Síkbarajzolható gráfok, rúdszerkezetek, transzformátorok



Hasonló dokumentumok
15. LINEÁRIS EGYENLETRENDSZEREK

25/1. Stacionárius és tranziens megoldás. Kezdeti és végérték tétel.

SZINUSZOS ÁRAMÚ HÁLÓZATOK Számítási feladatok

ELLENŐRZŐ KÉRDÉSEK. Váltakozóáramú hálózatok

2.Előadás ( ) Munkapont és kivezérelhetőség

Villamosságtan szigorlati tételek

Normák, kondíciószám

Diszkrét matematika 2.

Nemkonvex kvadratikus egyenlőtlenségrendszerek pontos dualitással

Elektromosságtan. I. Egyenáramú hálózatok általános számítási módszerei. Magyar Attila

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

1. Homogén lineáris egyenletrendszer megoldástere

Megoldások 7. gyakorlat Síkgráfok, dualitás, gyenge izomorfia, Whitney-tételei

6. Előadás. Megyesi László: Lineáris algebra, oldal. 6. előadás Bázis, dimenzió

Transzformációk síkon, térben

NT Matematika 9. (Heuréka) Tanmenetjavaslat

1 kérdés. Személyes kezdőlap Villamos Gelencsér Géza Simonyi teszt május 13. szombat Teszt feladatok 2017 Előzetes megtekintés

Síkbarajzolható gráfok, duális gráf

Matematika az építészetben

MATEMATIKA EMELT SZINTŰ SZÓBELI VIZSGA TÉMAKÖREI (TÉTELEK) 2005

TARTALOMJEGYZÉK EL SZÓ... 13

Bevezető fizika (infó), 8. feladatsor Egyenáram, egyenáramú áramkörök 2.

71. A lineáris és térfogati hőtágulási tényező közötti összefüggés:

Síkgráfok és alkalmazásaik

1. konferencia: Egyenáramú hálózatok számítása

Oszcillátorok. Párhuzamos rezgőkör L C Miért rezeg a rezgőkör?

Átmeneti jelenségek egyenergiatárolós áramkörökben

LI 2 W = Induktív tekercsek és transzformátorok

Algoritmuselmélet. Katona Gyula Y. Számítástudományi és Információelméleti Tanszék Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem. 13.

12.A 12.A. A belsı ellenállás, kapocsfeszültség, forrásfeszültség fogalmának értelmezése. Feszültséggenerátorok

Ferde fényképezés. Szalkai István Pannon Egyetem, Veszprém, June 18, 2015

Nemlineáris programozás 2.

Bevezetés az algebrába 1

Négypólusok helyettesítő kapcsolásai

Témakörök az osztályozó vizsgához. Matematika

Tranziens jelenségek rövid összefoglalás

1. tétel - Gráfok alapfogalmai

Síkbarajzolható gráfok Április 26.

Vektorterek. =a gyakorlatokon megoldásra ajánlott

1. A Hilbert féle axiómarendszer







7. gyakorlat. Lineáris algebrai egyenletrendszerek megoldhatósága

Elektrotechnika 9. évfolyam

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

Gingl Zoltán, Szeged, :14 Elektronika - Hálózatszámítási módszerek


FIZIKA II. Egyenáram. Dr. Seres István

Determinánsok. A determináns fogalma olyan algebrai segédeszköz, amellyel. szolgáltat az előbbi kérdésekre, bár ez nem mindig hatékony.

Elektronika zöldfülűeknek

Összetett hálózat számítása_1

8. Előadás. Megyesi László: Lineáris algebra, , oldal. 8. előadás Mátrix rangja, Homogén lineáris egyenletrendszer

ALAPFOGALMIKÉRDÉSEK VILLAMOSSÁGTANBÓL 1. EGYENÁRAM

Osztályozóvizsga követelményei

Térbeli transzformációk, a tér leképezése síkra

Az alapvetı tudnivalók jegyzéke matematikából 9. évf. Halmazok. Algebra és számelmélet

Az osztályozóvizsgák követelményrendszere MATEMATIKA

Első zárthelyi dolgozat megoldásai biomatematikából * A verzió

Hobbi Elektronika. Bevezetés az elektronikába: Ohm törvény, Kirchoff törvényei, soros és párhuzamos kapcsolás

Totális Unimodularitás és LP dualitás. Tapolcai János

Az áprilisi vizsga anyaga a fekete betűkkel írott szöveg! A zölddel írott rész az érettségi vizsgáig még megtanulandó anyag!

Grafikus matroidok összege

Hajder Levente 2017/2018. II. félév

1. Szimmetriák. Háromszög-szimmetria. Rubin Zafir Kalcit aluminium-oxid: Al 2 O 3 kalcium-karbonát: CaCO 3

Számsorozatok Sorozat fogalma, példák sorozatokra, rekurzív sorozatokra, sorozat megadása Számtani sorozat Mértani sorozat Kamatszámítás

Lineáris algebrai módszerek a kombinatorikában 2.

6. gyakorlat. Gelle Kitti. Csendes Tibor Somogyi Viktor. London András. jegyzetei alapján

Elektrotechnika- Villamosságtan

Gingl Zoltán, Szeged, szept. 1

Záróvizsga tételek matematikából osztatlan tanárszak

Egyenletek, egyenlőtlenségek VII.

ÁRAMKÖRÖK SZIMULÁCIÓJA

Matematikatanárok Klubja

Geometria 1 normál szint

VÁLTAKOZÓ ÁRAMÚ KÖRÖK

Elektrotechnika. Ballagi Áron

Matematika 11. évfolyam

LINEÁRIS EGYENLETRENDSZEREK október 12. Irodalom A fogalmakat, definíciókat illetően két forrásra támaszkodhatnak: ezek egyrészt elhangzanak

4. Előadás. A legkisebb négyzetek problémája a következő optimalizálási alapfeladat: Minimalizáljuk

Lineáris algebra és a rang fogalma (el adásvázlat, szeptember 29.) Maróti Miklós

Sztojka Miroszláv LINEÁRIS ALGEBRA Egyetemi jegyzet Ungvár 2013

TARTALOM. Előszó 9 HALMAZOK

DIFFERENCIÁLEGYENLETEK. BSc. Matematika II. BGRMA2HNND, BGRMA2HNNC

Feladatok, amelyek gráfokkal oldhatók meg 1) A königsbergi hidak problémája (Euler-féle probléma) a

HARDVEREK VILLAMOSSÁGTANI ALAPJAI. 9. Gyakorlat

Áramköri elemek mérése ipari módszerekkel

7. gyakorlat. Lineáris algebrai egyenletrendszerek megoldhatósága

Lineáris algebra 2. Filip Ferdinánd december 7. siva.banki.hu/jegyzetek

Tartalomjegyzék. Typotex Kiadó III. Tartalomjegyzék

Lineáris algebra. (közgazdászoknak)

Fizika A2E, 9. feladatsor

Dualitás Dualitási tételek Általános LP feladat Komplementáris lazaság 2017/ Szegedi Tudományegyetem Informatikai Intézet

11. előadás. Konvex poliéderek

Lineáris algebra. =0 iє{1,,n}

MATEMATIKA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

Matematika A2 vizsga mgeoldása június 4.

Átírás:

Síkbarajzolható gráfok, rúdszerkezetek, transzformátorok Recski András Budapesti Mőszaki és Gazdaságtudományi Egyetem

A végtelen sokféle szabályos sokszög közül csak hárommal lehet a síkot parkettázni vagy csempézni.

http://www.software3d.com/stella.php

Paolo Uccello (1397-1475) Mozaikpadló (1425 körül), Szent Márkszékesegyház, Velence

M. C. Escher (1898-1972) Zwaartekracht (1952)

M. C. Escher (1898-1972) Zwaartekracht (1952)

Luca Pacioli De Divina Proportione 1509

Mióta ismerjük a dualitás elvét? I.e. 500 körül szabályos poliéderek 17. szd. analítikus geometria 19. szd. eleje konvex poliéderek 19. szd. közepe gráfok színezése 19. szd. vége rúdszerkezetek, villamos hálózatok, Boole-algebrák 20. szd. eleje 2-izomorfia, matroidok 20. szd. közepe lineáris programozás

Mióta ismerjük a dualitás elvét?

Mióta ismerjük a dualitás elvét? I.e. 500 körül szabályos poliéderek

http://www.software3d.com/stella.php

A szokásos bizonyításban

Mióta ismerjük a dualitás elvét? I.e. 500 körül szabályos poliéderek 17. szd. analítikus geometria

R. Descartes, 1596-1650

Mikor merıleges két egyenes?

Mióta ismerjük a dualitás elvét? I.e. 500 körül szabályos poliéderek 17. szd. analítikus geometria 19. szd. eleje konvex poliéderek

S. A. J. Lhuilier, 1750-1840

Mióta ismerjük a dualitás elvét? I.e. 500 körül szabályos poliéderek 17. szd. analítikus geometria 19. szd. eleje konvex poliéderek 19. szd. közepe gráfok színezése

Heawood példája arra, hogy Kempe bizonyítása hibás volt (1890) Robin Wilson, Four Colors Suffice: How the Map Problem was Solved, Princeton University Press, 2002 (Notices of the AMS, February 2004)

Kölcsönösen egyértelmő megfeleltetés A gráf lapja a duálisban pontnak felel meg. Az él a duálisban is élnek felel meg. A kör a duálisban vágásnak felel meg. A feszítı fa a duálisban egy feszítı fa komplementerének felel meg.

Mióta ismerjük a dualitás elvét? I.e. 500 körül szabályos poliéderek 17. szd. analítikus geometria 19. szd. eleje konvex poliéderek 19. szd. közepe gráfok színezése 19. szd. vége rúdszerkezetek, villamos hálózatok, Boole-algebrák

Luigi Cremona (1830 1903)

Gustav Kirchhoff, 1824-1887

Mióta ismerjük a dualitás elvét? I.e. 500 körül szabályos poliéderek 17. szd. analítikus geometria 19. szd. eleje konvex poliéderek 19. szd. közepe gráfok színezése 19. szd. vége rúdszerkezetek, villamos hálózatok, Boole-algebrák 20. szd. eleje 2-izomorfia, matroidok 20. szd. közepe lineáris programozás

R 2 R 4 U 1 R 3 U 5 Fig. 1 Fig. 2 2 4 3 1 5 A 2 kivezetéső alkatrészeket (például az ellenállásokat, a feszültségforrásokat) egy gráf éleivel modellezzük.

R 2 R 4 U 1 R 3 U 5 Fig. 1 Fig. 2 2 4 3 1 5 A 2 kivezetéső alkatrészeket (például az ellenállásokat, a feszültségforrásokat) egy gráf éleivel modellezzük, a feszültségeik és áramaik közti kapcsolatokat a gráf köreivel, ill. vágásaival írjuk le.

R 2 R 4 U 1 R 3 U 5 Fig. 1 Fig. 2 2 4 3 1 5 i 3 = (R 4 u 1 +R 2 u 5 ) / (R 2 R 3 +R 2 R 4 +R 3 R 4 )

Kirchhoff, 1824-1887 A hálózat gráfjának a körei mentén a feszültségek (elıjeles) összege zérus. A hálózat gráfjának a vágásai mentén az áramerısségek (elıjeles) összege zérus.

Kirchhoff, 1847

Kirchhoff, 1824-1887 A hálózat gráfjának a körei mentén a feszültségek (elıjeles) összege zérus. A hálózat gráfjának vágásai mentén az áramerısségek (elıjeles) összege zérus.

A villamos hálózatok dualitási elve A G gráf helyett vegyük a G* duális gráfot A feszültségforrások helyett vegyünk áramforrásokat és megfordítva Az ellenállások helyett vegyük a reciprok ellenállásokat A kapacitások helyett vegyünk induktivitásokat és megfordítva

Így egy N hálózat helyett egy duális N* hálózatot kapunk N* akkor és csak akkor oldható meg egyértelmően, ha N egyértelmően megoldható. Ha N és N* tartalmaznak kondenzátorokat és/vagy tekercseket, akkor a két hálózat szabadsági fokainak a száma megegyezik.

A villamos hálózatok dualitási elve A G gráf helyett vegyük a G* duális gráfot A feszültségforrások helyett vegyünk áramforrásokat és megfordítva Az ellenállások helyett vegyük a reciprok ellenállásokat A kapacitások helyett vegyünk induktivitásokat és megfordítva

A villamos hálózatok dualitási elve A G gráf helyett vegyük a G* duális gráfot A feszültségforrások helyett vegyünk áramforrásokat és megfordítva Az ellenállások helyett vegyük a reciprok ellenállásokat A kapacitások helyett vegyünk induktivitásokat és megfordítva Minden u bető helyett vegyünk i betőt az egyenletekben és megfordítva

Mi a síkbarajzolható irányított gráf duálisa?

Mi a síkbarajzolható irányított gráf duálisa?

Síkbarajzolható G gráf G* duális gráf Feszültségforrás Áramforrás Ellenállás Tekercs Kondenzátor Áramforrás Feszültségforrás Reciprok ellenállás Kondenzátor Tekercs

A klasszikus eredmény általánosítása Kirchhoff idejében csak 2-lábú alkatrészek voltak. Ha egy hálózat feszültség- és áramforrások, és ellenállások mellett komplexebb alkatrészeket is tartalmaz (pl. ideális transzformátorokat, girátorokat, mőveleti erısítıket), akkor mi mondható?

Síkbarajzolható G gráf G* duális gráf Feszültségforrás Áramforrás Ellenállás Tekercs Kondenzátor Lineáris sokkapu Áramforrás Feszültségforrás Reciprok ellenállás Kondenzátor Tekercs?

Lineáris n-kapu A u + B i = 0 ahol u = (u 1, u 2,..., u n ) T, i = (i 1, i 2,..., i n ) T és (A B) egy n X 2n mérető, n rangú mátrix vagyis n darab független egyenlet kapcsolja össze a 2n darab ismeretlent

1. példa Ideális transzformátorok u 2 = k u 1, i 1 = k i 2

1. példa Ideális transzformátorok u 2 = k u 1, i 1 = k i 2 k -1 0 0 0 0 1 k

Egy mátrix duálisa (E A) altér (-A T E) az altér ortogonális komplementere R. Descartes, 1596-1650

Egy mátrix duálisa (E A) (-A T E) Vagyis ha az elsı mátrix kxn es és a sorai függetlenek, akkor az n-dimenziós térnek egy k-dimenziós alterét határozzák meg; a második mátrix (n-k)xn es és a sorai az elsı altér ortogonális komplementerét határozzák meg.

Egy mátrix(-szal reprezentált matroid) duálisa (E A) (-A T E) Vagyis ha az elsı mátrix kxn es és a sorai függetlenek, akkor az n-dimenziós térnek egy k-dimenziós alterét határozzák meg; a második mátrix (n-k)xn es és a sorai az elsı altér ortogonális komplementerét határozzák meg.

1. példa Ideális transzformátorok u 2 = k u 1, i 1 = k i 2 k -1 0 0 0 0 1 k

1. példa Ideális transzformátorok u 2 = k u 1, i 1 = k i 2 k -1 0 0 0 0 1 k 1 k 0 0 0 0 k -1

1. példa Ideális transzformátorok u 2 = k u 1, i 1 = k i 2 k -1 0 0 0 0 1 k 1 k 0 0 0 0 k -1 u 1 = - k u 2, i 2 = k i 1

1. példa Ideális transzformátorok u 2 = k u 1, i 1 = k i 2 u 1 = - k u 2, i 2 = k i 1

1. példa Ideális transzformátorok u 2 = k u 1, i 1 = k i 2 u 1 = - k u 2, i 2 = k i 1

Síkbarajzolható G gráf G* duális gráf Feszültségforrás Áramforrás Ellenállás Tekercs Kondenzátor Lineáris sokkapu Áramforrás Feszültségforrás Reciprok ellenállás Kondenzátor Tekercs?

Síkbarajzolható G gráf G* duális gráf Feszültségforrás Áramforrás Ellenállás Tekercs Kondenzátor Lineáris sokkapu Áramforrás Feszültségforrás Reciprok ellenállás Kondenzátor Tekercs Cseréljük fel u és i szerepét, vagy képezzük a matroidelméleti duálist?

Síkbarajzolható G gráf G* duális gráf Feszültségforrás Áramforrás Ellenállás Tekercs Kondenzátor Lineáris sokkapu Áramforrás Feszültségforrás Reciprok ellenállás Kondenzátor Tekercs?

Masao Iri R., 1980. A kétféle eljárásnak (u és i felcserélése vagy matroidelméleti duális képzése) ugyanaz a hatása?

Masao Iri R., 1980. A kétféle eljárásnak (u és i felcserélése vagy matroidelméleti duális képzése) ugyanaz a hatása reciprok alkatrészek esetén, de általában nem.

Reciprok n-kapuk Az Au+Bi=0 (*) egyenletrendszerrel megadott n-kapu teljesíti a reciprocitási feltételt, ha u 1T i 2 = u 2T i 1 teljesül bármely két olyan (u 1, i 1 ) és (u 2, i 2 ) vektorra, mely kielégíti a (*) egyenletet

2. példa Feszültségvezérelt feszültségforrás (VCVS) u 2 = k u 1, i 1 = 0 u és i felcserélése duális matroid képzése i 2 = k i 1, u 1 = 0 u 1 = k u 2, i 2 = 0 CCCS VCVS

Masao Iri R., 1980. A kétféle eljárásnak (u és i felcserélése vagy matroidelméleti duális képzése) ugyanaz a hatása reciprok alkatrészek esetén, de általában nem. Tehát a villamosságtanban kétféle áramfeszültség szimmetria létezik.

n-kapukat és (áram- és/vagy feszültségforrásokat összekapcsolva kapunk egy áramkört vagy n-kapukat összekapcsolva kapunk (egyetlen nagy) N-kaput.

n-kapukat és (áram- és/vagy feszültségforrásokat összekapcsolva kapunk egy áramkört vagy n-kapukat összekapcsolva kapunk (egyetlen nagy) N-kaput. terminal solvability

Az elızıkhöz hasonlóan itt is kétféle áramfeszültség szimmetria található.

Köszönöm a figyelmet recski@cs.bme.hu