SCI Библиотека

Учебное пособие содержит третью часть курса лекций в презентациях по
дисциплине «Методы программирования». Оно включает в себя 7 лекций, в которых
рассматриваются важные темы этой дисциплины: алгоритмы на графах, перестановки,
коды Грея, генераторы псевдослучайных чисел. По каждой теме излагается
теоретический материал, приводятся примеры решения задач, а также задачи для
самостоятельного решения и для контроля знаний. Во второй части учебного пособия
размещены методические материалы: семестровые задания по темам лекций, списки тем
и вопросов для подготовки к контрольным работам и примерные варианты контрольных
работ, программа экзамена по дисциплине «Методы программирования» и список
литературы.
Учебное пособие предназначено для студентов 4 курса математического факультета,
обучающихся по специальности Компьютерная безопасность. Оно может быть
рекомендовано студентам других специальностей и направлений, изучающих
дисциплины «Языки программирования», «Объектно-ориентированное
программирование», «Алгоритмы и структуры данных».
Печатается по решению Ученого совета математического факультета ФГОУ ВО
«Тверской государственный университет» (протокол No 10 от 09.07.2024 г.).

В работе предложен матричный метод решения линейной
краевой задачи с краевым условием Дирихле для обыкновенного
дифференциального уравнения на отрезке. Впервые получены
квадратные матрицы локальной аппроксимации для первой и второй
производных с восьмым порядком погрешности. Доказана теорема,
формулирующая достаточные условия корректности предложенного
алгоритма. Численно решены три примера. В задачах приведены
таблицы для векторов решения. Программы, вынесенные в приложение,
подтверждают численные решения примеров в табличном виде.
Полученный алгоритм дополнит имеющиеся алгоритмы для
решения краевых задач. Для студентов физико-математических
специальностей, студентов педагогических, технических университетов,
преподавателей, инженеров, программистов применяющих в своей
практической деятельности обыкновенные дифференциальные
уравнения и методы решения краевых задач.

В работе впервые доказана теорема – обобщенная формула
Леонарда Эйлера для произвольного непланарного графа, то есть графа
с пересечением ребер. Введено определение степени точки пересечения
для ребер графа по аналогии с определением со степенью вершины
графа.
Полученная формула найдет применение в теории графов и
войдет в курс лекций по дискретной математике и теории графов. Для
студентов физико-математических специальностей, студентов
педагогических, технических университетов, преподавателей,
инженеров, программистов использующих в своей практической
деятельности теорию графов, комбинаторную геометрию, теорию
алгоритмов.

В работе предложены алгоритмы и программы вычисления
производной дробного порядка, принимающего значения на интервале
(0,2) на основе модифицированной формулы Герасимова-Капуто.
Дополнительное слагаемое в формуле учитывает порядок производной,
аргумент t и значение функции (производной целого порядка) в нуле.
Все программы написаны на языке Fortran, который
оптимизирован для математических расчетов. Для студентов физико-
математических специальностей, студентов педагогических,
технических университетов, преподавателей, инженеров,
программистов использующих в своей практической деятельности
численные методы и специальные математические функции.

Книга посвящена разработке новых методов приближенного решения модельных задач гидробиологии мелководного водоема. В монографии приведен обзор и анализ существующих моделей биологической кинетики мелководных водоемов. Разработаны новые модели гидробиологических процессов, влияющих на качество вод мелководных водоемов, численно реализованные с помощью методов вариационного типа: метода минимальных невязок, метода минимальных поправок и метода скорейшего спуска. Описаны новые методы решения задач гидробиологии моря на основе расщепления по физическим процессам и по координатам с использованием алгоритмов CR (Cyclic Reduction) и FACR (комбинация методов FA (Fourier Algorithm) и CR). Алгоритмы методов решения модельных задач гидробиологии моря описаны на примере задачи динамики вредоносной водоросли в мелководном водоеме, реализованы на многопроцессорной вычислительной системе.

Разработан исследовательско-прогнозный комплекс, предназначенный для численной реализации прогнозных гидробиологических моделей.

Монография предназначена для научных сотрудников, инженеров, аспирантов и магистрантов, специализирующихся в области математического моделирования, прикладной математики, гидрофизики и биологической кинетики.

Книга посвящена анализу методов приближенного решения модельных задач гидробиологии мелководного водоема. Модельные задачи гидробиологии моря могут быть численно реализованы с помощью методов вариационного типа: метода минимальных невязок, а также метода минимальных поправок. Описаны методы решения модельных задач гидробиологии моря на примере задачи динамики вредоносной водоросли в мелководном водоеме, а также алгоритмы, используемые при создании библиотеки программ, реализованной на многопроцессорной вычислительной системе. Разрабатываются новые методы решения задач гидробиологии моря на основе расщепления по физическим процессам и по координатам с использованием алгоритмов CR (Cyclic Reduction) и FACR (комбинация методов FA (Fourier Algorithm) и CR). Разработан исследовательско-прогнозный комплекс, предназначенный для численной реализации прогнозных гидробиологических моделей.

Монография предназначена для научных сотрудников, инженеров, аспирантов и магистрантов, специализирующихся в области математического моделирования, прикладной математики, гидрофизики и биологической кинетики.

В монографии представлен новый подход к построению эффективных рандомизированных алгоритмов для решения оптимизационных задач кластеризации и размещения, позволяющих получать результат повышенной точности и устойчивости за ограниченное время. Под точностью в данном случае понимается способность алгоритма достигать такого значения целевой функции, которое трудно улучшить известными методами. Под стабильностью мы понимаем способность рандомизированного алгоритма останавливаться на одном и том же решении, либо на очень близких решениях в ходе многократных запусков алгоритма из произвольного начального решения. При этом алгоритмы способны эффективно решать задачи кластеризации в различных постановках и с различными целевыми функциями. Адресована студентам, аспирантам, преподавателям, научным работникам для использования в своей профессиональной области.

В монографии для решения уравнений Максвелла или соответствующих им волновых уравнений в ограниченной расчетной области предложен барицентрический метод. Основная идея метода заключается в задании векторного или скалярного аппроксимационного полинома для всей расчетной области без ее разбиения на элементарные подобласти. Предполагается, что расчетная область является областью с кусочно-линейной границей. Аппроксимация задается в барицентрической системе координат. Для произвольных областей заданы правила перевода прямоугольных координат Евклидова пространства в барицентрические и обратно. С учетом свойств конформного отображения для строгого определения барицентрических координат для произвольной расчетной области разработаны методы прямого и обратного конформных отображений односвязной области с кусочно-линейной границей на каноническую.

Издание предназначено для научных работников, аспирантов и инженеров, занимающихся вопросами численного решения краевых задач математической физики.

Исследованы особенности сверхзвукового течения при вылете пеллета со скоростью из канала в сферически затупленном цилиндре. Расчет обтекания движущихся тел выполнен с использованием метода свободной границы (вариант подхода «immersed boundary method») и многоуровневых декартовых се-
ток с локальной адаптацией на основе вейвлетного анализа. Выделено несколько характерных стадий течения и продемонстрировано снижение сопротивления
цилиндра до 70% от изначального

Изложены результаты применения регуляризованных, или квазигазодинамических (КГД) уравнений газовой динамики к задачам численного моделирования до- и сверхзвуковых течений вязкого сжимаемого газа. Рассмотрены задачи о распаде разрывов и турбулентные течения при невысоких числах Рейнольдса. Наличие диссипации специального вида позволяет единообразно моделировать указанные типы течений.