Convergence of numerical time-averaging and stationary measures via Poisson equations

Numerical approximation of the long time behavior of a stochastic di.erential equation (SDE) is considered. Error estimates for time-averaging estimators are obtained and then used to show that the stationary behavior of the numerical method converges to that of the SDE. The error analysis is based on using an associated Poisson equation for the underlying SDE. The main advantages of this approach are its simplicity and universality. It works equally well for a range of explicit and implicit schemes, including those with simple simulation of random variables, and for hypoelliptic SDEs. To simplify the exposition, we consider only the case where the state space of the SDE is a torus, and we study only smooth test functions. However, we anticipate that the approach can be applied more widely. An analogy between our approach and Stein's method is indicated. Some practical implications of the results are discussed. Copyright © by SIAM. Unauthorized reproduction of this article is prohibited.

Analysis of an asymptotic preserving scheme for linear kinetic equations in the diffusion limit

We present a mathematical analysis of the asymptotic preserving scheme proposed in [M. Lemou and L. Mieussens, SIAM J. Sci. Comput., 31 (2008), pp. 334-368] for linear transport equations in kinetic and diffusive regimes. We prove that the scheme is uniformly stable and accurate with respect to the mean free path of the particles. This property is satisfied under an explicitly given CFL condition. This condition tends to a parabolic CFL condition for small mean free paths and is close to a convection CFL condition for large mean free paths. Our analysis is based on very simple energy estimates. © 2010 Society for Industrial and Applied Mathematics.

Enhancing the Hodgkin-Huxley Equations: Simulations Based on the First Publication in the Biophysical Journal.

The experiments in the Cole and Moore article in the first issue of the Biophysical Journal provided the first independent experimental confirmation of the Hodgkin-Huxley (HH) equations. A log-log plot of the K current versus time showed that raising the HH variable n to the sixth power provided the best fit to the data. Subsequent simulations using n(6) and setting the resting potential at the in vivo value simplifies the HH equations by eliminating the leakage term. Our article also reported that the K current in response to a depolarizing step to ENa was delayed if the step was preceded by a hyperpolarization. While the interpretation of this phenomenon in the article was flawed, subsequent simulations show that the effect completely arises from the original HH equations.

El análisis de manuales en la enseñanza de la integral definida

Este trabajo realiza, en primer lugar, un estudio de manuales de primero y segundo de Bachillerato-LOGSE, respecto al concepto de integral definida, exponiendo las cuatro dimensiones que se han considerado y un ejemplo de aplicación a un manual de 2º de Bachillerato. En la segunda parte, se hace un estudio comparativo entre los nueve manuales realizados, más representativos de Jaén y provincia, centrándonos en los significados institucionales históricos y en los conflictos semióticos.

La integral definida en bachillerato: restricciones institucionales de las Pruebas de Acceso a la Universidad

En este trabajo se aportan los resultados de una investigación, realizada con cuatro grupos de estudiantes de segundo de bachillerato de la Comunidad Autónoma Andaluza, sobre la incidencia de las pruebas de acceso a la universidad (PAU) en los significados de la integral definida, en cuanto a los posibles sesgos producidos. En primer lugar se detectan los significados de referencia que se comparan posteriormente con los obtenidos en las PAU, después se analiza el significado implementado en el aula. Por último, se dan algunas implicaciones para la enseñanza de la integral definida.

Cálculo diferencial e integral e tecnologias digitais: perspectivas de exploração no sofware GeoGebra

A ênfase algébrica dada ao longo do tempo nos cursos de Cálculo Diferencial e Integral não oportunizou que tratamentos gráficos e numéricos fossem privilegiados, visto a ausência de softwares que possibilitassem uma abordagem diferenciada aos conceitos inerentes a esta disciplina (Richit, 2010, Guimarães, 2001). Contudo, iniciativas no mundo inteiro têm dedicado esforços e desenvolvido softwares que possibilitam explorações qualitativamente diferentes para conceitos de Cálculo a partir de representações gráficas, numéricas ou algébricas envolvendo visualização, a simulação, o aprofundamento do pensamento matemático, conjecturas e validações, etc. Deste modo, a incorporação das tecnologias digitais na aula de Cálculo remove um pouco o fardo da manipulação algébrica, possibilitando a transição entre a ação física (interação do estudante com a tecnologia) e a representação matemática de um conceito. Assim, a proposta de oficina aqui apresentada objetiva explorar conceitos de Cálculo (Funções, Limites, Derivadas e Integrais) em uma perspectiva de investigação com o software GeoGebra.

La significación física de la integral a partir de la modelación de fenómenos

Una pregunta que me plantean con mucha frecuencia los estudiantes es ¿qué significado tiene la integral?; con este trabajo pretendemos incursionar en la problemática referida a la formación de la significación física de la integral, para lograrlo partimos de la idea de que esa significación tiene que ver por un lado con las concepciones matemáticas “heredadas” por los profesores a sus alumnos y por otro con los procesos de matematización de fenómenos en diversos contextos. Hemos realizado un primer acercamiento exploratorio para recoger evidencias, que nos permita elaborar una secuencia basada en prácticas de modelación de fenómenos. Reportamos como es construida la significación física de la integral en el discurso. Un resultado consecuente, es una aproximación a la concepción de práctica social.

¿Qué pintan un motor y una botella en el cálculo integral? Curso corto de didáctica

Se pretende crear un marco de resolución de problemas que sea motivador para los alumnos del último año de Bachillerato o del primer año de estudios en la Universidad, y para ello se presentan cuatro problemas reales, cuya solución requiere establecer el concepto de integral definida, y uno histórico, que fue propuesto y resuelto por Arquímedes. Asimismo, en el desarrollo del curso se verá la importancia del uso de herramientas didácticas, tales como el generador de volúmenes de revolución, que se construirá en el propio curso, y el ordenador, cuyo uso será absolutamente necesario para resolver los problemas planteados. En suma, además de promover adaptaciones curriculares adecuadas, se fijan estos tres objetivos fundamentales: Cómo se crea un marco de resolución de problemas y cómo se integran herramientas didácticas apropiadas.

El aprendizaje del concepto de integral

El propósito de este artículo es presentar una propuesta didáctica de la integral definida para la educación secundaria obligatoria y bachillerato a través de unas secuencias de aprendizaje que ayuden al estudiante a captar las ideas fundamentales del cálculo integral, del concepto de integral y del proceso de integración.

Para qué tantas hipótesis en el criterio de la integral

Se repasa el planteo tradicional del criterio de la integral para la convergencia de series (con las hipótesis de que la función en cuestión sea continua, positiva y decreciente, y la conclusión de que la serie y la integral impropia convergen ambas o divergen ambas). Se muestran ejemplos en los que fallan una o más de las hipótesis y la conclusión del criterio falla. Se demuestra que son innecesarias las hipótesis de continuidad y positividad, y finalmente que basta con una condición aún más débil que la de que la función sea decreciente. Los resultados se aplican tanto a la equivalencia entre la convergencia de la serie y la convergencia de la integral impropia como a la fórmula para la cota del error en las sumas parciales cuando la serie converge.

An extension of Purcell's vector method with applications to panel element equations

The classical Purcell's vector method, for the construction of solutions to dense systems of linear equations is extended to a flexible orthogonalisation procedure. Some properties are revealed of the orthogonalisation procedure in relation to the classical Gauss-Jordan elimination with or without pivoting. Additional properties that are not shared by the classical Gauss-Jordan elimination are exploited. Further properties related to distributed computing are discussed with applications to panel element equations in subsonic compressible aerodynamics. Using an orthogonalisation procedure within panel methods enables a functional decomposition of the sequential panel methods and leads to a two-level parallelism.

On the coupling of Navier–Stokes and linearised Euler equations for aeroacoustic simulation

Aerodynamic generation of sound is governed by the Navier–Stokes equations while acoustic propagation in a non-uniform medium is effectively described by the linearised Euler equations. Different numerical schemes are required for the efficient solution of these two sets of equations, and therefore, coupling techniques become an essential issue. Two types of one-way coupling between the flow solver and the acoustic solver are discussed: (a) for aerodynamic sound generated at solid surfaces, and (b) in the free stream. Test results indicate how the coupling achieves the necessary accuracy so that Computational Fluid Dynamics codes can be used in aeroacoustic simulations.

An improved result of exponential stability of stochastic semilinear evolution equations

Sufficient conditions for the exponential stability of a class ofnonlinear, non-autonomous stochastic differential equations in infinitedimensions are studied. The analysis consists of introducing a suitableapproximating solution systems and using a limiting argument to pass onstability of strong solutions to mild ones. As a consequence, the classicalcriteriaof stability in A. Ichikawa [8] are improved and extended to cover a class ofnon-autonomous stochastic evolution equations.Two examples are investigated to illustrate our theory.