Elements of Applied Bifurcation Theory

Author: Yuri A. Kuznetsov

Publisher: Springer Science & Business Media

ISBN: 1475724217

Category: Mathematics

Page: 518

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A solid basis for anyone studying the dynamical systems theory, providing the necessary understanding of the approaches, methods, results and terminology used in the modern applied-mathematics literature. Covering the basic topics in the field, the text can be used in a course on nonlinear dynamical systems or system theory. Special attention is given to efficient numerical implementations of the developed techniques, illustrated by several examples from recent research papers. A moderate mathematical background is assumed, and, whenever possible, only elementary mathematical tools are used, making this book suitable for advanced undergraduate or graduate students in applied mathematics, as well as for researchers in other disciplines who use dynamical systems as model tools in their studies.

Elements of Applied Bifurcation Theory

Author: Yuri Kuznetsov

Publisher: Springer Science & Business Media

ISBN: 0387983821

Category: Mathematics

Page: 594

View: 7765

Providing readers with a solid basis in dynamical systems theory, as well as explicit procedures for application of general mathematical results to particular problems, the focus here is on efficient numerical implementations of the developed techniques. The book is designed for advanced undergraduates or graduates in applied mathematics, as well as for Ph.D. students and researchers in physics, biology, engineering, and economics who use dynamical systems as model tools in their studies. A moderate mathematical background is assumed, and, whenever possible, only elementary mathematical tools are used. This new edition preserves the structure of the first while updating the context to incorporate recent theoretical developments, in particular new and improved numerical methods for bifurcation analysis.

Elements of Applied Bifurcation Theory

Author: Yuri Kuznetsov

Publisher: Springer Science & Business Media

ISBN: 0387983821

Category: Mathematics

Page: 594

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Providing readers with a solid basis in dynamical systems theory, as well as explicit procedures for application of general mathematical results to particular problems, the focus here is on efficient numerical implementations of the developed techniques. The book is designed for advanced undergraduates or graduates in applied mathematics, as well as for Ph.D. students and researchers in physics, biology, engineering, and economics who use dynamical systems as model tools in their studies. A moderate mathematical background is assumed, and, whenever possible, only elementary mathematical tools are used. This new edition preserves the structure of the first while updating the context to incorporate recent theoretical developments, in particular new and improved numerical methods for bifurcation analysis.

Finite-Elemente-Methoden

Author: Klaus-Jürgen Bathe

Publisher: DrMaster Publications

ISBN: 9783540668060

Category: Technology & Engineering

Page: 1253

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Dieses Lehr- und Handbuch behandelt sowohl die elementaren Konzepte als auch die fortgeschrittenen und zukunftsweisenden linearen und nichtlinearen FE-Methoden in Statik, Dynamik, Festkörper- und Fluidmechanik. Es wird sowohl der physikalische als auch der mathematische Hintergrund der Prozeduren ausführlich und verständlich beschrieben. Das Werk enthält eine Vielzahl von ausgearbeiteten Beispielen, Rechnerübungen und Programmlisten. Als Übersetzung eines erfolgreichen amerikanischen Lehrbuchs hat es sich in zwei Auflagen auch bei den deutschsprachigen Ingenieuren etabliert. Die umfangreichen Änderungen gegenüber der Vorauflage innerhalb aller Kapitel - vor allem aber der fortgeschrittenen - spiegeln die rasche Entwicklung innerhalb des letzten Jahrzehnts auf diesem Gebiet wieder. TOC:Eine Einführung in den Gebrauch von Finite-Elemente-Verfahren.-Vektoren, Matrizen und Tensoren.-Einige Grundbegriffe ingenieurwissenschaftlicher Berechnungen.-Formulierung der Methode der finiten Elemente.-Formulierung und Berechnung von isoparametrischen Finite-Elemente-Matrizen.-Nichtlineare Finite-Elemente-Berechnungen in der Festkörper- und Strukturmechanik.-Finite-Elemente-Berechnungen von Wärmeübertragungs- und Feldproblemen.-Lösung von Gleichgewichtsbeziehungen in statischen Berechnungen.-Lösung von Bewegungsgleichungen in kinetischen Berechnungen.-Vorbemerkungen zur Lösung von Eigenproblemen.-Lösungsverfahren für Eigenprobleme.-Implementierung der Finite-Elemente-Methode.

Einführung in die Dynamik

Author: Friedrich Pfeiffer,Thorsten Schindler

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3642410464

Category: Technology & Engineering

Page: 223

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Eine Einführung in die Grundlagen und Anwendungen der Dynamik mit besonderer Betonung der Schwingungen für Studierende und Praktiker der Ingenieurwissenschaften. Behandelt werden • die Grundgesetze der Kinematik und Kinetik, die Prinzipien von d’Alembert, Jourdain und Hamilton sowie die Lagrange‘schen und Newton-Euler‘schen Bewegungsgleichungen • Lineare diskrete und kontinuierliche Schwingungssysteme, Lösungsverfahren sowie Approximationsmethoden von Ritz und Galerkin, Zeitverhalten, Stabilität • Nichtlineare Mechanik, Lösungsverfahren am Beispiel des Schwingers mit einem Freiheitsgrad, Stabilität • Phänomene der Schwingungsentstehung; fremderregte, parametererregte und selbsterregte Schwingungen Die 3. Auflage dieses gut eingeführten Werks wurde gründlich überarbeitet, didaktisch verbessert und aktualisiert sowie an internationale Anforderungen angepasst.

Gewöhnliche Differentialgleichungen

Author: Vladimir I. Arnold

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3642564801

Category: Mathematics

Page: 344

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nen (die fast unverändert in moderne Lehrbücher der Analysis übernommen wurde) ermöglichten ihm nach seinen eigenen Worten, "in einer halben Vier telstunde" die Flächen beliebiger Figuren zu vergleichen. Newton zeigte, daß die Koeffizienten seiner Reihen proportional zu den sukzessiven Ableitungen der Funktion sind, doch ging er darauf nicht weiter ein, da er zu Recht meinte, daß die Rechnungen in der Analysis bequemer auszuführen sind, wenn man nicht mit höheren Ableitungen arbeitet, sondern die ersten Glieder der Reihenentwicklung ausrechnet. Für Newton diente der Zusammenhang zwischen den Koeffizienten der Reihe und den Ableitungen eher dazu, die Ableitungen zu berechnen als die Reihe aufzustellen. Eine von Newtons wichtigsten Leistungen war seine Theorie des Sonnensy stems, die in den "Mathematischen Prinzipien der Naturlehre" ("Principia") ohne Verwendung der mathematischen Analysis dargestellt ist. Allgemein wird angenommen, daß Newton das allgemeine Gravitationsgesetz mit Hilfe seiner Analysis entdeckt habe. Tatsächlich hat Newton (1680) lediglich be wiesen, daß die Bahnkurven in einem Anziehungsfeld Ellipsen sind, wenn die Anziehungskraft invers proportional zum Abstandsquadrat ist: Auf das Ge setz selbst wurde Newton von Hooke (1635-1703) hingewiesen (vgl. § 8) und es scheint, daß es noch von weiteren Forschern vermutet wurde.

Differentialgleichungen und ihre Anwendungen

Author: Martin Braun

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3642975151

Category: Mathematics

Page: 598

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Dieses richtungsweisende Lehrbuch für die Anwendung der Mathematik in anderen Wissenschaftszweigen gibt eine Einführung in die Theorie der gewöhnlichen Differentialgleichungen. Fortran und APL-Programme geben den Studenten die Möglichkeit, verschiedene numerische Näherungsverfahren an ihrem PC selbst durchzurechnen. Aus den Besprechungen: "Die Darstellung ist überall mathematisch streng und zudem ungemein anregend. Abgesehen von manchen historischen Bemerkungen ... tragen dazu die vielen mit ausführlichem Hintergrund sehr eingehend entwickelten praktischen Anwendungen bei. ... Besondere Aufmerksamkeit wird der physikalisch und technisch so wichtigen Frage nach Stabilität von Lösungen eines Systems von Differentialgleichungen gewidmet. Das Buch ist wegen seiner geringen Voraussetzungen und vorzüglichen Didaktik schon für alle Studenten des 3. Semesters geeignet; seine eminent praktische Haltung empfiehlt es aber auch für alle Physiker, die mit Differentialgleichungen und ihren Anwendungen umzugehen haben." #Physikalische Blätter#

Numerical Bifurcation Analysis of Maps

From Theory to Software

Author: Yuri A. Kuznetsov,Hil G. E. Meijer

Publisher: Cambridge University Press

ISBN: 9781108499675

Category: Mathematics

Page: 421

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This book combines a comprehensive state-of-the-art analysis of bifurcations of discrete-time dynamical systems with concrete instruction on implementations (and example applications) in the free MATLAB® software MatcontM developed by the authors. While self-contained and suitable for independent study, the book is also written with users in mind and is an invaluable reference for practitioners. Part I focuses on theory, providing a systematic presentation of bifurcations of fixed points and cycles of finite-dimensional maps, up to and including cases with two control parameters. Several complementary methods, including Lyapunov exponents, invariant manifolds and homoclinic structures, and parts of chaos theory, are presented. Part II introduces MatcontM through step-by-step tutorials on how to use the general numerical methods described in Part I for simple dynamical models defined by one- and two-dimensional maps. Further examples in Part III show how MatcontM can be used to analyze more complicated models from modern engineering, ecology, and economics.

Towards a Theory of Development

Author: Alessandro Minelli,Thomas Pradeu

Publisher: OUP Oxford

ISBN: 0191651184

Category: Science

Page: 320

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Is it possible to explain and predict the development of living things? What is development? Articulate answers to these seemingly innocuous questions are far from straightforward. To date, no systematic, targeted effort has been made to construct a unifying theory of development. This novel work offers a unique exploration of the foundations of ontogeny by asking how the development of living things should be understood. It explores the key concepts of developmental biology, asks whether general principles of development can be discovered, and examines the role of models and theories. The two editors (one a biologist with long interest in the theoretical aspects of his discipline, the other a philosopher of science who has mainly worked on biological systems) have assembled a team of leading contributors who are representative of the scientific and philosophical community within which a diversity of thoughts are growing, and out of which a theory of development may eventually emerge. They analyse a wealth of approaches to concepts, models and theories of development, such as gene regulatory networks, accounts based on systems biology and on physics of soft matter, the different articulations of evolution and development, symbiont-induced development, as well as the widely discussed concepts of positional information and morphogenetic field, the idea of a 'programme' of development and its critiques, and the long-standing opposition between preformationist and epigenetic conceptions of development. Towards a Theory of Development is primarily aimed at students and researchers in the fields of 'evo-devo', developmental biology, theoretical biology, systems biology, biophysics, and the philosophy of science.

Mathematical Tools for Physicists

Author: Michael Grinfeld

Publisher: John Wiley & Sons

ISBN: 3527411887

Category: Science

Page: 632

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The new edition is significantly updated and expanded. This unique collection of review articles, ranging from fundamental concepts up to latest applications, contains individual contributions written by renowned experts in the relevant fields. Much attention is paid to ensuring fast access to the information, with each carefully reviewed article featuring cross-referencing, references to the most relevant publications in the field, and suggestions for further reading, both introductory as well as more specialized. While the chapters on group theory, integral transforms, Monte Carlo methods, numerical analysis, perturbation theory, and special functions are thoroughly rewritten, completely new content includes sections on commutative algebra, computational algebraic topology, differential geometry, dynamical systems, functional analysis, graph and network theory, PDEs of mathematical physics, probability theory, stochastic differential equations, and variational methods.

Differentialgleichungen für Dummies

Author: Steven Holzner

Publisher: John Wiley & Sons

ISBN: 3527658041

Category: Mathematics

Page: 327

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Als die Gute Fee H?nschen fragte: "was w?nschst Du dir?", antwortete er: "Keine Differentialgleichungen mehr in der Schule": Hans im Gl?ck! Jetzt k?nnen Sie auch auf eine Gute Fee warten, oder sich dieses Buch kaufen. Sie finden hier Hilfe sollten Sie mit linearen und nichtlinearen gew?hnlichen Differentialgleichungen ihre liebe M?he haben, seien sie nun erster, zweiter oder h?herer Ordnung. Sie lernen auch, was Sie zu Laplace Transformation, Potenzreihen und vielen anderen vertrackten Problemen wissen sollten. Sehen Sie der Realit?t ins Auge, mit diesem Buch.

Einführung in die Mechanik und Symmetrie

Eine grundlegende Darstellung klassischer mechanischer Systeme

Author: Jerrold E. Marsden,Tudor S. Ratiu

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3642568599

Category: Mathematics

Page: 598

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Symmetrie spielt in der Mechanik eine große Rolle. Dieses Buch beschreibt die Entwicklung zugrunde liegender Theorien. Besonderes Gewicht wird der Symmetrie beigemessen. Ursache hierfür sind Entwicklungen im Bereich dynamischer Systeme, der Einsatz geometrischer Verfahren und neue Anwendungen. Dieses Lehrbuch stellt Grundlagen bereit und beschreibt zahlreiche spezifische Anwendungen. Interessant für Physiker und Ingenieure. Ausgewählte Beispiele, Anwendungen, aktuelle Verfahren/Techniken veranschaulichen die Theorie.

Applications of Chaos and Nonlinear Dynamics in Engineering -

Author: Santo Banerjee,Mala Mitra,Lamberto Rondoni

Publisher: Springer Science & Business Media

ISBN: 3642219225

Category: Technology & Engineering

Page: 350

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Chaos and nonlinear dynamics initially developed as a new emergent field with its foundation in physics and applied mathematics. The highly generic, interdisciplinary quality of the insights gained in the last few decades has spawned myriad applications in almost all branches of science and technology—and even well beyond. Wherever quantitative modeling and analysis of complex, nonlinear phenomena is required, chaos theory and its methods can play a key role. This volume concentrates on reviewing the most relevant contemporary applications of chaotic nonlinear systems as they apply to the various cutting-edge branches of engineering. The book covers the theory as applied to robotics, electronic and communication engineering (for example chaos synchronization and cryptography) as well as to civil and mechanical engineering, where its use in damage monitoring and control is explored). Featuring contributions from active and leading research groups, this collection is ideal both as a reference and as a ‘recipe book’ full of tried and tested, successful engineering applications

Partielle Differentialgleichungen und numerische Methoden

Author: Stig Larsson,Vidar Thomee

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3540274227

Category: Mathematics

Page: 272

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Das Buch ist für Studenten der angewandten Mathematik und der Ingenieurwissenschaften auf Vordiplomniveau geeignet. Der Schwerpunkt liegt auf der Verbindung der Theorie linearer partieller Differentialgleichungen mit der Theorie finiter Differenzenverfahren und der Theorie der Methoden finiter Elemente. Für jede Klasse partieller Differentialgleichungen, d.h. elliptische, parabolische und hyperbolische, enthält der Text jeweils ein Kapitel zur mathematischen Theorie der Differentialgleichung gefolgt von einem Kapitel zu finiten Differenzenverfahren sowie einem zu Methoden der finiten Elemente. Den Kapiteln zu elliptischen Gleichungen geht ein Kapitel zum Zweipunkt-Randwertproblem für gewöhnliche Differentialgleichungen voran. Ebenso ist den Kapiteln zu zeitabhängigen Problemen ein Kapitel zum Anfangswertproblem für gewöhnliche Differentialgleichungen vorangestellt. Zudem gibt es ein Kapitel zum elliptischen Eigenwertproblem und zur Entwicklung nach Eigenfunktionen. Die Darstellung setzt keine tiefer gehenden Kenntnisse in Analysis und Funktionalanalysis voraus. Das erforderliche Grundwissen über lineare Funktionalanalysis und Sobolev-Räume wird im Anhang im Überblick besprochen.

Modeling Atmospheric and Oceanic Flows

Insights from Laboratory Experiments and Numerical Simulations

Author: Thomas von Larcher,Paul D. Williams

Publisher: John Wiley & Sons

ISBN: 1118855922

Category: Science

Page: 368

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Modeling Atmospheric and Oceanic Flows: Insights from LaboratoryExperiments and Numerical Simulations provides a broad overview ofrecent progress in using laboratory experiments and numericalsimulations to model atmospheric and oceanic fluid motions. Thisvolume not only surveys novel research topics in laboratoryexperimentation, but also highlights recent developments in thecorresponding computational simulations. As computing power growsexponentially and better numerical codes are developed, theinterplay between numerical simulations and laboratory experimentsis gaining paramount importance within the scientific community.The lessons learnt from the laboratory–model comparisons inthis volume will act as a source of inspiration for the nextgeneration of experiments and simulations. Volume highlightsinclude: Topics pertaining to atmospheric science, climatephysics, physical oceanography, marine geology and geophysics Overview of the most advanced experimental andcomputational research in geophysics Recent developments in numerical simulations ofatmospheric and oceanic fluid motion Unique comparative analysis of the experimentaland numerical approaches to modeling fluid flow Modeling Atmospheric and Oceanic Flows will be a valuableresource for graduate students, researchers, and professionals inthe fields of geophysics, atmospheric sciences, oceanography,climate science, hydrology, and experimental geosciences.