyjnego modelu zaproponuje jeden czy kilka wariantów projektów takiej placówki z dokonaniem obliczenia. Ten etap nazywa się wybór środków programowych dla rozwiązywania zadania.


 

Jeżeli zdecydujemy o zastosowanie programy, to należy:

1. Wybór środków oprogramowania, które dają możliwość tworzenia podobnego projektu.

2. Ułożenie algorytmu tworzenia projektu, ze względu możliwości oprogramowania.

3. Wykonać ułożonego algorytmu oraz otrzymać model komputerowy projekt.

Te etapy nazywają się wybór zasobów środowiska zastosowanego oprogramowania, ułożenie algorytmu, wykonanie algorytmu oraz otrzymanie modelu obiektu.

Jeżeli zdecydujemy się ułożyć własny program dla rozwiązania tego zadania, to przede wszystkim należy wybrać język programowania. Po tym należy:

1. Ułożyć algorytm (algorytmy) rozwiązania zadania.

2. Ułożyć program językiem programowania odpowiednio do złożonych algorytmów, opracować interfejs użytkownika programu.

3. Uruchomić złożony program na wykonanie, wprowadzić wchodzące dane oraz otrzymanie końcowego wyniku (w danym zadaniu - model komputerowy projektu boiska).

Te etapy nazywają się wybór języka programowania, ułożenia algorytmu dla rozwiązania zadania, ułożenie programu, wykonanie programu oraz otrzymanie modelu obiektu.

Po zastosowaniu programu, czy korzystania z specjalnie stworzonego programu, otrzymany wynik należy zbadać na odpowiedniość warunków postawionego zadania. Dotrzymanie wszystkich warunków wykonuje się, to możemy ustalić, że zadanie rozwiązano poprawnie oraz otrzymaliśmy prawidłowe rozwiązanie, w danym wypadku - projekt sportowego boiska. Jeżeli potrzebujemy odszukania błędnych kroków na poprzednich etapach (oni nazywają się logicznymi błędami), należy ich poprawić, aby odpowiadały prawidłowemu rozwiązaniu zadania, czyli takie rozwiązanie, które w całości odpowiada warunku zadania. Ten etap nazywa się badanie zdobytych wyników na rzeczywistość oraz na odpowiedność warunku.

Zwracamy uwagę na to, że badanie zdobytych wyników najczęściej przeprowadza się nie na jednym, lecz na całej serii zmiany zestawu wchodzących danych (testu zestaw danych), podbór których nam daje możliwość rozpatrzenia w pełności, w wielu kierunkach oraz zbadane w różnych sytuacjach wyniki odpowiednie rzeczywistości oraz warunkowi zadania.

Z rozpatrzonego przykładu można wydzielić takie główne etapy modelowania (rys. 5.2):

Uwaga! Podczas pracy z komputerem dostrzegajcie zasad bezpieczeństwa i higieny pracy.

Zadanie 2. Na bazie handlowej przechowują się towary, wyprodukowane w Ukrainie i importują się do różnych krajów. Wiadomo ich nazwy oraz ceny w hrywniach. Wymienić walutę oraz ceny towarów w dolarach, euro oraz w funtach szterlingów.

I etap. Analiza warunku zadania, wyznaczenia początkowych danych oraz końcowych wyników

Wchodzące dane:

• nazwy towarów;

• ceny towarów w hrywniach;

• kursy dolara, euro oraz funta szterlingów względem hrywni.

Końcowe wyniki:

• ceny towarów w dolarach, euro oraz funtach szterlingów.

II etap. Budowa informacyjnego modelu

Oczywiście, informacyjnym modelem rozwiązania tego zadania jest model matematyczny, składający się ze wzorów wymiany hrywni do dolara, euro oraz funtu szterlingów.

Wzór ma postać:

gdzie G — cena towaru w hrywniach; D, E, F — ceny towaru odpowiednio w dolarach, euro i funtach szterlingów; KD, KE, KF — kursy dolara, euro i funta szterlingów względem hrywni.

Oprócz tego, otrzymane ceny koniecznie zaokrąglić do setnych.

III etap. Wybór programowych środków rozwiązywania zadania

Stosowanie środków programowym dla wykorzystania rozwiązania zadania, mogą być, na przykład, program-kalkulator lub procesor tabelaryczny. Także można ułożyć swój własny program dla rozwiązania właśnie tego zadania, wykorzystując język programowy.

IV etap. Układ algorytmu rozwiązywanego zadania

Przy zastosowaniu programu procesora tabelarycznego Excel 2010, to algorytm rozwiązania tego zadania może być w postaci oraz wykonać:

1. Wprowadzić do kratki A3 tekst „Kurs dolara”.

2. Wprowadzić do kratki A4 tekst „Kurs euro”.

3. Wprowadzić do kratki A5 tekst „Kurs funta szterlingów”.

4. Wprowadzić do kratki B3 znaczenia kursu dolara.

5. Wprowadzić do kratki B4 znaczenia kursu euro.

6. Wprowadzić do kratki B5 znaczenia kursu funta szterlingów.

7. Wprowadzić do kratki C2 tekst „Nazwa towaru”.

8. Wprowadzić do kratki D2 tekst „Cena w hrywniach”.

9. Wprowadzić do kratki E2 tekst „Cena w dolarach”.

10. Wprowadzić do kratki F2 tekst „Cena w euro”.

11. Wprowadzić do kratki G2 tekst „Cena w funtach szterlingów”.

12. Wprowadzić do kratki słupka C, zaczynając z kratki C3, nazwy towarów obecnych na bazie: Mikser, Lampa stojąca, Telewizor, Elektroluks.

13. Wprowadzić do kratki słupka D, zaczynając z kratki D3, ceny towarów w hrywniach.

14. Wprowadzić do kratki E3 formułę =ROUND(D3/$B$3;2).

15. Wprowadzić do kratki F3 formułę =ROUND(D3/$B$4;2).

16. Wprowadzić do kratki G3 formułę =ROUND(D3/$B$5;2).

17. Wydzielić kratki diapazonu E3:G3.

18. Skopiować zawartość kratek wydzielonego diapazonu w odpowiednie kratki słupku E:G.

V etap. Otrzymanie komputerowego modelu

W wyniku otrzymamy tabelę, fragment której widzimy w tabeli 5.1.

Tabela 5.1

Rozwiązanie zadania w procesorze tabelarycznym Excel 2010

VI etap. Badanie zdobytych wyników odpowiedni rzeczywistości oraz na odpowiedniość warunku zadania

Po otrzymaniu końcowej tabeli należy się analiza ją realnej sytuacji. Na przykład, gdy kurs hrywni do dolara 27,1, to cena w dolarach powinna być w przybliżeniu 30 razy mniejsza, aniżeli cena w hrywniach. Można także sprawdzić kilka znaczeń, wykorzystując inne sposoby obliczenia, wprowadzając do tabeli kontrolne początkowe znaczenia, poprzednio znane, na przykład 2710 hrn = 100 $. Analogicznie należy sprawdzić pracę wzorów i w innych walut.

Jeżeli badanie ujawniły błędy, należy odnaleźć przyczyny i poprawić ich oraz przedłużyć badania realizacji rozwiązania do otrzymania prawidłowych wyników.

Na III etapie była by podjęta decyzja układu swego oprogramowania dla rozwiązania tego zadania, to etapy miałyby wygląd tego zadania:

IV etap. Układ algorytmu rozwiązania zadania

Algorytm rozwiązywania zadania, na podstawie programu komputerowego, byłby taki (rys. 5.3):

Rys. 5.3. Obraz schematyczny ( schemat bloków) algorytmu rozwiązania zadania 2

Można wykonać i inne algorytmy rozwiązywania tego zadania. Na przykład, wprowadzając najpierw ceny wszystkich towarów w hrywniach, a potem ich kolejnie wymienić na odpowiednie waluty.


 

V etap. Układ programu komputerowego

Po ustaleniu algorytmu należy wybrać język programowania, opracować interfejs dla pracy użytkownika z programem oraz złożenie samej programy.

Wybierz język programowania Object Pascal oraz środowisko opracowania Lazarus.

1. Otwórz okno środowiska Lazarus.

2. Umieść na polu napisy oraz przycisk, jak podano na rysunku 5.4.

3. Przechowaj projekt w swoim folderze w pliku z imieniem ćwiczenie 5.1.

4. Stwórz określone działanie Click dla przycisku Wymienić. Wprowadź następny tekst procedury:

Uwaga: w języku programowania Object Pascal standardowa funkcja Round zaokrągla liczby do całego znaczenia i nie można zaokrąglić liczbę do pewnego znaku po przecinku. Ażeby zaokrąglić liczbę do setnych, należy pomnożyć przez 100, zaokrąglić do całego i wynik podzielić przez 100. Na przykład, x = 23,45678; x*100 = 2345,678; round(x*100) = 2346; round(x*100)/100 = 23,46.

5. Przechowaj odnowioną wersję projektu.

6. Uruchom projekt na wykonanie.

VI etap. Ustawienie programu, badanie otrzymanych wyników na rzeczywistość i na odpowiedniość warunku zadania

Po stworzeniu programu komputerowego należy wykonać w kilku zestawach testowych przykładów. Jeżeli wyniki ukazały się nie odpowiednie oczekiwanym, to oznacza, że program zawiera błędy. Należy z dokładnością ujawnić te błędy oraz skorygować ich.

Dobór testowych przykładów jest dosyć skomplikowaną oraz ważną sprawą i musi odpowiadać szeregu wymagań. Najważniejsze z nich takie:

1. Przykłady testujące powinne być takie, żeby można byłoby łatwo wyznaczyć końcowe wyniki oraz porównać ich z komputerowymi.

2. Zestaw przykładów powinien ogarniać wszystkie możliwe warianty, które mogą się spotkać podczas używania programu realnych danych.

3. Na przykład, wprowadź dla testowania projektu kurs dolara - 20, kurs euro - 25, kurs funta szterlingów - 40, cenę w hrywniach - 100.

4. Wybierz przycisk Wymienić.

5. Przeanalizuj otrzymane wyniki.

6. Dobierz jeszcze kilka testowych zestawów początkowych danych.

VII etap. Zastosowanie programu

Po przekonaniu się w poprawnej pracy dła wszystkich testowych przykładów program należy wykonać z użyciem wielu wariantów znaczeń początkowych danych oraz otrzymania potrzebnych wyników.

Model komputerowy — to model informacyjny który stwarza oraz bada zastosowanie programów komputerowych do obliczenia.

Modele komputerowe można podzielić na obliczeniowe (matematyczne), emitacyjne oraz graficzne.

Komputerowy obliczeniowy (matematyczny) model obiektu tworzy się oraz bada się z zastosowaniem programów, w których wykonuje się obliczenia znaczeń właściwości obiektu na podstawie wzorów, równań, nierówności, zestawów równań oraz nierówności i podobne.

Komputerowy model emitacyjny obiektu tworzy oraz bada z zastosowaniem programów, urzeczywistnia działanie zmiany znaczeń właściwości obiektu, które zmieniają się okazyjnie oraz bez możliwości opisania ich matem atycznie.

Komputerowy model graficzny obiektu tworzy oraz bada z zastosowaniem programów, w których można wbudować oraz zmieniać obraz graficzny obiektu.

Modelowanie komputerowe - to metoda rozstrzygnięcia zadań z wykorzystaniem modelowania komputerowego.

Etapy modelowania komputerowego przedstawiono na rysunku 5.2.

Komputerowy eksperyment - to badanie modelu obiektu z wykorzystaniem modelowania komputerowego.

Odpowiedz na pytania

1*. Co to jest model komputerowy?

2°. Jakie są rodzaje modelu komputerowego?

3*. Jaki model komputerowy nazywa się obliczeniowym? Podaj przykłady. 4*. Jaki model komputerowy nazywa się emitacyjnym? Podaj przykłady.

5°. Jaki model komputerowy nazywa się graficznym? Podaj przykłady.

6°. Co to jest modelowanie komputerowe?

7*. Jakie etapy modelowania komputerowego znasz? Podaj charakterystyki każdego z ich.

8*. Co to jest eksperyment komputerowy? Podaj przykłady.

Wykonaj zadanie

1. Dla każdego z powyżej podanych zadań podaj dokładne detali każdego

etapu realizacji programu z zastosowaniem komputera:

a) ° Wyznacz koszt farby dla pofarbowania podłogi w klasie.

b) • Wyznacz koszt tapet dla oklejania ścian gabinetu informatyki:

c) • Dwa pociągi wyszły jednocześnie z punktów A i B naprzeciwko jeden drugiemu. Dana jest odległość między punktami oraz szybkość pociągów. Wyznacz odległość między nimi przez zadaną ilość godzin.

2 . Ułóż tabele z dwóch kolumn. W pierwszej kolumnie zapisz nazwy eta

pów modelowania komputerowego, a w drugim - krótką charakterystykę każdego.

3 . Wykonaj modelowanie komputerowe dla każdego wyżej podanych zadań:

a) • Dwa pociągi wyszły jednocześnie z punktów Ai Bw przeciwległych kierunkach. Dana odległość między punktami oraz szybkość pociągów. Wyznacz odległość między nimi przez zadaną ilość godzin.

b) • W trójkącie dana długość dwóch stron oraz kąt między nimi. Oblicz długość trzeciej strony oraz jego pole.

c) • W równoległoboku dana długość dwóch sąsiednich stron oraz kąt między nimi. Oblicz jego pole oraz długość jego przeciętnych.

d) * Bank proponuje inwestorom kilka rodzajów wkładów. W szczególności możliwość włożenia kosztów pod 12 % na rok lub pod 6 % na pół roku. Jaki rodzaj inwestycji korzystniejszy, jeśli inwestor chce włożyć pieniądze na 2 lata?

e) * Najpierw ciało porusza się po pochyłej płaszczyźnie, a potem — po poziomowym odcinku do pełnego zatrzymania się. Oblicz czas ruchu ciała.

1) * Dla produkcji szczepionki w zakładzie hodują jedną z kultur bakterii. Wiadomo, że kiedy masa bakterii x g, i co drugi dzień ona zwiększa się na (a - b * x) * x g, gdzie ai b — współczynniki, zależne od rodzaju bakterii. Dziennie dla potrzeb produkcji jest wybrano m g bakterii. Zbadaj, jak zmienia się masa bakterii po dniach (od 1 do 30), jeśli a = 1, b = 0,0001, xQ = 12 000 g, m m 2000 g. Odpowiedz na pytania:

1) Jaka jest minimalna początkowa masa bakterii przy zadanych a, b i m?

2) Jaką największą masę m można wybrać, żeby zakład produkcji pracował regularnie w ciągu miesiąca przy zadanych a, b i xQ?

PRACA PRAKTYCZNA Nq 5 „Modelowanie komputerowe”

Uwaga! Podczas pracy z komputerem dostrzegajcie zasad bezpieczeństwa i higieny pracy.

Zadanie. Matka dała synu określoną ilość pieniędzy oraz poprosiła kupić 3 kg cukru i 2 kg mąki. Na pozostałe pieniądze, matka pozwoliła synu kupić cukierków. Ile gramów cukierków kupi syn?

1. Opisz etapy modelowania komputerowego dla zadania.

2. Wykonaj modelowanie komputerowe dla zadania w tabelarycznym procesorze.

3. Przechowaj księgę elektroniczną w swoim folderze w pliku z imieniem praca praktyczna 5.

4. Stwórz projekt w środowisku Lazarus dla obliczenia tego zadania.

5. Przechowaj projekt w folderze Praktyczna 5 w pliku z imieniem projekt 5.

6. Porównaj wyniki, otrzymane w obu modelach przy jednakowych znaczeniach początkowych danych.

 

Źródło: Informatyka podręcznik dla klasy 9 Rivkind

 






^