Methods of Mathematical Modelling

Continuous Systems and Differential Equations

Author: Thomas Witelski,Mark Bowen

Publisher: Springer

ISBN: 3319230425

Category: Mathematics

Page: 305

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This book presents mathematical modelling and the integrated process of formulating sets of equations to describe real-world problems. It describes methods for obtaining solutions of challenging differential equations stemming from problems in areas such as chemical reactions, population dynamics, mechanical systems, and fluid mechanics. Chapters 1 to 4 cover essential topics in ordinary differential equations, transport equations and the calculus of variations that are important for formulating models. Chapters 5 to 11 then develop more advanced techniques including similarity solutions, matched asymptotic expansions, multiple scale analysis, long-wave models, and fast/slow dynamical systems. Methods of Mathematical Modelling will be useful for advanced undergraduate or beginning graduate students in applied mathematics, engineering and other applied sciences.

Mathematische Modellierung

Author: Christof Eck,Harald Garcke,Peter Knabner

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3662543354

Category: Mathematics

Page: 515

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Das Lehrbuch bietet eine lebendige und anschauliche Einführung in die mathematische Modellierung von Phänomenen aus den Natur- und Ingenieurwissenschaften. Leser lernen, mathematische Modelle zu verstehen und selbst herzuleiten und finden eine Fülle von Beispielen, u. a. aus den Bereichen chemische Reaktionskinetik, Populationsdynamik, Strömungsdynamik, Elastizitätstheorie und Kristallwachstum. Die Methoden der Linearen Algebra, der Analysis und der Theorie der gewöhnlichen und partiellen Differentialgleichungen werden sorgfältig eingeführt.

Mathematical Modeling

Author: Christof Eck,Harald Garcke,Peter Knabner

Publisher: Springer

ISBN: 3319551612

Category: Mathematics

Page: 509

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Mathematical models are the decisive tool to explain and predict phenomena in the natural and engineering sciences. With this book readers will learn to derive mathematical models which help to understand real world phenomena. At the same time a wealth of important examples for the abstract concepts treated in the curriculum of mathematics degrees are given. An essential feature of this book is that mathematical structures are used as an ordering principle and not the fields of application. Methods from linear algebra, analysis and the theory of ordinary and partial differential equations are thoroughly introduced and applied in the modeling process. Examples of applications in the fields electrical networks, chemical reaction dynamics, population dynamics, fluid dynamics, elasticity theory and crystal growth are treated comprehensively.

Modeling and Simulation

Author: Hartmut Bossel

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3663108228

Category: Technology & Engineering

Page: 484

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This book is the the English Language Version of the very successful German textbook, "Modellbildung und Simulation". It provides a self-contained and complete guide to the methods and mathematical background of modeling and simulation software of dynamic systems. Furthermore, an appropriate simulation software and a collection of dynamic system models (on the accompanying disk) are highlights of the book/software-Package.Dies ist die englischsprachige Ausgabe des sehr erfolgreichen Lehrbuches "Modellbildung und Simulation". Geboten wird eine vollständige Einführung in die Methoden der Simulation dynamischer Systeme, wobei auch der notwendige mathematische Hintergrund vermittelt wird. Außerdem ist eine Simulationssoftware Bestandteil des Werkes; auf der beiliegenden Diskette befinden sich ferner 50 Beispielsysteme ("Systemzoo"), die zur spielerischen Einübung der verwendeten Verfahren hilfreich sind.

Angewandte Mathematik: Body and Soul

Band 2: Integrale und Geometrie in IRn

Author: Kenneth Eriksson,Donald Estep,Claes Johnson

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3540269509

Category: Mathematics

Page: 362

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"Angewandte Mathematik: Body & Soul" ist ein neuer Grundkurs in der Mathematikausbildung für Studienanfänger in den Naturwissenschaften, der Technik, und der Mathematik, der an der Chalmers Tekniska Högskola in Göteborg entwickelt wurde. Er besteht aus drei Bänden sowie Computer-Software. Das Projekt ist begründet in der Computerrevolution, die ihrerseits völlig neue Möglichkeiten des wissenschaftlichen Rechnens in der Mathematik, den Naturwissenschaften und im Ingenieurwesen eröffnet hat. Es besteht aus einer Synthese der mathematischen Analysis (Soul) mit der numerischen Berechnung (Body) sowie den Anwendungen. Die Bände I-III geben eine moderne Version der Analysis und der linearen Algebra wieder, einschließlich konstruktiver numerischer Techniken und Anwendungen, zugeschnitten auf Anfängerprogramme im Maschinenbau und den Naturwissenschaften. Weitere Bände behandeln Themen wie z.B. dynamische Systeme, Strömungsdynamik, Festkörpermechanik und Elektromagnetismus. Dieser Band entwickelt das Riemann-Integral, um eine Funktion zu einer gegebenen Ableitung zu bestimmen. Darauf aufbauend werden Differentialgleichungen und Anfangswertprobleme mit einer Vielzahl anschaulicher Anwendungen behandelt. Die lineare Algebra wird auf n-dimensionale Räume verallgemeinert, wobei wiederum dem praktischen Umgang und numerischen Lösungstechniken besonderer Platz eingeräumt wird. Die Autoren sind führende Experten im Gebiet des wissenschaftlichen Rechnens und haben schon mehrere erfolgreiche Bücher geschrieben. "[......] Oh, by the way, I suggest immediate purchase of all three volumes!" The Mathematical Association of America Online, 7.7.04

Differentialgleichungen und ihre Anwendungen

Author: Martin Braun

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3642973418

Category: Mathematics

Page: 596

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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#

Differential Equations and Their Applications

An Introduction to Applied Mathematics

Author: Martin Braun

Publisher: Springer Science & Business Media

ISBN: 9780387978949

Category: Mathematics

Page: 578

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Used in undergraduate classrooms across the USA, this is a clearly written, rigorous introduction to differential equations and their applications. Fully understandable to students who have had one year of calculus, this book distinguishes itself from other differential equations texts through its engaging application of the subject matter to interesting scenarios. This fourth edition incorporates earlier introductory material on bifurcation theory and adds a new chapter on Sturm-Liouville boundary value problems. Computer programs in C, Pascal, and Fortran are presented throughout the text to show readers how to apply differential equations towards quantitative problems.

Differential Equations: Methods and Applications

Author: Belkacem Said-Houari

Publisher: Springer

ISBN: 3319257358

Category: Mathematics

Page: 212

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This book presents a variety of techniques for solving ordinary differential equations analytically and features a wealth of examples. Focusing on the modeling of real-world phenomena, it begins with a basic introduction to differential equations, followed by linear and nonlinear first order equations and a detailed treatment of the second order linear equations. After presenting solution methods for the Laplace transform and power series, it lastly presents systems of equations and offers an introduction to the stability theory.To help readers practice the theory covered, two types of exercises are provided: those that illustrate the general theory, and others designed to expand on the text material. Detailed solutions to all the exercises are included.The book is excellently suited for use as a textbook for an undergraduate class (of all disciplines) in ordinary differential equations.

Reelle und Komplexe Analysis

Author: Walter Rudin

Publisher: Walter de Gruyter

ISBN: 9783486591866

Category: Analysis - Lehrbuch

Page: 499

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Besonderen Wert legt Rudin darauf, dem Leser die Zusammenhänge unterschiedlicher Bereiche der Analysis zu vermitteln und so die Grundlage für ein umfassenderes Verständnis zu schaffen. Das Werk zeichnet sich durch seine wissenschaftliche Prägnanz und Genauigkeit aus und hat damit die Entwicklung der modernen Analysis in nachhaltiger Art und Weise beeinflusst. Der "Baby-Rudin" gehört weltweit zu den beliebtesten Lehrbüchern der Analysis und ist in 13 Sprachen übersetzt. 1993 wurde es mit dem renommierten Steele Prize for Mathematical Exposition der American Mathematical Society ausgezeichnet. Übersetzt von Uwe Krieg.

Analysis for Computer Scientists

Foundations, Methods, and Algorithms

Author: Michael Oberguggenberger,Alexander Ostermann

Publisher: Springer Science & Business Media

ISBN: 9780857294463

Category: Computers

Page: 342

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This textbook presents an algorithmic approach to mathematical analysis, with a focus on modelling and on the applications of analysis. Fully integrating mathematical software into the text as an important component of analysis, the book makes thorough use of examples and explanations using MATLAB, Maple, and Java applets. Mathematical theory is described alongside the basic concepts and methods of numerical analysis, supported by computer experiments and programming exercises, and an extensive use of figure illustrations. Features: thoroughly describes the essential concepts of analysis; provides summaries and exercises in each chapter, as well as computer experiments; discusses important applications and advanced topics; presents tools from vector and matrix algebra in the appendices, together with further information on continuity; includes definitions, propositions and examples throughout the text; supplementary software can be downloaded from the book’s webpage.

Applied Delay Differential Equations

Author: Thomas Erneux

Publisher: Springer Science & Business Media

ISBN: 0387743723

Category: Mathematics

Page: 204

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Applied Delay Differential Equations is a friendly introduction to the fast-growing field of time-delay differential equations. Written to a multi-disciplinary audience, it sets each area of science in his historical context and then guides the reader towards questions of current interest.

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.

Partielle Differentialgleichungen der Geometrie und der Physik 2

Funktionalanalytische Lösungsmethoden

Author: Friedrich Sauvigny

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3540275401

Category: Mathematics

Page: 350

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Das zweibändige Lehrbuch behandelt das Gebiet der partiellen Differentialgleichungen umfassend und anschaulich. Der Autor stellt in Band 2 funktionalanalytische Lösungsmethoden vor und erläutert u. a. die Lösbarkeit von Operatorgleichungen im Banachraum, lineare Operatoren im Hilbertraum und Spektraltheorie, die Schaudersche Theorie linearer elliptischer Differentialgleichungen sowie schwache Lösungen elliptischer Differentialgleichungen.

An Introduction to Laplace Transforms and Fourier Series

Author: Phil Dyke

Publisher: Springer Science & Business Media

ISBN: 9781852330156

Category: Mathematics

Page: 250

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This introduction to Laplace transforms and Fourier series is aimed at second year students in applied mathematics. It is unusual in treating Laplace transforms at a relatively simple level with many examples. Mathematics students do not usually meet this material until later in their degree course but applied mathematicians and engineers need an early introduction. Suitable as a course text, it will also be of interest to physicists and engineers as supplementary material.

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.