Dynamical Systems with Applications using Mathematica®

Author: Stephen Lynch

Publisher: Springer Science & Business Media

ISBN: 0817644822

Category: Mathematics

Page: 484

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This book provides an introduction to the theory of dynamical systems with the aid of the Mathematica® computer algebra package. The book has a very hands-on approach and takes the reader from basic theory to recently published research material. Emphasized throughout are numerous applications to biology, chemical kinetics, economics, electronics, epidemiology, nonlinear optics, mechanics, population dynamics, and neural networks. Theorems and proofs are kept to a minimum. The first section deals with continuous systems using ordinary differential equations, while the second part is devoted to the study of discrete dynamical systems.

Dynamical Systems with Applications using MATLAB®

Author: Stephen Lynch

Publisher: Springer

ISBN: 3319068202

Category: Mathematics

Page: 514

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This textbook, now in its second edition, provides a broad introduction to both continuous and discrete dynamical systems, the theory of which is motivated by examples from a wide range of disciplines. It emphasizes applications and simulation utilizing MATLAB®, Simulink®, the Image Processing Toolbox® and the Symbolic Math toolbox®, including MuPAD. Features new to the second edition include · sections on series solutions of ordinary differential equations, perturbation methods, normal forms, Gröbner bases, and chaos synchronization; · chapters on image processing and binary oscillator computing; · hundreds of new illustrations, examples, and exercises with solutions; and · over eighty up-to-date MATLAB program files and Simulink model files available online. These files were voted MATLAB Central Pick of the Week in July 2013. The hands-on approach of Dynamical Systems with Applications using MATLAB, Second Edition, has minimal prerequisites, only requiring familiarity with ordinary differential equations. It will appeal to advanced undergraduate and graduate students, applied mathematicians, engineers, and researchers in a broad range of disciplines such as population dynamics, biology, chemistry, computing, economics, nonlinear optics, neural networks, and physics. Praise for the first edition Summing up, it can be said that this text allows the reader to have an easy and quick start to the huge field of dynamical systems theory. MATLAB/SIMULINK facilitate this approach under the aspect of learning by doing. —OR News/Operations Research Spectrum The MATLAB programs are kept as simple as possible and the author's experience has shown that this method of teaching using MATLAB works well with computer laboratory classes of small sizes.... I recommend ‘Dynamical Systems with Applications using MATLAB’ as a good handbook for a diverse readership: graduates and professionals in mathematics, physics, science and engineering. —Mathematica

Übungsbuch zur Mathematik für Ingenieure

Übungen und Lösungen

Author: Joachim Erven,Dietrich Schwägerl

Publisher: Oldenbourg Verlag

ISBN: 3486593633

Category: Mathematics

Page: 240

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Das Übungsbuch folgt in Aufbau und Stoffauswahl dem bewährten Lehrbuch Mathematik für Ingenieure. Anhand einer großen Anzahl vollständig durchgerechneter Aufgaben erwirbt der Leser die nötige Praxis für die Bearbeitung von Aufgabenstellungen. Zahlreiche Abbildungen veranschaulichen die bearbeiteten Sachverhalte.

Methoden der Bioinformatik

Eine Einführung zur Anwendung in Biologie und Medizin

Author: Marc-Thorsten Hütt,Manuel Dehnert

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3662461501

Category: Science

Page: 406

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Schritt für Schritt zu den Konzepten Die Autoren führen den Leser von den mathematischen Grundlagen zu den konkreten Methoden der Bioinformatik. Das Buch wendet sich damit an alle, die bioinformatische Methoden und Softwarepakete verwenden wollen, sie aber nicht als Black Boxes akzeptieren möchten. Ein besonderes Highlight ist die schrittweise Implementierung wichtiger Algorithmen der Bioinformatik im Computeralgebra-Programm Mathematica, um die Konzepte auch auf der informatischen Ebene zu verstehen. Das Themenspektrum reicht von bioinformatischen Alltagsfragen bis in die Systembiologie. Die zweite, stark erweiterte Auflage geht auch auf eine Reihe sehr aktueller Themen der Bioinformatik ein, etwa Next-Generation Sequencing (NGS), GWAS-Daten und Protein-Interaktions-Netzwerke. Der Inhalt ist spannend und leicht verständlich.

Unglaubliche Zahlen

Author: Ian Stewart

Publisher: Rowohlt Verlag GmbH

ISBN: 3644564310

Category: Mathematics

Page: 448

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In diesem Buch nimmt der britische Mathe-Guru seine Leser mit auf eine Reise durch das Reich der Zahlen – reelle, rationale, irrationale, komplexe; ganz, ganz kleine und unendlich große, Fraktale, Logarithmen, Hochzahlen, Primzahlen, Kusszahlen und viele mehr. Jedes Kapitel konzentriert sich auf eine Zahl oder Zahlengruppe und erläutert, warum sie so interessant ist. «Jede Zahl hat ihre eigene Geschichte zu erzählen», heißt es im Vorwort. Stewart erzählt sie mit Begeisterung und versteht es geschickt, diese Geschichten miteinander zu verweben, ob es um die Zahl Pi geht oder zum Schluss auch um Geheimcodes, den Rubikwürfel und Sudoku. Darüber hinaus erfährt man viel über die Geschichte der Mathematik und die Rolle, die sie für unsere Entwicklung spielt. Schließlich waren es die Zahlen, so der Autor, «die es der Menschheit ermöglicht haben, sich aus dem Schlamm zu ziehen und nach den Sternen zu greifen».

Mobile Robotik

Eine praktische Einführung

Author: Ulrich Nehmzow

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3642559425

Category: Technology & Engineering

Page: 264

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Using information and scale as central themes, this comprehensive survey explains how to handle real problems in astronomical data analysis through a modern arsenal of powerful techniques. The coverage includes chapters or appendices on: detection and filtering; image compression; multichannel, multiscale, and catalog data analytical methods; wavelets transforms, Picard iteration, and software tools.

Random Dynamical Systems

Theory and Applications

Author: Rabi Bhattacharya,Mukul Majumdar

Publisher: Cambridge University Press

ISBN: 1139461621

Category: Mathematics

Page: N.A

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This treatment provides an exposition of discrete time dynamic processes evolving over an infinite horizon. Chapter 1 reviews some mathematical results from the theory of deterministic dynamical systems, with particular emphasis on applications to economics. The theory of irreducible Markov processes, especially Markov chains, is surveyed in Chapter 2. Equilibrium and long run stability of a dynamical system in which the law of motion is subject to random perturbations is the central theme of Chapters 3-5. A unified account of relatively recent results, exploiting splitting and contractions, that have found applications in many contexts is presented in detail. Chapter 6 explains how a random dynamical system may emerge from a class of dynamic programming problems. With examples and exercises, readers are guided from basic theory to the frontier of applied mathematical research.

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#

Einführung in die Geometrie und Topologie

Author: Werner Ballmann

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3034809018

Category: Mathematics

Page: 162

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Das Buch bietet eine Einführung in die Topologie, Differentialtopologie und Differentialgeometrie. Es basiert auf Manuskripten, die in verschiedenen Vorlesungszyklen erprobt wurden. Im ersten Kapitel werden grundlegende Begriffe und Resultate aus der mengentheoretischen Topologie bereitgestellt. Eine Ausnahme hiervon bildet der Jordansche Kurvensatz, der für Polygonzüge bewiesen wird und eine erste Idee davon vermitteln soll, welcher Art tiefere topologische Probleme sind. Im zweiten Kapitel werden Mannigfaltigkeiten und Liesche Gruppen eingeführt und an einer Reihe von Beispielen veranschaulicht. Diskutiert werden auch Tangential- und Vektorraumbündel, Differentiale, Vektorfelder und Liesche Klammern von Vektorfeldern. Weiter vertieft wird diese Diskussion im dritten Kapitel, in dem die de Rhamsche Kohomologie und das orientierte Integral eingeführt und der Brouwersche Fixpunktsatz, der Jordan-Brouwersche Zerlegungssatz und die Integralformel von Stokes bewiesen werden. Das abschließende vierte Kapitel ist den Grundlagen der Differentialgeometrie gewidmet. Entlang der Entwicklungslinien, die die Geometrie der Kurven und Untermannigfaltigkeiten in Euklidischen Räumen durchlaufen hat, werden Zusammenhänge und Krümmung, die zentralen Konzepte der Differentialgeometrie, diskutiert. Den Höhepunkt bilden die Gaussgleichungen, die Version des theorema egregium von Gauss für Untermannigfaltigkeiten beliebiger Dimension und Kodimension. Das Buch richtet sich in erster Linie an Mathematik- und Physikstudenten im zweiten und dritten Studienjahr und ist als Vorlage für ein- oder zweisemestrige Vorlesungen geeignet.

Grundkurs Theoretische Physik 4

Spezielle Relativitätstheorie, Thermodynamik

Author: Wolfgang Nolting

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3540274359

Category: Science

Page: 377

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Die sieben Bände der Reihe „Grundkurs Theoretische Physik“ sind als direkte - gleiter zum Hochschulstudium Physik gedacht. Sie sollen in kompakter Form das wichtigste theoretisch-physikalische Rüstzeug vermitteln, auf dem aufgebaut werden kann, um anspruchsvollere Themen und Probleme im fortgeschrittenen Studium und in der physikalischen Forschung bewältigen zu können. Die Konzeption ist so angelegt, dass der erste Teil des Kurses, Klassische Mechanik (Band 1) Analytische Mechanik (Band 2) Elektrodynamik (Band 3) Spezielle Relativitätstheorie, Thermodynamik (Band 4), als Theorieteil eines „Integrierten Kurses“ aus Experimentalphysik und Theoretischer Physik, wie er inzwischen an zahlreichen deutschen Universitäten vom ersten Sem- ter an angeboten wird, zu verstehen ist. Die Darstellung ist deshalb bewusst ausfü- lich, manchmal sicher auf Kosten einer gewissen Eleganz, und in sich abgeschlossen gehalten, sodass der Kurs auch zum Selbststudium ohne Sekundärliteratur geeignet ist. Es wird nichts vorausgesetzt, was nicht an früherer Stelle der Reihe behandelt worden ist. Dies gilt inbesondere auch für die benötigte Mathematik, die vollst- dig so weit entwickelt wird, dass mit ihr theoretisch-physikalische Probleme bereits vom Studienbeginn an gelöst werden können. Dabei werden die mathematischen Einschübe immer dann eingefügt, wenn sie für das weitere Vorgehen im Programm der Theoretischen Physik unverzichtbar werden. Es versteht sich von selbst, dass in einem solchen Konzept nicht alle mathematischen Theorien mit absoluter Strenge bewiesen und abgeleitet werden können. Da muss bisweilen ein Verweis auf entsp- chende mathematische Vorlesungen und vertiefende Lehrbuchliteratur erlaubt sein.

Modellbildung und Simulation

Eine anwendungsorientierte Einführung

Author: Hans-Joachim Bungartz,Stefan Zimmer,Martin Buchholz,Dirk Pflüger

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3642376568

Category: Computers

Page: 400

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Dieses Buch gibt eine Einführung in die mathematische und informatische Modellierung sowie in die Simulation als universelle Methodik. Und so geht es um Klassen von Modellen, um deren Herleitung und um die Vielfalt an Beschreibungsarten, die eingesetzt werden können – diskret oder kontinuierlich, deterministisch oder stochastisch. Aber immer geht es auch darum, wie aus unterschiedlichen abstrakten Modellen ganz konkrete Simulationsergebnisse gewonnen werden können. Nach einem kompakten Repetitorium zum benötigten mathematischen Apparat wird das Konzept „Über das Modell zur Simulation" anhand von 14 Szenarien aus den Bereichen „Spielen – entscheiden – planen", „Verkehr auf Highways und Datenhighways", „Dynamische Systeme" sowie „Physik im Rechner" umgesetzt. Ob Spieltheorie oder Finanzmathematik, Verkehr oder Regelung, ob Populationsdynamik oder Chaos, Molekulardynamik, Kontinuumsmechanik oder Computergraphik – der Leser erhält auf anschauliche und doch systematische Weise Einblicke in die Welt der Modelle und Simulationen.

Algorithmen - Eine Einführung

Author: Thomas H. Cormen,Charles E. Leiserson,Ronald Rivest,Clifford Stein

Publisher: Walter de Gruyter GmbH & Co KG

ISBN: 3110522012

Category: Computers

Page: 1339

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Der "Cormen" bietet eine umfassende und vielseitige Einführung in das moderne Studium von Algorithmen. Es stellt viele Algorithmen Schritt für Schritt vor, behandelt sie detailliert und macht deren Entwurf und deren Analyse allen Leserschichten zugänglich. Sorgfältige Erklärungen zur notwendigen Mathematik helfen, die Analyse der Algorithmen zu verstehen. Den Autoren ist es dabei geglückt, Erklärungen elementar zu halten, ohne auf Tiefe oder mathematische Exaktheit zu verzichten. Jedes der weitgehend eigenständig gestalteten Kapitel stellt einen Algorithmus, eine Entwurfstechnik, ein Anwendungsgebiet oder ein verwandtes Thema vor. Algorithmen werden beschrieben und in Pseudocode entworfen, der für jeden lesbar sein sollte, der schon selbst ein wenig programmiert hat. Zahlreiche Abbildungen verdeutlichen, wie die Algorithmen arbeiten. Ebenfalls angesprochen werden Belange der Implementierung und andere technische Fragen, wobei, da Effizienz als Entwurfskriterium betont wird, die Ausführungen eine sorgfältige Analyse der Laufzeiten der Programme mit ein schließen. Über 1000 Übungen und Problemstellungen und ein umfangreiches Quellen- und Literaturverzeichnis komplettieren das Lehrbuch, dass durch das ganze Studium, aber auch noch danach als mathematisches Nachschlagewerk oder als technisches Handbuch nützlich ist. Für die dritte Auflage wurde das gesamte Buch aktualisiert. Die Änderungen sind vielfältig und umfassen insbesondere neue Kapitel, überarbeiteten Pseudocode, didaktische Verbesserungen und einen lebhafteren Schreibstil. So wurden etwa - neue Kapitel zu van-Emde-Boas-Bäume und mehrfädigen (engl.: multithreaded) Algorithmen aufgenommen, - das Kapitel zu Rekursionsgleichungen überarbeitet, sodass es nunmehr die Teile-und-Beherrsche-Methode besser abdeckt, - die Betrachtungen zu dynamischer Programmierung und Greedy-Algorithmen überarbeitet; Memoisation und der Begriff des Teilproblem-Graphen als eine Möglichkeit, die Laufzeit eines auf dynamischer Programmierung beruhender Algorithmus zu verstehen, werden eingeführt. - 100 neue Übungsaufgaben und 28 neue Problemstellungen ergänzt. Umfangreiches Dozentenmaterial (auf englisch) ist über die Website des US-Verlags verfügbar.

Mechanics and Dynamical Systems with Mathematica®

Author: Nicola Bellomo,Luigi Preziosi,Antonio Romano

Publisher: Springer Science & Business Media

ISBN: 9780817640071

Category: Mathematics

Page: 417

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Modeling and Applied Mathematics Modeling the behavior of real physical systems by suitable evolution equa tions is a relevant, maybe the fundamental, aspect of the interactions be tween mathematics and applied sciences. Modeling is, however, only the first step toward the mathematical description and simulation of systems belonging to real world. Indeed, once the evolution equation is proposed, one has to deal with mathematical problems and develop suitable simula tions to provide the description of the real system according to the model. Within this framework, one has an evolution equation and the re lated mathematical problems obtained by adding all necessary conditions for their solution. Then, a qualitative analysis should be developed: this means proof of existence of solutions and analysis of their qualitative be havior. Asymptotic analysis may include a detailed description of stability properties. Quantitative analysis, based upon the application ofsuitable methods and algorithms for the solution of problems, ends up with the simulation that is the representation of the dependent variable versus the independent one. The information obtained by the model has to be compared with those deriving from the experimental observation of the real system. This comparison may finally lead to the validation of the model followed by its application and, maybe, further generalization.

Grundkurs Theoretische Physik 3

Elektrodynamik

Author: Wolfgang Nolting

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3540350764

Category: Science

Page: 501

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Der beliebte Grundkurs Theoretische Physik deckt in sieben Bänden alle für das Diplom maßgeblichen Gebiete ab. Jeder Band vermittelt gut durchdacht das im jeweiligen Semester nötige theoretische-physikalische Rüstzeug. Zahlreiche Übungsaufgaben mit ausführlichen Lösungen dienen der Vertiefung des Stoffes.

Analysis II

Author: Vladimir A. Zorich

Publisher: Springer

ISBN: 9783540462316

Category: Mathematics

Page: 708

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Ausführlich, klar, exakt, solide: die Anfänge der Analysis in 2 Bänden. Von der Einführung der reellen Zahlen bis hin zu fortgeschrittenen Themen wie u.a. Differenzialformen auf Mannigfaltigkeiten, asymptotische Betrachtungen, Fourier-, Laplace- und Legendre-Transformationen, elliptische Funktionen und Distributionen. Deutlich auf naturwissenschaftliche Fragen ausgerichtet, erläutert dieses Werk detailliert Begriffe, Inhalte und Sätze der Integral- und Differenzialrechnung. Die Fülle hilfreicher Beispiele, Aufgaben und Anwendungen ist selten in Analysisbüchern zu finden. Band 2 beschreibt den heutigen Stand der klassischen Analysis.

Einführung in die Himmelsmechanik

Author: Forest Ray Moulton

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3663160483

Category: Science

Page: 416

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Dieser Buchtitel ist Teil des Digitalisierungsprojekts Springer Book Archives mit Publikationen, die seit den Anfängen des Verlags von 1842 erschienen sind. Der Verlag stellt mit diesem Archiv Quellen für die historische wie auch die disziplingeschichtliche Forschung zur Verfügung, die jeweils im historischen Kontext betrachtet werden müssen. Dieser Titel erschien in der Zeit vor 1945 und wird daher in seiner zeittypischen politisch-ideologischen Ausrichtung vom Verlag nicht beworben.