Математическое и компьютерное моделирование

Книга является практическим руководством по моделированию задач с использованием приложения MS Excel. Книга предназначена для школьников, студентов и преподавателей, которые хотят быть знакомы с MS Excel «на Вы», а также научиться моделированию, разработке моделей, алгоритмов и программ. Прочитав эту книгу, Вы научитесь использовать возможности MS Excel, о которых ранее не знали.

В учебно-методическом пособии приведены теоретические сведения и методика, необходимые для формирования твердотельных, поверхностных и каркасных геометрических компьютерных моделей реальных объектов в компьютерной среде. Изучение методов трехмерного геометрического компьютерного моделирования проводится с использованием программ Autodesk AutoCAD и Autodesk Revit. Рассмотрены методы параметрического моделирования объектов и методы автоматизированного построения проекций. Для обучающихся по УГСН 09.00.00 Информатика и вычислительная техника и 08.00.00 Техника и технологии строительства.

В учебно-методическом пособии изложены общие сведения о моделировании, основы теории подобия и анализа размерностей, включая примеры решения задач, сведения о численных и экспериментальных методах моделирования в строительной отрасли, рекомендации к выполнению курсовой работы. Для обучающихся по направлению подготовки 15.04.03 Прикладная механика.

«Предиктивное моделирование на практике» охватывает все аспекты прогнозирования, начиная с ключевых этапов предварительной обработки данных, разбиения данных и основных принципов настройки модели. Все этапы моделирования рассматриваются на практических примерах из реальной жизни, в каждой главе дается подробный код на языке R. Эта книга может использоваться как введение в предиктивные модели и руководство по их применению. Читатели, не обладающие математической подготовкой, оценят интуитивно понятные объяснения конкретных методов, а внимание, уделяемое решению актуальных задач с реальными данными, поможет специалистам, желающим повысить свою квалификацию. Авторы постарались избежать сложных формул, для усвоения основного материала достаточно понимания основных статистических концепций, таких как корреляция и линейный регрессионный анализ, но для изучения углубленных тем понадобится математическая подготовка. Для работы с книгой нужно иметь базовые знания о языке R. Премия Zecgel Technometrics 2014 .

Сборник статей по математическим основам финансовых стратегий в ставках на спорт.

Учебное пособие содержит изложение основ и механизмов применения современных имитационных моделей для решения разнообразных задач в области экономики, бизнеса и управления. Теоретической основой курса являются знания, полученные обучающимися при изучении математики, информатики, теории систем и системного анализа. Раскрываются понятие и сущность имитационного моделирования, его роль и место в исследовании социально-экономических систем. Теоретический материал иллюстрируется многочисленными примерами, способствует развитию навыков самостоятельной исследовательской работы. Учебное пособие разработано на основе нормативных документов Министерства образования и науки Российской Федерации, теории образовательной квалиметрии и современных технологий дидактического обеспечения учебного процесса. Адресовано студентам, магистрантам, аспирантам, работникам высшей школы, специализирующимся в области бизнес-информатики, экономики и менеджмента.

Содержит необходимый объем знаний по дисциплине «Математические методы в инжиниринге металлургического оборудования и технологий», который предусмотрен учебными планами высших учебных заведений, ведущих подготовку магистров по направлениям подготовки 22.04.02 «Металлургия» и 15.04.02 «Технологические машины и оборудование». Предназначен для студентов, обучающихся в НИТУ «МИСиС» по магистерской программе «Инжиниринг металлургического оборудования и технологий», «Инжиниринг технологических машин и оборудования», «Инжиниринг лазерной техники и технологий», и преподавателей, ведущих занятия по данной дисциплине. Может быть полезен студентам и аспирантам других профилей и направлений.

В монографии последовательно рассмотрены все этапы создания и функционирования прогнозной транспортной модели города. Каждый шаг создания модели представлен как часть общей структурной схемы ее работы, представленной в виде связи исходных данных и набора определяющих соотношений. Подробно рассмотрены особенности построения модели транспортного спроса и транспортного предложения. Особое внимание уделено методам и технологиям калибровки транспортной модели. Приведены основные оценочные параметры качества транспортных моделей и способы их получения. Книга предназначена для специалистов в области транспортного планирования, моделирования и организации движения, проектировщиков, студентов, аспирантов и преподавателей транспортных вузов и специальностей. Положения книги реализованы в процессе построения и работы транспортных моделей ряда российских городов и регионов.

Представленный специальный выпуск научного журнала посвящен математическому моделированию трудноформализуемых объектов, т.е. объектов, для которых фундаментальные законы, вариационные принципы и иные строгие математические утверждения с точки зрения решаемой задачи либо неизвестны, либо не существуют. Первая часть данного выпуска посвящена построению и исследованию математических моделей природных мультифракталов. Вторая – разработке математических моделей и алгоритмов функционирования экономических систем, являющихся типичными представителями трудноформализуемых объектов.

Учебное пособие предназначено для студентов высших учебных заведений педагогического образования, гуманитарного профиля. В нем изложены математические методы обработки информации в дискретной форме, включающие разделы: информация и информационные процессы; машинная арифметика; системы счисления и кодирование информации; логические основы устройства компьютера; моделирование и формализация информационных объектов, информационных процессов; различные алгоритмы обработки информации; элементы теории графов; математические методы теории распознавания образов; компьютерный эксперимент и статистические методы обработки информации. Специфичность учебного пособия заключается в том, что оно построено на концепции интеграции предметных областей математики и информатики. Наряду с теоретическим и практическим материалом пособие содержит задания для самостоятельной работы. Содержание учебника соответствует Федеральному государственному образовательному стандарту высшего образования третьего поколения и методическим требованиям, предъявляемым к учебным изданиям. Цель учебного пособия – формирование системы знаний и умений, связанных с особенностями математических способов представления и обработки информации, как базы для развития общекультурных компетенций и основы для развития профессиональных компетенций студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению педагогического образования гуманитарного профиля.

Генетические алгоритмы в разных формах применяются к решению разных научно-технических задач. Они используются при создании вычислительных структур, в машинном обучении – при проектировании нейронных сетей или в управлении роботами. Они также применяются при моделировании развития в разных предметных областях, включая социальные-экономические системы. Также возможно и эвристико-математическое применение генетических алгоритмов для оптимизации многопараметрических функций. В случаях, когда точный оптимум не нужен, решением может считаться любое значение, лучшее, чем определенная заданная величина. Тогда генетические алгоритмы – хороший метод поиска «приемлемых» значений. Сила генетического алгоритма состоит в его способности манипулировать одновременно многими параметрами, что используется в разных проектах, включая даже проектирование самолетов. Однако формальное применение таких алгоритмов без учета временных характеристик и других особенностей реальных процессов, где их пытаются применить, может не дать ощутимого эффекта либо привести к выбору ошибочного решения. Один из способов привязки соответствующих моделей к динамике управляемых процессов является комплексное имитационное моделирование этих процессов и систем управления с применением генетических алгоритмов.

Рассматривается движение спутных коаксиальных циркуляционно-продольных потоков жидкости со взаимно противоположным вращением. Такое течение называется контрвихревым и применяется в современных технологиях микробиологической и химической промышленности, в гидротехнике, гидроэкологии, энергетике, двигателестроении. Рассмотрены вопросы математического и численного моделирования контрвихревых течений, а также гидравлика таких потоков, в том числе методики гидравлических расчетов сооружений и оборудования, основанных на их использовании. Для научных и инженерно-технических работников, аспирантов и студентов старших курсов.

Учебное пособие «Теория принятия решений» написано в соответствии с утвержденной программой дисциплины по выбору для магистрантов специализации «Компьютерные науки». Вместе с тем оно содержит и основные разделы обязательных дисциплин бакалавриата, такие как «Исследование операций», «Теория игр», «Теория игр и исследование операций». Цель издания учебного пособия – полнота и доступность изложения предмета, обеспечивающие получение необходимых математических знаний по теории принятия решений в различных областях профессиональной деятельности.

На конкретных практических примерах продемонстрированы принципы и последовательность создания компьютерной модели технологического процесса ректификационного разделения многокомпонентной смеси средствами пакета моделирующих программ ChemCAD. Книга предназначена для изучения методов компьютерного моделирования процессов ректификации одновременно с моделированием систем автоматического управления ректификационными установками и может быть рекомендована студентам, магистрам и аспирантам, а также инженерам-химикам-технологам, занимающимся решением задач расчетно-технологического проектирования и управления технологическими процессами. Изложенный подход к моделированию применим как при создании новых, так и при оптимизации существующих производств.

В рамках настоящей работы разработано программное средство для решения задачи поиска оптимального портфеля оптовых закупок предприятия розничной торговли. При этом использован метод ветвей и границ. Работа программного средства демонстрируется на практическом примере поиска оптимального портфеля оптовых закупок вентиляционного оборудования.

Одно из условий эффективного управления сложными системами – своевременность формирования управляющих воздействий. Основа своевременного принятия решений – постоянное получение актуальной информации о состоянии управляемой системы. Практика показывает, что простой мониторинг состояния не всегда обеспечивает адекватность управления, особенно для распределенных динамических систем с высоким уровнем собственной инерционности: в большинстве случаев необходимо не просто отслеживать состояние системы, но и получать информацию о возможных изменениях заблаговременно, то есть использовать в цикле управления прогноз состояния. Технологии прогнозирования, которые можно использовать для этой цели, специалистами разделяются на «активные», оценивающие возможные последствия принимаемых решений, и «пассивные», обеспечивающие прогноз изменения состояния в складывающихся условиях. По результатам анализа особенностей управления сложными системами предлагается включить в контур обратной связи автоматизированных систем поддержки принятия решений средства прогнозирования поведения управляемой системы, реализующие методологию «пассивного» прогнозирования. Анализ показывает, что предложенный подход, обозначенный автором как «активный мониторинг», позволит формировать управляющие воздействия заблаговременно с учетом прогноза развития обстановки, что обеспечит повышение качества управления и переход от существующих принципов реактивного управления распределенными человеко-машинными системами к проактивному. Для обеспечения возможности реализации предложенного подхода в статье предложена модель для задания требований к обратной связи, сформулированы требования к средствам моделирования в контуре «активного мониторинга» и проанализировано соответствие им существующих технологий прогнозирования.

Описаны подходы к решению задачи оценки риска недропользования и горного производства в условиях неполной информации о природном размещении геологических показателей в недрах. Установлены количественные взаимосвязи погрешности геометризации показателей угольных пластов и боковых пород с вероятностью наступления риска освоения недр и величиной потерь. Приведены особенности математического моделирования пространственных и факторных полей горно-геологических показателей с учетом минимизации погрешности горно-геометрических моделей. Рассмотрено влияние статистической однородности горно-геологической информации на достоверность моделей оценки риска ведения горных работ. Осуществлено сравнение оптимальности проектных решений при планировании развития горных работ на выемочных участках угольных шахт с учетом и без учета вероятностного характера исходной горно-геологической информации.

Приведены примеры решения задач по основным производственным процессам, технологии и проектированию отдельных технологических комплексов открытой разработки месторождений полезных ископаемых с использованием экскавационных машин и средств гидромеханизации. Дан пример экономической оценки проектного решения. Книга содержит значительный объем справочного материала, позволяющего найти оптимальное решение задач с применением экономико-математического моделирования. И.М. Ялтанец – д-р техн. наук, проф. кафедры «Геотехнологии освоения недр»; А.В. Макаров – генеральный директор ЗАО «Компания МТА»; В.А. Казаков – канд. техн. наук, доц. кафедры «Геотехнологии освоения недр»; П.О. Исаев – горный инженер ООО «НПО „Гольфстрим“. Для студентов вузов, обучающихся по специализации «Открытые горные работы» направления подготовки дипломированных специалистов «Горное дело». Может быть использована студентами других специальностей, а также инженерно-техническими работниками предприятий и организаций, занимающихся горными работами.

Учебное пособие содержит теоретические основы и практические примеры по определению геометрических характеристик плоских фигур. В первой главе даны определения и выводы зависимостей геометрических характеристик для сечения произвольной формы и простых фигур правильной формы. Во второй главе рассмотрены изменения геометрических характеристик при преобразовании осей координат. Приведены функциональные зависимости моментов инерции от угла поворота центральных осей. В третьей главе рассмотрены геометрические характеристики фигур сложного очертания. Даны алгоритмы вычисления центра тяжести и положения главных центральных осей, значения главных центральных моментов. Для решения инженерных задач предложены алгоритмы вычисления, составлены таблицы и диаграммы. Примеры приведены в матричном виде, что удобно при проведении громоздких расчетов. В приложении дан сортамент и расчетное сопротивление стали. Учебное пособие предназначено для студентов строительных специальностей, изучающих предмет «Сопротивление материалов» и занимающихся практическими расчетами строительных конструкций.

Изложены основные методы численного моделирования полупроводниковых структур микро- и наноэлектроники, основанные на решении фундаментальной системы уравнений: Пуассона, непрерывности и переноса. Рассмотрены основные приближения базовой системы уравнений и границы их применимости. Представлены методы дискретизации фундаментальной системы уравнений (конечных разностей и конечных элементов) для последующего решения и сами методики решения. Отдельно рассмотрены подходы к моделированию полупроводниковых наноструктур с учетом влияния квантовых эффектов. Описаны методы численного решения стационарного и нестационарного уравнений Шредингера и метод совместного решения уравнений Шредингера и Пуассона для полупроводниковых гетероструктур. Предназначено для студентов, обучающихся в магистратуре по направлению подготовки 11.04.04 «Электроника и наноэлектроника».