O’zbekiston Respublikasi
Oliy taʼlim, fan va inovatsiyalar vazirligi
JIZZAX DAVLAT PEDAGOGIKA UNIVERSITETI
MUSTAQIL ISHI
Sitqi bo’limi informatika yo’nalish V –kurs 703-guruh talabasi KELDIBEKOVA MALIKANING
Kompyuterli modellashtirish fanidan “Matematik modellashtirishning asosiy bosqichlari” mavzusida tayorlaga
Matematik modellashtirishning asosiy bosqichlari
Reja:
1.Obyekt va matematik modellashtirish
2.Matematik modellashtirishning asosiy bosqichlari
3.Modellashtirishda analitik va tajriba (eksperiment) usullar
4. Model adekvatligi
Aniq yechimga ega har qanday masala bir necha usullar yordamida yechi-ladi. Agar yechilayotgan masala yetarlicha aniqlikda matematik munosabatlar orqali ifodalansa, bu masalani matematik modellashtirish usuli yordamida yechish mumkin. Masalani bu usulda yechish matematik modellashtirish jarayoni deb ata-ladi.
1.1. Obyekt va matematik modellashtirish
Obyekt deganda har xil xossa va xususiyatlarga ega bo’lgan hamda biror soha jarayonini ifoda etuvchi, tabiatning biror elementi tushuniladi. Suv yoki gaz oqayotgan truba, paxta terish mashinasining shpendeli, elektr toki o’tkazuvchisi, qurilishda ishlatiladigan temir-beton plita va h.k. lar obyektga misol bo’la oladi. Тurli xil soha mutaxassislarining asosiy vazifasi o’z obyektlarining xossa va xususiyatlarini o’rganish hamda shu asosda masalani yechishdan iborat. Obyektni o’rganish o’ta murakkab jarayon bo’lib, u bir necha xil usullar yordamida amalga oshiriladi.
Тekshirilayotgan obyekt xossa va xususiyatlarini matematik munosabatlar orqali ifodalash shu obyektning matematik modeli deb ataladi. Matematik model qurish va uni yechish jarayoni esa matematik modellashtirish deyiladi. Mate-matik modellashtirish jarayoni sxematik ravishda quyidagi ko’rinishda ifodalanadi:
|
|
|
|
|
Оbyекt
|
|
Mаtemаtik
|
|
Hisoblash
|
|
|
mоdel
|
|
usullari
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Natijalar va
|
|
Dastur
|
|
Algoritm
|
tahlil
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Har qanday obyektning matematik modeli qurilayotganda, dastlab bu obyekt xossalari mutaxassislar tomonidan har tomonlama o’rganib chiqiladi. Obyekt xossalarini ifodalovchi o’zgaruvchi parametrlar o’rtasidagi bog’lanishlar aniqlanadi. Shundan keyin ayrim cheklanishlar qilinadi va har xil omil(faktor)larning masala yechimiga ta’sir darajasi aniqlanadi. Buning uchun har xil faraz(gipoteza)larga asoslanadi. Obyekt matematik modelini qurishda har xil farazlarga asoslanganligi sababli turli xil matematik modellar hosil bo’ladi. Obyektni matematik model-lashtirish natijasida asosan uch xil model hosil bo’ladi: statik, dinamik va tarqoq modellar.
Statik modellarda tekshirilayotgan obyekt xossalari vaqt o’zgarishiga bog’liq bo’lmagan holda o’rganiladi. Bu holda obyekt matematik modeli faqat fazoviy koordinatalar yordamida ifodalanadi.
Dinamik modelda esa aksincha, obyekt xossalari faqat vaqt o’zgarishiga bog’liq ravishda o’rganiladi.
Хossa va xususiyatlari vaqt hamda fazoviy koordinatalar o’zgarishiga bog’liq bo’lgan obyektlar matematik modeli tarqoq model ko’rinishida ifodalanadi.
Matematik modellashtirish aniq fanlardagi turli amaliy masalalarni yechishda muvaffaqiyat bilan qo`llanib kelinmoqda. Matematik modellashtirish uslubi masalani xarakterlaydigan u yoki bu kattalikni miqdor jixatdan ifodalash, so`ngra bog`liqdigini o`rganish imkoniyatini beradi.
Uslub asosida matematik model tushunchasi yotadi.
Matematik model deb o`rganilayotgan ob`ektni matematik formula yoki algoritm ko`rinishida ifodalangan xarakteristikalari orasidagi funksional bog`lanishga aytiladi.
Kompyuter ixtiro etilganidan so`ng matematik modellashning ahamiyati keskin oshdi. Murakkab texnik, iqtisodiy va ijtimoiy tizimlarni yaratish, so`ngra ularni kompyuterlar yordamida tatbiq etishning xaqiqiy imkoniyati paydo bo`ldi. Endilikda ob`ekt, ya`ni haqiqiy tizim ustida emas, balki uni almashtiruvchi matematik model ustida tajriba o`tkazila boshlandi.
Kosmik kemalarning harakat traektoriyasi, murakkab muhandislik inshootlarini yaratish, transport magistrallarini loyihalash, iqtisodni rivojlantirsh va boshqalar bilan bog`liq bo`lgan ulkan hisoblashlarning kompyuterda bajarilishi matematik modellash uslubining samaradorligini tasdiqlaydi.
Odatda, matematik model ustida hisoblash tajribasini o`tkazish haqiqiy ob`ektni tajribada tadqiq etish mumkin bo`lmagan yoki iqtisodiy jixatdan maqsadga muvofiq bo`lmagan hollarda o`tkaziladi. Bunday hisoblash tajribasining natijalari haqiqiy ob`ekt ustida olib boriladigan tajribaga qaraganda juda aniq emasligini ham hisobga olish kerak. Lekin shunday misollarni keltirish mumkinki, kompyuterda o`tkazilgan hisoblash tajribasi o`rganilayotgan jarayon yoki hodisa haqidagi ishonchli axborotning yagona manbai bo`lib xizmat qiladi. Masalan, faqat matematik modellashtirish va kompyuterda hisoblash tajribasini o`tkazish yo`li bilan yadroviy urushning iqlimga ta`siri oqibatlarini oldindan aytib berish mumkin. Kompyuter yadro qurolli urushda mutlaq g`olib bo`lmasligini ko`rsatadi. Kompyuterli tajriba yer yuzida bunday urush oqibatida ekologik o`zgarishlar, ya`ni haroratning keskin o`zgarishi, atmosferaning changlanishi, qutblardagi muzliklarning erishi ro`y berishi, xatto yer o`z o`qidan chiqib ketishi mumkinligini ko`rsatadi.
Matematik modellashda berilgan fizik jarayonlarning matematik ifodalari modellashtiriladi. Matematik model tashqi dunyoning matematik belgilar bilan ifodalangan qandaydir hodisalari sinfining taqribiy tavsifidir. Matematik model tashqi dunyoni bilish, shuningdek, oldindan aytib berish va boshqarishning kuchli uslubi hisoblanadi.
Matematik modelni tahlil qilish o`rganilayotgan hodisaning mohiyatiga singish imkoniyatini beradi. Hodisalarni matematik model yordamida o`rganish to`rt bosqichda amalga oshiriladi.
Birinchi bosqich - modelning asosiy ob`ektlarini bog`lovchi qonunlarni ifodalash. Ikkinchi bosqich - modeldagi matematik masalalarni tekshirish.
Uchinchi bosqich - modelning qabul qilingan amaliyot mezonlarini qanoatlantirishini aniqlash. Boshqacha aytganda, modeldan olingan nazariy natijalar bilan olingan ob`ektni kuzatish natijalari mos kelishi masalasini aniqdash.
To`rtinchi bosqich - o`rganilayotgan hodisa haqidagi ma`lumotlarni jamlash orqali modelning navbatdagi tahlilini o`tkazish va uni rivojlantirish, aniqdashtirish.
Shunday qilib, modellashtirishning asosiy mazmunini ob`ektni dastlabki o`rganish asosida modelni tajriba orqali va (yoki) nazariy tahlil qilish, natijalarni ob`ekt haqidagi ma`lumotlar bilan taqqoslash, modelni tuzatish (takomillashtirish) va shu kabilar tashkil etadi.
Matematik model tuzish uchun, dastlab masala rasmiylashtiriladi. Masala mazmuniga mos holda zarur belgilar kiritiladi. So`ngra kattaliklar orasida formula yoki algoritm ko`rinishida yozilgan funksional bog`lanish hosil qilinadi.
Aytib o`tilganlarni aniq misolda ko`rib chiqamiz.
O`ylagan sonni topish masalasi (matematik fokus). Talabalarga ixtiyoriy sonni o`ylash va u bilan quyidagi amallarni bajarish talab etiladi:
1. O`ylangan son beshga ko`paytirilsin.
2. Ko`paytmaga bugungi sanaga mos son (yoki ixtiyoriy boshqa son) qo`shilsin.
3. Hosil bo`lgan yig`indi ikkilantirilsin.
4. Natijaga joriy yil soni qo`shilsin.
Olib boruvchi biroz vaqtdan so`ng talaba o`ylagan sonni topishi mumkinligini ta`kidlaydi.
Ravshanki, talaba o`ylagan son matematik fokusga mos model yordamida aniqlanadi.
Masalani rasmiylashtiramiz: X - o`quvchi o`ylagan son, U - hisoblash natijasi, N- sana, M - joriy yil.
Demak, olib boruvchining ko`rsatmalari:
U=(X*5 + N)*2 + M
formula orqali ifodalanadi.
Ushbu formula masalaning (matematik fokusning) matematik modeli bo`lib xizmat qiladi va X o`zgaruvchiga nisbatan chiziqli tenglamani ifodalaydi.
Tenglamani yechamiz:
X = (U - (M + 2N))/10
Ushbu formula o`ylangan sonni topish algoritmini ko`rsatadi.
|
