Epäsuoran auttamisen mallintaminen reaktioyhtälöitä käyttäen

Jos populaatiossa yksilöt auttavat toisiaan hyötymättä siitä suoraan, vaan odottavat jonkun auttavan heitä tulevaisuudessa, puhutaan epäsuorasta auttamisesta. Yleinen periaate on jakaa mainetta potentiaaliselle auttajalle: hyvää tai huonoa riippuen siitä, auttaako hän vai ei. Mainetta voi laskea kahdella tavalla: binäärisesti, jolloin muistetaan ainoastaan edellinen teko, tai monimaineisesti, jolloin maine kerääntyy vähitellen. Tyypillisesti epäsuoraa auttamista tutkitaan peliteoreettisesti. Tässä tutkielmassa tarkastellaan epäsuoraa auttamista kuitenkin reaktioyhtälöiden avulla monimaineisessa tapauksessa. Tutkimus on suoritettu pääsääntöisesti Mathematica-ohjelmistolla simuloiden, pääpainon ollessa kahden eri auttamisparametrin evoluutiossa: ensinnäkin on tutkittu auttamishalukkuuden evoluutiota ja toisaalta on etsitty evolutiivisesti attrahoivaa auttamisstrategiaa. Evoluutiota on tutkittu adaptiivisen dynamiikan keinoin. Aluksi työssä on selvitetty auttamisen evoluutiota yhdessä populaatiossa. Siinä huomataan, että maineen jakaminen on välttämätöntä, jottei auttaminen häviäisi populaatiosta. Lisäksi nähdään, että lopputilassa on kaksi stabiilia auttamistilaa: joko ketään ei auteta, tai sitten apua annetaan hieman yli 50 prosentin todennäköisyydellä. Lisäksi tutkielmassa on tarkasteltu auttamisen evoluutiota metapopulaatiossa. Tässäkin tapauksessa löydetään kaksi stabiilia auttamistilaa, missä epätriviaali tasapainotila on suurempi kuin yhden populaation tapauksessa. Toisaalta huomataan, että samalla joutuminen nollatilaan tapahtuu helpommin.

Modelo dinâmico de simulação e otimização da força normal de reação do solo para um mecanismo de corte basal

O modelo físico foi baseado no método de Newton-Euler, sendo o mesmo desenvolvido utilizando o programa computacional científico Mathematica®. Realizaram-se várias simulações, nas quais se procurou obter a força normal de reação do solo variando velocidades de avanço (0,69; 1,12; 1,48; 1,82 e 2,12 m s-1); perfis de solo (senoidal, rampa ascendente e descendente) e altura do camalhão (0,025 e 0,05 m). Após as simulações iniciais, o mecanismo foi otimizado utilizando o programa computacional científico Matlab®, tendo como critério (função-objetivo) a minimização da força normal de reação do perfil (F N) e como variáveis de projeto os comprimentos das barras (L1y, L2, l3 e L4), altura da operação (L7), o comprimento inicial da mola (Lmo) e a constante elástica da mola (k t). A falta de robustez do mecanismo em relação à variável altura de operação foi contornada por meio do uso de mola com baixa rigidez e grande comprimento. Os resultados demonstraram que o mecanismo otimizado obteve desempenho de flutuação muito bom, em relação ao mecanismo inicial.

Gröbnerbasen in Ore-Algebren

In dieser Arbeit werden grundlegende Algorithmen für Ore-Algebren in Mathematica realisiert. Dabei entsteht eine Plattform um die speziellen Beschränkungen und Möglichkeiten dieser Algebren insbesondere im Zusammenhang mit Gröbnerbasen an praktischen Beispielen auszuloten. Im Gegensatz zu den existierenden Paketen wird dabei explizit die Struktur der Ore-Algebra benutzt. Kandri-Rody und Weispfenning untersuchten 1990 Verallgemeinerungen von Gröbnerbasen auf Algebren ordnungserhaltender Art (``algebras of solvable type''). Diese verhalten sich so, dass Buchbergers Algorithmus stets eine Gröbnerbasis findet. Es wird ein Beispiel gezeigt, an dem klar wird, dass es mehr Ore-Algebren ordnungserhaltender Art gibt als die in der Literatur stets betrachteten Operator-Algebren. Für Ore-Algebren ordnungserhaltender Art werden Algorithmen zu Gröbnerbasen implementiert. Anschließend wird der Gröbner-Walk für Ore-Algebren untersucht. Der Gröbner-Walk im kommutativen Fall wird mit einem instruktiven Beispiel vorgestellt. Dann wird zum nichtkommutativen Fall übergegangen. Es wird gezeigt, dass die Eigenschaft ordnungserhaltender Art zu sein, auf der Strecke zwischen zwei Ordnungen erhalten bleibt. Eine leichte Modifikation des Walks für Ore-Algebren wird implementiert, die im Erfolgsfall die Basis konvertiert und ansonsten abbricht. Es werden Beispiele angegeben, in denen der modifizierte Walk funktioniert sowie ein Beispiel analysiert, in dem er versagt.

An introduction to ordinary differential equations by computer algebra-systems

We report on an elementary course in ordinary differential equations (odes) for students in engineering sciences. The course is also intended to become a self-study package for odes and is is based on several interactive computer lessons using REDUCE and MATHEMATICA . The aim of the course is not to do Computer Algebra (CA) by example or to use it for doing classroom examples. The aim ist to teach and to learn mathematics by using CA-systems.

Eigenschaften chromatischer Polynome

Die Berechnung des 1912 von Birkhoff eingeführten chromatischen Polynoms eines Graphen stellt bekanntlich ein NP-vollständiges Problem dar. Dieses gilt somit erst recht für die Verallgemeinerung des chromatischen Polynoms zum bivariaten chromatischen Polynom nach Dohmen, Pönitz und Tittmann aus dem Jahre 2003. Eine von Averbouch, Godlin und Makowsky 2008 vorgestellte Rekursionsformel verursacht durch wiederholte Anwendung im Allgemeinen einen exponentiellen Rechenaufwand. Daher war das Ziel der vorliegenden Dissertation, Vereinfachungen zur Berechnung des bivariaten chromatischen Polynoms spezieller Graphentypen zu finden. Hierbei wurden folgende Resultate erzielt: Für Vereinigungen von Sternen, für vollständige Graphen, aus welchen die Kanten von Sternen mit paarweise voneinander verschiedenen Ecken gelöscht wurden, für spezielle Splitgraphen und für vollständig partite Graphen konnten rekursionsfreie Gleichungen zur Berechnung des bivariaten chromatischen Polynoms mit jeweils linear beschränkter Rechenzeit gefunden werden. Weiterhin werden Möglichkeiten der Reduktion allgemeiner Splitgraphen, bestimmter bipartiter Graphen sowie vollständig partiter Graphen vorgestellt. Bei letzteren erweist sich eine hierbei gefundene Rekursionsformel durch eine polynomiell beschränkte Laufzeit als effektive Methode. Ferner konnte in einem Abschnitt zu Trennern in Graphen gezeigt werden, dass der Spezialfall der trennenden Cliquen, welcher im univariaten Fall sehr einfach ist, im bivariaten Fall sehr komplexe Methoden erfordert. Ein Zusammenhang zwischen dem bivariaten chromatischen Polynom und dem Matchingpolynom wurde für vollständige Graphen, welchen die Kanten von Sternen mit paarweise voneinander verschiedenen Ecken entnommen wurden, sowie für Bicliquen hergestellt. Die vorliegende Dissertation liefert darüber hinaus auch einige Untersuchungen zum trivariaten chromatischen Polynom, welches auf White (2011) zurückgeht und eine weitere Verallgemeinerung des bivariaten chromatischen Polynoms darstellt. Hierbei konnte gezeigt werden, dass dessen Berechnung selbst für einfache Graphentypen schon recht kompliziert ist. Dieses trifft sogar dann noch zu, wenn man die einzelnen Koeffizienten als bivariate Polynome abspaltet und einzeln berechnet. Abschließend stellt die Arbeit zu vielen Resultaten Implementierungen mit dem Computeralgebrasystem Mathematica bereit, welche zahlreiche Möglichkeiten zu eigenständigen Versuchen bieten.

Las matrices, la base 2 y la tecnología digital.

Mediante dos juegos de adivinación de números en unas tablas, se estudia cómo la base 2 y las matrices son fundamentales en la tecnología digital. Además se aporta la implementación en el programa informático Mathematica del algoritmo que permite realizar esta acción. En el artículo se muestra paso a paso cómo realizar estos juegos.

Elaboración de recursos docentes multimedia para la asignatura Ampliación de Física de Ingeniería de Caminos y Puertos.

Realizado en la Escuela Politécnica Superior de Burgos, por 5 profesores del centro. Sus objetivos estaban centrados en los profesores, para actualizar sus conocimientos en el uso de la última versión de Mathematica para el desarrollo de materiales docentes; y centrados en los alumnos, para facilitar la comprensión de los contenidos teóricos de la asignatura Ampliación de Física de la Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos. El proceso pasó por el desarrollo de materiales en grupo, puesta en práctica por parte de los alumnos y desarrollo definitivo de los materiales. Los materiales elaborados son fichas - guías de experiencia de cátedra para uso de los profesores, simulación por ordenador con guiones de prácticas para los alumnos y un CD-ROM. El proyecto ha supuesto una actualización en los conocimientos de los profesores y una experiencia positiva para los alumnos.

Elaboración de material didáctico en el entorno matemática para la ingeniería.

El objetivo ha sido elaborar material didáctico propio en un mismo entorno informático para asignaturas impartidas en escuelas de ingenierías por profesores de un gran número de áreas de conocimiento. Se ha desarrollado una guía de acceso rápido a Mathematica 3.0 y numerosos ejercicios prácticos en dicho entorno informático para las asignaturas: cálculo, álgebra lineal, estadística, ecuaciones diferenciales ordinarias, mecanismos, mecánica de robots, vibraciones mecánicas, circuitos eléctricos, componentes electrónicos y teoría de la señal. El material elaborado se fundamenta en el trazado práctico e individual del alumno, complementado adecuadamente mediante la acción tutorial. El trabajo realizado ha sido expuesto en el 28th Engineering Education Symposium celebrado en Estambul (Turquía) del 20 al 24 de septiembre de 1999 mediante cuatro comunicaciones.

El laboratorio de Matemáticas : un reto pendiente.

El proyecto se realiza en la Escuela Politécnica Superior de Burgos (E.P.S), lugar donde trabajan los 16 profesores del Grupo de Didáctica de las Matemáticas en las Escuelas Técnicas de la UBU. Los objetivos son: motivación del profesorado para que dedique una parte importante de su labor a la mejora de la calidad de su tarea docente, utilización de las nuevas tecnologías, contextualización de las Matemáticas en las asignaturas de Ingeniería, puesta en marcha del laboratorio de Matemáticas en las 7 titulaciones de la (E.P.S.), potenciación y actualización de los recursos informáticos, intercambio de experiencias y campos de aplicación con otros grupos de profesores, áreas de conocimiento, niveles de enseñanza, etc. El sistema de trabajo llevado a cabo consiste en reuniones de los profesores que integran el proyecto, contactos con los profesores de las asignaturas de Ingeniería, asistencia a congresos, elaboración y revisión constante de las prácticas de laboratorio. Para el desarrollo del proyecto comenzamos desarrollando prácticas con el programa Derive en el ámbito de las asignaturas troncales de los primeros cursos. Para las asignaturas de Estadística las prácticas se han desarrollado con statgraphics y se han consolidado en 5 asignaturas. En las asignaturas con contenidos de Análisis Numérico hemos introducido Matlab para el numérico y Derive y Maple para el simbólico. Los ámbitos en que ha incidido la experiencia, son además de en E.P.S. de Burgos, en las comunicaciones del VI Congreso Regional Castellano-Leonés de Educación Matemática (2000), Las X Jornadas para el Aprendizaje y la Enseñanza de las Matemáticas (J A E M - 1001), y en los Cursos de Especialización para profesores de Enseñanzas Medias (2001). Dentro de los resultados obtenidos hemos observado una disminución del fracaso escolar, se ha puesto en marcha del laboratorio, enunciado de problemas y las prácticas de laboratorio, generación de software para el aprendizaje. Los materiales utilizados, son principalmente Software: DERIVE, STATGRAPHICS, MATLAB Y MATHEMATICA. No se han publicado los resultados. Sí aparecen publicadas las 12 comunicaciones a congresos en las actas correspondientes.

Evaluación previa y nuevas tecnologías en la enseñanza de la estática.

Se han realizado dos tipos de trabajo. El primero ha consistido en la recogida de información por parte de un profesor que asistía a la clase de los demás. Con ese material se han realizado lista de conocimientos previos que los alumnos han de tener para abordar la asignatura. Se ha diseñado una herramienta para que los alumnos midan el grado de cumplimiento de esos conocimientos previos. Además se han elaborado los objetivos específicos para la asignatura objeto del proyecto: Mecánica Aplicada. En una etapa posterior los test se han administrado a los alumnos. El segundo tipo de trabajo ha consistido en la elaboración de guiones didácticos para la realización de prácticas de laboratorio. Las prácticas, tanto de tipo computacional como empírico y mixto se realizan con el apoyo de un lenguaje para cálculo simbólico (Mathematica). Estas son: 1)Ensayo de flexión. Análisis computacional; 2) Cálculo computacional de una estructura articulada isostática; 3) Cálculo de un problema de sistemas de vectores deslizantes; 4) Cálculo computacional de los valores estáticos de una superficie plana; 5) Estudio experimental de la fuerza de rozamiento; 6) Descomposición de fuerzas.

Statistical isomorphism of three-level factional factorial designs

From a statistician's standpoint, the interesting kind of isomorphism for fractional factorial designs depends on the statistical application. Combinatorially isomorphic fractional factorial designs may have different statistical properties when factors are quantitative. This idea is illustrated by using Latin squares of order 3 to obtain fractions of the 3(3) factorial. design in 18 runs.