Sherlock Holmes, Rómeó és Júlia meg a gonosz manó avagy mire jók a differenciálegyenletek?

Hasonló dokumentumok
A differenciálegyenletek csodálatos világa

Sherlock Holmes és a Coolbody-eset

Mese a kis hangyáról és a gonosz manóról

Differenciálegyenletek a mindennapokban

A MATEMATIKA NÉHÁNY KIHÍVÁSA

Lendület. Lendület (impulzus): A test tömegének és sebességének szorzata. vektormennyiség: iránya a sebesség vektor iránya.

Feladatok Differenciálegyenletek II. témakörhöz. 1. Határozzuk meg a következő elsőrendű lineáris differenciálegyenletek általános megoldását!

A mechanika alapjai. A pontszerű testek kinematikája. Horváth András SZE, Fizika és Kémia Tsz szeptember 29.

Tömegpontok mozgása egyenes mentén, hajítások

Matematika gyógyszerészhallgatók számára. A kollokvium főtételei tanév

Csomós Petra. Loránd Tudományegyetem, Budapest. függvénytan, valós és komplex vonalintegrál)

Fizika példák a döntőben

A SEBESSÉG. I. kozmikus sebesség (Föld körüli körpályán való keringés sebessége): 7,91 km/s

Kinematika szeptember Vonatkoztatási rendszerek, koordinátarendszerek

Differenciálegyenletek megoldása Laplace-transzformációval. Vajda István március 21.

Az inga mozgásának matematikai modellezése

Mérnöki alapok 1. előadás

Mit nevezünk nehézségi erőnek?

Fajhő mérése. (Mérési jegyzőkönyv) Hagymási Imre február 26. (hétfő délelőtti csoport)

EGYENES VONALÚ MOZGÁSOK KINEMATIKAI ÉS DINAMIKAI LEÍRÁSA

TERMÉSZET-, MŰSZAKI- ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYOK ALKALMAZÁSA 17. NEMZETKÖZI KONFERENCIA

Elhangzott gyakorlati tananyag óránkénti bontásban. Mindkét csoport. Rövidítve.

Lehűlési folyamat vizsgálata középiskolai módszerekkel

Az egyensúly. Általános Kémia: Az egyensúly Slide 1 of 27

BIOMATEMATIKA ELŐADÁS

Pálya : Az a vonal, amelyen a mozgó test végighalad. Út: A pályának az a része, amelyet adott idő alatt a mozgó tárgy megtesz.

A Föld középpontja felé szabadon eső test sebessége növekszik, azaz, a

Molekuláris dinamika I. 10. előadás

Pálya : Az a vonal, amelyen a mozgó tárgy, test végighalad. Út: A pályának az a része, amelyet adott idő alatt a mozgó tárgy megtesz.

FIZIKA ZÁRÓVIZSGA 2015

Hullámmozgás. Mechanikai hullámok A hang és jellemzői A fény hullámtermészete

Ha vasalják a szinusz-görbét

Képlet levezetése :F=m a = m Δv/Δt = ΔI/Δt

Elhangzott tananyag óránkénti bontásban

Matematikus mesterszak. ELTE TTK jan. 22.

1. gyakorlat. Egyenletes és egyenletesen változó mozgás. 1. példa

Rezgőmozgás. A mechanikai rezgések vizsgálata, jellemzői és dinamikai feltétele

A kiadásért felel dr. Táncos László, a Semmelweis Kiadó igazgatója Nyomda alá rendezte Békésy János Borítóterv: Táncos László SKD: SKD043-e

DINAMIKA ALAPJAI. Tömeg és az erő

Fizika. Fizika. Nyitray Gergely (PhD) PTE PMMIK február 13.

Differenciálegyenletek numerikus integrálása április 9.

Egy nyíllövéses feladat

Haladó mozgások A hely és a mozgás viszonylagos. A testek helyét, mozgását valamilyen vonatkoztatási ponthoz, vonatkoztatási rendszerhez képest adjuk

Pálya : Az a vonal, amelyen a mozgó test végighalad. Út: A pályának az a része, amelyet adott idő alatt a mozgó tárgy megtesz.

Transzportjelenségek

Mechanika. Kinematika

MTA TANTÁRGY-PEDAGÓGIAI KUTATÁSI PROGRAM

Számítástudományi Tanszék Eszterházy Károly Főiskola.

Egyenletek, egyenlőtlenségek XIII.

MATEMATIKAI KOMPETENCIATERÜLET A

Síklefedések Erdősné Németh Ágnes, Nagykanizsa

A mechanika alapjai. A pontszerű testek dinamikája

Lássuk be, hogy nem lehet a három pontot úgy elhelyezni, hogy egy inerciarendszerben

Stippinger Marcell: Tőzsdei modellezés (Szeminárium 2. előadás)

A TERMÉSZETTUDOMÁNYI KARHOZ KAPCSOLÓDÓ MŰVELTSÉGTERÜLETEKEN VÉGZETT FEJLESZTÉSEK ÉS A TERMÉSZETTUDOMÁNYOS OKTATÁSMÓDSZERTANI CENTRUM ÚJ HONLAPJA

Minta 1. MATEMATIKA KÖZÉPSZINTŰ ÍRÁSBELI FELADATSOR. I. rész

Fázisátalakulások vizsgálata

I. Adatlap. NYÍREGYHÁZI FŐISKOLA 7 Fizika BSc

Gépészeti rendszertechnika (NGB_KV002_1)

AGYCSAVARÓ DECEMBER 05.

Gyakorló feladatok Egyenletes mozgások

Hatvani István fizikaverseny forduló megoldások. 1. kategória. J 0,063 kg kg + m 3

Differenciálegyenletek december 13.

TERMÉSZET-, MŰSZAKI- ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYOK ALKALMAZÁSA 18. NEMZETKÖZI KONFERENCIA

Feladatok megoldásokkal az első gyakorlathoz (differencia- és differenciálhányados fogalma, geometriai és fizikai jelentése) (x 1)(x + 1) x 1

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma) Megoldások

Biofizika szeminárium. Diffúzió, ozmózis

A MATEMATIKAI SZOFTVEREK ALKALMAZÁSI KÉSZSÉGÉT, VALAMINT A TÉRSZEMLÉLETET FEJLESZTŐ TANANYAGOK KIDOLGOZÁSA A DEBRECENI EGYETEM MŰSZAKI KARÁN

Feladatok matematikából 3. rész

Iskolánk nevelőtestületének adatai as tanévben. Sorszám Besorolás Hol végzett Szakképesítés Osztályfőnök Beosztás Tanított tantárgy

Fizika-Biofizika I. DIFFÚZIÓ OZMÓZIS Október 22. Vig Andrea PTE ÁOK Biofizikai Intézet

STATISZTIKA I. Centrális mutatók. Helyzeti középértékek. Középértékek. Bimodális eloszlás, U. Módusz, Mo. 4. Előadás.

Matematika A3 1. ZH+megoldás

SZTE TTIK Bolyai Intézet

I. Gondolkodási módszerek: (6 óra) 1. Gondolkodási módszerek, a halmazelmélet elemei, a logika elemei. 1. Számfogalom, műveletek (4 óra)

Fizika feladatok - 2. gyakorlat

Fizika - X tanári Alkalmazott környezetfizika

A MODELLALKOTÁS ELVEI ÉS MÓDSZEREI

Közepek Gauss-kompozíciója Gondolatok egy versenyfeladat kapcsán

Osztályozóvizsga követelményei

Forgalmi modellezés BMEKOKUM209

Matematika. Specializáció évfolyam

LINEÁRIS ALGEBRA.

Irányításelmélet és technika I.

- Fizika - X tanári. Alkalmazott környezetfizika

A fluxióelmélet. Az eredeti összefüggés y=5x 2

Informatika a valós világban: a számítógépek és környezetünk kapcsolódási lehetőségei

Égés és oltáselmélet I. (zárójelben a helyes válaszra adott pont)

NULLADIK MATEMATIKA szeptember 13.

OKLEVÉLKÖVETELMÉNYEK MÓDOSÍTOTT VÁLTOZAT Alkalmazott matematikus szak (régi képzés)

A felsőoktatásban működő szakkollégiumok támogatása (A pályázat kódja: NTP-SZKOLL-12) Döntési lista

METEOROLÓGIAI MÉRÉSEK és MEGFIGYELÉSEK

0-49 pont: elégtelen, pont: elégséges, pont: közepes, pont: jó, pont: jeles

ALKÍMIA MA Az anyagról mai szemmel, a régiek megszállottságával.

Osztályozó, javító vizsga 9. évfolyam gimnázium. Írásbeli vizsgarész ELSŐ RÉSZ

A FIZIKUS SZEREPE A DAGANATOS BETEGEK GYÓGYÍTÁSÁBAN

FIZIKA KÖZÉPSZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

A klasszikus mechanika alapjai

Autonóm - és hagyományos közúti járművek alkotta közlekedési rendszerek összehasonlító elemzése

Milyen a modern matematika?

Átírás:

Sherlock Holmes, Rómeó és Júlia meg a gonosz manó avagy mire jók a differenciálegyenletek? Besenyei Ádám badam@cs.elte.hu Alkalmazott Analízis és Számításmatematikai Tanszék Matematikai Intézet Eötvös Loránd Tudományegyetem, Budapest ELTE Matematikai Intézet Nyílt Nap 2015. 12. 02.

Gondolatébresztő

Wigner Jenő (1902 1995)... a matematika roppant hasznos volta a természettudományokban a titokzatossal határos, és kielégítő magyarázatot nem is tudunk rá adni.... a»természettörvények«létezése egyáltalán nem természetes, még kevésbé az, hogy az ember képes azokat felfedezni.... A csoda, a matematika nyelvének alkalmas volta a fizika törvényeinek megfogalmazására, varázslatos adomány, melyet nem értünk és nem érdemlünk meg. (Előadás a New York Egyetemen, 1959.)

Mi az előadás célja?

Miről lesz szó? kérdés: térben és időben lezajló természeti (fizikai, kémiai, biológiai... ) jelenségek hogyan modellezhetők matematikai eszközök segítségével cél: olyan egyszerűsített modell felállítása, amely matematikailag még kezelhető, de a jelenségről is mond valamit eszköz: differenciálegyenletek hol fordulnak elő: aki természettudományos szakra jön, biztosan találkozik vele, de nem csak a természettudományokban (műszaki tudomány, közgazdaságtan, orvostudomány... ) elmélet: sok eszközt igényel és gyakran bonyolult számolásokat gyakorlat: számítógépes szimulációk most: közérthető ízelítő a szépségből Besenyei Ádám (ELTE) Differenciálegyenletek ELTE, 2015. 12. 02. 4 / 29

Egy kis ízelítő...

Ízelítő Sherlock Holmes és a Coolbody eset Egy éjjel a nagy angol színész, Archibald Coolbody feleségét holtan találják otthonában. Mellette a férj, kezében a gyilkos fegyverrel. Lestrade felügyelő a Scotland Yardtól már-már lezártnak tekintené az ügyet, mikor hajnali 1 órakor beviharzik Sherlock Holmes és az alábbi beszélgetés zajlik le közöttük. Lestrade: Mr Holmes, önnek semmi keresnivalója itt, az ügy teljesen egyértelmű. A férj kezében volt a gyilkos fegyver, ő tette. Holmes: Csak ne olyan hevesen, Lestrade! Megmérte a halottkém a holttest hőmérsékletét? Lestrade: Természetesen. Pontban éjfélkor a test 33 -os volt. Ekkor Holmes előkapta kabátzsebéből a hőmérőjét és megvizsgálta a testet. Holmes: Hmm... Most 31 -os; és látja, a szoba hőmérője 20 -ot mutat. A halál fél 11 körül állt be, márpedig akkor Coolbody még Hamletet játszotta a Queen s Theatre-ben, ahogy minden este. Ő nem lehet a gyilkos. Besenyei Ádám (ELTE) Differenciálegyenletek ELTE, 2015. 12. 02. 6 / 29

Ízelítő Sherlock Holmes és a Coolbody eset Hogyan állapította meg Sherlock Holmes, hogy mikor hunyt el az áldozat? Besenyei Ádám (ELTE) Differenciálegyenletek ELTE, 2015. 12. 02. 6 / 29

Ízelítő A hangya és a gonosz manó esete Eljut-e a hangya a (végtelenül nyújtható) gumiszalag végéhez? 1 cm s 1 m s Besenyei Ádám (ELTE) Differenciálegyenletek ELTE, 2015. 12. 02. 6 / 29

Ízelítő A fura Rómeó és a normális Júlia esete Rómeó és Júlia együtt járnak. Júlia normális : minél inkább/kevésbé szereti őt Rómeó, annál inkább/kevésbé szereti ő Rómeót. Rómeó kissé fura : minél inkább/kevésbé szereti őt Júlia, annál kevésbé/inkább szereti ő Júliát. Hogyan alakul a kapcsolatuk? Besenyei Ádám (ELTE) Differenciálegyenletek ELTE, 2015. 12. 02. 6 / 29

Kulcsfogalom: a változás sebessége Besenyei Ádám (ELTE) Differenciálegyenletek ELTE, 2015. 12. 02. 7 / 29

A változás sebessége x(t) egy időtől függő mennyiség: megtett út, hőmérséklet, szeretet/ellenszenv intenzitása stb. mit jelent x(t) változási sebessége? például: ha x(t) az autópályán haladó gépkocsi aktuális helyzete, akkor a gépkocsi pillanatnyi sebessége, amelyet a műszerfalon látunk mit is jelent? Besenyei Ádám (ELTE) Differenciálegyenletek ELTE, 2015. 12. 02. 8 / 29

A változás sebessége x(t) mennyiség megváltozása a [t, t + t] intervallumon: megváltozás = x(t + t) x(t) ha x(t) az autó helyzete, akkor a megváltozás az (előjelesen) megtett út ha a megváltozás egyenletesen/lineárisan (azaz egyenlő időközök alatt egyenlő mértékben) történne, akkor a változás sebessége: megváltozás eltelt idő = x(t + t) x(t) t x(t + t) x(t) t ha a mozgás nem egyenletes, akkor ez csak átlagsebesség t + t ha viszont t piciny időintervallum, akkor a mozgás közelítőleg lineáris az átlagsebesség határértékben a változás pillanatnyi sebessége Besenyei Ádám (ELTE) Differenciálegyenletek ELTE, 2015. 12. 02. 8 / 29

A változás sebessége példák: a gépkocsi helyzetének változási üteme a pillanatnyi sebesség a gépkocsi sebességének változási üteme a pillanatnyi gyorsulás differenciálegyenletekben hagyományos jelölés (Newton): x(t) változási sebessége ẋ(t) ẋ(t) változási sebessége ẍ(t) stb. intuitív módon világos: ha ẋ = 0, akkor x(t) állandó (a gépkocsi sebessége 0 = egy helyben vagyunk) ha ẋ > 0, akkor x növekszik, minél nagyobb ẋ, annál gyorsabban (gépkocsi sebessége nagy = egyre jobban távolodunk a kiindulási ponttól) ha ẋ < 0, akkor x csökken, minél kisebb ẋ(t), annál gyorsabban (a gépkocsi tolat, a műszerfalon a sebesség nagyságát látjuk, az előjelét az ablakon kinézve) Besenyei Ádám (ELTE) Differenciálegyenletek ELTE, 2015. 12. 02. 8 / 29

Sherlock Holmes

A hőmérséklet-csökkenés sebessége Newton lehűlési törvénye 1701-ből...the Heat which the Iron loses in a given time, is as the whole Heat of the Iron. Therefore if the Times of cooling are taken equal, the Heats will be in a Geometrical Ratio, and therefore are easily found by a Table of Logarithms. Besenyei Ádám (ELTE) Differenciálegyenletek ELTE, 2015. 12. 02. 10 / 29

A hőmérséklet-csökkenés sebessége Newton lehűlési törvénye 1701-ből...the Heat which the Iron loses in a given time, is as the whole Heat of the Iron. Therefore if the Times of cooling are taken equal, the Heats will be in a Geometrical Ratio, and therefore are easily found by a Table of Logarithms. Newton lehűlési törvénye a középiskolában A test és a közeg hőmérsékletének különbsége egyenlő időközök alatt ugyanannyiad részére csökken, vagyis az egyenlő időközökben mért hőmérséklet-különbségek mértani sorozatot alkotnak: T test (t) T közeg = q t (T test (0) T közeg ). Besenyei Ádám (ELTE) Differenciálegyenletek ELTE, 2015. 12. 02. 10 / 29

A hőmérséklet-csökkenés sebessége Newton lehűlési törvénye 1701-ből...the Heat which the Iron loses in a given time, is as the whole Heat of the Iron. Therefore if the Times of cooling are taken equal, the Heats will be in a Geometrical Ratio, and therefore are easily found by a Table of Logarithms. Newton lehűlési törvénye a középiskolában A test és a közeg hőmérsékletének különbsége egyenlő időközök alatt ugyanannyiad részére csökken, vagyis az egyenlő időközökben mért hőmérséklet-különbségek mértani sorozatot alkotnak: T test (t) T közeg = q t (T test (0) T közeg ). Newton lehűlési törvénye differenciálegyenlettel A test közeghez képesti hőmérsékletének változása arányos a test és a közeg hőmérsékletének különbségével: (T test (t) T közeg ) = λ(t test (t) T közeg ). Besenyei Ádám (ELTE) Differenciálegyenletek ELTE, 2015. 12. 02. 10 / 29

Newton lehűlési törvénye alkalmazás Sherlock Holmes és Newton T test T közeg kezdetben = T 0 (= 13 ) T test (t) T közeg egységnyi idő múlva = T 1 (= 11 ) T 1 = q T 0 = Megvan q! (q = 11/13) Mikor lesz/volt a különbség egy adott érték? Milyen t-re lesz T 2 = q t T 0? ( T 2 = 16,5 = t 1,4 = kb. másfél órával éjfél előtt) Besenyei Ádám (ELTE) Differenciálegyenletek ELTE, 2015. 12. 02. 11 / 29

Newton lehűlési törvénye alkalmazás Sherlock Holmes és Newton T test T közeg kezdetben = T 0 (= 13 ) T test (t) T közeg egységnyi idő múlva = T 1 (= 11 ) T 1 = q T 0 = Megvan q! (q = 11/13) Mikor lesz/volt a különbség egy adott érték? Milyen t-re lesz T 2 = q t T 0? ( T 2 = 16,5 = t 1,4 = kb. másfél órával éjfél előtt) További italos alkalmazások Mikor tegyük a tejet a kávéba, hogy minél lassabban hűljön ki? Mikorra józanodunk ki bizonyos mennyiségű alkohol elfogyasztása után? Besenyei Ádám (ELTE) Differenciálegyenletek ELTE, 2015. 12. 02. 11 / 29

A hangya és a gonosz manó

A hangya és a gonosz manó a probléma A kis hangya és a gonosz manó esete Eljut-e a hangya a (végtelenül nyújtható) gumiszalag végéhez? 1 cm s 1 m s Besenyei Ádám (ELTE) Differenciálegyenletek ELTE, 2015. 12. 02. 13 / 29

A hangya és a gonosz manó a probléma A kis hangya és a gonosz manó esete Eljut-e a hangya a (végtelenül nyújtható) gumiszalag végéhez? 1 cm s 1 m s Egy kis történelem 1972. december, Science et Vie folyóirat, Denys Wilquin (New Caledonia): small creature on an elastic rope Martin Gardner, Scientific American ( worm ) Besenyei Ádám (ELTE) Differenciálegyenletek ELTE, 2015. 12. 02. 13 / 29

A hangya és a gonosz manó megoldás A megoldás A manó faltól való távolságának változási üteme V = 1 m s A hangya faltól való x(t) távolságának változási üteme = hangya gumihoz viszonyított v = 1 cm s sebessége + gumi adott pontjának u távolodási sebessége t idő múlva távolodási ütem= u =? x(t) távolodási ütem= V d + V t Besenyei Ádám (ELTE) Differenciálegyenletek ELTE, 2015. 12. 02. 14 / 29

A hangya és a gonosz manó megoldás A megoldás A manó faltól való távolságának változási üteme V = 1 m s A hangya faltól való x(t) távolságának változási üteme = hangya gumihoz viszonyított v = 1 cm s sebessége + gumi adott pontjának u távolodási sebessége t idő múlva távolodási ütem= u =? x(t) távolodási ütem= V d + V t u V = x(t) d + V t Besenyei Ádám (ELTE) Differenciálegyenletek ELTE, 2015. 12. 02. 14 / 29

A hangya és a gonosz manó megoldás A megoldás A manó faltól való távolságának változási üteme V = 1 m s A hangya faltól való x(t) távolságának változási üteme = hangya gumihoz viszonyított v = 1 cm s sebessége + gumi adott pontjának u távolodási sebessége t idő múlva távolodási ütem= u =? x(t) távolodási ütem= V d + V t u V = x(t) d + V t ẋ(t) = v + V d + V t x(t) Besenyei Ádám (ELTE) Differenciálegyenletek ELTE, 2015. 12. 02. 14 / 29

A hangya és a gonosz manó megoldás A megoldás Aki tanult megoldani differenciálegyenleteket, az innen már tudja, hogy a hangya távolsága a faltól x(t) = (d + V t) v ( V log 1 + V t ) d (e V v 1, találkozási időpont T = d V találkozási hely x(t ) = d e V v. ), Besenyei Ádám (ELTE) Differenciálegyenletek ELTE, 2015. 12. 02. 15 / 29

A hangya és a gonosz manó megoldás A megoldás Aki tanult megoldani differenciálegyenleteket, az innen már tudja, hogy a hangya távolsága a faltól x(t) = (d + V t) v ( V log 1 + V t ) d (e V v 1, Mit is jelent ez? Ha d = 1m, v = 1 cm s, V = 1 m s, akkor találkozási időpont T = d V találkozási hely x(t ) = d e V v. találkozási időpont 2,68 10 43 s 8,5 10 35 év, találkozási hely 2,68 10 43 m 2,8 10 27 fényév. ), Besenyei Ádám (ELTE) Differenciálegyenletek ELTE, 2015. 12. 02. 15 / 29

A hangya és a gonosz manó megoldás A megoldás Aki tanult megoldani differenciálegyenleteket, az innen már tudja, hogy a hangya távolsága a faltól x(t) = (d + V t) v ( V log 1 + V t ) d (e V v 1, Mit is jelent ez? Ha d = 1m, v = 1 cm s, V = 1 m s, akkor találkozási időpont T = d V találkozási hely x(t ) = d e V v. találkozási időpont 2,68 10 43 s 8,5 10 35 év, találkozási hely 2,68 10 43 m 2,8 10 27 fényév. Összehasonlításképpen: az univerzum életkora = 4 10 17 s 13 10 9 év, az univerum átmérője = 8,8 10 26 m 9,3 10 10 fényév. ), Besenyei Ádám (ELTE) Differenciálegyenletek ELTE, 2015. 12. 02. 15 / 29

Rómeó és Júlia

Rómeó és Júlia a probléma Rómeó kissé fura (vagy inkább nehéz ember...) Minél jobban/kevésbé szereti őt Júlia, annál kevésbé/jobban szereti ő Júliát: Ṙ(t) = J(t). Besenyei Ádám (ELTE) Differenciálegyenletek ELTE, 2015. 12. 02. 17 / 29

Rómeó és Júlia a probléma Rómeó kissé fura (vagy inkább nehéz ember...) Minél jobban/kevésbé szereti őt Júlia, annál kevésbé/jobban szereti ő Júliát: Ṙ(t) = J(t). Júlia normális Minél jobban/kevésbé szereti őt Rómeó, annál jobban/kevésbé szereti ő Rómeót: J(t) = R(t). Besenyei Ádám (ELTE) Differenciálegyenletek ELTE, 2015. 12. 02. 17 / 29

Rómeó és Júlia a probléma Rómeó kissé fura (vagy inkább nehéz ember...) Minél jobban/kevésbé szereti őt Júlia, annál kevésbé/jobban szereti ő Júliát: Ṙ(t) = J(t). Júlia normális Minél jobban/kevésbé szereti őt Rómeó, annál jobban/kevésbé szereti ő Rómeót: J(t) = R(t). Kérdés Hogyan alakul Rómeó és Júlia szerelmi kapcsolata? Besenyei Ádám (ELTE) Differenciálegyenletek ELTE, 2015. 12. 02. 17 / 29

Rómeó és Júlia a probléma Rómeó kissé fura (vagy inkább nehéz ember...) Minél jobban/kevésbé szereti őt Júlia, annál kevésbé/jobban szereti ő Júliát: Ṙ(t) = J(t). Júlia normális Minél jobban/kevésbé szereti őt Rómeó, annál jobban/kevésbé szereti ő Rómeót: J(t) = R(t). Kérdés Hogyan alakul Rómeó és Júlia szerelmi kapcsolata? Megoldás Célszerű t (R(t), J(t)) ábrázolása a síkon. Besenyei Ádám (ELTE) Differenciálegyenletek ELTE, 2015. 12. 02. 17 / 29

Rómeó és Júlia megoldás Fura Rómeó és normális Júlia Matematikailag (a legegyszerűbben): Ṙ(t) = J(t), J(t) = R(t). Besenyei Ádám (ELTE) Differenciálegyenletek ELTE, 2015. 12. 02. 18 / 29

Rómeó és Júlia megoldás Fura Rómeó és normális Júlia Matematikailag (a legegyszerűbben): Ṙ(t) = J(t), J(t) = R(t). J R centrum Besenyei Ádám (ELTE) Differenciálegyenletek ELTE, 2015. 12. 02. 18 / 29

Rómeó és Júlia szerelmi kapcsolatok Normális Rómeó és normális Júlia Matematikailag (a legegyszerűbben): Ṙ(t) = J(t), J(t) = R(t). Besenyei Ádám (ELTE) Differenciálegyenletek ELTE, 2015. 12. 02. 19 / 29

Rómeó és Júlia szerelmi kapcsolatok Normális Rómeó és normális Júlia Matematikailag (a legegyszerűbben): Ṙ(t) = J(t), J(t) = R(t). J R nyereg Besenyei Ádám (ELTE) Differenciálegyenletek ELTE, 2015. 12. 02. 19 / 29

Rómeó és Júlia szerelmi kapcsolatok Fura Rómeó és hangulatfüggő Júlia Matematikailag (a legegyszerűbben): Ṙ(t) = J(t), J(t) = R(t) + J(t). Besenyei Ádám (ELTE) Differenciálegyenletek ELTE, 2015. 12. 02. 20 / 29

Rómeó és Júlia szerelmi kapcsolatok Fura Rómeó és hangulatfüggő Júlia Matematikailag (a legegyszerűbben): Ṙ(t) = J(t), J(t) = R(t) + J(t). J R fókusz Besenyei Ádám (ELTE) Differenciálegyenletek ELTE, 2015. 12. 02. 20 / 29

Rómeó és Júlia szerelmi kapcsolatok Fura Rómeó és hangulatfüggő Júlia 2. Matematikailag (a legegyszerűbben): Ṙ(t) = J(t), J(t) = R(t) + 2J(t). Besenyei Ádám (ELTE) Differenciálegyenletek ELTE, 2015. 12. 02. 21 / 29

Rómeó és Júlia szerelmi kapcsolatok Fura Rómeó és hangulatfüggő Júlia 2. Matematikailag (a legegyszerűbben): Ṙ(t) = J(t), J(t) = R(t) + 2J(t). J R csomó Besenyei Ádám (ELTE) Differenciálegyenletek ELTE, 2015. 12. 02. 21 / 29

Rómeó és Júlia történelem Rómeó és Júlia szerelme Steven Strogatz (1959 ), Love Affairs and Differential Equations, 1988. Besenyei Ádám (ELTE) Differenciálegyenletek ELTE, 2015. 12. 02. 22 / 29

Rómeó és Júlia Petrarca és Laura Petrarca és Laura Francesco Petrarca (1304 1374) Laura de Noves (1310 1348)?? Besenyei Ádám (ELTE) Differenciálegyenletek ELTE, 2015. 12. 02. 23 / 29

Rómeó és Júlia Petrarca és Laura Petrarca érzései Laura iránt Sergio Rinaldi, 1998. Besenyei Ádám (ELTE) Differenciálegyenletek ELTE, 2015. 12. 02. 23 / 29

Hol fordulnak még elő differenciálegyenletek?

Differenciálegyenletek mindenütt fizika: elektromágnesség: Maxwell-egyenletek áramlástan: Navier Stokes-egyenletek (1 millió dollár) kvantummechanika: Schrödinger-egyenlet biológia: ragadozó zsákmány modellek: Lotka Volterra életkor függő populációs modellek kémia: reakciók leírása közgazdaságtan, pénzügy: opciók árazása: Black Scholes-egyenlet (Nobel-díj, 1997) betegségterjedés modellezése (nagy hálózatok) gyógyszeradagolási modell, követési modell, tanulási modell harci modellek (Lancester) az alkalmazások köre végeláthatatlan... Besenyei Ádám (ELTE) Differenciálegyenletek ELTE, 2015. 12. 02. 25 / 29

Érdemes-e tehát matematikával foglalkozni?

Miért foglalkozzunk matematikával? Siméon Denis Poisson (1781 1840): Az élet csak két dologra jó: matematikával foglalkozni és matematikát tanítani. Dirk Jan Struik (1894 2000) (106 évesen halt meg!) A matematikusok sokáig élnek; a matematika egy egészséges hivatás. Azért élünk sokáig, mert kellemes gondolataink vannak. Matematikával és fizikával foglalkozni nagyon kellemes dolog. De vigyázat! John Edensor Littlewood (1885 1977) A matematikus hivatás veszélyes: egy jelentős részünk megőrül. Besenyei Ádám (ELTE) Differenciálegyenletek ELTE, 2015. 12. 02. 27 / 29

Olvasnivalók Besenyei Ádám, Sherlock Holmes, Rómeó és Júlia meg a gonosz manó avagy mire jók a differenciálegyenletek?, ELTE Kárpát-medencei Nyári Egyetem előadás, 2014. július 11. http://abesenyei.web.elte.hu/publications/sherlock.pdf Besenyei Ádám, A differenciálegyenletek csodálatos világa, Eötvös Kollégium Természettudományos Tábor, 2015. július 22. http://abesenyei.web.elte.hu/publications/csodalatos.pdf A differenciálegyenletek csodálatos világa, speciálelőadás az ELTE-n tanárszakosok számára, a kurzus honlapja: http://abesenyei.web.elte.hu/mattanar/15o/diffegy15o/diffegy15o.php Hatvani László Pintér Lajos, Differenciálegyenletes modellek a középiskolában, Polygon, Szeged, 1997. Besenyei Ádám (ELTE) Differenciálegyenletek ELTE, 2015. 12. 02. 28 / 29

Vége Köszönöm a figyelmet!