Numeričke metode u fizici 1, Projektni zadataci 2018./ Za sustav običnih diferencijalnih jednadžbi, koje opisuju kretanje populacije dviju vrs

Слични документи
Numerička matematika 11. predavanje dodatak Saša Singer web.math.pmf.unizg.hr/~singer PMF Matematički odsjek, Zagreb NumMat 2019, 11. p

Uvod u obične diferencijalne jednadžbe Metoda separacije varijabli Obične diferencijalne jednadžbe Franka Miriam Brückler

Microsoft Word - predavanje8

Primjena neodredenog integrala u inženjerstvu Matematika 2 Erna Begović Kovač, Literatura: I. Gusić, Lekcije iz Matematike 2

Optimizacija

C2 MATEMATIKA 1 ( , 3. kolokvij) 1. Odredite a) lim x arctg(x2 ), b) y ( 1 2 ) ako je y = arctg(4x 2 ). c) y ako je y = (sin x) cos x. (15 b

Hej hej bojiš se matematike? Ma nema potrebe! Dobra priprema je pola obavljenog posla, a da bi bio izvrsno pripremljen tu uskačemo mi iz Štreberaja. D

Newtonova metoda za rješavanje nelinearne jednadžbe f(x)=0

Microsoft Word - 6ms001

(Microsoft Word - Dr\236avna matura - studeni osnovna razina - rje\232enja)

1 MATEMATIKA 1 (prva zadaća) Vektori i primjene 1. U trokutu ABC točke M i N dijele stranicu AB na tri jednaka dijela. O

18 1 DERIVACIJA 1.3 Derivacije višeg reda n-tu derivaciju funkcije f označavamo s f (n) ili u Leibnizovoj notaciji s dn y d x n. Zadatak 1.22 Nadite f

Microsoft Word - 15ms261

Microsoft Word - Dopunski_zadaci_iz_MFII_uz_III_kolokvij.doc

Konstrukcija linearnih višekoračnih metodi Postoje tri važne familije višekoračnih metoda: Adamsovi metodi Adams-Bashfortovi metodi kod kojih je ρ(w)

Skalarne funkcije više varijabli Parcijalne derivacije Skalarne funkcije više varijabli i parcijalne derivacije Franka Miriam Brückler

Зборник радова 6. Међународне конференције о настави физике у средњим школама, Алексинац, март Одређивање коефицијента пригушења у ваздуху

(Microsoft Word - Dr\236avna matura - kolovoz ni\236a razina - rje\232enja)

(Microsoft Word - Dr\236avna matura - kolovoz osnovna razina - rje\232enja)

Znanstveno računanje 2 3. i 4. predavanje Saša Singer web.math.hr/~singer PMF Matematički odjel, Zagreb ZR2 2009, 3. i 4. predavanje p.

Metoda konačnih elemenata; teorija i praktična implementacija math.e 1 of 15 Vol.25. math.e Hrvatski matematički elektronički časopis Metoda konačnih

9. : , ( )

Microsoft Word - TAcKA i PRAVA3.godina.doc

(Microsoft Word doma\346a zada\346a)

PowerPoint Presentation

4.1 The Concepts of Force and Mass

(Microsoft Word - Dr\236avna matura - lipanj osnovna razina - rje\232enja)

PLAN I PROGRAM ZA DOPUNSKU (PRODUŽNU) NASTAVU IZ MATEMATIKE (za 1. razred)

(Microsoft Word - Dr\236avna matura - svibanj osnovna razina - rje\232enja)

2.7 Taylorova formula Teorem 2.11 Neka funkcija f : D! R; D R m ; ima na nekoj "-kugli K(T 0 ; ; ") D; T 0 x 0 1; :::; x 0 m neprekidne derivacije do

JMBAG IME I PREZIME BROJ BODOVA MJERA I INTEGRAL 2. kolokvij 29. lipnja (Knjige, bilježnice, dodatni papiri i kalkulatori nisu dozvoljeni!) 1. (

(Microsoft Word - Dr\236avna matura - lipanj osnovna razina - rje\232enja)

(Microsoft Word - MATB - kolovoz osnovna razina - rje\232enja zadataka)

Interpretacija čuda pomoću teorije determinističkog kaosa (Jerko Kolovrat, KBF Split; Marija Todorić, PMF Zagreb) Postoje razne teme koje zaokupljaju

Slide 1

Dvostruki integrali Matematika 2 Erna Begović Kovač, Literatura: I. Gusić, Lekcije iz Matematike 2

Microsoft Word - Mat-1---inicijalni testovi--gimnazija

Microsoft Word - 24ms221

PRVI KOLOKVIJUM Odrediti partikularno rexee jednaqine koje zadovo ava uslov y(0) = 0. y = x2 + y 2 + y 2xy + x + e y 2. Odrediti opxte rexee

vjezbe-difrfv.dvi

2015_k2_z12.dvi

Neodreeni integrali - Predavanje III

My_ST_FTNIspiti_Free

Microsoft PowerPoint - Ispitivanje povezanosti Regresija redovni decembar 2007 [Compatibility Mode]

8. ( )

STABILNOST SISTEMA

Sveučilište u Splitu Fakultet prirodoslovno-matematičkih znanosti i odgojnih područja Zavod za fiziku Pripremni tečaj za studente prve godine INTEGRAL

Zadaci s pismenih ispita iz matematike 2 s rješenjima MATEMATIKA II x 4y xy 2 x y 1. Odredite i skicirajte prirodnu domenu funkcije cos ln

Matematika 1 - izborna

Sveučilište J.J. Strossmayera Fizika 2 FERIT Predložak za laboratorijske vježbe Određivanje relativne permitivnosti sredstva Cilj vježbe Određivanje r

Jednadžbe - ponavljanje

PITANJA I ZADACI ZA II KOLOKVIJUM IZ MATEMATIKE I Pitanja o nizovima Nizovi Realni niz i njegov podniz. Tačka nagomilavanja niza i granična vrednost(l

Зборник радова 6. Међународне конференције о настави физике у средњим школама, Алексинац, март Нелинеарно еластично клатно Милан С. Коваче

Microsoft Word - 12ms121

Microsoft Word - zadaci_19.doc

Račun smetnje i Greenove funkcije «Napredna kvantna fizika» Ivo Batistić Fizički odsjek, PMF Sveučilište u Zagrebu predavanja 2010 Pregled predavanja

Sadržaj 1 Diskretan slučajan vektor Definicija slučajnog vektora Diskretan slučajan vektor

Matematka 1 Zadaci za vežbe Oktobar Uvod 1.1. Izračunati vrednost izraza (bez upotrebe pomoćnih sredstava): ( ) [ a) : b) 3 3

7. predavanje Vladimir Dananić 14. studenoga Vladimir Dananić () 7. predavanje 14. studenoga / 16

NAPREDNI FIZIČKI PRAKTIKUM 1 studij Matematika i fizika; smjer nastavnički SLOBODNO I PRISILNO TITRANJE

Zadatak 1 U tablici se nalaze podaci dobiveni odredivanjem bilirubina u 24 uzoraka seruma (µmol/l):

Sveučilište J.J. Strossmayera Fizika 2 FERIT Predložak za laboratorijske vježbe Lom i refleksija svjetlosti Cilj vježbe Primjena zakona geometrijske o

MATEMATIKA - MATERIJALI Sadržaj Matematika 1 3 Kolokviji drugi kolokvij,

(Microsoft Word - Rje\232enja zadataka)

Toplinska i električna vodljivost metala

(Microsoft Word - Dr\236avna matura - lipanj osnovna razina - rje\232enja)

Pitanja za pripremu i zadaci za izradu vježbi iz Praktikuma iz fizike 1 ili Praktikuma iz osnova fizike 1, I, A za profesorske

Microsoft Word - Rjesenja zadataka

OD MONOKRISTALNIH ELEKTRODA DO MODELÂ POVRŠINSKIH REAKCIJA

0.1 OSNOVNA ANALIZA PODATAKA IZ PRO- GRAMA MOLEKULARNE DINAMIKE Ova vježba uvodi osnovne tehnike pri analizi podataka koji dobijamo kao izlaz iz progr

Математика 1. Посматрај слику и одреди елементе скуупова: а) б) в) средњи ниво А={ } B={ } А B={ } А B={ } А B={ } B А={ } А={ } B={ } А B={ } А B={ }

ТРОУГАО БРЗИНА и математичка неисправност Лоренцове трансформације у специјалној теорији релативности Александар Вукеља www.

ДРУШТВО ФИЗИЧАРА СРБИЈЕ МИНИСТАРСТВО ПРОСВЕТЕ И СПОРТА РЕПУБЛИКЕ СРБИЈЕ Задаци за републичко такмичење ученика средњих школа 2006/2007 године I разред

Microsoft Word - DIOFANTSKE JEDNADŽBE ZADACI docx

Microsoft Word - 24ms241

(Microsoft Word - Dr\236avna matura - svibanj vi\232a razina - rje\232enja)

Microsoft Word - 09_Frenetove formule

Sveučilište J.J. Strossmayera Fizika 2 FERIT Predložak za laboratorijske vježbe Cilj vježbe Određivanje specifičnog naboja elektrona Odrediti specifič

Pismeni ispit iz MEHANIKE MATERIJALA I - grupa A 1. Kruta poluga AB, oslonjena na oprugu BC i okačena o uže BD, nosi kontinuirano opterećenje, kao što

(Microsoft Word vje\236ba - LIMES FUNKCIJE.doc)

Seminar peti i ²esti U sljede a dva seminara rije²avamo integrale postavljene u prosturu trostruke integrale. Studenti vjeºbom trebaju razviti sposobn

Microsoft Word - IZVOD FUNKCIJE.doc

Динамика крутог тела

TEORIJA SIGNALA I INFORMACIJA

Sveučilište J. J. Strossmayera u Osijeku Odjel za matematiku Sveučilišni preddiplomski studij matematike Karolina Novaković Derivacija funkcije i prim

Romanian Master of Physics 2013 Теоријски задатак 1 (10 поена) Каменобил Фред и Барни су направили аутомобил чији су точкови две идентичне призме са к

23. siječnja od 13:00 do 14:00 Školsko natjecanje / Osnove informatike Srednje škole RJEŠENJA ZADATAKA S OBJAŠNJENJIMA Sponzori Medijski pokrovi

ТЕСТ ИЗ ФИЗИКЕ ИМЕ И ПРЕЗИМЕ 1. У основне величине у физици, по Међународном систему јединица, спадају и следеће три величине : а) маса, температура,

(Microsoft Word - Dr\236avna matura - lipanj vi\232a razina - rje\232enja)

JMBAG IME I PREZIME BROJ BODOVA 1. (ukupno 6 bodova) MJERA I INTEGRAL 1. kolokvij 4. svibnja (Knjige, bilježnice, dodatni papiri i kalkulatori n

Zadaci s rješenjima, a ujedno i s postupkom rada biti će nadopunjavani tokom čitave školske godine

Matematicke metode fizike II - akademska 2012/2013.g.

MAT-KOL (Banja Luka) XXIV (2)(2018), DOI: /МК S ISSN (o) ISSN (o) Klasa s

ФАКУЛТЕТ ОРГАНИЗАЦИОНИХ НАУКА

(Microsoft Word - Rje\232enja zadataka)

UDŽBENIK 2. dio

FAKULTET STROJARSTVA I BRODOGRADNJE KATEDRA ZA STROJARSKU AUTOMATIKU SEMINARSKI RAD IZ KOLEGIJA NEIZRAZITO I DIGITALNO UPRAVLJANJE Mehatronika i robot

MATEMATIKA viša razina MATA.29.HR.R.K1.24 MAT A D-S MAT A D-S029.indd :30:29

(Microsoft Word - Dr\236avna matura - kolovoz osnovna razina - rje\232enja)

Programiranje 2 popravni kolokvij, 15. lipnja Ime i prezime: JMBAG: Upute: Na kolokviju je dozvoljeno koristiti samo pribor za pisanje i brisanj

Транскрипт:

Numeričke metode u fizici, Projektni zadataci 8./9.. Za sustav običnih diferencijalnih jednadžbi, koje opisuju kretanje populacije dviju vrsta životinja koje se nadmeću za istu hranu, dx ( dt = x x ) xy =: f (x, y) dy ( dt = y y ) xy =: f (x, y) () izračunajte ravnotežna rješenja (traže se točke (x, y ) koje zadovoljavaju f (x, y ) = i f (x, y ) = ), a zatim promatrajte kako će se ponašati rješenja koja za inicijalne uvjete imaju točke bliske tim ravnotežnim rješenjima. To ćete učiniti tako da svaku stranicu kvadrata [, 4] [, 4] podijelite na podintervala, i za svaku točku tako dobivene mreže, (x, y ), izračunajte rješenje sustava () sa početnim uvjetima (x, y ). Odredite kojoj ravnotežnoj točki će rješenje (u faznom prostoru) težiti, i prema tome spremite je u odgovarajuću datoteku (za svako ravnotežno stanje drugu). Nacrtajte svaku datoteku u drugoj boji. Sustav običnih diferencijalnih jednadžbi rješavajte prediktor korektor metodom 4. reda: u k+ = (u k + u k ) + 7 h(9f k 7f k + 9f k 5f k ), u k+ = (u k + u k ) + 7 h(5f k+ + 9f k + 4f k + 9f k ).. Izvedite Adams-Bashforth i AdamsMoulton metodu reda, te njihove lokalne greške diskretizacije. Na osnovu njih, implementirajte Richardsonovu ekstrapolaciju za te dvije metode. Početne vrijednosti potrebne za start metode izračunajte pomoću Taylor-ove metode. Tom metodom riješite inicijalni problem: y (t) = + t y (t), y() = na intervalu [, ]. Izračunajte numerički red konvergencije dane metode ako je točno rješenje inicijalnog problema y(t) = t + t.

. Pretpostavimo slijedeću iterativnu metodu za rješavanje implicitnih Runge Kutta metoda sa s-stadija: m i = f(t n + α i h, u n + h β ij m j ), i =,..., s Postavimo da je u n+ = u n + h ω j m j. j= m () i = f(t n, u n ) m (k+) i = f(t n + α i h, u n + h j= j= β ij m (k) j ), i =,..., s, za k =,,,.... Pokažite da ako funkcija desne strane diferencijalne jednadžbe f zadovoljava Lipschitz-ov uvjet u drugoj varijabli sa konstantom L, tada je dana metoda kontrakcija uz uvjet hl max i s β i,j <. () j= Primjenite danu metodu za Radau metodu reda 5 zadanu Butcher-ovom tablicom (4 6)/ (88 7 6)/6 (96 69 6)/8 ( + 6)/5 (4 + 6)/ (96 + 69 6)/8 (88 + 7 6)/6 ( 6)/5 (6 6)/6 (6 + 6)/6 /9 (6 6)/6 (6 + 6)/6 /9 te odredite pogodan kriterij zaustavljanja iteracija. Danom metodom riješite problem y (t) = (cos (y(t))), y() = na intervalu [, ], tako da korak h odredite iz (). 4. Napišite algoritam za rješavanje dijagonalno implicitne Runge-Kutta metode zadane Butcherovom tablicom γ γ γ γ γ γ 4γ γ 4( ( γ) γ) 4( γ)

gdje je γ = + cos ( π 8). Danom metodom riješite problem y (t) = + t y (t), y() = na intervalu [, ]. Izračunajte numerički red konvergencije dane metode ako je točno rješenje inicijalnog problema 5. Promotrite problem y(t) = t + t. y (t) = t + + c tan (y(t)), y() =, gdje je c zadana konstanta. Pošto je y () =, rješenje y početno raste kada t raste, bez obzira na vrijednost parametra c. Numerički pokažite da postoji vrijednost c, za koju kada je c > c, rješenje y neograničeno raste, a kada je c < c, tada y na početku raste i zatim pada. Koristite Adams Bashfort Moulton metodu reda 5, odredite c do na točnost ε = 5 5, i izračunajte pripadno (aproksimativno) rješenje y na intervalu t [, 5]. 6. Temperatura zgrade (uz odgovarajuću cirkulaciju zraka) ponaša se po Newtonovom zakonu hladenja T (t) = k[a(t) T (t)], T () = T. A(t) je vanjska (ambijentalna) temperatura. Unutrašnje grijanje ili hladenje mogu utjecati na temperaturu; modelna jednadžba je gdje je npr. T (t) = k[a(t) T (t)] + R(T (t)) R(T ) = { U T T krit. T < T krit. Klima je ugašena kad je temperatura zgrade manja od T krit. na termostatu, a hladi s U stupnjeva po jedinici vremena kad temperatura zgrade prijede T krit.. Nadite graf temperature za k =.5 sat, A(t) = o, T krit. = 5 o, T () = o. Tipični U je oko stupnja po satu. Nadite pogodnu funkciju A(t) koja bi realistično opisivala kretanje vanjske temperature u nekom vremenskom periodu (barem nekoliko dana). Problem riješite Runge Kutta Fehlberg-ovom metodom reda (4,5) zadanu Butcherovom tablicom:

4 8 4 9 97 49 6 8 7 9 7 796 97 97 68 8 5 544 565 845 44 859 44 4, 6 5 5 6 6656 85 48 565 856 564 97 44 9 5 5 55 gdje predzadnji red daje koeficijente za metodu reda 5, dok zadnji za metodu reda 4. 7. Implementirajte BDF-formulu reda 4: u n+4 48 5 u n+ + 6 5 u n+ 6 5 u n+ + 5 u n = 5 hf(t n+4, u n+4 ) za sisteme diferencijalnih jednadžbi. Odredite u n+4 iterativno, koristeći Newton-ovu metodu. Za start odaberite po volji Taylor-ovu ili RK metodu istog reda kao BDF formula, a za test primjer uzmite krutu diferencijalnu jednadžbu s predavanja: y + (b + )y + by =, y() =, y () =. Varirajte ulazni parametar b i korak h kod testiranja, nacrtajte grafove numeričkog i egzaktnog rješenja. 8. Kretanje prigušenog sistema sa oprugom i masom (kao na slici) opisano je diferencijalnom jednadžbom m y (t) + c y (t) + k y(t) =, () 4

gdje je y(t) pomak mase m od ravnotežnog stanja u trenutku t, masa m = kg, konstanta opruge k = N/m, a c koeficijent prigušenja. Za c [5, ] pronadite kritični koeficijent prigušenja do na točnost ε =. 4, na način da ćete tražiti najmanji c za koji rješenje jednadžbe () uz početnu brzinu nula i početni položaj na intervalu [, ] strogo pada prema ravnotežnom stanju. Koristite trapeznu metodu uz dovoljno mali korak h (zbog točnosti). 9. Modelirajte problem skakanja lopte po ravnoj površini (u jednoj dimenziji) koja pri svakom udaru o tlo gubi nešto energije. Odredite što točnije trenutak udara lopte o pod, tako što ćete dozvoliti da zadnji interval aproksimacije može biti i kraći od ostalih. Za rješavanje diferencijalnih jednadžbi korisitite neku jednokoračnu metodu višeg reda. Dodatna literatura: Lopta.pdf i https://en.wikipedia.org/wiki/coefficient of restitution. Implementirajte Gauss Legendre-ovu metodu zadanu Butcherovom tablicom: 6 4 4 6 + 6 4 +. 6 4 5

U svakom koraku stadije m i m odredite iterativno, koristeći višedimenzionalnu Newton-ovu metodu. Metodu primijenite na inicijalnom problemu y (t) = (y(t) cos t) sin t, y() =, uz t [, ] i korak h =. Dano rješenje usporedite sa rješenjem dobivenim Adams Bashforth metodom reda 4 uz isti korak. 6