Разработка математической модели на основе описанных методов

СОДЕРЖАНИЕ: Метод решения математической модели на примере решения задач аналитической геометрии. Описание согласно заданному варианту методов решения задачи. Разработка математической модели на основе описанных методов. Параметры окружности минимального радиуса.

Цель работы: Получить навыки описания метода решения математической модели на примере решения задач аналитической геометрии.

Задание: 1) Согласно заданному варианту описать методы решения задачи.

2) На основе описанных методов разработать математическую модель.

Задача: Задано множество точек, найти параметры окружности минимального радиуса, проходящие через три точки множества.

Ход работы

І)Математическая постановка задачи:

1) Найти наименьший радиус окружности по формуле: i : = 1…n

D=, где ;

j : = 1… 2)D1,D2,D3- радиусы окружности;

3) XY, XY, XY, XY- координаты точек множества;

4) D=-формула нахождения расстояния между двумя точками;

-система уравнения или неравенства;

-совокупность уравнения или неравенства;

7) -знак больше

-знак меньше

=-знак равно;

8) A, B, C, E- некоторые точки с определенными координатами

ІІ) Описание методов решения:

Метод 1. Метод заключается в том , что бы найти наименьший радиус окружности с помощью последовательного соединения точек с одной, а затем проделывания этого с каждой из точек множества. Затем, с помощью формулы нахождения расстояния между двумя точками

(D=),необходимо вычислить длины получившихся отрезков. После вычисления отрезки необходимо сравнить между собой. В результате если два отрезка, выходящие из одной точки, равны - это и есть радиусы окружности. Но из условия, поставленные задачей, необходимо найти минимальный радиус окружности проходящей через три точки множества. Если при сравнении несколько пар одинаковых отрезков - необходимо найти наименьшую пару – это и будет минимальный радиус окружности. (Рис.№1)

Рис.№1

Метод 2.Второй метод заключается в том, что бы искать минимальный радиус окружности при помощи соединения множество точек между собой, и в результате получение множество геометрических фигур ( в данном случае геометрические фигуры – треугольники). Затем необходимо найти расстояние сторон треугольника. Для этого возьмем формулу нахождения расстояния между двумя точками (D=). В случаи, если стороны выходящие из одной точки равны – это и есть радиусы окружности, так как через равные отрезки, выходящие из одной точки можно провести окружность с центром точки соединения этих отрезков. В случае, если в конечном результате вычисления несколько равных сторон, выходящих из одной точки, необходимо найти минимальный радиус окружности. Минимальным радиусом будут стороны с наименьшей длиной (рис.№ 2).

ІІІ) Анализ метода решения:

Первый метод более эффективен, чем второй, так как требует меньшее количество арифметических расчетов, и в памяти будет занимать меньшее количество ресурсов.

ІY) Формализация выбранного метода:

1) D1=

D2=

D3=;

2) Если D1=D3, то выполняется пункт 3, иначе пункт 4;

3) D1, D3 - радиусы окружности;

4) Если D2=D3, то выполняется пункт 5, иначе пункт 6;

5) D2, D3 – радиусы окружности;

6) Если D1=D2 , то выполняется пункт 7, иначе пункт 8;

7) D1, D2 – радиусы окружности;

8) Если D1=D2 , и/или D2=D3, и/или D1=D3, то выполняется пункт 9;

9) В случаи пункта 8 необходимо сравнить на меньший радиус:

D1=D2 D1=D3 D2=D3

D1D3 D1D2 D2D1

D2D3 D3D2 D3D1

D2D3 D3D2D1 D3D1

10) Затем необходимо повторить это с оставшимися точками пока не перегенирируются все точки.

YІ. Геометрическое решение задачи

A= (-5;0);

B= (-3;2);

E= (0;1);

C= (-3;-2), так как D=, отсюда

1) AB=

AE=

AC=

Так как AB=AC, ABAE, ACAE, значит АВ и АС- радиусы окружности с центром в точке А.

2) АВ=

ЕВ=

СВ=

Так как АВЕВ, ЕВСВ, АВСВ, значит АВ, ЕВ, СВ- не являются радиусами окружности и точка В- не является центром окружности.

3) АЕ=

СЕ=

ВЕ=

Так как АЕСЕ, СЕВЕ, АЕВЕ, значит АЕ, СЕ, ВЕ- не являются радиусами окружности и точка Е- не является центром окружности.

4) АС=

ЕС=

СВ=

Так как АСЕС, ЕССВ, АССВ, значит АС, ЕС, СВ- не являются радиусами окружности и точка С- не является центром окружности.

Из данного множества точек можно провести только одну окружность с минимальным радиусом, проходящей через три точки множества. Отсюда следует, что минимальным радиусом являются отрезки АВ и АС.

Алгоритм реализации:

выполнять

ввод

пока ((n3) и (n20))

для i:=1..m

Вывод

‘Введите координаты’,I,’-ой точки.’

Ввод

D[i].x, D[i].y

Вывод

‘D[‘,i,’].x =’,D[i].x;

‘D[‘,i,’].y =’,D[i].y;

для i:=1..(n-3)

для k:=i+1..(n-2)

для l:=j+1..(n-1)

для j:=l+1...n

dk:= (D [i].x-D [k].x)+(D [i].y-D [k].y);

dl:= (D [i].x-D [l].x)+( D[i].y-D [l].y) ;

dj= (D [j].x-D [j].x)+(D [j].y-D [j].y) ;

Если (dk=dl) или (dk=dj) тогда

Вывод

‘Точка ,i,- является центром окружности!

Иначе

Вывод

Точка ,i, не является центром окружности!

Если (dk=dl) или (dj=dl) тогда

Вывод

dl- возможный радиус окружности!

Иначе

Вывод

dl-не образует радиус..

Если (dk=dj) или (dk=dl) тогда

Вывод

dk- возможный радиус окружности!

Иначе

Вывод

dk-не образует радиус..

Если (dj=dl) или (dj=dk) тогда

Вывод

dj- возможный радиус окружности!’

Иначе

Вывод

dj-не образует радиус’

если (dkdj) и (dk=dl) то

Вывод

dk- Наименьший радиус окружности!

Если (dkdl) и (dk=dj) то

Вывод

dl- Наименьший радиус окружности!

Если (dk=dj) и (dl=dk) тогда

Вывод

dk и dj и dl- Наименьший радиус окружности!

Листинг программы:

Program alex;

uses crt;

Type Point = Record

x,y : real;

End;

pnt = Array [1..20] Of Point;

var

q, nstr,cstr:string;

c:char;

D:pnt;

l,n,i,k,j,code:integer;

di,dj,dk,dl,Dmin:real;

begin

clrscr;

writeln( Донецкий государственный институт искусственного интеллекта);

writeln;

gotoxy(40,6);

write(Кафедра програмного обеспечения);

gotoxy(40,7);

writeln( интеллектуальных систем);

gotoxy(19,10);

writeln( Лабораторная работа #2);

writeln( по курсу:Алгоритмизация вычислительных процессов);

writeln( тема:Разработка алгоритмов и программы);

gotoxy(60,20);

write(Выполнил:);

gotoxy(60,21);

write(‘);

gotoxy(60,22);

write();

writeln;

write(Нажмите любую клавишу);

readkey;

clrscr;

writeln( Задание: Задано множество точек. Найти параметры окружности);

writeln(минимального радиуса проходящей через три точки множества.);

gotoxy(1,25);

write(Нажмите любую клавишу...);

readkey;

clrscr;

repeat

Writeln(Введите количество точек);

readln(nstr);

writeln;

val(nstr,n,code);

if (code0) then

begin

clrscr;

writeln(Это не число! Попробуйте еще раз.);

n:=5;

end;

if not( n in[3..20]) then

begin

clrscr;

code:=1;

writeln(Число не находится в заданном диапазоне! Попробуйте еще раз)

end;

until (code=0);

clrscr;

for i:=1 to n do

begin

repeat

write(Введите координату Х ,i,-ой точки: );

readln(cstr);

val(cstr,D[i].x,code);

if (code0) then

begin

writeln(Это не число! Попробуйте еще раз.);

continue

end;

clrscr;

if ((D[i].x100) or (D[i].x-100)) then

begin

clrscr;

writeln(Диапазон координат точек от -100 до 100!);

code:=1;

continue

end;

until (code=0);

repeat

write(Введите координату Y ,i,-ой точки: );

readln readln val(cstr,D[i].y,code);

if (code0) then

begin

clrscr;

writeln(Это не число! Попробуйте еще раз.);

code:=1;

continue

end;

clrscr;

if ((D[i].y100) or (D[i].y-100)) then

begin

clrscr;

writeln(Диапазон координат точек от -100 до 100!);

code:=1;

continue

end;

until (code=0);

end;

for i:=1 to n do

begin

writeln(D[,i,].x=,D[i].x);

writeln(D[,i,].y=,D[i].y);

end;

for i:= 1 to (n-3) do

for k:= i+1 to (n-2) do

for l:= k+1 to (n-1) do

for j:= l+1 to n do

begin

dk:=Sqrt(Sqr(D[i].x-D[k].x)+Sqr(D[i].y-D[k].y));

dl:=Sqrt(Sqr(D[i].x-D[l].x)+Sqr(D[i].y-D[l].y));

dj:=Sqrt(Sqr(D[i].x-D[j].x)+Sqr(D[i].y-D[j].y));

Dmin:=dk;

begin

if (dk=dl) or (dj=dl) then

writeln (,dl:7:2, dl-возможный радиус окружноости)

else

writeln (dl-не образует радиус);

if (dk=dj) or (dk=dl) then

writeln (,dk:7:2, dk-возможный радиус окружности)

else

writeln (dk-не образует радиус);

if (dj=dl) or (dj=dk) then

writeln (,dj:7:2, dj-возможный радиус окружности)

else

writeln (dj-не образует радиус);

if (dk=dl) or (dk=dj) then

writeln (Точка ,i, является центром окружности)

else

writeln (Точка ,i, не является центром окружности!);

end;

begin

if (dkdj) and (dk=dl) then

writeln (dk i dl-наименьший радиус окружности) ;

if (dkdl) and (dk=dj) then

writeln (dk i dj-наименьший радиус окружности);

if (dk=dj) and (dk=dl) then

writeln (dk i dj i dl-наименьший радиус окружности);

end;

readLn;

end.

Экранные формы:

Вывод:

В ходе лабораторной работы я изучил навыки описания метода решения математической модели на примере решения задач аналитической геометрии.

Скачать архив с текстом документа