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¿Usos nuevos e interesantes de las ecuaciones diferenciales para los estudiantes?

Estoy enseñando un módulo de ED elemental a unos estudiantes de ingeniería. Ahora bien, todos los libros que hay, y todos los apuntes en línea, sacan a relucir dos cosas:

  1. Las ED son superimportantes, vitales, no se puede vivir sin ellas, aplicaciones en todas las ramas posibles de las matemáticas aplicadas y las ciencias, etc.
  2. Aplicaciones: crecimiento de la población (exponencial y logístico), enfriamiento, problemas de mezcla, ocasionalmente un problema de circuitos o de muelles. Ah, y trayectorias ortogonales, para poder justificar la enseñanza de ecuaciones exactas no lineales.

No puedo creer que estas mismas aplicaciones sigan siendo lo único que los educadores utilizan como ejemplo. Seguro que debe haber aplicaciones nuevas e interesantes que puedan explicarse (o simplificarse) a un nivel elemental. Curiosamente, la mayoría de estas "aplicaciones" son separables. ¿Dónde están las ecuaciones lineales no separables; los sistemas lineales?

Llevo un tiempo buscando en Internet y, sorprendentemente, hay muy poco. Así que, o bien los educadores están completamente atascados en busca de buenos ejemplos, o bien todos los usos modernos son simplemente demasiado difíciles y abstrusos para ser simplificados al nivel de los principiantes.

Sin embargo, si hay algún uso nuevo y moderno interesante de las ED, explicable a un nivel elemental, me encantaría conocerlo.

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Khushi Puntos 1266

Una aplicación novedosa se encuentra en "¡Cuando los zombis atacan! Mathematical modelling of an outbreak of zombie infection' de Munz, Hudea, Imad y Smith? - puede encontrar este artículo aquí junto con otros documentos de temática zombi.

Las matemáticas utilizadas no van más allá de los sistemas de ecuaciones diferenciales lineales y los métodos numéricos. Aunque los alumnos no entiendan cómo resolver el sistema, puede utilizar este ejemplo para demostrar la naturaleza cualitativa de la modelización con ED. Además, puede demostrar la necesidad de los métodos numéricos, ya que incluso las personas que investigan no siempre pueden resolver todos los sistemas de ED que encuentran.

Sólo he enseñado ecuaciones diferenciales una vez, y fue a un nivel muy elemental, pero les mostré este trabajo sólo por diversión; parecían bastante interesados. Les señalé cosas que aparecían en un auténtico trabajo de investigación y que eran increíblemente similares a las que habíamos tratado antes en la clase. La lista de referencias también sirve para reírse.

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hasnohat Puntos 2527

La acción de la masa en la química y la cinética de las enzimas podría ser interesante. Los modelos de formación de patrones en biología también pueden basarse en DEs (a menudo PDEs). La biología hace uso de muchos modelos de EDP, y su comportamiento cualitativo puede relacionarse con el fenómeno observable (lo cual es un gran motivador, en mi opinión).

El cálculo de variaciones es también una fuente de ecuaciones diferenciales útiles e interesantes, y la ecuación básica de EL puede derivarse con un poco de cálculo elemental (integración por partes).

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Matthew Scouten Puntos 2518

Hay mucho material bueno en Taubes, "Modeling Differential Equations in Biology" http://books.google.com/books?id=Y464SAAACAAJ

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Johannes Puntos 141

Te puede interesar que la teoría de las ODE se involucre bien en el estudio de Avalanchas . Ver aquí , aquí y aquí por ejemplo.

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