Автоматизація графічних та розрахункових задач проектування. Проектування офісу математики (стр. 4 из 5)

Результат: х1=8; х2=1,3; х3=8; х4=1.

2.2 Завдання 1.2

Перетворити модель, задану у виді системи нелінійних рівнянь до виду f1(x) = y і f2 (y)= x. Побудувати їхні графіки і визначити початкове наближення рішення. Вирішити систему нелінійних рівнянь.

Таблиця 2.2. Варіант виконання роботи

№ Вар	Система нелінійних рівнянь
15

Рішення засобами Excel

Рішення системи нелінійних рівнянь виконується аналогічним способом задачі 1.1.

Рисунок 2.9 – Діалогове вікно «Пошук рішення»

Для виконання даного завдання треба побудувати графік функцій. Для цього треба виділити діапазон, для якого створюється графік, на вкладці Ряд треба встановити діапазон комірок, які вважатимуться функцією, та встановити діапазон комірок, які будуть вважатися відліковою прямою.

Рисунок 2.10 – Діалогове вікно «Вихідні дані»

При завданні всіх параметрів та побудови графіків функцій ми отримаємо відповідний вигляд робочої області Excel.

Рисунок 2.11 – Графіки функцій та значення змінних функцій

Рішення рівняння за допомогою MathCad

При рішенні системи нелінійних рівнянь ми повинні використовувати функцію Find, що дозволяє обчислювати тригонометричні функції та отримувати відповідь у вигляді матриці.

Рисунок 2.12 – Рішення системи нелінійних рівнянь

Для виконання перевірки результату треба підставити значення отриманих змінних у вихідне рівняння.

Рисунок 2.13 – Перевірка рішення системи нелінійних рівнянь

Результат: х=2,188, у=-0,092.

2.3 Завдання 2.1

Задача А. Вирішити задачу проектування конусоподібного фільтра.

З круглої заготівлі (r = 2) фільтрованого паперу вирізають сектор з кутом

, потім з іншого роблять фільтр у виді конуса. Необхідно розрахувати величину кута , при якій забезпечується максимальний обсяг конуса.

R – радіус основи конуса; h – висота конуса; r – радіус заготівлі фільтрованого папера.

Рисунок 2.14 – Окружність та конус

– довжина

– формула для куска дуги

Знаходимо різницю

У конусі получили прямокутний трикутник АОВ, кут О = 90^о, h – катет у прямокутному трикутнику. Для знаходження катетів обчислимо корінь із різниці гіпотенузи r та катета R.

Цільова функція має вид:

Обмеження:

Рішення рівняння за допомогою Excel

Рисунок 2.15 – Пошук рішення

Рисунок 2.16 – Розв’язання в Excel

Рішення рівняння за допомогою MathCad

Рисунок 2.17 – Розв’язання в MathCAD

Результат: кут θ дорівнює приблизно 66 градусів.

Для рішення задачі ми використовували різні засоби для вирішення, що дали нам однакові результати обчислення. Це говорить про те, що задача виконана вірно.

2.4 Завдання 2.1

Задача Б. Проектування 2 -х конусоподібних (пожежних) ребер.

З круглої заготівлі жерсті (r = 3) вирізають сектор з кутом

, потім з іншого роблять цебро у виді конуса і з вирізаного сектора теж (тобто 2-а цебра). Необхідно розрахувати величину кута , тобто як необхідно розкроїти заготівлю, щоб обсяг 2-х цебер був максимальним.

R – радіус основи конуса; h – висота конуса; r – радіус заготівлі.

Рисунок 2.18 – Окружність, велика заготівля, маленька заготівля

Формули для знаходження радіусу R, висоти h та обсягу V великої заготівлі:

Формули для знаходження радіусу R, висоти h та обсягу V маленької заготівлі:

Цільова функція має вид

Обмеження

.

Рішення рівняння за допомогою Excel

Рисунок 2.19 – Розв’язання в Excel

Рішення рівняння за допомогою MathCad

Рисунок 2.20 – Розв’язання в MathCAD

Результат: кут θ дорівнює приблизно 117 градусів.

Для рішення задачі ми використовували різні засоби для вирішення, що дали нам однакові результати обчислення. Це говорить про те, що задача виконана вірно.

2.5 Завдання 2.1

Задача 30. При яких розмірах басейну у формі трапеції даної місткості

на облицювання його стін і дна буде потрібна найменша кількість матеріалу, тобто мінімум .

l

а

h

Рисунок

S_осн=

V_тр=

Для того щоб знайти площину бокової стінки, нам необхідно знайти с-сторони з трапеції.