Chuyển đến nội dung chính

Practical Applied Mathematics Modelling, Analysis, Approximation

Download Practical Applied Mathematics Modelling, Analysis, Approximation


Sam Howison OCIAM Mathematical Institute
Oxford University October 10, 2003


Contents
1 Introduction 9

 1.1 What is modelling/ Why model?

 1.2 How to use this book

 1.3 acknowledgements

 I Modelling techniques 11

 2 The basics of modelling 13

 2.1 Introduction

 2.2 What do we mean by amodel?

 2.3 Principles of modelling

 2.3.1 Example: inviscidfluidmechanics

 2.3.2 Example: viscousfluids

 2.4 Conservationlaws

 2.5 Conclusion

 3 Unit sanddimensions 25

 3.1 Introduction

 3.2 Unit sanddimensions

 3.2.1 Example: heatflow

 3.3 Electric fields and electrostatics

 4 Dimensional analysis 39

 4.1 Nondimensionalisation

 4.1.1 Example: advection- Diffusion

 4.1.2 Example: the damped pendulum

 4.1.3 Example: beamsandstrings

 4.2 The Navier–Stoke sequations

 4.2.1 Water in the bathtub

 4.3 Buckingham’sPi- Theorem

 4.4 Onwards

 5 Case study: hair modelling and cable laying 61

 5.1 The Euler–Bernoulli model for a beam

 5.2 Hair modelling

 5.3 Cable- Laying

 5.4 Modelling and analysis

 5.4.1 Boundary conditions

 5.4.2 Effective force sand nondimensionalisation

 6 Case study: the thermistor 1 73

 6.1 Thermistors

 6.1.1 A simple model

 6.2 Nondimensionalisation

 6.3 Athermistor in a circuit

 6.3.1 Theone- Dimensional model

 7 Case study: electrostatic painting 83

 7.1 Electrostatic painting

 7.2 Fieldequations

 7.3 Boundary conditions

 7.4 Nondimensionalisation

 II Mathematical techniques 91

 8 Partial differential equations 93

 8.1 First- Order equations

 8.2 Example: Poisson processes

 8.3 Shocks

 8.3.1 The Rankine–Hugoniot conditions

 8.4 Nonlinear equations

 8.4.1 Example: spray forming

 9 Case study: traffic modelling 105

 9.1 Case study: traffic modelling

 9.1.1 Localspeed- Densitylaws

 9.2 Solutions with discontinuities: shocks and the Rankine Hugoniot relations

 9.2.1 Trafficjams

 9.2.2 Trafficlights

 10 The delta function and other distributions 111

 10.1 Introduction

 10.2 Apointforceonastretchedstring; impulses

 10.3 Informal definition of the delta and Heaviside functions

 10.4 Examples

 10.4.1 A point force on a wirere visited

 10.4.2 Continuous and discrete probability

 10.4.3 The fundamental solution of the heat equation

 10.5 Balancingsingularities

 10.5.1 The Rankine–Hugoniot conditions

 10.5.2 Case study: cable- Laying

 10.6 Green’s functions

 10.6.1 Ordinary differential equations

 10.6.2 Partial differential equations

 11 Theory of distributions 137

 11.1 Test functions

 11.2 The action of atest function

 11.3 Definition of adistribution

 11.4 Further properties of distributions

 11.5 The derivative of adistribution

 11.6 Extensions of the theory of distributions

 11.6.1 Morevariables

 11.6.2 Fourier transforms

 12 Case study: the pantograph 155

 12.1 What is a pantograph?

 12.2 The model

 12.2.1What happens at the contactpoint?

 12.3 Impulsive at tachment

 12.4 Solution near a support

 12.5 Solution for a whole span

 III Asymptotic techniques 171

 13 A symptotic expansions 173

 13.1 Introduction

 13.2 Order notation

 13.2.1 A symptotics equence sand expansions

 13.3Convergence anddivergence

 14 Regular perturbations/ Expansions 183

 14.1Introduction

 14.2 Example: stability of a spacecraft in orbit

 14.3 Linear stability

 14.3.1 Stability of critical points in a phase plane

 14.3.2 Example (side track): a system which is neutrally stable butnon linearly stable (orunstable)

 14.4 Example: the pendulum

 14.5 Small perturbations of a boundary

 14.5.1 Example: flow pastanearly circular cylinder

 14.5.2 Example: waterwaves

 14.6 Caveatex pandator

 15 Case study: electrostatic painting 2 201

 15.1 Small parameters in the electropaint model

 16 Case study: piano tuning 207

 16.1 The notes of apiano

 16.2 Tun in ganideal piano

 16.3 Areal piano

 17 Methods for oscillators 219

 17.0.1 Poincar´ eLinstedt for the pendulum

 18 Boundary layers 223

 18.1Introduction

 18.2 Functions with boundary layers; matching

 18.2.1 Matching

 18.3 Cablelaying

 19 ‘Lubrication theory’ analysis: 231

 19.1 ‘Lubrication theory’a pproximations: slender geometries

 19.2 Heat flow in abarof variable cross- Section

 19.3 Heat flow in a long thin domain with cooling

 19.4 Advection- Diffusionin a long thin domain

 20 Case study: continuous casting of steel 247

 20.1 Continuous casting of steel

 21 Lubrication theory for fluids 253

 21.1 Thin fluid layers: classical lubrication theory

 21.2 Thin viscous fluid sheets on solid substrates

 21.2.1 Viscous fluid spreading horizontally under gravity: intuitive argument

 21.2.2 Viscous fluid spreading under gravity: systematic argument

 21.2.3 A viscous fluid layer on a vertical wall

 21.3 Thin fluid sheet sand fibres

 21.3.1 The viscous sheet equations by a systematic argument 263

 21.4 The beam equation (?)

 22 Ray theory and other ‘exponential’ approaches 277

 22.1 Introduction

 23 Case study: the thermistor 2 281

 Introduction
 Book born out of fascination with applied math as meeting place of physical  world and mathematical structures Have to be generalists, anything and everything potentially interesting to  an applied mathematician

 1.1 What is modelling/ Why model?

 1.2 How to use this book case studies as strands must do exercises

 1.3 acknowledgements  Have taken examples from many sources, old examples often the best. If you  teach a course using other peoples’ books and then write your own this is  inevitable Errors all my own ACF, Fowkes/ Mahoney, O2, green book, Hinch, ABT, study groups  Conventions. Let me introduce a couple of conventions that I use in this book. I use ‘we’, as in ‘we can solve this by a Laplace transform’, to signal the usual polite fiction that you, the reader, and I, the author, are engaged on a joint voyage of discovery. ‘You’ is mostly used to suggest that you should get your pen out and work though some of the ‘we’ stuff, a good idea in view

CHAPTER 1.
INTRODUCTION
 of my fallible arithmetic. ‘I’ is associated with authorial opinions and can  mostly be ignored if you like
I have tried to draw together a lot of threads in this book, and in writing it I have constantly felt the need to sidestep in order to point out a connection  with something else. On the other hand, I don’t want you to lose track of the argument. As a compromise, I have used marginal notes and footnotes Marginal notes are usually directly relevant to the current discussion, often being used to fill in details or point out a feature of a calculation With slightly different purposes


 Bibliography
 [1] Acheson, DJ, From Calculus to Chaos
 [2] Acheson, DJ, Elementary Fluid Dynamics, OUP (1990)
 [3] Addison, J, title, D. Phil. Thesis, Oxford University
 [4] Barenblatt, GI, Scaling, Self- Similarity and Intermediate Asymptotics, CUP (1996)
 [5] Bender, CM & Orszag, SA, Advanced Mathematical Methods for Scientists and Engineers, McGraw–hill (1978)
 [6] Carrier, GF, Krook, M & Pearson, CE, Functions of a Complex Variable, Hod Books (?? ??)
 [7] Cartwright, DE, Tides: a Scientific History, CUP (1999)
 [8] Dewynne, JN, Ockendon, JR & Wilmott, P, On a mathematicalmodel for fiber tapering, SIAM J. Appl. Math. 49,983–990 (1989)
 [9] Driscoll, TA. & Trefethen, LN, Schwarz–Christoffel Mapping, CUP(2002)
 [10] Engl, H
 [11] Fletcher, NH & Rossing, TD, The Physics of Musical Instruments, Springer–Verlag, New York (1998)
 [12] Fowkes, ND & Mahoney, JJ, An Introduction to Mathematical Modelling, Wiley UK (1994)
 [13] Fowler, AC, Frigaard, I & Howison, SD, Temperature surges in  current- Limiting circuit devices, SIAM J Appl Math 52,998–1011 (1992)
 [14] Fulford, GR & Broadbridge, P Industrial Mathematics, CUP (2002)
 [15] Gershenfeld
 [16] Goldstein, AA, Optimal temperament, in [24], pp 242–251 283284 BIBLIOGRAPHY
 [17] Hildebrand, F, Methods of Applied Mathematics
 [18] Hinch, EJ, Perturbation Methods, CUP (1991)
 [19] Howell, PD, Models for thin viscous sheets, Europ J Appl Math 7,  321–343 (1996)
 [20] Isacoff, S, Temperament, Faber & Faber, London, (2002)
 [21] Jordan, Smith
 [22] Kevorkian, J & Cole, JD Perturbation Methods in Applied Math-  ematics, Springer–Verlag (1981)
 [24] Klamkin, M (ed.), Mathematical Modelling: Classroom Notes in  Applied Mathematics, SIAM, Philadelphia (1987)
 [25] Lighthill, MJ, Introduction to Fourier Analysis and Generalised Functions, CUP (1958)
 [26] McMahon, TA, Rowing: a similarity analysis, Science, 173,349– 351 (1971)
 [27] Ockendon, JR, Howison, SD, Lacey, AA & Movchan, AB, Applied Partial Differential Equations, OUP (revised edition 2003)
 [28] Ockendon, H & Ockendon, JR Viscous Flow, CUP (1995)
 [29] Ockendon, H & Ockendon, JR Waves and Compressible Flow,  Springer (2003)
 [30] Ockendon, JR & Tayler, AB, The dynamics of a current collection  system for an electric locomotive, Proc. Roy. Soc. A 322,447–468 (1971)
 [31] Olver, FWJ, Introduction to Asymptotics and Special Functions,  Academic Press (1974)
 [32] O’Malley, RE,
 [33] Rice, Mathematical Statistics and Data Analysis
 [34] Richards, JI & Youn, HK, Theory of Distributions, CUP (1990)
 [35] Robinson, FNH, Electromagnetism, OUP (1973)
 [36] Rodeman, R, Longcope, DB & Shampine, LF, Response of a string to an accelerating mass, J. Appl. Mech. 98,675–680 (1976)
 [37] Schwarz, L, Th´ eorie des Distributions, vols 1 & II, Hermann et Cie, Paris (1951,1952)
 [38] Stakgold, I, BIBLIOGRAPHY 285
 [39] Tayler, AB, Mathematical Models in Applied Mechanics, OUP (1986, reissued 2003)
 [40] Taylor, GI, The formation of a blast wave by a very intense explosion. I, Theoretical discussion; II, The atomic explosion of 1945, Proc. Roy. Soc. A201,159–174 & 175–186 (1950)


Download Practical Applied Mathematics Modelling, Analysis, Approximation


Nhận xét

Bài đăng phổ biến từ blog này

sách giáo trình công nghệ thông tin pdf doc - sách tham khảo

[-] Mục Lục 1 kế toán doanh nghiệp với visual basic https://ambn.vn/product/35662/ke-toan-doanh-nghiep-voi-visual-basic.html Những kiến thức cơ bản về kế toán như biểu mẫu, báo cáo, sổ sách chứng từ kế toán đã được trình bầy ở những bộ sách trước cùng tác giả, và coi như ở tập sách này là bạn đã nắm rõ về microsoft access và visual basic. Trong sách này, sẽ hướng dẫn bạn thêm khi thiết kế các giao diện nhập dữ liệu, xử lý và báo cáo trong chương trình kế toán, hiểu rõ những kỹ thuật và công cụ lập trình nâng cao và dễ dàng thiết kế thành công một chương trình quản lý kế toán doanh nghiệp bằng Visual Basic 2. lập trình cơ sở dữ liệu visual basic sql server https://ambn.vn/product/35577/lap-trinh-co-so-du-lieu-visual-basic-sql-server.html Cuốn sách này cung cấp cho người học những thông tin chi tiết cảu các công cụ kỹ thuật hiện nay như ADO, ADO MD và ADOX, MSDE, .. SQL Namespace.. Mục tiêu cuốn sách là cung cấp các kiến thức ở mức độ chuyên sâu những công cụ mà kết hợp giữa

Đề tài: Hoạt động marketing của công ty cổ phần bút bi Thiên Long

Đề tài: Hoạt động marketing của công ty cổ phần bút bi Thiên Long Mục Lục Lời mở đầu Chương I : Phân tích kết quả kinh doanh của công ty cổ phần tập đoàn Thiên Long I. Kết quả kinh doanh của công ty cổ phần tập đoàn Thiên Long trong thời gian qua II.Đánh giá hoạt động marketing của công ty cổ phần tập đoàn Thiên Long thời gian qua Chương II : Phân tích môi trường marketing của công ty cổ phần tập đoàn Thiên Long I. Phân tích môi trường marketing vĩ mô II.Phân tích môi trường marketing vi mô III. Phân tích môi trường marketing nội bộ IV. Phân tích swot Chương III. Phân đoạn thị trường của công ty cổ phần tập đoàn Thiên Long với sản phẩm bút bi Thiên Long I. Vị trí hiện tại của doanh nghiệp II. Xác định đối tượng khách hàng hay thị trường cần phân đoạn III. Phân chia thị trường theo những tiêu thức thích hợp IV. Đánh giá tiềm năng của các đoạn thị trường V. Lựa chọn các phương thức marketing nhằm khai thác các đoạn thị trường mục tiêu Chương IV. Xác định chiến lược M

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KẾT QUẢ HỌC TẬP CỦA HỌC SINH TRƯỜNG PHỔ THÔNG DÂN TỘC NỘI TRỲ TỈNH CAO BẰNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KẾT QUẢ HỌC TẬP CỦA HỌC SINH TRƯỜNG PHỔ THÔNG DÂN TỘC NỘI TRỲ TỈNH CAO BẰNG HỌC VIÊN: BẾ THỊ DIỆP – HƯỚNG DẪN KH: TS. NGUYỄN THỊ TUYẾT CHUYÊN NGÀNH: ĐO LƯỜNG VÀ ĐÁNH GIÁO TRONG GIÁO DỤC MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài 2. Mục đích nghiên cứu của đề tài 3. Giới hạn nghiên cứu của đề tài 4. Phương pháp nghiên cứu 5. Câu hỏi nghiên cứu, giả thuyết nghiên cứu 6. Khung lý thuyết của đề tài 7. Khách thể và đối tượng nghiên cứu Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1.1. Các công trình nghiên cứu ở nước ngoài 1.1.2. Các công trình trong nước 1.2. MỘT SỐ VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CƠ BẢN 1.2.1. Hoạt động học tập trong nhà trường 1.2.2. Loại hình nhà trường PTDTNT 1.2.3. Đặc trưng học sinh THPT DTTS 1.2.4. Các khái niệm công cụ của đề tài 1.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG Chương 2: TỔ CHỨC NGHIÊN CỨU 2.1. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1.1. Tổng thể