PROGRAMMA DI MODELLI NUMERICI
PER LA SIMULAZIONE
(APPROXIMATION METHODS)
A.A. 2021-22
Prof. Luigi Brugnano
Numero
crediti: 9.
Obiettivi formativi: il
corso si propone l'obiettivo di introdurre i metodi
numerici per problemi di evoluzione, inquadrandoli nel
piu' generale ambito dei sistemi dinamici.
Programma.
Equazioni
alle differenze: generalita', operatori
differenza e shift, potenze fattoriali, casi particolari
di equazioni alle differenze, principio del confronto.
Equazioni alle differenze
lineari: soluzione generale, il caso di equazioni
a coefficienti costanti, stabilita' delle soluzioni,
modello del cobweb
in economia e modello di economia di una nazione.
Metodi lineari multistep:
metodi lineari multistep, consistenza, zero-stabilita' e
convergenza, assoluta stabilita', boundary locus, barriere
di Dahlquist.
Funzioni di matrici:
polinomio minimale, funzioni di matrice, matrici
componenti, successione di funzioni di matrici, analisi
mediante la forma canonica di Jordan, matrici positive,
teorema di Perron-Frobenius.
Sistemi lineari:
sistemi di equazioni differenziali ordinarie lineari e
sistemi di equazioni alle differenze lineari, sistemi
dinamici positivi, matrici positive e matrici di Metzler,
M-matrici, modello di Leslie, modello di corsa agli
armamenti, stiffness di un problema lineare e ruolo dei
metodi A-stabili. (Fine del
corso per Approximation Methods)
Sistemi nonlineari:
sistemi nonlineari di equazioni alle differenze e sistemi
nonlineari di equazioni differenziali ordinarie, processo
di linearizzazione, funzioni di Liapunov, applicazioni.
Generalizzazione del concetto di stiffness per problemi nonlineari. Cenni
sulle dinamiche complesse.
Metodi Runge-Kutta:
definizione, ordine, analisi di stabilià lineare,
complessità del problema discreto; problemi Hamiltoniani,
sviluppo di Fourier locale e metodi HBVM.
N.B.: si
rammenta di iscriversi sulla piattaforma Moodle dove verranno
pubblicati avvisi relativi al corso.
Modalità di esame: l'esame
consiste in una prova orale, in cui bisogna altresì
presentare un elaborato relativo agli argomenti del
corso. L'elaborato dovrà contenere la simulazione dei
modelli studiati a lezione, sia continui che discreti.
NOTA BENE: il
corso sarà tenuto in lingua inglese, nel caso vi fossero
studenti stranieri frequentanti.
Routine
vsolve.m per la
risoluzione di sistemi di Vandermonde.
Routine numjacobian.m
per il calcolo dello Jacobiano numerico.
Routine lmf.m
per calcolare i coefficienti di alcuni metodi LMF.
Libro
di testo:
- L.Brugnano. Modelli Numerici per la
Simulazione. MasterBooks, Firenze (ultima edizione).
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