Розробка навчального програмного інструменту для інтерактивної візуалізації векторної алгебри засобами Tkinter (Python)

Abstract

UA : Робота викладена на 123 сторінках друкованого тексту, містить 29 рисунків, 7 таблиць, 28 джерел, 4 додатки. Об’єктом дослідження є процеси навчання векторної алгебри з використанням інтерактивних програмних засобів. Предметом дослідження є методи та засоби створення навчального програмного інструменту для візуалізації векторних операцій у 2D та 3D просторах. Метою роботи є розробка інструменту для інтерактивної візуалізації векторної алгебри, що забезпечує наочність математичних операцій і підвищує ефективність навчання. Методи дослідження – аналіз наукової літератури, порівняльний аналіз існуючих програмних засобів, методи об’єктно-орієнтованого програмування, методи комп’ютерної графіки, алгоритми афінних та проекційних перетворень, модульне та інтеграційне тестування програмного забезпечення. У роботі проаналізовано роль векторної алгебри та існуючі засоби візуалізації, сформульовано вимоги до системи. Спроєктовано архітектуру інструменту, розроблено алгоритми відображення векторів і операцій. Реалізовано програмний засіб на Python і Tkinter з підтримкою 2D/3D візуалізації та анімації. Проведене тестування підтвердило коректність роботи та зручність використання системи.EN : The work is presented on 123 pages of printed text, 29 figure, 7 tables, 28 references, 4 annexes. The object of the research is the learning process of vector algebra using interactive software tools. The subject of the research is methods and tools for developing an educational software application for visualizing vector operations in 2D and 3D spaces. The aim of the work is to develop a tool for interactive visualization of vector algebra that provides a clear representation of mathematical operations and improves learning effectiveness. Research methods include literature analysis, comparative analysis of existing software tools, object-oriented programming methods, computer graphics methods, affine and projection transformation algorithms, and software unit and integration testing. The work analyzes the role of vector algebra and existing visualization tools, and defines system requirements. The system architecture is designed, and algorithms for vector and operation visualization are developed. The software is implemented in Python and Tkinter with support for 2D/3D visualization and animation. Testing confirmed the correctness of the system and its usability.