101.792 Seminar mit Seminararbeit zu Homogenisierung
Diese Lehrveranstaltung ist in allen zugeordneten Curricula Teil der STEOP.
Diese Lehrveranstaltung ist in mindestens einem zugeordneten Curriculum Teil der STEOP.

2021S, SE, 2.0h, 3.0EC
TUWEL

Merkmale

  • Semesterwochenstunden: 2.0
  • ECTS: 3.0
  • Typ: SE Seminar
  • Format der Abhaltung: Distance Learning

Lernergebnisse

Nach positiver Absolvierung der Lehrveranstaltung sind Studierende in der Lage,  sich in ein aktuelles Forschungsthema aus dem Bereich der Analysis oder numerischen Analysis selbstständig einzuarbeiten, sowie dieses in einem Tafelvortrag zu präsentieren und schriftlich im Rahmen einer Seminararbeit auszuarbeiten.

Inhalt der Lehrveranstaltung

zahlreiche mathematische Differentialgleichungen haengen von
Parametern ab. Eine Besonderheit, die oft auftritt ist, dass ihre
Loesung hat eine Mehrskaleneigenschaften hat, wobei die Skalenlaenge
von den Parametern abhaengt. Ein klassisches Beispiel bei
gewoehnlichen Differentialgleichungen ist die "van der Pol-Gleichung",
bei der die Loesung auf der einen Zeitskala ein (annaehernd) periodisches
Verhalten zeigt, sich die Amplitude jedoch auf einer viel laengeren Zeitskala
veraendert. Ein weiteres Beispiel sind elliptische Gleichungen, bei denen
die Koeffizienten periodisch variieren. Dies tritt z.B. beim Modellieren
von Medien mit periodischen Einschluessen oder faserverstaerkten Materialien
auf. Auch hier zeigt die Loesung Mehrskalenverhalten, wobei die kleine Skala
durch die Periodenlaenge in den Koeffizienten gegeben ist.

Fragestellungen bei solchen Gleichungen sind:
1) kann man die Skalenlaenge (abhaengig von den Parametern) erkennen?
2) kann man "effektive" Gleichungen angeben, die das Verhalten der Loesung
   auf der entsprechenden Skala beschreiben? Im Fall der van-der-Polgleichung
   also z.B. eine Gleichung fuer die Aenderung der Amplitude bzw. die genaue
   Struktur des periodischen Anteils? Die Bestimmung der effektiven Gleichung wird oft als "Homogenisierung" bezeichnet.
3) Wie gross ist die Differenz zwischen der exakten Loesung der Gleichung
   und der Loesung der effektiven Gleichung? In welchem Sinn wuerde die
   exakte Loesung gegen die Loesung der effektiven Gleichung konvergieren?
4) wie kann das Wissen um das Verhalten der Loesung fuer die Entwicklung von
   numerischen Verfahren ausgenutzt werden?


S. Strogatz
Nonlinear Dynamics and Chaos
(Chap. 7.5, 7.6)

Doina Cioranescu and Patrizia Donato,
An Introduction to Homogenization
Oxford University Press

Methoden

Betreute Erarbeitung eines ausgewählten Themas mit Hilfe englischsprachiger Fachliteratur (Bücher, wissenschaftliche Arbeiten), Präsentationen der Studierenden mit Feedback, Betreuung beim wissenschaftliches Schreiben in Latex.

Prüfungsmodus

Prüfungsimmanent

Weitere Informationen

Beachten Sie beim Verfassen der Ausarbeitung bitte die Richtlinie der TU Wien zum Umgang mit Plagiaten: Leitfaden zum Umgang mit Plagiaten (PDF)

Vortragende Personen

Institut

LVA Termine

TagZeitDatumOrtBeschreibung
Mo.13:00 - 13:3001.03.2021 zoom; zoom link wird auf http://www.math.tuwien.ac.at/~melenk/teach/homogenization_SS21 bekanntgegeben; siehe auch den zugehoerigen TUWEL-Kurs (LIVE)Vorbesprechung

Leistungsnachweis

Die Note setzt sich aus der Präsentation und der schriftlich ausgearbeiteten Seminararbeit in etwa zu gleichen Teilen zusammen,

LVA-Anmeldung

Nicht erforderlich

Curricula

StudienkennzahlSemesterAnm.Bed.Info
033 201 Technische Mathematik 5. SemesterSTEOP
Lehrveranstaltung erfordert die Erfüllung der Studieneingangs- und Orientierungsphase STEOP

Literatur

Es wird kein Skriptum zur Lehrveranstaltung angeboten.

Vorkenntnisse

Funktionalanalysis 1, Differentialgleichungen, Numerische Mathematik erwünscht

Weitere Informationen

Sprache

bei Bedarf in Englisch