Obyčejné diferenciální rovnice 2 - NMMA407

• Anglický název: Ordinary Differential Equations 2
• Zajišťuje: Katedra matematické analýzy (32-KMA)
• Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
• Platnost: od 2024
• Semestr: zimní
• E-Kredity: 5
• Rozsah, examinace: zimní s.:2/2, Z+Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: angličtina, čeština
• Způsob výuky: prezenční
• Další informace: https://www2.karlin.mff.cuni.cz/~prazak/vyuka/Odr2/
• Garant: doc. RNDr. Dalibor Pražák, Ph.D.
• Vyučující: doc. RNDr. Dalibor Pražák, Ph.D.
• Třída: M Mgr. MA; M Mgr. MA > Povinné; M Mgr. MOD; M Mgr. MOD > Povinně volitelné
• Kategorizace předmětu: Matematika > Diferenciální rovnice, teorie potenciálu
• Neslučitelnost : NDIR021
• Záměnnost : NDIR021
• Je záměnnost pro: NDIR021

Anotace

čeština

Povinný předmět pro magisterský obor Matematická analýza. Doporučený pro první ročník magisterského studia. Věnuje se pokročilým partiím teorie obyčejných diferenciálních rovnic. Stručný obsah: dynamické systémy; Poincaré-Bendixsonova teorie; Carathéodoryho teorie; optimální řízení, Pontrjaginův princip maxima; bifurkace; stabilní, nestabilní a centrální variety.

Poslední úprava: T_KMA (02.05.2013)

angličtina

Mandatory course for the master study branch Mathematical analysis. Recommended for the first year of master studies. Devoted to advanced topics in theory of ordinary differential equations. Content: dynamical systems; Poincaré-Bendixson theory; Carathéodory theory; optimal control, Pontryagin maximum principle; bifurcation; stable, unstable and central manifolds.

Poslední úprava: T_KMA (02.05.2013)

Podmínky zakončení předmětu

čeština

Zápočet se uděluje za aktivní účast na cvičení (online prezentace úloh, průběžně odevzdávané domácí úkoly).

Zápočet je nutnou podmínkou ke skládání zkoušky a jeho charakter neumožňuje opakování.

Zkouška se skládá z písemné početní části (tři úlohy, limit cca 2 hodiny) a teoretické ústní (online) části.

V každé části je třeba získat alespoň polovinu možných bodů.

Poslední úprava: Pražák Dalibor, doc. RNDr., Ph.D. (21.10.2020)

angličtina

Credit is given for active participation in exercises (computing problems at the blackboard) or solving given set of problems at home.

Character of the condition does not allow repetitions. Credit is a neccessary condition for registration for the exam.

The exam consists of a written computative part (90 minutes, three problems, 10 points each) and a following theoretical oral part (30 points). It is neccessary to gain 50% of points in each of the two parts. The exam examines the knowledge of the subject matter in the scope given by the lectures.

Poslední úprava: Bárta Tomáš, doc. RNDr., Ph.D. (29.09.2017)

Literatura

čeština

J. Kurzweil: Obycejné diferenciální rovnice, Státní nakladatelství technické literatury, Praha, 1978.

I.I. Vrabie: Differential equations: an introduction to basic concepts, results, and applications, World Scientific Publishing Co., Inc., River Edge, NJ, 2004.

H. Amann: Ordinary differential equations, an introduction to nonlinear analysis, de Gruyter Studies in Mathematics 13, Walter de Gruyter & Co., Berlin, 1990.

J. Hale, H. Kocak: Dynamics and Bifurcations. Texts in Applied Mathematics 3, Springer, New York, 1991.

Poslední úprava: T_KMA (10.05.2013)

angličtina

Kurzweil, Jaroslav Ordinary differential equations. Introduction to the theory of ordinary differential equations in the real domain. Translated from the Czech by Michal Basch. Studies in Applied Mechanics, 13. Elsevier Scientific Publishing Co., Amsterdam, 1986.

I.I. Vrabie: Differential equations: an introduction to basic concepts, results, and applications, World Scientific Publishing Co., Inc., River Edge, NJ, 2004.

H. Amann: Ordinary differential equations, an introduction to nonlinear analysis, de Gruyter Studies in Mathematics 13,

Walter de Gruyter & Co., Berlin, 1990.

J. Hale, H. Kocak: Dynamics and Bifurcations. Texts in Applied Mathematics 3, Springer, New York, 1991.

Poslední úprava: T_KMA (02.05.2013)

Požadavky ke zkoušce

čeština

Zkouška bude prověřovat znalosti látky v rozsahu předneseném během semestru.

Poslední úprava: Pražák Dalibor, doc. RNDr., Ph.D. (21.10.2020)

angličtina

The exam consists of written and oral part. Neccessary condition to take part in the oral part is successful passing the written part. Neccessary condition to take part in the written part is obtaining the credit. If a student does not succeed in the written part, the exam is graded by 'F'. If a student does not succeed in the oral part, both parts of the exam must be repeated at the next attempt. The final grade depends on the points obtained in the written and oral part of the exam

Written part consists of three problems, their topics correspond to the sylabus of the lecture and to the topics of the seminar.

Requirements for the oral part correspond to the sylabus of the course in the extend presented in the lectures.

Poslední úprava: Bárta Tomáš, doc. RNDr., Ph.D. (28.10.2019)

Sylabus

čeština

1. Dynamický systém. Orbit, stacionární bod, invariantní množina. Alfa- a omega-limitní množina a její vlastnosti. La Salleho princip invariance. Konjugované dynamické systémy. Lemma o rektifikaci. Poincaré-Bendixsonova teorie v rovině. Bendixson-Dulacovo kritérium neexistence periodických řešení.

2. Carathéodoryho teorie - pojem absolutně spojitých řešení, jejich lokální existence a jednoznačnost.

3. Optimální řízení. Kalmanova matice, regulovatelnost a pozorovatelnost lineárních úloh. Lokální regulovatelnost nelineárních úloh. Stabilizovatelnost. Časově optimální regulace. Pontrjaginův princip maxima. Regulace typu "bang-gang". Obecná verze principu maxima.

4. Bifurkace. Základní typy bifurkací: sedlo-uzel, transkritická, vidličková. Postačující podmínky existence bifurkací. Hopfova bifurkace: věta o existenci a stabilitě (bez důkazu).

5. Stabilní, nestabilní a centrální variety. Princip invariance a jeho ekvivalentní vyjádření. Existence centrální variety. Aproximace centrální variety. Princip redukované stability. Hartman-Grobmanova věta (bez důkazu).

Poslední úprava: T_KMA (16.09.2013)

angličtina

1. Dynamical system. Orbit, stationary point, invariant set. Alpha- and omega-limit sets and their properties. La Salle invariance principle. Conjugate dynamical systems. Lemma on rectifications. Poincaré-Bendixson theory in the plane. Bendixson-Dulac criterion of non-existence of periodic solutions.

2. Carathéodory theory - notion of an absolutely continuous solution, local existence and uniqueness.

3. Optimal control theory.

4. Bifurcations. Basic types of bifurcations. Sufficient conditions for existence of bifurcations. Hopf bifurcation.

5. Stable, unstable and central manifolds. Invariance principle and its reformulations. Existence of the central manifold. Approximation of the central manifold. Reduced stability principle. Hartman-Grobman theorem.

Poslední úprava: T_KMA (16.09.2013)

Vstupní požadavky

čeština

Teorie obyčejných diferenciálních rovnic na úrovni předmětu ODR (NMMA333).

Poslední úprava: Pražák Dalibor, doc. RNDr., Ph.D. (08.05.2018)

angličtina

Theory of ordinary differential equations (as covered by NMMA333).

Poslední úprava: Pražák Dalibor, doc. RNDr., Ph.D. (08.05.2018)