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Ensayo sobre el arte y las aplicaciones de las ecuaciones diferenciales?

Enseño una clase de cálculo en la escuela secundaria. Hemos trabajado con el material estándar de las derivadas y he incorporado una discusión sobre las antiderivadas. He introducido la resolución de problemas de "área bajo una curva" como la resolución de ecuaciones diferenciales. Como es fácil ver la velocidad a la que se acumula el área (la altura de la función), podemos escribir una ecuación diferencial, tomar una antiderivada para encontrar la función de área y resolver la constante.

En cualquier caso, me encuentro con ganas de compartir con mis alumnos lo que son las ecuaciones diferenciales. No sé tanto sobre ellas, pero tengo la sensación de que son tanto un hermoso tema de matemáticas puras como un tema que tiene muchísimas aplicaciones.

Espero escuchar sugerencias para un ensayo o un capítulo de un libro -algo así como 3 a 10 páginas- que discuta las ecuaciones diferenciales como tema, dé algunos ejemplos interesantes y señale algunas aplicaciones. ¿Alguna idea?

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rck Puntos 121

Las ecuaciones diferenciales son un tema bastante inmenso. A pesar del riesgo de abrumarle con la cantidad de información, le recomiendo que busque en el El compañero de matemáticas de Princeton de la que se extraen las secciones pertinentes (los números de página están dentro de las partes)

  • Sección I.3.5.4 para una visión general introductoria
  • Sección I.4.1.5
  • Sección III.23 sobre las ecuaciones diferenciales que describen los fluidos (incluida la ecuación de Navier-Stokes, que es el tema de uno de los problemas del Milenio)
  • Sección III.36, especialmente sobre la ecuación del calor y su relación con diversos temas de física matemática y finanzas
  • Sección III.51 sobre el fenómeno de las olas
  • Sección IV.12 sobre las ecuaciones diferenciales parciales como rama de las matemáticas
  • Sección IV.14 sobre sistemas dinámicos y ecuaciones diferenciales ordinarias
  • Sección V.36 sobre el problema de los tres cuerpos
  • Sección VII.2 sobre biología matemática

Algunos de estos materiales pueden ser demasiado avanzados o demasiado detallados para sus propósitos. Pero, por otro lado, pueden proporcionarle palabras y frases clave para mejorar su búsqueda.

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Artes Puntos 367

Recomiendo encarecidamente la lectura de un artículo de revisión con muchas referencias interesantes en él:

La EDP como materia unificada por Sergiu Klainerman.

Un ensayo sobre las ecuaciones diferenciales parciales escrito por un destacado experto en la materia, destinado a todo aquel que intente saber más sobre el tema, así como a quienes deseen conocer las interacciones entre las Matemáticas y la Física.

Otro artículo muy interesante que trata ciertos aspectos de las ecuaciones diferenciales (hasta cierto punto) y la enseñanza es el de V.I. Arnold Sobre la enseñanza de las matemáticas (puede valer la pena leerlo si es usted profesor). Un poco más detallado, pero también muy claro, es su ensayo "Matemáticas y física: ¿madre e hija o hermanas?" (consulte otros sitios si no puede descargarlo).

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