Распространение волн в жидких средах
Вывод балансовым методом системы уравнений для описания нестационарного течения невязкого нетеплопроводного газа в канале переменного сечения в одномерном приближении.
Преобразование системы уравнений квазиодномерной газовой динамики к виду удобному для линеаризации.
Линеаризация квазиодномерной системы уравнений газовой динамики для течения в канале с неподвижными стенками термически и калорически совершенного газа. Преобразование линеаризованной системы уравнений для случая, когда основное невозмущенное движение газа – состояние покоя.
Вывод волновых уравнений для скорости, давления, плотности газа. Введение потенциала скорости и получение для него волнового уравнения.
Построение общего решения волнового уравнения для случая плоских и сферических волн.
Постановка и решение задачи Коши для волнового уравнения в плоском случае.
Задача Коши для волнового уравнения на полуограниченной прямой. Метод продолжений. Постановка и решение первой и второй краевых задачи.
Интегральные формы записи основных законов сохранения. Вывод интегральной формы записи квазиодномерной системы уравнений газовой динамики.
Линеаризация интегральной системы уравнений квазиодномерной газовой динамики для случая когда основное невозмущенное движение газа – состояние покоя.
Вывод условий на сильном разрыве из линеаризованной интегральной системы уравнений.
Постановка и решение интегрального аналога задачи Коши для волнового уравнения на неограниченной прямой. Постановка и решение интегрального аналога первой краевой задачи для волнового уравнения на полуограниченной прямой .
Определение характеристик как линий распространения разрывов производных решений интегрального аналога волнового уравнения (линии слабого разрыва). Получение кинематических и динамических условий на слабом разрыве.
Определение характеристик как линий слабого разрыва искомых функций исходной линеаризованной системы уравнений квазиодномерной газовой динамики.
Доказательство утверждения о том, что характеристики семейств – это линии в фазовой плоскости, при постановке начальных условий на которых задача Коши как для волнового уравнения, так и для исходной линейной системы уравнений газовой динамики имеет неединственное решение. Условия направлений и условия совместности на характеристиках.
Основы метода u-p диаграмм. Решение методом u-p диаграмм задачи о распаде произвольного разрыва в покоящемся газе.
Инварианты Римана для линеаризованной системы уравнений одномерной газовой динамики для случая плоской симметрии. Решение задачи Коши для линеаризованной системы уравнений одномерной газовой динамики при помощи инвариантов Римана.
2. Смирнова М.Н., Тюренкова В.В. Распространение волн в жидких средах. Нелинейные задачи. М.: Изд-во Наука, 2024. 257 с.
3. Зверев И.Н., Смирнов Н.Н. Газодинамика горения. М.: Изд-во Московского Университета, 1987. 307 с.
4. Куксенко Б. В. Распространение волн в сплошных средах. Часть 1. Волны в газах и жидкостях. Обязательный специальный курс по кафедре газовой и волновой динамики. М., 2004.
5. Сагомонян А. Я. Волны напряжения в сплошных средах. Учебное пособие. М.: Изд-во Московского Университета, 1985. 415 с.
6. Уизем Дж. Линейные и нелинейные волны. М.: Изд-во Мир, 1977. 622 с.
7. Тихонов А.Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики. М.: Изд-во Московского Университета и Наука, 7-е издание, 2004 г. 798 с.
8. Овсянников Л.В. Лекции по основам газовой динамики. Москва-Ижевск: Изд-во АНО «Институт компьютерных исследований», 2-е издание, 2003 г. 336 с.
9. Рождественский Б.Л., Яненко Н.Н. Системы квазилинейных уравнений. М.: Изд-во Наука, 2-е издание,1978. 687
Специальный курс посвящен изучению основ теории волновых процессов в сплошных средах, а именно в газообразных, и методов их математического описания. Курс начинается с изучения нестационарной квазиодномерной модели газовой динамики, включающей вывод системы уравнений для описания нестационарного течения невязкого нетеплопроводного газа в канале переменного сечения. Рассматривается преобразование системы уравнений к виду, удобному для линеаризации, с введением понятий скорости звука и гомоэнтропических течений. Особое внимание уделяется процедуре линеаризации квазиодномерной системы уравнений газовой динамики для термически и калорически совершенного газа, а также преобразованию линеаризованных уравнений для случая покоящегося газа с получением волновых уравнений для основных газодинамических параметров. Изучается общее решение волнового уравнения для плоских и сферических волн, постановка и решение задачи Коши с физической интерпретацией результатов и анализом устойчивости решений. Рассматриваются краевые задачи на полуограниченной прямой с применением метода продолжений. Курс включает изучение интегральных форм записи основных законов сохранения и их линеаризацию, получение условий на сильных разрывах и исследование интегральных аналогов задач Коши. Значительная часть посвящена изучению характеристик как линий слабого разрыва, определению кинематических и динамических условий на характеристиках, условий совместности на характеристиках. Подробно рассматриваются инварианты Римана для линеаризованной системы уравнений одномерной газовой динамики и их применение для решения задач. Практическая часть курса включает освоение метода u-p диаграмм и решение классических задач: распад произвольного разрыва в покоящемся газе, отражение акустических ударных волн от жесткой стенки, задача о поршне в акустической постановке, распространение акустических возмущений от движущегося точечного источника.
Автоматы в лабиринтах
Перемещение независимых систем автоматов в лабиринтах.
Возможность обхода конечных мозаичных лабиринтов конечными автоматами.
Теорема Будаха-Подколзина (невозможность обхода конечным автоматом всех мозаичных лабиринтов).
Обход автоматом конечных односвязных шахматных лабиринтов.
Обход конечным автоматом конечных лабиринтов с ограниченными внутренними дырами.
Перемещение в лабиринтах коллективов автоматов.
Периодичность поведения системы автоматов в конечных лабиринтах.
Пример непериодического поведения коллектива автоматов.
Автоматы со счётчиками.
Обход произвольных конечных шахматных лабиринтов автоматом со счётчиком.
Обход произвольных конечных шахматных лабиринтов коллективом автоматов.
Обход коллективом автоматов лабиринтов с одной дырой.
Постановка задачи преследования в шахматных лабиринтах.
Поведение конечного автомата в L0.
Задача преследования независимой системой хищников независимой системы жертв в L0.
Поведение конечного автомата в L1.
Задача преследования независимой системой хищников независимой системы жертв в L1.
Поведение конечного автомата в L2(l).
Задача преследования независимой системой хищников независимой системы жертв в L2(l).
Поведение конечного автомата в L3(l) и L4.
Задача преследования независимой системой хищников независимой системы жертв в L3(l) и L4.
Поимка данной жертвы в L0 коллективом хищников.
Существование универсального коллектива хищников в L0.
Существование универсального коллектива хищников в L1, L2(l), L3(l) и L4.
Задача преследования коллективом хищников независимой системы жертв в L5(l).
Нерешённые лабиринтные задачи.
http://intsys.msu.ru/magazine/archive/v11(1-4)/volkov-361-402.pdf
Рассматриваются классические результаты по обходу мозаичных лабиринтов независимыми системами и коллективами автоматов, авторские результаты по задаче преследования в конечных и бесконечных шахматных лабиринтах. Наиболее интересный результат - существование в бесконечных лабиринтах простого вида универсального коллектива хищников, ловящего любую конечную независимую систему жертв. Также в рамках курса изучается программирование на коллективах автоматов.
Занятий 3 и 10 октября не будет из-за командировки преподавателя, следующее занятие - 17 октября.
Дополнительные главы С++
Основы классов: функции члены, контроль доступа, конструкторы/деструкторы, копирование и перемещение, управление ресурсами, операции с контейнерами.
Производные классы, виртуальные функции, абстрактные классы, управление доступом, множественное наследование, run time type information.
Введение в шаблоны и обобщенное программирование. Параметризованные типы, модель компиляции шаблонов. Параметризованные операции. Специализация и инстанцирование. Шаблоны и иерархии. Метапрограммирование. Вывод типов.
Введение в основы ООП. Проектирование и UML. Принципы SOLID. Паттерны проектирования.
Обзор стандартной библиотеки шаблонов (STL). Контейнеры, итераторы, алгоритмы, память и ресурсы.
"Эффективное использование C++". Скотт Мэйерс. ДМК Пресс, 2017. 300с.
"Чистый код. Создание, анализ и рефакторинг". Роберт Мартин. Питер, 2022. 464с.
Полугруппы и автоматы
Полигоны над полугруппами как автоматы и унарные алгебры.
Представления полугрупп.
Вполне простые и вполне 0-простые полугруппы и полигоны над ними.
Конструкции: прямое произведение, копроизведение, тензорное произведение. Производные структуры, связанные с полугруппами и полигонами: решётка подполугрупп, подполигонов, конгруэнций.
Полигоны с условиями на решётку конгруэнций.
Унары как полигоны (автоматы) над однобукквенным алфавитом.
Кожухов И.Б., Михалёв А.В. Полигоны над полугруппами, Фундамент. и прикл. матем., 2020, т. 23, вып. 3, с. 141-199.
Avdeyev A.Yu., Kozhukhov I.B. Acts over completely 0-simple semigroups. Acta Cybernetica, 2000, 14, № 4, p. 523-531.
Клиффорд А., Престон Г. Алгебраическая теория полугрупп: М., Мир, 1972, т. 1, 2, 286 + 432 с.
В весеннем семестре спецкурс будет продолжаться как спецкурс "Дополнительные вопросы алгебраической теории автоматов"
Дополнительные главы математической кибернетики
Универсальная вычислимая функция. Существование перечислимого неразрешимого множества. Алгоритмические проблемы.
Определение вычислимости в теоретико-множественных терминах (например, вычислимость по Тьюрингу). Тезис Тьюринга-Чёрча.
Сложность вычисления. Классы P и NP. Полиномиальная сводимость и NP-полные задачи. Теорема об NP-полноте задачи выполнимости булевых формул (3-выполнимость)
Понятие алгоритма и вычислимой функции, перечислимого и разрешимого множества.
Универсальная вычислимая функция. Существование перечислимого неразрешимого множества. Алгоритмические проблемы.
Определение вычислимости в теоретико-множественных терминах (например, вычислимость по Тьюрингу). Тезис Тьюринга-Чёрча.
Сложность вычисления. Классы P и NP. Полиномиальная сводимость и NP-полные задачи. Теорема об NP-полноте задачи выполнимости булевых формул (3-выполнимость)
Линейное программирование. Симплекс-метод. Двойственные задачи линейного программирования, теоремы о сильной/слабой двойственности.
Задачи целочисленного линейного программирования (ЦЛП). Метод ветвей и границ, метод Гомори. Примеры и решение Задачи ЦЛП: Транспортная задача. Задача о назначениях, венгерский алгоритм. Задача коммивояжера.
Задача распределения ресурсов. Принцип выравнивания Гермейера.
Метод динамического программирования. Принцип Беллмана. Примеры задач. Алгоритмы Нидлмана-Вунша и Смита-Ватермана
Потоки в сетях. Теорема Форда-Фалкерсона. Алгоритм нахождения максимального потока. Теорема о целочисленности. Теорема Кенига-Эгервари. Теорема Холла. Теорема Дилуорса.
Модель межотраслевого баланса В. В. Леонтьева. Продуктивные матрицы. Критерии продуктивности. Теорема Фробениуса—Перрона. Свойства числа Фробениуса—Перрона. Теорема об устойчивости примитивных матриц.
Динамическая модель Леонтьева. Теорема о магистрали Моришимы. Экономическая интерпретация вектора Фробениуса — Перрона.
Теоремы о неподвижных точках (Брауэра, Какутани). Модель Вальраса. Модель Эрроу—Дебре. Конкурентное равновесие. Сведение вопроса о существовании конкурентного равновесия к решению задачи допол
Мальцев А. И. Алгоритмы и рекурсивные функции. 2-е изд. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986. — 368 с.
Гери М., Джонсон Д., Вычислительные машины и трудно решаемые задачи. М.: Мир, 1982, 416с.
Кострикин А.И. Введение в алгебру, ч. 3, Основные структуры , 3 изд., М:ФИЗМАТЛИТ, 2004
Галочкин А.И., Нестеренко Ю.В., Шидловский А.Б. Введение в теорию чисел, Изд-во Моск. ун-та, 1984, 152 стр.
Коблиц Н., Курс теории чисел и криптографии, М.: Науч. изд-во ТВП, 2001, 254 с.
Ван-дер-Варден Б.Л., Алгебра, М.: Мир, 1976. - 648 с.
Винберг Э.Б., Курс алгебры, М.: Изд-во «Факториал Пресс», 2001. 544c.
Бунина Е.И., Лекции по алгебре, 3 сем., 2016–2017 уч. год. Лекция 17 (электронное издание)
http://halgebra.math.msu.su/wiki/lib/exe/fetch.php/staff:lecture17.pdf
Виноградов И.М. Основы теории чисел, М.-Л., Гостехиздат, 1952. 180 с.
Нестеренко Ю.В., Теория чисел, – М.: Академия, 2008. 272с.
Литература курса доступна для скачивания с Гугл-диска
Категории и гомологическая алгебра
Пределы
Аддитивные и абелевы категории
Локализации
Картан Эйленберг Гомологическая алгебра