Компьютерный практикум “Основы численных методов решения физических задач” (стр. 3 )

Найти номера Nmin и Nmax минимального и максимального элементов одномерного массива F(N) в диапазоне 1 £ N £ 100000:

,

здесь a > 0 – численный параметр, nvar – номер варианта.

Методические указания

Функция чувствительна к ошибкам округления, возникающим в процессе вычисления ее аргумента. Для корректного решения задачи необходимо правильно выбрать типы переменных, участвующих в определении аргумента этой функции.

Таблица 5

Номера Nmin и Nmax минимального и максимального элементов одномерного массива (верхняя строка в каждой ячейке таблицы соответствует значению параметра , нижняя строка – значению )

№ вар.	Nmin	Nmax	№ вар.	Nmin	Nmax
1	10094 99340	1607 42580	10	20162 21970	36009 19367
2	72794 12009	92063 45486	11	72689 61340	61652 55918
3	50432 55954	6053 70813	12	74374 80025	14532 56835

Продолжение табл. 5

4	62349 68714	57730 1974	13	813 37152	75864 80750
5	84903 55611	47039 42567	14	91913 40737	87842 47855
6	30599 91492	14390 61873	15	48988 21690	38914 24307
7	48022 92560	18002 1971	16	33555 3833	55345 86966
8	61259 97641	14869 92206	17	97293 91385	22778 13896
9	74298 83986	2755 90944

Задача 6. Определение минимального собственного значения эрмитовой матрицы

Найти минимальное собственное значение Emin(a) квадратной симметричной действительной матрицы F(N,M); 1 £ M,N £ 100 при заданном значении параметра a > 0:

, где nvar – номер варианта.

Методические указания

Функция по своим свойствам близка к функции из задачи 5. Для корректного решения данной задачи необходимо, как и в задаче 5, правильно выбрать типы переменных в аргументе этой функции.

При решении данной задачи не допускается использование стандартного программного обеспечения, предназначенного для определения собственных значений и собственных векторов эрмитовой матрицы. Программа должна быть составлена студентом самостоятельно на основании любого алгоритма поиска собственных значений (методы прямых или обратных итераций, Ланцоша, Хаусхолдера и т. п. [1]).

Таблица 6

Значение минимального собственного значения Emin эрмитовой матрицы. (верхняя и нижняя строки в каждой ячейке таблицы соответствуют значениям параметра и 2 соответственно)

№ вар.	Emin	№ вар.	Emin	№ вар.	Emin
1	-10,40698 -10,40503	7	-51,79252 -51,63794	13	-49,79214 -49,72408

Продолжение табл. 6

2	-44,86832 -44,57803	8	-48,14680 -48,02749	14	-49,39071 -49,36772
3	-72,64889 -72,41254	9	-48,68448 -48,56855	15	-44,70699 -44,81617
4	-51,29101 -51,19906	10	-49,88125 -49,84145	16	-36,26767 -36,31860
5	-48,56211 -48,35472	11	-49,80361 -49,70941	17	-28,96071 -28,98501
6	-55,47957 -55,41873	12	-49,16894 -49,12508

Задача 7. Упорядочение элементов одномерного массива

Даны элементы одномерного массива F(N) с N = определяемые генератором случайных чисел и распределенные хаотически в интервале от нуля до единицы. Требуется упорядочить этот массив в порядке возрастания его элементов: F(1) < F(2) < ... < F(N).

При сдаче этого задания необходимо уметь находить величину F(No) по заданному номеру элемента No.

На языке FORTRAN подпрограмма-функция ran(iy) для генерации случайных чисел имеет следующий вид:

function ran (iy)

REAL*8RAN

data mo, mn, mdb/65536,25137,13849/,ab/65536/

iy=mod(mn*iy+mdb, mo)

ran=iy/ab

return

end

В этой программе оператор mod(I, J) определяет остаток от деления числа I на число J. Первоначальное значение параметра iy полагать равным 1000·nvar+1, где nvar – номер варианта. После определения первого случайного числа параметр iy в процессе счета изменяется только подпрограммой ran (iy).

Методическкие указания

Обратить особое внимание на алгоритм упорядочения, поскольку число элементов в массиве может быть увеличено по требованию преподавателя. Вследствие большого размера массива использование простейшего прямого алгоритма упорядочения, требующего N2 действий, может оказаться недостаточным.

Таблица 7

Значения некоторых элементов упорядоченного массива

№ вар.	No	F(No)	№ вар.	No	F(No)
1	20003 20004	0,1991577 0,1991730	10	20008 20009	0,1994476 0,1994629
2	20006 20007	0,2003174 0,2003326	11	20004 20005	0,2002258 0,2002411
3	20002 20003	0,2013550 0,2013702	12	20001 20002	0,1993103 0,1993256
4	20000 20001	0,1996765 0,1996918	13	20000 20001	0,2010193 0,2010345
5	20010 20011	0,1999054 0,1999207	14	20006 20007	0,1995392 0,1995544
6	20003 20004	0,1992188 0,1992340	15	20000 20001	0,1997375 0,1997528
7	20001 20002	0,1992188 0,1992340	16	20000 20001	0,1990814 0,1990967
8	20001 20002	0,2007904 0,2008057	17	20002 20003	0,1992188 0,1992340
9	20000 19999	0,1990814 0,1990662

Задача 8. Решение обыкновенного дифференциального уравнения