Методы исследования математических моделей.

Министерство образования и науки Российской Федерации
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Оренбургский государственный педагогический университет»
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по научной работе
______________А.Г. Иванова
«23 » сентября 2011г.
ПРОГРАММА
ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА
ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ
05.13.18 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ,
ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ И КОМПЛЕКСЫ ПРОГРАММ
Оренбург - 2011 г.
Программа составлена в соответствии с утвержденными ФГТ
и рекомендациями по формированию основных профессиональных
образовательных
программ
послевузовского
профессионального
образования.
Автор _________/ И.А. Акимов, доктор технических наук, профессор
Программа одобрена на заседании кафедры математического анализа
и методики преподавания математики
от «23» июня 2011г., протокол № 10
Согласовано:
Зав. кафедрой _______________________ / И.А. Акимов
Начальник УАДиПК____ ______________/ О.М. Мысенко
Введение
В основе настоящей программы лежит материал курсов:
функциональный анализ, математическая физика, теория вероятностей,
математическая статистика, численные методы.
1. Математические основы
Элементы теории функций и функционального анализа. Понятие меры
и интеграла Лебега. Метрические и нормированные пространства.
Пространства интегрируемых функций. Пространства Соболева. Линейные
непрерывные функционалы. Теорема Хана—Банаха. Линейные операторы.
Элементы спектральной теории. Дифференциальные и интегральные
операторы.
Экстремальные задачи. Выпуклый анализ. Экстремальные задачи
в евклидовых пространствах. Выпуклые задачи на минимум. Математическое
программирование,
линейное
программирование,
выпуклое
программирование. Задачи на минимакс. Основы вариационного исчисления.
Задачи оптимального управления. Принцип максимума. Принцип
динамического программирования.
Теория вероятностей. Математическая статистика. Аксиоматика
теории вероятностей. Вероятность, условная вероятность. Независимость.
Случайные величины и векторы. Элементы корреляционной теории
случайных векторов. Элементы теории случайных процессов. Точечное
и интервальное оценивание параметров распределения. Элементы теории
проверки статистических гипотез. Элементы многомерного статистического
анализа. Основные понятия теории статистических решений. Основы теории
информации.
2. Информационные технологии
Принятие решений. Общая проблема решения. Функция потерь.
Байесовский и минимаксный подходы. Метод последовательного принятия
решения.
Исследование операций и задачи искусственного интеллекта.
Экспертизы и неформальные процедуры. Автоматизация проектирования.
Искусственный интеллект. Распознавание образов.
3. Компьютерные технологии
Численные методы. Интерполяция и аппроксимация функциональных
зависимостей. Численное дифференцирование и интегрирование. Численные
методы поиска экстремума. Вычислительные методы линейной алгебры.
Численные методы решения систем дифференциальных уравнений. Сплайнаппроксимация, интерполяция, метод конечных элементов. Преобразования
Фурье, Лапласа, Хаара и др. Численные методы вейвлет-анализа.
Вычислительный
эксперимент.
Принципы
проведения
вычислительного эксперимента. Модель, алгоритм, программа.
Алгоритмические языки. Представление о языках программирования
высокого уровня. Пакеты прикладных программ.
4. Методы математического моделирования
Основные принципы математического моделирования. Элементарные
математические модели в механике, гидродинамике, электродинамике.
Универсальность
математических
моделей.
Методы
построения
математических моделей на основе фундаментальных законов природы.
Вариационные принципы построения математических моделей
Методы исследования математических моделей. Устойчивость.
Проверка адекватности математических моделей.
Математические модели в научных исследованиях. Математические
модели в статистической механике, экономике, биологии. Методы
математического моделирования измерительно-вычислительных систем.
Задачи редукции к идеальному прибору. Синтез выходного сигнала
идеального прибора. Проверка адекватности модели измерения
и адекватности результатов редукции.
Модели динамических систем. Особые точки. Бифуркации.
Динамический хаос. Эргодичность и перемешивание. Понятие о
самоорганизации. Диссипативные структуры. Режимы с обострением.
Рекомендуемая литература
Основная литература:
1. Боровков А.А. Математическая статистика. М.: Наука, 1984.
2. Боровков А.А. Теория вероятностей. М.: Наука, 1984.
3. Васильев Ф.П. Численные методы решения экстремальных задач. М.:
Наука, 1981.
4. Калиткин Н.Н. Численные методы. М.: Наука, 1978.
5. Колмогоров А.Н., Фомин С.В. Функциональный анализ. М.: Наука,
1984.
6. Лебедев В. В. Математическое
моделирование
социальноэкономических процессов. М.: ИЗОГРАФ, 1997.
7. Математическое моделирование / Под ред. А.Н. Тихонова,
В.А. Садовничего и др. М.: Изд-во МГУ, 1993.
8. Петров А.А., Поспелов И.Г., Шананин А.А. Опыт математического
моделирования экономики. М.: Энергоатомиздат, 1996.
9. Пытьев Ю.П. Методы математического моделирования измерительновычислительных систем. М.: Физматлит, 2002.
10.Самарский А.А., Михайлов А.П. Математическое моделирование. М.:
Физматлит, 1997.
Дополнительная литература:
1. Вентцель Е.С. Исследование операций. М.: Сов. радио, 1972.
2. Демьянов В.Ф., Малоземов В.Н. Введение в минимакс. М.: Наука, 1972.
3. Краснощеков П.С., Петров А.А. Принципы построения моделей. М.:
Изд-во МГУ, 1984.
4. Пытьев Ю.П. Математические методы анализа эксперимента. М.:
Высш. школа, 1989.
5. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач. М.:
Наука, 1979.
6. Чуличков А.И. Математические модели нелинейной динамики. М.:
Физматлит, 2000.
Вопросы вступительного экзамена в аспирантуру
для поступающих на специальность
05.13.18 Математическое моделирование, численные методы
и комплексы программ
1. Понятие «модель» и «моделирование». Сущность процесса
моделирования. Общая схема моделирования.
2. Общие понятия о численных методах. Вычислительный эксперимент,
вычислительный алгоритм.
3. Компьютерные технологии решения прикладных задач. Типы задач.
Области применения.
4. Сложные системы как объекты исследования и моделирования. Задачи
исследования. Использование математических моделей.
5. Методы исследования математических моделей. Задачи исследования.
6. Комплексы программ как сложные прикладные программные системы.
Основные понятия и определения.
7. Классификация моделей и форм моделирования. Основные понятия
и области применения.
8. Методы оптимизации: основные понятия, оптимизационные задачи,
оптимальное
решение,
оптимальный
результат.
Параметры.
Показатели. Критерии.
9. Информационно-техническое обеспечение (ИТО) решения прикладных
задач. Назначение, структура и состав ИТО.
10.Математическая модель и ее основные элементы. Требования
к моделям.
11.Классическая задача оптимизации. Общая постановка задачи.
Показатели, критерии.
12.Автоматизированные
информационные
системы.
Назначение,
структура и область применения.
13.Принципы построения математических моделей. Функции, целевая
функция, ограничения.
14.Многокритериальная оптимизация. Общие понятия.
15.Виды обеспечения АИС. Назначение, структура, состав, основные
характеристики.
16.Макро- и микро-подходы при моделировании. Элементы и подсистемы
сложной системы.
17.Задачи математического программирования. Типы задач и методы
решения.
18.Техническое обеспечение автоматизированных информационных
систем, требования, структура, состав, основные характеристики.
19.Основные типы математических моделей. Общие понятии. Основные
характеристики.
20.Понятие о линейном программировании. Общая постановка задачи.
21.Программное обеспечение автоматизированных информационных
систем, требования, структура, состав, основные характеристики.
22.Статистические и динамические модели. Основные понятия.
23.Понятие о нелинейном программировании. Постановка задачи.
24.Информационное обеспечение. Базы и банки данных. Назначение,
состав, структура.
25.Детерминированные и стохастические модели. Основные понятия.
26.Целочисленное программирование. Основные понятия.
27.Традиционные и новые информационные технологии. Средства их
реализации.
28.Оптимизационные модели. Основные понятия.
29.Стохастическое программирование. Основные понятия.
30.Проектирование информационных систем. Типовые этапы работ и
основные результаты. Нормативно-правовая база проектирования
систем и информационных технологий.
31.Методы статистического моделирования. Основные понятия. Области
применения.
32.Метод динамического программирования. Основные понятия.
Постановка задачи.
33.Проектирование программных средств. Этапы работ. Средства
проектирования. Нормативно-правовая база.
34. Имитационное моделирование. Сущность, основные понятия Область
применения.
35.Исследование операций. Предмет и общие понятия. Задачи
исследования операций.
36.Этапы создания имитационных моделей. Формализация объектов.
Моделирующие алгоритмы.
37.Методы исследования математических моделей. Задачи исследования.
38.Защита и информационная безопасность автоматизированных
информационных систем и комплексов программ. Цели и задачи.
Основные методы и средства реализации.
39.Технология
имитационного
моделирования.
Использование
имитационных моделей.
40.Основные понятия о численных методах. Вычислительный
эксперимент, вычислительный алгоритм.
41.Средства автоматизации имитационного моделирования. Языки
и системы моделирования. Основные понятия.
42.Методы оптимизации, Оптимизационные задачи. Оптимальный
результат. Примеры. Показатели. Критерии.
43.Комплексы программ как сложные прикладные программные системы.
Основные понятия и определения.