Описание курса «Программирование в Python и методы вычислений»
Данный курс состоит из трех модулей и содержит необходимую теорию и практику по изучению основ программирования на Python, реализации методов вычислений и визуализации результатов вычислений. Рассматриваются важные вопросы оценки погрешности вычислений, решения нелинейных уравнений и систем, аппроксимации функций. Вся теория и практика построена вокруг системы кейсов – практико-ориентированных заданий: моделирование работы круиз-контроля, траектории движения мобильного робота, интерполяции сложных поверхностей, построение регрессионных зависимостей, в том числе прогноз итоговой суммы баллов на онлайн-курсе по известным результатам обучения на 1-й половине курса. Используется только свободно распространяемое ПО
Тема 1.1. Введение в программирование на Python. Установка языка и среды программирования. Основные структуры данных и синтаксис языка.
Тема 1.2. Матричные вычисления в Python. Графический анализ данных.
Тема 2.1. Погрешность машинных вычислений. Формат с плавающей запятой. Оценка обусловленности задачи и точности вычислений.
Тема 2.2. Решение нелинейных уравнений.
Тема 2.3. Итерационные методы решения систем (не)линейных уравнений.
Тема 3.1. Полиномиальная интерполяция
Тема 3.2. Аппроксимация МНК. Ридж-регрессия и метод Лассо.
Для успешного освоения курса необходим школьный уровень усвоения математики, знание основ матричной алгебры - решение СЛАУ, матричные вычисления, векторной алгебры - скалярное произведение, проецирование векторов на подпространства. Желательно иметь минимальный опыт программирования на каком-либо языке высокого уровня.
Освоившие успешно курс, будут способны:
- использовать язык Python и его библиотеки для решения разнообразных вычислительных задач;
- использовать язык Python и его библиотеки для визуализации решений вычислительных задач;
- решать практическую задачу по расчету траектории управляемого мобильного робота, сводящиеся к решению системы нелинейных уравнений с использованием Python;
- по заданным точкам моделировать и визуализировать поверхности в 3D;
- аппроксимировать функции на основе экспериментальных данных;
ОПК-2 Способен использовать современные информационные технологии и программные средства, в том числе отечественного производства при решении задач профессиональной деятельности (09.03.01, 09.03.02, 09.03.03)
ПКР-4 - Готовность к использованию методов и инструментальных средств исследования объектов профессиональной деятельности (09.03.04)
ОПК-2 Способен самостоятельно проводить экспериментальные исследования и использовать основные приемы обработки и представления полученных данных (11.03.02)
ОПК-2 Способен применять современные методы исследования, представлять и аргументировано защищать результаты выполненной работы (11.04.01)
ПК-2 способность разрабатывать программное обеспечение, необходимое для обработки информации и управления в мехатронных и робототехнических системах, а также для их проектирования (15.03.06);
09.03.01 Информатика и вычислительная техника
09.03.02 Информационные системы и технологии
09.03.03 Прикладная информатика
09.03.04 Программная инженерия
11.03.02 Инфокоммуникационные технологии и системы связи
11.04.01 Радиотехника
15.03.06 Мехатроника и робототехника
27.03.04 Управление в технических системах
09.06.01 Информатика и вычислительная техника