Представлены результаты исследований особенностей применения метода сингулярного спектрального анализа (Singular Spectrum Analysis - SSA) в задачах анализа и прогнозирования временных рядов (ВР). В ходе их проведения были решены следующие задачи: 1) разработка научно обоснованных рекомендаций по выбору параметров метода SSA при анализе и прогнозировании реальных ВР и их экспериментальная апробация на примере реальных геофизических и экономических ВР; 2) разработка алгоритма оценки точности прогнозирования нестационарных ВР методом SSA; 3) получение количественных оценок точности прогнозирования нестационарных ВР, содержащих среднемесячные значения чисел Вольфа, а также часовых значений цен на электроэнергию на оптовом рынке электрической мощности (ОРЭМ). При этом получен ряд новых научных результатов, в том числе предложен научно обоснованный критерий выбора значений параметров метода SSA, обеспечивающий совпадение ВР, восстановленного по рекомендованному набору сингулярных троек, и дискретных значений периодической функции, породивших анализируемый ВР. В задаче анализа ВР вида : 1) обоснована возможность упрощения процедуры разделения ВР на главные компоненты (ГК), соответствующие ВР , , за счет использования зависимости где i - номер сингулярной тройки разложения траекторной матрицы ВР , - размер окна сдвига, - период дискретизации анализируемого ВР: 2) уточнены понятия сильной и слабой разделимостей ВР 3) научно обоснованы рекомендации по выбору размер окна сдвига обеспечивающие наилучшее разделение ВР типов «шум + const», «шум + периодическая составляющая», «шум + тренд» при различных отношениях сигнал/шум; 4) предложен алгоритм исследования точности прогнозирования ВР методом SSA; 5) предложен алгоритм выбора сингулярных троек траекторной матрицы ВР , используемых для прогнозирования значений ВР; 6) получены экспериментальные подтверждения целесообразности использования для краткосрочного прогнозирования нестационарных ВР полинома, аппроксимирующего ВР, восстановленный по набору сгруппированных сингулярных т
Монография содержит введение в теорию производных в среднем, а также единое изложение новых результатов, полученных в последние годы автором и его учениками по приложениям уравнений и включений с производными в среднем к различным научным дисциплинам и не вошедших в предыдущую монографию [43]. В Дополнении (гл. 8) в доступной форме изложены основные понятия геометрии многообразий и стохастического анализа, используемые в книге.
В монографию включены материалы научных исследований по современной теории автоматов, представляющих собой одну из основных моделей управляющих систем, В работе содержатся результаты изучения общих методов анализа и синтеза автоматов при исследовании свойств проходимых подавтоматов и частично проходимых автоматов, свойств операций объединения и пересечения подавтоматов, свойств границ состояний подавтоматов. Работа адресуется магистрантам, аспирантам, преподавателям высшей школы, специалистам, занимающимся изучением теории конечных автоматов и ее практическими приложениями.
Книга посвящена анализу методов приближенного решения модельных задач гидробиологии мелководного водоема. Модельные задачи гидробиологии моря могут быть численно реализованы с помощью методов вариационного типа: метода минимальных невязок, а также метода минимальных поправок. Описаны методы решения модельных задач гидробиологии моря на примере задачи динамики вредоносной водоросли в мелководном водоеме, а также алгоритмы, используемые при создании библиотеки программ, реализованной на многопроцессорной вычислительной системе. Разрабатываются новые методы решения задач гидробиологии моря на основе расщепления по физическим процессам и по координатам с использованием алгоритмов CR (Cyclic Reduction) и FACR (комбинация методов FA (Fourier Algorithm) и CR). Разработан исследовательско-прогнозный комплекс, предназначенный для численной реализации прогнозных гидробиологических моделей.
Монография предназначена для научных сотрудников, инженеров, аспирантов и магистрантов, специализирующихся в области математического моделирования, прикладной математики, гидрофизики и биологической кинетики.
Монография посвящена теории полуколец непрерывных функций на топологических пространствах со значениями в различных числовых полукольцах, иногда пополненных поглощающим элементом «бесконечность». Предлагаемый материал относится к функциональной алгебре — направлению современной математики, находящемуся на стыке абстрактной алгебры, общей топологии, топологической алгебры, функционального анализа, теории пучков. Излагаемые результаты принадлежат в основном членам алгебраической школы «Функциональная алгебра и теория полуколец». Книга адресована математикам-исследователям, вузовским преподавателям математики, аспирантам и студентам математических направлений подготовки, всем интересующимся алгеброй и топологией и их взаимосвязями.
Монография содержит общие рекомендации по изучению курса высшей математики. Основной теоретический материал проиллюстрирован примерами и набором задач для выполнения лабораторных работ необходимым для закрепления основных умений и навыков при изучении дисциплины. Использованы основные математические методы и модели, необходимые при изучении курса высшей математики.
Для преподавателей вузов, аспирантов, студентов бакалавриата направлений подготовки 08.03.01 «Строительство», 35.03.06 «Агроинженерия», 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника».
Рассматриваются проблемы численного моделирования процессов очистки воды от примесей железа. Данная проблема актуальна для многих прикладных задач, включая приготовление ультрачистой воды для медицины. В работе изучается процесс удаления ионов железа и оксидов железа из воды с помощью магнитного поля. В качестве модельной выбрана двумерная задача о течении несжимаемой жидкости в канале с прямоугольным поперечным сечением. Поперечное магнитное поле, воздействующее на заряженные примеси, учитывается с помощью введения в уравнение конвекции-диффузии силы Лоренца.
Для решения поставленной задачи разработан оригинальный численный метод и создана параллельная программа. В численных экспериментах получены стационарные распределения концентрации ионов железа под действием поперечного магнитного поля. Данные распределения иллюстрируют эффект очистки и позволяют управлять ее качеством с помощью исходных параметров задачи
В работе представлен простой путь избавления от ряда известных «проблем» математики, связанных, например, с умножением и деление на ноль, рассмотрением комплексных чисел и многое другое. В частности, читатель сможет узнать, чему равен квадратный корень из единицы и минус единицы, увидеть новые решения известных уравнений. Книга предназначена для любознательного читателя, способного отвлечься от существующих стереотипов и открыть для себя новые стороны и страницы математики, которая ориентирована на решение новых задач. В ней имеются программы на Фортране для современных персональных компьютеров (ПК), которые позволят оперативно провести свои собственные математические эксперименты на ПК. Книга может быть полезна физикам и химикам, так как предложенный подход дает возможность наполнить некоторые известные математические формулы новым физическим содержанием и наоборот.
В монографии представлен новый подход к построению эффективных рандомизированных алгоритмов для решения оптимизационных задач кластеризации и размещения, позволяющих получать результат повышенной точности и устойчивости за ограниченное время. Под точностью в данном случае понимается способность алгоритма достигать такого значения целевой функции, которое трудно улучшить известными методами. Под стабильностью мы понимаем способность рандомизированного алгоритма останавливаться на одном и том же решении, либо на очень близких решениях в ходе многократных запусков алгоритма из произвольного начального решения. При этом алгоритмы способны эффективно решать задачи кластеризации в различных постановках и с различными целевыми функциями. Адресована студентам, аспирантам, преподавателям, научным работникам для использования в своей профессиональной области.
Пособие написано в соответствии с программой курса для естественных факультетов ЮФУ по «Уравнениям математической физики» (в данном пособии авторы затрагивают только уравнения эллиптического и параболического типов).
Комплексная цель пособия — глубокое освоение теоретического материала, создание базы для применения приобретенных знаний при изучении и исследовании различных разделов науки и техники.
На примере разных краевых задач рассмотрены классические методы интегрирования дифференциальных уравнений с частными производными второго порядка и метод интегральных преобразований в бесконечных пределах.
Каждый раздел заканчивается серией заданий для самоконтроля и самостоятельной работы, что обеспечивает более глубокое понимание теории, а также тестами рубежного контроля. Дан критерий выставления оценок.
