Информационные технологии

КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН (последняя правка 29.11.2021)

 

Учебных занятий по дисциплине «Информационные технологии»

 

Кафедра ТОТ, институты ТАЭ и ЭВТ, курс 1, семестр 1 2021/2022 учебного года

Лектор – Очков Валерий Федорович (http://twt.mpei.ac.ru/ochkov), e-mail OchkovVF@mpei.ru

 

 Электронная версия учебника >>>

 

Дополнительные материалы к занятиям >>>

 

 

Виды и содержание учебных занятий

Лекции (2 часа в неделю)

Содержание лекции

Содержание практического занятия (2 часа в неделю)

1 неделя

Вводная лекция. Тема лекции:

Современные компьютерные программы для изучения математики и решения задач по математике в университете.

Основные "математические" возможности пакета Mathcad.

Решение алгебраических уравнений и их систем в среде Mathcad. Символьное (аналитическое) и численное решение задачи.

 

Вводное занятие. Знакомство с классом ЭВМ Проведение инструктажа и заполнение ведомостей по технике безопасности.  Порядок работы в классе ЭВМ. ЭВМ как рабочая станция в локальной сети МЭИ и в глобальной сети Internet.

Инструктаж по дистанционной форме обучения.

Перед выполнением задания изучить в учебнике материал на стр. 63-74

Затем в среде Mathcad Prime или/и Mathcad 15 выполнить расчеты по рисункам 4.1, 4.2, 4.10, 4.14, 4.15 и 4.16

 

Дополнительное задание:

Анализ функции одного аргумента >>>

Решить в среде Mathcad Prime ­­­и/или в Mathcad 14/15 задачи по рисункам 7.25-7.27 из этюда 7 учебника >>>

Решить в среде Mathcad Prime и/или в Mathcad 14/15 задачи по рисункам 6.1-6.5 из этюда 6 учебника >>>

Решить в среде Mathcad Prime и/или в Mathcad 14/15 задачи по рисункам 2.1-2.6 из этюда 2 учебника >>>

 

2 неделя

Основные "математические" возможности пакета Mathcad.

Решение алгебраических уравнений и их систем в среде Mathcad.
Скаляр, вектор, матрица и составной массив в среде Mathcad.

3 неделя

Решение задач оптимизации в среде Mathcad.

 

1. Разминка: решить в среде Mathcad 15 и Mathcad Prime задачу о беге по газону, пашне и асфальту. Пользоваться конспектом лекции, а если его нет, то этим рисунком  >>>. Затем решить в среде Mathcad 15 и Mathcad Prime эту же задачу, но другим способом - через решение системы уравнений - см. >>>

2. Перед выполнением задания изучить в учебнике материал на стр. 75-78

Затем выполнить расчеты по рисункам 4.17, 4.18 и 4.20

3. Решение транспортной задачи >>> и >>> (Mathcad 15) >>> (Mathcad Prime) и в матричной форме (Mathcad 15 >>> Mathcad Prime >>>

 

Дополнительное задание:

1. Решить задачу о тараканьих бегах >>>

(о задаче https://community.ptc.com/t5/PTC-Mathcad-Questions/The-problem-of-cockroach-races/td-p/484692

2. Решить в среде Mathcad Prime (или в Mathcad 14/15) задачи по рисункам 10.8, 10.12, 10.13, 10.15, 10.16, 10.17 и 10.19 (описание задачи >>>)

3. Научиться в среде Mathcad 15 подставлять числа в формулы  

4. Изучить материалы здесь >>> и сделать расчеты по рис. 1, 5 и 6.

4 неделя

Решение многофакторной задачи оптимизации в среде Mathcad.

5 неделя

Решение многофакторной задачи оптимизации в среде Mathcad. 

6 неделя
Разбор экзаменационных билетов по теме первых пяти лекций

7 неделя
Графика в среде Mathcad 15 и Mathcad Prime

Перед выполнением задания изучить в учебнике материал на стр. 178-196

Затем выполнить расчеты в среде Mathcad 14/15 по рисункам 8.2 и 8.6 и создать соответствующую анимацию паровой машины и дворников автомобиля.

 

Дополнительное задание:

Создать в среде Mathcad 15 анимацию открывания двух половинок двери автобуса. Предварительно создать анимацию открывания одной створки по рисункам 8.13, 8.14 и 8.15 из этюда 8 учебника >>>  

8 неделя
Анимация в среде Mathcad 15

9 неделя
Решение дифференциального уравнения в среде Mathcad

Выполнить Mathcad-расчеты отсюда >>>  Mathcad 15 расчет >>>

Дополнительное задание: выполнить Mathcad-расчеты отсюда >>> 

Перед выполнением задания изучить в учебнике материал на стр. 308-334

Выполнить расчеты в среде Mathcad Prime или/и Mathcad 14/15 по рисункам 14.3 и 14.4.

Скачать и открыть в среде Mathcad 14/15 этот файл с данными по росту студентов >>> и далее дополнить его следующим расчетом – см. рис. 14.6.

Создать расчет в среде Mathcad Prime или/и Mathcad 14/15 по рис. 14.7.

Скачать и открыть в среде Mathcad 14/15 этот файл с данными по росту студентов >>> и далее дополнить его следующим расчетом – см. рис. 14.9 и 14.17

 Дополнительное задание:

Обработать статистически данные по весу и росту студентов своей группы. Построить гистограмму роста студентов группы. Определить мистера группы ТФ-?-19 и ПТ-?-19

10 неделя
Решение в среде Mathcad многофакторной статистической задачи (стоимость подержанного автомобиля)

11 неделя
Гибридное (аналитическое и численное) задачи на компьютере. Решение в среде Mathcad задачи с нечеткими множествами

Перед выполнением задания изучить в учебнике материал на стр. 325-335

Скачать и открыть в среде Mathcad Prime этот файл с данными по стоимости подержанных автомобилей >>> и далее дополнить его следующими расчетами – см. рис. 14.24, 14.25, 14.26, 14.27, 14.28, 14.29, 14.30, 14.31 и 14.32.

Решение задачи о подводной лодке Наутилус >>> 

Дополнительное задание:

Обработать статистически данные по весу и росту студентов своей группы. Построить гистограмму роста студентов группы. Определить мистера группы ТФ-?- 19

12 неделя
Решение в среде Mathcad задачи на пересчет концентрации. Понятие физической, эмпирической и псевдоэмпирической формулы

13 неделя
Основы программирования в среде Mathcad

Выполнить Mathcad-расчеты отсюда (включая расчет "покемона") >>>

Выполнить Mathcad-расчеты отсюда (визуализация сортировки) >>>

Дополнительно: Выполнить Mathcad-расчеты отсюда (построение кривых) >>>

14 неделя
Основы программирования в среде Mathcad

15 неделя
Решение в среде Mathcad однофакторной статистической задачи (рост и вес студентов)

Выполнение несделанных заданий (см. выше)

Разбор экзаменационных билетов (см. ниже)
Зачет по курсу 

16 неделя
Разбор экзаменационных билетов

Семинарские занятия

Группа Преподаватель День недели и часы Аудитория
ТФ-01-21 Селиванов Е.А. пятница  11:10-12:45 Ж-115
ТФ-02-21 Селиванов Е.А. пятница  13:45-15:20 Ж-115
ТФ-03-21 Знаменский В.Е. среда 13:45-15:20 Ж-115
ТФ-04-21 Кирдяшкин А.Ф. понедельник 9:20-10:55 Ж-110
ТФ-05-21 Милютин В.А. понедельник 13:45-15:20 Ж-115
ТФ-06-21 Бабичев Илья понедельник 13:45-15:20 Ж-113
ТФ-07-21 Бабичев Илья пятница 11:10-12:45 Ж-207
ФП-01-21 Знаменский В.Е. четверг 9:20-10:55 Ж-110
ФП-02-21 Бухарин И.И. четверг 11:10-12:45 Ж-110
ФП-03-21 Прун Ольга Евгеньевна суббота 9:20-10:55 Ж-110
ФП-04-21 Гаджиев Д.Г. вторник 11:10-12:45 Ж-110
ФП-05-21 Пурдин Михаил Сергеевич суббота 11:10-12:45 Ж-110
ФП-06-21 Глазов Василий Степанович суббота 15:35-17:10 Ж-110

 

Расписание консультаций и экзаменов в январе 2022 г.: ФП-2021 TФ-2021

Билеты на экзамене в январе 2022 г. >>>   Задачи: СЛАУ-7    ОДУ-6    Root-12      Find-8

Вопросы по курсу (вычеркнутые исключены)

I. Основы Mathcad (См. учебник - главa 1 [8])

1.     Основные объекты Mathcad-документа: комментарий, числовая константа, текстовая константа, переменная (встроенная и пользовательская), функция (встроенная и пользовательская), оператор (встроенный и пользовательский), выражение, графический объект, сообщение об ошибке

2.     Особенности идентификаторов (имен переменных и функций) в среде Mathcad (рис.1, рис. 2 и рис. 3). (учебник)

3.     Принципы подгонки среды Mathcad 15 к потребностям и привычкам конкретного пользователя. Понятие шаблона Windows-приложений

II. Методы решения некоторых алгебраических задач в среде Mathcad (глава 3 [8]) ("Великолепная семерка Mathcadnew" pdf или html)

1.      Семь функций в группе Solving Мастера функций Mathcad

2.     Методы поиска нулей функций в среде Mathcad (графический, численный и аналитический (символьный) методы) (учебник)

3.     Функция root – поиск нуля функции вблизи точки и на отрезке

4.     Методы решения систем линейных алгебраических уравнений в среде Mathcad (дополнительный рисунок, учебник)

5.     Методы решения систем нелинейных алгебраических уравнений в среде Mathcad (численные и аналитические методы) (учебник)

6.     Отличия в работе функций Find и MinErr в среде Mathcad

7.      Методы поиска минимумов и максимумов функций в среде Mathcad (графический, численный и аналитический методы) (учебник, учебник)

III. Графика Mathcad (См. учебник - раздел 1.6 [8])

1.     Типы графиков в среде Mathcad 15 и Mathcad Prime

2.     Графическое отображение функциональных зависимостей в среде Mathcad. Понятие параметрического графика

3.     Принципы создания и форматирования двумерных графиков в среде Mathcad. Технология «быстрого» построения 2D-графика

4.     Три инструмента работы с декартовым и полярным графиком: форматирование, лупа и трассировка

5.     Принципы анимации в среде Mathcad Псевдоанимация через Интернет (учебник - раздел 1.7 [1])

6.     Этапы создания анимационных клипов в среде Mathcad  (учебник учебник - раздел 1.7 [1])

IV. Файловая система и вопросы IT безопасности    

1.      Основные операции с каталогами (папками)

2.      Основные приемы обеспечения безопасности работы в Интернете и социальных сетяхnew

3.      Основные приемы обеспечения безопасности работы с электронной почтойnew

V. Меню Tools (Инструменты) пакета Mathcad

1.     Создание новых и изменение размера существующих векторов и матриц (массивов – простых и составных) в среде Mathcad

2.     Автоматический и ручной режимы работы Mathcad

3.     Встроенные (системные) переменные и константы в среде Mathcad

4.     Основные принципы работы с функциями пользователя в среде Mathcad

5.     Основные приемы форматирования чисел в среде Mathcad

VI. Меню Edit (Редактирование) и Insert (Вставка) пакета Mathcad 15

1.     Связь между документами Mathcad (суть команды Reference)

VII. Функции и операторы Mathcad (см. учебник)

1.     Основные признаки и отличия функции и оператора Mathcad

2.     Встроенные и пользовательские операторы и функции в среде Mathcad

3.     Булевы функции и операторы в среде Mathcad (см. описание здесь pdf html)

4.     Основные группы встроенных функций в среде Mathcad

5.     Основные «матричные» встроенные функции и операторы в среде Mathcad

VIII. Работа в среде Mathcad с физическими величинами (см. учебник - глава 2 из [8])

1.     Мастер Размерностей Mathcad

2.     Пользовательские и встроенные единицы физических величин

3.     Оператор вывода числового значения с единицей физической величины

4.     Работа с размерностями физических величин при построении графиков

5.     Работа с относительными шкалами измерений в среде Mathcad (на примере работы с градусами Цельсия)   Градусы Цельсия и Фаренгейта в среде Mathcad 13/14  Работа с пользовательской величиной

6.  Работа с размерными эмпирическими формулами в среде Mathcad Пример с ценою подержаного автомобиля

IX. Символьная математика Mathcad

1.     Основные команды символьной математики и особенности их выполнения в среде Mathcad15

2.     Основные операторы символьной математики и особенности их выполнения в среде Mathcad 15 и Mathcad Prime

3.      Поиск максимумов и минимумов функций (особых точек) с помощью операторов символьной математики Mathcad (дополнительный рисунок)

4.      Основные приемы проверки правильности символьных преобразований

5.      Комбинирование численных и аналитических методов при решении задач на компьютере

      X. Интерполяция и аппроксимация в среде Mathcad (см. описание здесь и здесьnew)

8.      Линейная интерполяция в среде Mathcad  (см. анимацию)

9.      Интерполяция сплайном в среде Mathcadnew  (см. анимацию)

10.   Аппроксимация в среде Mathcad (см. анимацию)

 

Основы программирования >>>

   1. Три атрибута программирования >>>

   2. Программистская конструкция Выбор >>>

   3. Реализация конструкции выбор в среде Mathcad 15 и Mathcad Prime >>>

   4. Программирование пользовательского сообщения об ошибке >>>

   5. Программистская  конструкция Цикл с параметром (for) >>>

   6. Способы задания параметра цикла for в среде Mathcad 15 >>>

   7. Программистская конструкция Цикл с предпроверкой (while) >>>

   8. Рекурсия в программировании >>>

   9. Цикл с выходом из середины в среде Mathcad >>>

   10. Ветвление программы с помощью меток и оператора условного и безусловного переходов >>>

   11. Принципы структурного программирования >>>

   12. Основные и вспомогательные структурные конструкции алгоритмов >>>

    13. Программа сортировки вектора в среде Mathcad >>>

    14. Программирование метода половинного деления для поиска нуля функции в среде Mathcad (учебник - стр. 84-89)

    15. Программирование метода касательных (Ньютона) для поиска нуля функции в среде Mathcad  (учебник - стр. 84-89)

 

 

Решение систем обыкновенных дифференциальных уравнений >>>

   1. Задача о парашютисте

   2. Задача о колебании маятника >>>

 

 

Учебная литература:

1.  Физико-математические этюды с Mathcad и Интернет. Учебное пособие. Из-во Лань, 2016 г.  (книгу можно взять в библиотеке МЭИ) или скачать здесь  >>>

2. Обучающий курс по Mathcad на CD-ROM (фирма Мультимедия Технологии) (CD-ROM диск можно взять в библиотеке МЭИ)

3. Обучающий курс по Mathcad в Интернет

4. Очков В.Ф. Mathcad 14 для студентов и инженеров: русская версия, СПб: БХВ-Петербург, 2009  (книгу можно взять в библиотеке МЭИ)