SIF5036 Matematisk modellering

Høsten 2002

Fagets offisielle WEB-side

Siden brukes for all generell informasjon, forelesningenes gang, øvingene og modelleringsseminaret.

Kopier av transparenter vil også bli lagt ut her.

SISTE NYTT

2. januar:

Godt nytt-år!

Rapportene fra modelleringsseminaret har ligget klare til avhenting fra før jul, men i julestria glemte jeg å gi dere beskjed.

 

Har også rettet eksamen, og sensuren vil være klar så snart sensor er ferdig.

 

Ser ellers at slutten på oppgave 2 ikke var så klart formulert som den kunne vært, og det som egentlig var et relativt enkelt spørsmål, har blitt unødig komplisert for dere.

 

15. desember:

Da er forhåpentligvis eksamen i Matematisk modellering over for alle, og bortsett fra fortegnsfeilen som det var fint ble oppdaget i god tid, hørtes det ikke ut til å være spesielle uklarheter. Det er laget et foreløpig løsningsforslag, men dette bruker å endres noe på bakgrunn av besvarelsene. Vi får nok ikke sensuren helt klar før på nyåret, men seminarrapportene vil antagelig bli klare før jul. Vi skriver en kort kommentar og setter karakter. Karakteren teller med i sluttkarakteren.

Her er foreløpig løsningsforslag:  LøsningX2002.pdf  LøsningX2002.ps (ser det er noe kluss med ligningsnummeringen og dette skal bli rettet opp etter hvert…)

GOD JUL!

 

10. desember:

Har lagt inn link til en PostScript-fil for notatet om prosjektilet i pensumlista.

Det var fremdeles litt feil i pensumlista (i kap. 3 og 4 i det blå heftet). Noe mer er tatt ut (og ikke noe nytt kommet inn).

 

3. desember:

Allerede en feil i pensumlista fikset opp…

Vær så snill å gi meg beskjed om slike ting så snart som mulig!

 

26. november:

Da er pensumlista klar: Pensumliste høsten 2002

Det er viktig at dere gir meg tilbakemelding så snart som mulig hvis det er feil eller uklarheter med lista!

 

Når det gjelder seminarrapportene, håper jeg dere har tatt kopier. Det er ikke sikkert sensor får tid til å se på dem før eksamen. Jeg venter ingen store problemer med sensureringen, men han bør ha siste ord.

 

17. november:

 

En liten oppsummering basert på foreløpig gjennomlesning av rapportene: Etterord.pdf

 

14. november:

 

Ñs stensilkomite trakk seg, og oppgavene med løsninger vil nå trykkes opp og selges (ca. 100kr) fra Inst.-kontoret i 4.etg. Sentralbygg II.

 

NB: Neste uke går forelesningene på vanlig tid og sted.

 

Pensumliste kommer i løpet av neste uke.

 

14. november:

Da har alle levert, og jeg har tatt en første titt på rapportene. En del av dere har rukket å gjøre utrolig mye, og det er også flere tilløp til spenstige modelleringsargumenter. Egentlig skulle vi nå lagt dette bort en stund og deretter laget en felles avslutningsrapport, men det er det vanskelig å få tid til.

 

Oppgaven var jo ikke enkel, og de fleste har sikkert opplevt den faglige frustrasjon som en vil måtte leve med resten av livet. På den annen side, noen ganger er vi de minst ukompetente.

 

I dag blir det presentasjoner, og vi følger gruppenummereringen. 

 

12. november:

Som de fleste er klar over, skal rapporten leveres i dag til inst.kontoret i 4. etg. Sentralbygg II.

På torsdag (14. november) skal hver gruppe (8 grupper) gi en presentasjon på 10 minutter (ikke mer!) om sitt viktigste resultat (beskrevet i veiledningen).

 

Transparenter kan dere lage gratis på inst.-kontoret ved å henvise til at det er en del av modelleringsseminaret.  Hvis det er noen som ”må” bruke farger, kan dere ta kontakt. Også hvis dere er avhengig av videokanon (den må i så fall reserveres på forhånd, og jeg kan ikke garantere den er tilgjengelig).

 

Når det gjelder eksamensoppgaver, skal jeg finne fram de som jeg har. Samlingen av oppgaver og løsninger er temmelig in-homogen, og det mange oppgaver som slettes ikke passer til årets pensum. Noen av løsningsforslagene, spesielt fra eldre år, kan også være noe tvilsomme.

Nabla har lyst til å selge oppgavene, og det er greit for oss. Kommer tilbake til dette når det er klart hvordan det blir.

 

Mandag morgen blir det en kort oppsummering av seminaret før vi starter på en repetisjon. Denne fortsetter også på siste forelesning i neste uke.

Hvis det er ineteresse, kan vi ha spørretime før eksamen, men dere kan også stikke innom når det passer.

 

8. november

Det går mot slutten på seminaret, og som før nevnt blir det ingen forelesning mandag morgen. Vi ønsker å få rapportene inn til inst.kontoret i løpet av tirsdag, slik at vi kan ta en titt på dem før presentasjonen på torsdag (Dere vil ikke få rapportene tilbake da, siden vi kommer til å rette dem og sende dem over til sensor. Med hensyn til sensurering, vil karakterene etterpå bli sendt studieadministrasjonen og ”anonymisert” før de legges sammen med eksamenskarakteren).

 

Innsatsen dere legger i dette er, som jeg har nevnt flere ganger, godt over det som vi forventer.  Det er beklagelig hvis dere lar dette gå ut over andre fag, men det er ikke så mye vi kan gjøre med det. På en annen side er dette naturligvis meget inspirerende og hyggelig for oss!

 

Som nevnt, og som har blitt demonstrert opptil flere ganger, har vi på ingen måte regnet i gjennom alt på forhånd, og seminaret har gitt meg en god del overraskelser.

De studentene som har strevt med størkning på veggen når vi har konvektive randbet. på innsiden kan godt ta kontakt. Resultatet ser ut til å bli noe annet enn det jeg trodde i alle fall. Dette minner om Piet Hein’s geniale lille gruk om dem som tror de kjenner sannheten:

 

Den gamle vismann fylte sitt blikkrus ved sannhetens veld

og uttalte verdigt – av fromme disiple bestormet –

at ut fra en innfanget prøve av sannheten selv

kunne han nå fastslå at den er cylinderformet!

(fritt etter hukommelsen)

 

God helg!

 

 

 

5. november:

 

Kan dere sjekke den modifiserte gruppeinndelingen?

 

3. november

 

Modellering av soppen: Har sett på problemet for en dimensjon, og det så ut til å være løsbart. Vi antar at gassen pumpes inn med konstant masse pr. tidsenhet. Dermed kan en beregne massefluksen i soppen. Det er massen av gassen som transporterer varme, og hvis en nå setter opp bevarelsesloven for varme, men neglisjerer varmeinnholdet i gassen når vi sammenligner med varmeinnholdet i oksydet, samt antar at gass og oksyd har samme temperatur inne i oksydet, fikk jeg en enkel konveksjon/diffusjonsligning for temperaturprofilen. Brukte konstant temperatur på ytre rand og 0 varmefluks på indre rand (dette siste kan diskuteres). Etterpå var det mulig å finne en ligning for trykk-profilen til gassen vha. Darcy’s lov med massestrøm (som altså kan beregnes fra den totale massegjennomstrømningen) i stedet for volumstrøm (j = -r(K/m)Ñp,  der r µ p/T for ideell gass). Darcy er engelsk vri for d’Arcy (Henri d’Arcy).

 

Så er det opp til dere å gjøre dette for sfærisk- (eller kanskje, i følge bildene til Oddgeir, sylinder-) symmetri.

 

Varmetap gjennom veggen: En gruppe viste på fredag at varmen knapt rekker å komme gjennom veggen på øsa i løpet av tiden den er fylt. Dette er nytt for meg, og det kunne være interesant om flere kommer fram til samme resultat

(Men varmetap fra ytterveggen er i alle fall viktig å vurdere for avkjøling av øsa mellom tappingene).

 

1. november

Her er en liten fotokavalkade om ”sopper” som vi har fått av Oddgeir Samset: sopper

 

31. oktober

I dag vil vi gå rundt og registrere gruppe-sammensetningene, og hva dere har tenkt å gå videre med. Vi vil holde til i MTI 003, som er et lite hyggelig kjeller-lokale på Materialteknisk. Stikk innom i det minste en gang i løpet av de to timene slik at vi får høre hva dere driver med.

 

Hvis det, mot formodning, finnes ”gratispassasjerer” i gruppene, kunne det også være greit å få et vink om dette.

 

24. oktober

Da er forhåpentligvis filene lesbare også fra UNIX….

 

23. oktober

Nå er all informasjon om seminaret samlet her: Modsem. Beklager at dette materialet kommer litt sent, og det er ikke så gjennomarbeidet som det kunne vært pga. diverse data-problemer.

 

Torsdag 24. oktober vil jeg vi en innføring til temaet på forelesningen.

21. oktober:

Oversikt over grupperom: Grupperom2002

18. oktober:

Kopiene fra Fowkes & Mahony er ferdige og til salgs på inst. kontoret. På mandag går vi i gjennom et relativt omfattende eksempel (Kap. 11 i F&M), og på torsdag blir det innledning til seminaret.

Dette er forslag til gruppeinndeling: Grupper2002

Har ikke fått oversikt over grupperom enda, men det kommer over helga.

15. oktober:

Dette er et revidert notat om flodbølger i elver: RiverFlow.pdf

Etter vi er ferdige med diffusjon i heftet, skal vi framover mot seminaret ta opp en del teori knyttet til modellering av varmetransport/diffusjon. Noe av dette stoffet vi vi hente fra boka An introduction to Mathematical modelling av N.D. Fowkes og J.J. Mahony. Det vil bli laget kopier av utdrag av boka og lagt ut noen mindre notater her.

10. oktober:

Pg.a. kommunikasjonene må jeg dra en halv time tidligere enn antatt fra forelesningen (visste det ikke før nå). Derfor blir opplegget som følger:

1. time: Jeg møter opp og deler ut noe materiell. Samtidig skisserer jeg hva vi skal gå gjennom på mandag. Da begynner vi med diffusjon i det blå heftet. Der er det en del stoff som som går på løsning av standard diffusjonsligning, såkalt fundamental-løsning etc. Det er fint om dere ser på dette før forelesningen, og det er passende å bruke første time til dette.

2. time: Her vil Hans Chr. komme og gå gjennom en eksamensoppgave som dreier seg om bevarelseslover, karakteristikker etc.

4. oktober 2002

Førstkommende mandag vil vi avslutte trafikkmodelleringen og deretter ta en tur innom kontinuumsmekanikk (det blå heftet).

På torsdag 10. oktober vil jeg forelese ca. 30 minutter, og deretter tar Hans Chr. Karlsen over og går gjennom noen eksempler (gamle eks. oppgaver)

27. september 2002

For de som ikke var på forelesningen torsdag, er det viktig å sette seg inn i hvordan en løser 1. ordens hyperbolske diff. ligninger. Angrepsmåten er TOTALT forskjellig fra det dere kjenner fra før (hvis dere ikke akkurat nå tar PDL) (NB! Kopier av transparenter til slutt i det blå heftet).

Prøv å forstå hva en karakteristikk er og hvordan vi må bruke disse i løsningen (uten at det alltid er nok).

På mandag fortsetter vi å diskutere basisligningen som kommer fra en-dimensjonale bavarelseslover, og deretter tar vi fatt på studiet av vegtrafikk.

22. september 2002

I dag ble vi ferdige med stoffet fra kap. 6 i Logan, og har begynt på notatene om bevarelseslover. Siden vi er helt i starten på det, vil vi også i denne uka gi en øvingsoppgave knyttet til dynamiske modeller.

19. september 2002

Her kommer transparentene om amøbenes eventyrlige liv.

Slime Mold Amoeba

16. september 2002:

Om de dystre utsiktene til jordas befolkning:

JordasBefolkning.pdf

12. september 2002:

Dette er transparentene om numeriske eksperimenter av case-studien innenfor reaksjonskinetikk:

kinetikk.pdf

9. september 2002:

Stoffet om singulær perturbasjon og kjemisk reaksjonskinetikk følger Lin og Segel, og jeg kommer ikke til å legge ut noen ekstra notater om det. Vi kommer nå, muligens allerede på torsdag, til å starte med stabilitetsanalyse, likevekt og bifurkasjon. Kopi av dette stoffet finnes i notatet.

2. september 2002:

Nå bør linkene nedenfor virke. Hvis ikke, må dere gi beskjed snarest.

Vi fortsetter på torsdag og i neste uke med stoff fra L&S kap. 9.2 (ikke 9.1) og kap. 10.

29. august 2002:

Ser ut til at jeg hadde glemt privileriene på katalogen MatMod2000. Prøv igjen nå...

27. august 2002

Følgende notat vil bli gjennomgått på torsdag. Det er lagt ut både i PDF (laget vha. Adobe Acrobat 5) og PS (standard utskrift til PostScript-printer). Framover vil jeg foretrekke PDF-filer, men hvis noen av dere gir beskjed om at dere har font-problemer, skal vi også fortsette med PostScript.

MatMod2002/projectile.pdf

MatMod2002/projectile.ps

26. august 2002

Har oppdaget en feil i Framdriftsplanen som nå er rettet opp (helt uten betydning så langt, men hvis dere har skrevet den ut, kan det være en ide å se på den reviderte versjonen).

Torsdag vil det bli lagt ut et lite notat her om regulær perturbasjon og et eksempel som også er et gjennomgangstema i Lin&Segel (Trenger ikke Lin&Segel for dette)

I neste uke vil jeg imidlertid forelese noe stoff fra LIn&Segel som må kopieres fra boka (se framdriftsplanen)

14. august 2002

Web-siden for høsten 2001 er fjernet.

Opp gjennom årene har det vært en god del diskusjon om hensikten og filosofien bak kurset. Følgende ("PowerPoint") presentasjon ble lagt fram som innledning til et minisymposium om undervisning i matematisk modellering på konferansen ECMI-2000: Mathematical Modelling. På første forelesning, mandag 19. august, vil det bli en utdyping av dette, samt gitt en oversikt over kurset.

FORELESNINGSPLAN

Framdrift2002.html

GENERELL INFORMASJON

Faglærer:

Harald E. Krogstad, rom 1146, Sentralbygg II, tlf. 73 59 35 36,
e-post:
harald.krogstad@math.ntnu.no

Undervisningsassistent :

Hans Christian Karlsen, 1348, Sentralbygg II, 735 93541

e-post: hck@math.ntnu.no

Forelesninger:

Mandag 8.15 - 10.00 i aud. F2

Torsdag 11.15- 13.00 i aud. F2

 

Øvinger:

Tirsdag 11.15 - 13.00 i rom R50

Øvingstimen vil kun bli brukt til veiledning. Det vil bli delt ut ukentlige øvinger i løpet av høsten. Alle øvinger og etterhvert fullstendige øvingsforslag vil kunne hentes ned fra fagets øvingsside: ../~hck/matmod/ovinger.html

 

Modelleringsseminar: se nedenfor.

 

Kursmateriell:

·         NOTAT 1: Samlenotat om dimensjonsanalyse, skalering og bevarelsesprinsipper, IMF 2002 selges på IMF til selvkost. 2002 utganven er ulik tidligere utgaver.

·         C.C. Lin og L.A. Segel: Mathematics Applied to Deterministic Problems in the Natural Sciences, SIAM Classics in Applied Mathematics Det er ikke så mye fra boka som vil brukes. Boka koster ca. 400 kr, men det går også an å kopiene de sidene som vitrenger).

·         Det vil etterhvert også bli kopiert opp mindre deler fra andre bøker, f.eks. Neville D. Fowkes og John J. Mahony: An Introduction to Mathematical Modelling, Disse notatene selges til selvkost (inkl. kopiavgift)

·         Materiell som legges ut på denne siden i PS eller PDF-format er fritt tilgjengelig.

 

Fremdriftsplan/gjennomgått pensum:

 

Oversikt over gjennomgått pensum legges ut i eget dokument: Framdrift2002.html

 

 

Pensumliste:

Ikke klart enda.

 

Eksamen:

14 desember 2002, 6 timer.

Eksamensform C (Det kan bli aktuelt å tillate hjelpemidler i form av formler etc. som ligger ved oppgavesettet for alle). De ukentlige øvingene er ikke er ikke obligatoriske, men

karakterene fra modelleringsseminaret teller 20% i den endelige karakteren.

Kursets innhold og ide

Kurset tar sikte på å innøve enkle, men generelle teknikker i matematisk modellering. Målet er å gi dere en analytisk/kritisk holdning til praktisk problemløsning, i motsetning til ukritisk "kokebok-mentalitet" og bruk av ferdige dataprogrammer, for eksempel (det er dette som skiller en sivilingeniør fra en ingeniør,- firkantet sagt). Metodene vil tvinge en til å måtte forstå hva som foregår.

Det er viktig å være klar over at kurset avviker fra tradisjonelle matematikkfag ved at vi tar opp problemer uten entydige og fullstendige løsninger, og at en derfor ofte må gi opp uten å ha fått den fullstendige oversikten.

Mens vanlige matematikkkurs gjerne presenterer vanskelige teknikker anvendt på enkle problemer, er det stikk motsatt for Matematisk modellering. I stedet er ofte det som trengs oppfinnsomhet og kreativitet. Som i de siste studieårene vil vi også i høst gjennomføre et modellerings-seminar ("problembasert læring" ) der studentene jobber sammen i smågrupper på fire.

Det vil bli noen endringer i pensum fra i fjor.

Emner - hva og hvorfor

Dimensjonsanalyse:

Skalering:

Perturbasjonsregning:

Enkle dynamiske modeller:

Bevarelsesprinsipper:

Siste del av kurset er pr. dato ikke helt klart, men dette vil gjenspeile temaet for årets modelleringsseminar.

Til slutt hva kurset ikke kommer til å dreie seg om:

MODELLERINGSSEMINARET

Seminaret er lagt til ukene 44 og 45.

Informasjon om tema og arbeidsmåte:

1.      En engelsk beskrivelse av problemkomplekset, opprinnelig laget for ECMI Modelling Week i 1996: Si Refining

2.      Om arbeidsformen i seminaret: Arbeidsform

3.      Noen forslag til problemstillinger: Problemstillinger

Hvis noen av dere ønsker å se nærmere på Femlab (dette er frivillig!), kan dere se på denne informasjonen: Bruk av Femlab

Veiledere under seminaret er foruten faglærer, Hans Christian og Trond Varslot (11. etg. Sentralbygg II, varslot@math.ntnu.no).

Veiledningen er primært lagt til forelesnings- og øvingstidene, men jeg (faglærer) er tilgjengelig hele tiden. Det er fint om dere ringer/sender e-mail for å sjekke at jeg virkelig sitter på kontoret. 

Dette er en foreløpig oversikt over gruppene. Den vil bli endret etter hvert som de blir klare: Gruppesammensetning 2002

Grupperommene endres fra dag til dag, men dere finner en fullstendig oversikt her: Grupperom

NB: Mandag morgen 11. november vurderer jeg å avlyse forelesningen.='mso-ansi-language:NO-BOK'>

Hver gruppe skal levere en kort skriftlig rapport om resultatet av modelleringen (innleveres 12. november), og disse rapportene blir rettet og karaktersatt.

Arbeidsmessig skal modelleringssseminarene begrenses til et nivå som er forenlig med den ordinære studiebelastningen i faget