• A
  • A
  • A
  • АБB
  • АБB
  • АБB
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта
Бакалавриат 2018/2019

Математический компьютерный практикум

Статус: Курс обязательный (Информатика и вычислительная техника)
Направление: 09.03.01. Информатика и вычислительная техника
Когда читается: 2-й курс, 1-4 модуль
Формат изучения: Full time
Преподаватели: Байбикова Татьяна Николаевна, Круглик Станислав Александрович
Язык: русский
Кредиты: 4

Программа дисциплины

Аннотация

Изучение дисциплины Математический компьютерный практикум направлено на выработку у студентов навыков решения конкретных математических задач, используя пакет MATLAB. В результате изучения дисциплины студент должен знать основные универсальные программные средства компьютерной системы «MATLAB», предназначенные для решения математических задач, и критерии оценки эффективности различных компьютерных технологий, а также уметь выбирать программные средства и профессионально использовать их для решения математических задач
Цель освоения дисциплины

Цель освоения дисциплины

  • Формирование знаний, умений и навыков, позволяющих осуществлять научно-исследовательскую профессиональную деятельность в области исследования и разработки автоматизированных систем и компьютерных сетей.
  • Развитие способностей к комплексному инженерному анализу с использованием современных математических моделей и методов для обоснования новых разработок в области автоматизированных систем и компьютерных сетей.
  • Формирование знаний, умений и навыков выполнения комплексных инженерных проектов средств вычислительной техники, автоматизированных систем и компьютерных сетей.
  • Формирование в соответствии с выбранной специализацией знаний, умений и навыков, отвечающих актуальным и потенциальным запросам работодателей.
  • Выработка у студентов навыков решения конкретных математических задач, используя пакет MATLAB.
  • Изучение основ современных вычислительных методов.
  • Изучение и практическое освоение современных компьютерных технологий.
  • Подготовка к проведению прикладных математических исследований.
Планируемые результаты обучения

Планируемые результаты обучения

  • Знание основной терминологии, интерфейса пользователя, основных объектов Matlab.
  • Умение работать с матрицами, применять основные операции для работы с матрицами.
  • Умение строить и оформлять двумерные графики.
  • Умение решать системы уравнений.
  • Умение строить и оформлять трехмерные графики.
  • Умение использовать встроенные функции Matlabдля вычисления интегралов, пределов, дифференцирования функций и решения обыкновенных дифференциальных уравнений.
  • Построение графиков в логарифмическом масштабе, знание основ программирования в Matlab.
  • Умение работать с различными типами и форматами изображений.
  • Умение выполнять геометрические преобразования изображений.
  • Умение применять амплитудные преобразования изображений.
  • Умение применять функции для анализа изображений.
  • Умение использовать функции для фильтрации изображений.
  • Умение выполнять бинаризацию изображений.
  • Знание точных, численных и приближенные методов решения дифференциальных и интегральных уравнений.
  • Умение реализовывать данные методы и оценивать их параметры.
  • Знание основных законов распределений, умение оценивать параметры выборок и строить статистические проверки гипотез
  • Знание основных методов цифровой обработки сигналов и умение реализовывать их в среде MATLAB
  • Знание основных методов машинного обучение и умение решать на их основе практические задачи в среде MATLAB
Содержание учебной дисциплины

Содержание учебной дисциплины

  • Работа с матрицами. Основные операции над матрицами.
    Операции над матрицами. Специальные команды и функции. Структура и свойства файлов сценариев.
  • Введение в Matlab. Интерфейс пользователя. Основные объекты. Применение Matlab в исследовательской работе.
    Интерфейс пользователя. Основные объекты. Работа с командной строкой.Примеры представления чисел. Расчет формул.Основные функции.Присвоение и вывод значений переменных и функций. Документирование.
  • Построение двумерных графиков.
    Порядок работы при построении графика функции. Команда plot, оформление графиков.
  • Решение систем уравнений.
    Матричный способ решения систем линейных уравнений. Решение системы линейных уравнений методом Крамера. Решение систем уравнений графическим способом. Решение систем уравнений с помощью функции solve.
  • Построение трехмерных графиков.
    Команда plot3. Командыsurf, waterfall, meshgrid.
  • Вычисление интегралов. Вычисление пределов. Дифференцирование функции. Решение обыкновенных дифференциальных уравнений.
    Численное интегрирование (int). Вычисление пределов (limit). Дифференцирование функций (diff). Решение обыкновенных дифференциальных уравнений (dsolve).
  • Подготовка к промежуточному контролю.
    Защита выполненных работ.
  • Графики в логарифмическом и полулогарифмическом масштабе. Основы программирования в Matlab.
    Логарифмический и полулогарифмический масштаб. Основы программирования. Пользовательские функции.
  • Типы изображений и работа с файлами изображений.
    Типы изображений, функции (средства) системы MatLab, применяемые для работы с файлами изображений, приобретение практических навыков их использования.
  • Геометрические преобразования изображений.
    Функции, используемые для геометрических преобразований изображений, приобретение практических навыков их использования.
  • Амплитудные преобразования изображения.
    Функции амплитудных преобразований и приобретение практических навыков их использования.
  • Функции, используемые для анализа изображения.
    Функции анализа изображений и приобретение практических навыков их использования.
  • Функции фильтрации изображения.
    Функции зашумления и фильтрации изображения,приобретение практических навыков их использования.
  • Бинаризация изображений.
    Средства бинаризации изображения,приобретение практических навыков их использования.
  • Подготовка к промежуточному контролю.
    Защита выполненных работ.
  • Введение в вычислительный эксперимент. Применение пакета MATLAB для решения дифференциальных и интегральных уравнений.
    Вычислительный эксперимент. Точные, численные и приближенные методы решения дифференциальных и интегральных уравнений, уравнений в частных производных. Их реализация в среде MATLAB.
  • Применение MATLAB к задачам математической статистики.
    Понятие случайной величины, распределение случайной величины, генерация случайной величины с заданным распределением и оценка параметров распределения. Постановка статистических гипотез и их проверка.
  • Подготовка к промежуточному контролю.
    Защита выполненных работ.
  • Введение в цифровую обработку сигналов. Решение задач цифровой обработки сигналов с применением пакета MATLAB.
    Аналоговая фильтрация, преобразование Фурье, синтез цифровых фильтров, методы модуляции и демодуляции.
  • Введение в машинное обучение. Решение задач машинного обучения с применением пакета MATLAB.
    Общая постановка задачи машинного обучения, типичные задачи обучения с учителем и обучения без учителя и методы их решения. Реализация основных алгоритмов машинного обучения в среде MATLAB.
  • Подготовка к промежуточному контролю.
    Защита выполненных работ.
Элементы контроля

Элементы контроля

  • неблокирующий Работа в классе в первом модуле
  • неблокирующий Работа в классе во втором модуле
  • неблокирующий Работа дома в первом модуле
  • неблокирующий Работа дома во втором модуле
  • неблокирующий Домашняя работа 1 в третьем модуле
  • неблокирующий Домашняя работа 2 в третьем модуле
  • неблокирующий Домашняя работа 1 в четвертом модуле
  • неблокирующий Домашняя работа 2 в четвертом модуле
  • блокирует часть оценки/расчета Экзамен
    Экзамен проводится в устной форме (опрос по материалам курса). Вопросы экзаменаторов соответствуют темам, указанным в программе курса Как правило, задаются вопросы, не требующие длительного размышления. Если экзаменатор не оговорил противное, то ответ на вопрос требуется дать не позднее, чем через 5-7 минут после записи вопроса. При долговременном нарушении связи (более 10 минут) студенту может быть предложен дополнительный вопрос. Ответ студент дает либо устно, либо письменно, записав его на бумаге крупно и разборчиво и показывая запись на камеру. В момент показа студент должен говорить какие-то слова, поясняющие ответ или говорить, например, «я показываю ответ» (чтобы ответ студента был зафиксирован в записи). В некоторых случаях, по усмотрению экзаменатора допускается передача ответов студента путем фотографирования или сканирования его листов с ответами либо путем использования интерактивной доски или других средств. Компьютер студента должен удовлетворять требованиям: наличие рабочей камеры и микрофона, поддержка meet.miem.hse.ru (для групп БИВ 183, 185, 186), ZOOM ( для групп БИВ 181, 182, 184). Студентам рекомендуется не менее, чем за 3 суток перед экзаменом проверить доступ в данные сервисы, камеру, микрофон и качество интернет-соединения. Также рекомендуется заранее потренироваться использовать данные платформы для диалога, проверить возможность восприятия текста и формул при показе их на веб-камеру. Камера студента должна быть настроена так, чтобы во время экзамена было видно одновременно лицо студента и его рабочий стол. Во время экзамена студент не имеет права пользоваться помощью посторонних, внешними источниками информации и т.п. Сотовым телефоном можно пользоваться только с разрешения экзаменатора для присылки ответов. Процедура пересдачи аналогична процедуре сдачи.
 Для студентов групп БИВ 181, 182, 184 в начале экзамена будет проводиться идентификация студента. Экзаменатор попросит поднести к камере документ (студенческий билет или паспорт) и четко произнести фамилию, имя, отчество. Кроме того, в начале экзамена студент на камеру должен показать помещение, чтобы продемонстрировать, что там нет посторонних лиц и показать экран своего компьютера, используя команду демонстрация экрана в ZOOM. Камера студента должна быть настроена так, чтобы во время экзамена было видно одновременно лицо студента и его рабочий стол.
Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация

  • Промежуточная аттестация (4 модуль)
    0.1 * Домашняя работа 1 в третьем модуле + 0.1 * Домашняя работа 1 в четвертом модуле + 0.11 * Домашняя работа 2 в третьем модуле + 0.11 * Домашняя работа 2 в четвертом модуле + 0.07 * Работа в классе в первом модуле + 0.07 * Работа в классе во втором модуле + 0.07 * Работа дома в первом модуле + 0.07 * Работа дома во втором модуле + 0.3 * Экзамен
Список литературы

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

  • Математическая логика : учеб. пособие для вузов, Колмогоров А. Н., Драгалин А. Г., 2005

Рекомендуемая дополнительная литература

  • - Палей А.Г., Поллак Г.А. — Имитационное моделирование. Разработка имитационных моделей средствами iWebsim и AnyLogic: учебное пособие - Издательство "Лань" - 2019 - ISBN: 978-5-8114-3844-0 - Текст электронный // ЭБС Лань - URL: https://e.lanbook.com/book/122179