Vai al contenuto principale
Oggetto:
Oggetto:

Modelli matematici I (con applicazioni alle scienze della natura) (I SEM)

Oggetto:

Mathematical models I (with applications to natural sciences)

Oggetto:

Anno accademico 2023/2024

Codice attività didattica
INT 1460
Docenti
Paolo Boggiatto (Referente)
Luigi Rodino
Paolo Cermelli
Alessandro Oliaro
Corso di studio
Corso SSST
Periodo
Primo semestre
Tipologia
A scelta dello studente
Crediti/Valenza
6 (36 ore)
SSD attività didattica
MAT/07 - fisica matematica
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Obbligatoria
Tipologia esame
Colloquio
Oggetto:

Sommario insegnamento

Oggetto:

Obiettivi formativi

Fornire gli strumenti matematici essenziali per poter introdurre, studiare brevemente e analizzare sinteticamente alcuni modelli matematici paradigmatici in vari ambiti applicativi

To provide the essential mathematical tools needed to introduce, briefly study and analyze some relevant mathematical models used in various different applications

Oggetto:

Programma

Modulo 1 - Strumenti matematici per la modellistica matematica

Docenti: Luigi Rodino (9 ore)


Numeri: Interi, razionali, reali, reali non-standard, complessi.
Le funzioni (di variabile reale a valori reali).
Funzioni lineari, polinomi, esponenziale, seno e coseno.
La definizione di derivata.
Derivate di polinomi, esponenziale, seno e coseno.
Esempi di fenomeni a tasso
di crescita costante: Malthus, concentrazione medicamento nel sangue, interesse composto.

 

 

Modulo 2 - Struttura dei modelli matematici. Modelli matematici in Scienze Biologiche e Medicina

Docenti: Paolo Boggiatto (9 ore)

Generalità e tipologie di modelli.
Modelli di crescita di popolazioni: confronto tra modelli continui e discreti. Modello preda-predatore di Lotka‐Volterra.
Introduzione ai frattali in matematica ed in natura. Cenno alla dimensione di Hausdorff
Modelli matematici in epidemiologia: modelli SIR, SIS, SIRS.
Vaccinazioni ed immunità di gregge.

 

Modulo 3 - Modelli matematici per l’elaborazione dei segnali

Docenti: Paolo Cermelli (9 ore)

- Fondamenti: come quantificare l’informazione contenuta in un segnale
- Gli errori nei segnali: codici correttori
- Un parallelo soprendente: Nim e i codici di Conway.
- Elementi di crittografia: L'algoritmo RSA

 

Modulo 4 - Modelli matematici per l'analisi tempo-frequenza

Docenti: Alessandro Oliaro (9 ore)

- Trasformata di Fourier e suo utilizzo nell'individuazione delle frequenze.
- Trasformazioni tempo-frequenza e analisi dei segnali: la trasformata di Gabor.
- Trasformazioni quadratiche e distribuzioni tempo-frequenza dell'energia di un segnale: la trasformata di Wigner e la classe di Cohen.
- Principi di indeterminazione nell'analisi dei segnali.

 

Module 1 - Fundamental Tools of Mathematical Modelling

Teaching staff: Luigi Rodino (9 hours)

Numbers: integer, rational, real, non-standard real, complex.
Functions (of one real variable and real values)
Linear functions, polynomials, exponentials, sine and cosine.
Definition of derivative.
Derivatives of polynomials, exponential, sine and cosine.
Examples of phenomena of constant growth rate: Malthus, concentration of a medicine in the blood, compound interest

 

Module 2 - Structure of mathematical models.
Mathematical models in Biology and Medicine

Teaching staff: Paolo Boggiatto (9 hours)

Basic ideas and types of models.
Models of population growth: discrete/continuous comparison.
Prey-predator model of Lotka-Volterra.
Introduction to fractals in mathematics and nature. Hausdorff dimension.
Mathematical models in epidemiology: SIR, SIS, SRS models.
Vaccinations and herd immunity.

 

Module 3 - Mathematical Models for signal and information processing

Teaching staff: Paolo Cermelli (9 hours)

- Basics: how to measure the information content of a signal
- Errors: Self-correcting codes
- A surprising connection: Nim and the Conway codes
- Cryptography: the basics. An example: RSA

 

Module 4 - Mathematical models for time-frequency analysis

Teaching staff: Alessandro Oliaro (9 hours)

- Fourier transform and its use in the study of frequencies.
- Time-frequency transforms and signal analysis: the Gabor transform.
- Quadrtic trasforms and time-frequency distributions of the energy of a signal: Wigner transform and the Cohen class.
- Uncertainty principles in signal analysis.

 

Oggetto:

Modalità di insegnamento

Il corso è diviso in 4 moduli. Il primo introduce gli strumenti matematici di base e le caratteristiche generali della modellistica matematica, negli altri si propone lo studio di alcuni modelli matematici specifici. Alcune lezioni hanno carattere seminariale.
The course organized in 4 modules.
The first one is an introduction to the necessary mathematical tools and the general properties of mathematical modeling. In the others some specific mathematical models are proposed and studied. Some lessons have the structure of a seminar.

Oggetto:

Modalità di verifica dell'apprendimento

prova orale

oral exam

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

- Giorgio Israel, Modelli matematici. Introduzione alla matematica applicata, 2009, Muzio
- Appunti dei docenti 
- Giorgio Israel, Modelli matematici. Introduzione alla matematica applicata, 2009, Muzio

- Handouts



Registrazione
  • Chiusa
    Apertura registrazione
    02/08/2023 alle ore 00:00
    Chiusura registrazione
    03/10/2023 alle ore 23:00
    Oggetto:
    Ultimo aggiornamento: 11/04/2024 12:31
    Location: https://ssst.campusnet.unito.it/robots.html
    Non cliccare qui!