Министерство образования Российской Федерации Владивостокский государственный университет экономики и сервиса Филиал в г. Находке ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ ТЕСТОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ ПО ДИСЦИПЛИНАМ «ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАТЕМАТИКА», «ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ» Направления: 654700 Информационные системы 350000 Междисциплинарные специальности Специальности: 220100 Вычислительные машины, комплексы системы и сети 351400 Прикладная информатика (в экономике) Находка 2003 Министерство образования Российской Федерации Владивостокский государственный университет экономики и сервиса Филиал в г. Находке ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ ТЕСТОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ ПО ДИСЦИПЛИНАМ «ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАТЕМАТИКА», «ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ» Направления: 654600 Информатика и вычислительная техника 350000 Междисциплинарные специальности Специальности: 220100 Вычислительные машины, комплексы, системы и сети 351400 Прикладная информатика (в экономике) Находка 2003 Печатается по решению ученого совета филиала ВГУЭС в г. Находке. Авторы – составители: Ф.А. Юн, к.т.н., доцент А.В. Давыдов, к.ф.-м.н., доцент Рецензент: зав. Кафедрой математики и информатики НФ ДВГАЭУ, д-р ф.- м.н, профессор Г.И. Долгих © Юн Ф.А., Давыдов А.В., составление, 2003 © Институт технологии и бизнеса, 2003 I. ПЕРЕЧЕНЬ ПЕДАГОГИЧЕСКИХ ТЕСТОВЫХ ЗАДАНИИ ВАРИАНТ 1 1. Норма матрицы А aij - это а) вектор – строка; б) число; в) вектор – столбец. 12 10 5 12 1 1 9 4 2. Норма 2 матрицы равна 6 3 3 2 11 8 7 4 а) 30; б) 39; в) 28,6356. 3. Процесс построения значения корней системы с заданной точностью в виде предела последовательности некоторых векторов называется а) итерационным; б) сходящимся; в) расходящимся. 4. Процесс Зейделя для линейной системы Х Х сходится к единственному решению при любом выборе начального приближения, если какая-нибудь из норм матрицы а) больше единицы; б) меньше единицы; в) равна единице. 5. Процесс нахождения приближенных значений корней уравнения разбивается на а) построение графика и уточнение корней до заданной степени точности; б) отделение корней и уточнение корней до заданной степени точности; в) уточнение корней до заданной степени точности и определение погрешности приближения. 6. Количество действительных положительных корней алгебраического уравнения Рn x 0 с действительными коэффициентами (подсчитываемыми каждый столько раз, какова его кратность) либо равно числу перемен знака в последовательности коэффициентов уравнения, либо на четное число меньше. Это правило а) Декарта; б) Штурма; в) Лагранжа. 3 7. Верхняя граница положительных корней уравнения методу Лагранжа находится по формуле а) R 1 m Рn x 0 по B , m - номер первого отрицательного коэффициента, B a0 наибольшая из абсолютных величин отрицательных коэффициентов б) R 1 A ; a0 в) x R , при котором положительные значения. Pn x ; Pn x и все производные принимают 8. Интерполяционным многочленом называется многочлен, а) значения которого в узлах интерполяции равны значению табличной функции в этих узлах; б) n -й степени; в) параболического вида. 9. Конечные табличные разности используются в интерполяционной формуле а) Гаусса для равноотстоящих узлов интерполяции; б) Эйткина для равноотстоящих узлов интерполяции; в) Ньютона для равноотстоящих узлов интерполяции; г) Лагранжа для равноотстоящих узлов интерполяции. 10. Первый интерполяционный многочлен Лагранжа имеет вид: а) Ln x б) y i 0 i x x0 x xi 1 x xi 1 x xn ; xi x0 xi xi 1 xi xi 1 xi xn y0 2 y0 x x 0 x x0 x x1 1!h 2!h 2 n y0 x x0 n !h n Pn x yn 4 n Pn x y0 в) x xn1 ; yn 1 2 yn 2 x x n x xn x xn1 1!h 2!h2 n y0 x xn n !h n x x1 11. Квадратурная формула Гаусса имеет вид b а) f x x b a f a f b 2 a b б) b a n1 y f x x a в) b f x x i 0 i ; b a a1 г) n ; 6n y0 y2 n 4 y1 f x x c f x c f x 1 1 2 2 y2 n 1 2 y2 y2 y2 n 2 ; cn f xn . 1 12. По методу Пикара любое приближение решения дифференциального уравнения определяется по формуле а) yk 1 yk yk , где yk yk ba ; n x б) yn x y0 f x, yn1 x ; x0 в) yi 1 yi h yi yi1 , где yi1 f xi 1 , yi 1 ; 2 h k 1 f xi , yi f xi 1 , yi1 ; 2 1 i i i i k1 2k2 2k3 k4 . д) yi 1 yi yi , где yi 6 k г) yi 1 yi 5 ВАРИАНТ 2 1. Максимальная сумма модулей элементов матрицы по строкам есть а) норма 2; б) норма 3; в) норма 1. 12 10 5 12 1 1 9 4 2. Норма 3 матрицы равна 6 3 3 2 11 8 7 4 а) 30; б) 39; в) 28,6356. 3. Итерационный процесс построения приближений по формуле X k 1 X называется k а) методом Зейделя; б) методом Ньютона; в) методом итерации. 4. Процесс Зейделя для линейной системы Х Х сходится к единственному решению при любом выборе начального приближения, если а) какая - ни будь из норм матрицы меньше единицы; б) и только если норма 1 матрицы меньше единицы; в) и только если норма 1 матрицы равна единице. 5. К способам уточнения корней не относится а) метод проб, метод хорд, метод касательных, метод итераций; б) метод проб, метод хорд, метод касательных, метод Зейделя; в) метод проб, метод хорд, метод касательных. 6. Число отрицательных корней уравнения Рn x 0 равно числу а) перемен знака в последовательности коэффициентов Pn x или на четное число меньше; б) постоянств знака в последовательности коэффициентов Pn x или на четное число меньше; в) постоянств знака в последовательности коэффициентов Pn x или на четное число меньше. 6 7. Верхняя граница положительных корней уравнения Рn x 0 по методу Ньютона находится по формуле а) R 1 m B , m - номер первого отрицательного коэффициента, B a0 наибольшая из абсолютных величин отрицательных коэффициентов Рn x ; б) R 1 в) A ; a0 x R , при котором Рn x и все производные принимают положительные значения. 8. Разность между значениями функции в соседних узлах интерполяции называется а) центральной разностью первого порядка; б) конечной разностью первого порядка; в) разделенной разностью первого порядка. 9. Центральные табличные разности используются в интерполяционной формуле а) Ньютона для равноотстоящих узлов интерполяции; б) Гаусса для равноотстоящих узлов интерполяции; в) Эйткина для равноотстоящих узлов интерполяции; в) Лагранжа для равноотстоящих узлов интерполяции. 10. Квадратурными формулами называются а) формулы приближенного интегрирования; б) формула квадратного трехчлена; в) формулы нахождения квадрата суммы. 11. Операция представления функции f x рядом Фурье называется а) почленным интегрированием; б) почленным дифференцированием; в) гармоническим анализом. 7 12. По методу Эйлера n e приближение решения дифференциального уравнения определяется по формуле а) yk 1 yk yk , где yk yk ba ; n x б) yn x y0 f x, yn1 x ; x0 в) yi 1 yi h yi yi1 , где yi1 f xi 1 , yi 1 ; 2 h k 1 f xi , yi f xi 1 , yi1 ; 2 1 i i i i k1 2k2 2k3 k4 . д) yi 1 yi yi , где yi 6 k г) yi 1 yi 8 ВАРИАНТ 3 1. Максимальная сумма модулей элементов матрицы по столбцам есть а) норма 2; б) норма 3; в) норма 1. 11 10 5 12 1 0,5 9 4 2. Норма 3 матрицы равна 6 0 5 2 4 8 7 4 а) 38; б) 26; в) 26,4244. 3. Итерационный процесс построения приближений по формуле xi k 1 i 1 i ij xj k 1 j 1 а) методом Зейделя; k ij xj называется б) методом Ньютона; в) методом итерации. 4. Для оценки погрешности метода Зейделя применяется формула а) k 1 1 ; б) k 1 1 ; в) k X X 1 1 1 0 1 . 1 5. Идея метода хорд состоит в том, что на достаточно малом промежутке a, b дуга кривой y f x заменяется стягивающей её хордой. В качестве приближенного пересечения хорды с осью формулой а) xn 1 xn значения корня принимается точка Ox . Координаты этой точки определяются f xn b xn f b f xn б) xn xn1 ; в) xn 1 xn ; f xn . f xn 9 6. Если уравнение полное, то а) количество его положительных корней равно числу перемен знака в последовательности коэффициентов или на четное число меньше, а количество отрицательных корней - числу постоянств знака или на четное число меньше; б) количество его положительных корней равно числу постоянств знака в последовательности коэффициентов или на четное число меньше, а количество отрицательных корней — числу перемен знака или на четное число меньше; в) количество его положительных корней равно числу постоянств знака в последовательности коэффициентов или на четное число меньше. 7. Верхняя граница положительных корней уравнения Рn x 0 по правилу кольца находится по формуле I п а) R 1 m B , m - номер первого отрицательного коэффициента, B a0 наибольшая из абсолютных величин отрицательных коэффициентов Рn x ; б) R 1 в) A ; a0 x R , при котором Рn x и все производные принимают положительные значения. 8. Конечные табличные разности используются в интерполяционной формуле а) Ньютона; б) Гаусса; в) Эйткина; г) Лагранжа. 9. Разделенные табличные разности используются в интерполяционной формуле а) б) в) г) д) 10 Ньютона для равноотстоящих узлов интерполяции; Гаусса для равноотстоящих узлов интерполяции; Ньютона для неравноотстоящих узлов интерполяции; Эйткина для равноотстоящих узлов интерполяции; Лагранжа для неравноотстоящих узлов интерполяции. 10. Формула приближенного прямоугольников имеет вид b а) f x x b a f a f b 2 a b б) b a n1 y f x x в) b f x x i 0 i 6n 1 методом ; y0 y2 n 4 y1 f x x c f x c f x 1 интеграла ; b a a1 г) n a вычисления 2 2 y2 n 1 2 y2 y2 y2 n 2 ; cn f xn . 1 11. График решения обыкновенного дифференциального уравнения называется а) интегральной кривой; б) кривой второго порядка; в) гиперболой. 12. По методу Эйлера Коши приближение дифференциального уравнения определяется по формуле а) yk 1 yk yk ; б) yn x y0 f x, yn1 x ; решения x x0 в) yi 1 yi h yi yi1 , где yi1 f xi 1 , yi 1 ; 2 h k 1 f xi , yi f xi 1 , yi1 ; 2 1 i i i i k1 2k2 2k3 k4 . д) yi 1 yi yi , где yi 6 k г) yi 1 yi 11 ВАРИАНТ 4 1. Корень квадратный из суммы квадратов модулей всех элементов матрицы есть а) норма 2; б) норма 3; в) норма 1. 5 12 9 4 равна 5 2 7 4 11 10 2. Норма 2 матрицы 1 0,5 6 0 4 8 а) 38; б) 26; в) 26,4244. 3. Процесс интеграции для системы Х Х сходится к единственному решению независимо от выбора начального вектора, если сумма модулей элементов строк или сумма модулей столбцов а) больше единицы; б) меньше единицы; в) равно единице. 4. Если для получения значения функции по данному значению аргумента нужно выполнить арифметические операции и возведение в степень с рациональным показателем, то функция называется а) алгебраической; б) трансцендентной; в) рациональной. 5. Идея метода касательных состоит в том, что на достаточно малом промежутке a, b дуга кривой y f x заменяется касательной к этой кривой. В качестве приближенного значения корня принимается точка пересечения касательной с осью Ox . Координаты этой точки определяются формулой а) xn 1 xn f xn b xn f b f xn ; б) xn xn1 ; в) xn 1 xn f xn . f xn 6. Число действительных правилу Штурма равно корней уравнения 5 x 20 x 3 0 по 3 а) один положительный корень, два отрицательных корня; б) два положительных корня, один отрицательный корень; в) три положительных корня. 12 7. Основными характеристиками табличных функций являются а) название функций, объем, шаг, количество знаков табулируемой функции, количество входов; б) начальное значение, объём, шаг, количество знаков табулируемой функции, количество входов; в) название функций, объём, шаг, начальное и конечное значения, количество входов. 8. Центральные табличные разности используются в интерполяционной формуле а) Ньютона; б) Гаусса; в) Эйткина; г) Лагранжа. 9. Интерполяционный многочлен Лагранжа имеет вид: а) Ln x б) n i 0 Pn x y0 в) y0 2 y x x0 20 x x0 x x1 1!h 2!h n y0 x x0 n !h n Pn x yn x x0 x xi 1 x xi 1 x xn ; xi x0 xi xi 1 xi xi 1 xi xn yi x xn1 ; yn 1 2 y x xn n22 x xn x xn1 1!h 2!h n y0 x xn n !h n а) f x x b a f a f b 2 a b б) f x x b a n1 y в) b f x x a1 г) n a i 0 i 1 1 2 интеграла методом ; y0 y2 n 4 y1 f x x c f x c f x 1 вычисления ; b a 6n x x1 10. Формула приближенного прямоугольников имеет вид b 2 y2 n 1 2 y2 y2 y2 n 2 ; cn f xn . 13 11. Всякое решение, которое может быть получено из общего при определенных числовых значениях произвольных постоянных, входящих в общее решение, называется а) допустимым решением дифференциального уравнения; б) общим решением дифференциального уравнения; в) частным решением дифференциального уравнения. 12. По методу Эйлера Коши приближение дифференциального уравнения определяется по формуле а) yk 1 yk yk ; б) yn x y0 f x, yn1 x ; x x0 в) yi 1 yi h yi yi1 , где yi1 f xi 1 , yi 1 ; 2 h k 1 f xi , yi f xi 1 , yi1 ; 2 1 i i i i k1 2k2 2k3 k4 . д) yi 1 yi yi , где yi 6 k г) yi 1 yi 14 решения ВАРИАНТ 5 12 10 5 12 1 1 9 4 равна 1. Норма 1 матрицы 6 3 3 2 11 8 7 4 a) 30; 6) 39; в) 28,6356. 5 12 9 4 равна 5 2 7 4 11 10 1 0, 5 2. Норма 1 матрицы 6 0 4 8 a) 38; 6) 26; в) 26,4244. 3. Для оценки погрешности метода итерации применяется формула а) k 1 1 ; б) k 1 1 ; в) k X X 1 1 1 0 1 . 1 4. Если для получения значения функции по данному значению аргумента нужно выполнить арифметические операции и возведение в степень с целым показателем, то функция называется а) алгебраической; б) трансцендентной; в) рациональной. 5. Идея метода итерации состоит в том, что уравнение x 0 заменяется равносильным ему уравнением x f x . В качестве приближенного значения корня принимается значение, которое определяется формулой а) xn 1 xn f xn b xn f b f xn ; б) xn f xn1 ; в) xn 1 xn f xn . f xn 6. Отделение корней уравнения 5 x 20 x 3 0 по правилу Штурма в интервалах до длины, равной 1, показало, что корни расположены в интервалах 3 0;1 ; 1, 2 ; 1;3 ; б) 3; 2 ; 1, 2 ; 1;3 ; в) 3; 2 ; 0,1 ; 1;2 . а) 15 7. Процесс вычисления значений функции в точках от узлов интерполяции, называют x , отличных а) интерполированием; б) дифференцированием; в) интегрированием. 8. Разделенные табличные разности используются в интерполяционной формуле а) Ньютона; б) Гаусса; в) Эйткина; г) Лагранжа. 9. Второй интерполяционный многочлен Ньютона имеет вид: а) Ln x n i 0 x x0 x xi 1 x xi 1 x xn ; xi x0 xi xi 1 xi xi 1 xi xn yi y0 2 y0 б) Pn x y0 x x0 2 x x0 x x1 1!h 2!h n y0 x x0 n !h n x xn1 ; yn 1 2 yn 2 в) Pn x yn x xn x xn x xn1 1!h 2!h2 n y0 x xn n !h n x x1 10. Квадратурная формула Симпсона имеет вид b а) f x x b a f a f b 2 a b б) f x x b a n1 y в) b f x x a1 г) i 0 i ; b a 6n y0 y2 n 4 y1 f x x c f x c f x 1 1 16 n a ; 1 2 2 y2 n 1 2 y2 cn f xn . y2 y2 n 2 ; 11. Задача отыскания решения дифференциального уравнения, удовлетворяющего начальным условиям, называется задачей а) Коши; б) Липшица; в) Пикара. 12. По методу Рунге Кутта приближенное дифференциального уравнения определяется по формуле а) yk 1 yk yk ; б) yn x y0 f x, yn1 x ; решение x x0 в) yi 1 yi h yi yi1 , где yi1 f xi 1 , yi 1 ; 2 h k 1 f xi , yi f xi 1 , yi1 ; 2 1 i i i i k1 2k2 2k3 k4 . д) yi 1 yi yi , где yi 6 k г) yi 1 yi 17 КЛЮЧИ ПРАВИЛЬНЫХ ОТВЕТОВ ПО ДИСЦИПЛИНАМ «ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАТЕМАТИКА», «ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ» № задания Вариант 1 Вариант 2 Вариант 3 Вариант 4 Вариант 5 1 б в а б б 2 а в в б а 3 а в а б а 4 б а в а в 5 б а а в б 6 а а а б в 7 а в б а а 8 а б а б а 9 в б в а в 10 б б б а в 11 г в а в а 12 б а в г д МЕТОДИКА ОЦЕНКИ РЕЗУЛЬТАТОВ ТЕСТИРОВАНИЯ ПО ДИСЦИПЛИНАМ «ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАТЕМАТИКА», «ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ» Правильным ответом является один. Ответ считается правильным, если он полностью совпадает с данными в таблице ответов. Общая оценка выставляется в соответствии со следующей шкалой: Количество баллов 11-12 8-10 5-7 4 и менее 18 Оценка отлично хорошо удовлетворительно неудовлетворительно II. ОБЩИЕ ДАННЫЕ О ПЕДАГОГИЧЕСКИХ ТЕСТОВЫХ МАТЕРИАЛАХ 1. Название учебных предметов: «Вычислительная математика», «Численные методы». 2. Специальности: 220100 Вычислительные машины, комплексы, системы и сети, 351400 Прикладная информатика (в экономике). 3. Кафедра информационных технологий и компьютерных систем Находкинского филиала Владивостокского государственного университета экономики и сервиса. 4. Разработала Юн Феня Александровна, к.т.н., доцент кафедры информационных технологий и компьютерных систем; Давыдов Александр Владимирович, к.ф.-м.н., доцент кафедры информатики ДВГАЭУ. 5. Период разработки: 15.10.2002-10.03.2003. III. СПЕЦИФИКАЦИЯ ПТМ 1. Цели ПТМ: проверка знаний студентов, контроль качества знаний по дисциплинам «Вычислительная математика», «Численные методы». 2. Перечень специальности и направлений подготовки, для которых планируется использование ПТМ: направления 350000 Междисциплинарные специальности, 654600 Информатика и вычислительная техника по специальностям 220100 Вычислительные машины, комплексы, системы и сети и 351400 Прикладная информатика (в экономике). 3. Перечень исходных документов, использованных при разработке ПТМ: • Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования РФ по специальностям: 351400 Прикладная информатика (в экономике) от 14.03.2000 №52 мжд/сп.; 220100 Вычислительные машины, комплексы, системы и сети от 27.03.2000 №224 тех/дс; • Учебные программы специальностей 351400 Прикладная информатика (в экономике) и 220100 Вычислительные машины, комплексы, системы и сети. 4. Вид ПТМ: гомогенный. 5. Наименование подхода к разработке ПТМ: нормативноориентировочный, оценка уровня знаний студентов проводится в тестовой форме, результаты тестирования оцениваются по пятибалльной системе. 6. Число заданий в каждом варианте: 12 заданий. 7. Количество и процентное содержание заданий каждой формы: в 60 тестовых заданиях, предложенных в пяти вариантах, имеется 60 оригинальных (неповторяющихся) заданий (100%). 8. Число заданий с выбором правильного ответа: каждое задание имеет один правильный ответ. 9. Вес каждого задания при подсчете баллов испытуемых: все задания в каждом варианте равнозначны, следовательно, имеют одинаковый вес. 10. Время выполнения каждого задания: время выполнения каждого задания - 5 мин, на выполнение одного варианта - 100 мин. 19 СПИСОК РЕКОМЕНДОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ Основная литература 1. Васильков Ю.В., Василькова Н.Н. Компьютерные технологии вычислений в математическом моделировании. — М.: Финансы и статистика, 2001. 2. Вержбицкий В.М. Численные методы. Линейная алгебра и нелинейные уравнения. - М.: Высш. шк., 2000. 3. Бахвалов Н.С., Лапин А.В., Чижонков Е.В. Численные методы в задачах и упражнениях. — М.: Высш. шк., 2000. 4. Бахвалов Н.С. Численные методы. — М.: Наука, 1975. Дополнительная литература 5. Березин И.С., Жидков Н.П. Методы вычислений. Т. 1, 2. - М.: Наука, 1966. 6. Карманов В.Г. Математическое программирование. - М.: Наука, 1986. 7. Копченова Н.В., Марон И.А. Вычислительная математика в примерах и задачах. — М.: Наука, 1972. 8. Крылов В.И., Бобков В.В., Монастырский П.И. Начала теории вычислительных методов. Уравнения в частных производных. - Минск: Наука и техника, 1982. 9. Крылов В.И., Бобков В.В., Монастырский П.И. Начала теории вычислительных методов. Линейная алгебра и нелинейные уравнения. - Минск: Наука и техника, 1982. Ю.Крылов В.И., Бобков В.В., Монастырский П.И. Начала теории вычислительных методов. Интегральные уравнения, некорректные задачи и улучшение сходимости. - Минск: Наука и техника, 1982. П.Крылов В.И., Бобков В.В., Монастырский П.И. Начала теории вычислительных методов. Интерполирование и интегрирование. - Минск: Наука и техника, 1982. 12. Крылов В.И., Бобков В.В., Монастырский П.И. Вычислительные методы. Т.1, 2. - М.: Наука, 1976-1977. Подписано в печать 13.05.2003 Печать офсетная Усл. печ. л. 1,3. Уч.-изд. л. 1,1. Тираж 10 экз. Институт технологии и бизнеса 692900. Находка, Дальняя, 14 20