Sistemas de EDO

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¿Qué es?

Varias incógnitas acopladas, 𝐱′=F(𝐱)\mathbf x' = F(\mathbf x). Para sistemas lineales 𝐱′=A𝐱\mathbf x' = A\mathbf x la solución es eAt𝐱0e^{At}\mathbf x_0 y los valores propios de AA deciden el crecimiento, el decaimiento y la oscilación.

Fórmulas

𝐱′=A𝐱  ⟹  𝐱(t)=eAt𝐱0,eAt=∑k≥0(At)kk!\mathbf x' = A\mathbf x \implies \mathbf x(t) = e^{At}\mathbf x_0, \qquad e^{At} = \sum_{k\ge0}\frac{(At)^k}{k!}
S˙=−βSI,I˙=βSI−γI,R˙=γI\dot S = -\beta SI, \quad \dot I = \beta SI - \gamma I, \quad \dot R = \gamma I
modelo epidémico SIR

Aplicaciones en informática

  • Modelos de poblaciones y epidemias★★★★★fundamentalFísica y simulación

    Las epidemias SIR/SEIR y el modelo depredador–presa de Lotka–Volterra son sistemas no lineales de EDO.

  • Simulación gravitatoria de N cuerpos★★★★★fundamentalFísica y simulación

    NN cuerpos que se atraen dan 6N6N ecuaciones de primer orden acopladas.

  • Dinámica de robots★★★★★frecuenteRobótica y control

    Las ecuaciones del movimiento de un robot M(q)q¨+C(q,q˙)q˙+g(q)=τM(q)\ddot q + C(q,\dot q)\dot q + g(q) = \tau forman un sistema acoplado.

¿Dónde se utiliza?

Temas de informática a los que se llega desde aquí, con la cadena de ideas que lleva a ellos:

Qué depende de él

Esta página tiene lo esencial. Un desarrollo más completo (intuición, definición formal, ejemplo resuelto) está en camino.

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