NDIR069

Dalibor Pražák, LS 2010/11

I. Mechanické oscilátory s implicitními konstitutivními vztahy

Matematický popis jednoduchého oscilátoru (závaží -- pružina -- tlumič). Newtonův zákon; příklady konstitutivních vztahů (Hookeův zákon, lineární tlumení). Implicitní konstitutivní vztahy. Coulombovo tření a jeho varianty. Maximálně monotonní graf (mmg). Problém (C) -- pojem řešení. Věta I.1 o dopředné jednoznačnosti problému (C). Pojem slabé konvergence v L^2(0,T). p1 (23.února) ↵ Lemma I.2 o geometrické charakterizaci mmg. Lemma I.3 o slabé uzavřenosti mmg. Věta I.4: za předpokladů (P) má problém (C) alespoň jedno globální řešení. (Důkaz: aproximativní úloha (C_n); řešení s odhady nezávislými na _n_; volba konvergentní podposloupnosti.) p2 (1.března) ↵ Dokončení důkazu Věty I.4: výběry stejnoměrně konvergentních posloupností pro x_n a x'_n; limitní přechod v rovnici.

II. Replikátorová rovnice

Hra: čisté a smíšení strategie; výplatní funkce. Simplex v R^n. Nosič vektoru. Speciální případ: maticová hra. Příklady: RSP (kámen-nůžky-papír), HD (hrdličky-jestřábi). Nashovo ekvilibrium (NE). Věta II.1 o existence NE. Evolučně stabilní strategie (ESS). Lemma II.2 ekvivalentní podmínky ESS pro maticové hry. p3 (8.března) ↵ Populační interpretace hry. Příklad: synové vs. dcery neboli maximalizace počtu vnoučat. Lemma II.3 o existenci uniformní invazní bariéry. Odvození replikátorové rovnice (RD). p4 (22.března) ↵ Oprava odvození RD. Základní analýza RD: globální existence řešení; invariance simplexu. Zachování znaménka složek. RD pro maticové hry. Příklad: RD pro hrdličky vs. jestřábi. Věta II.4 o vztahu NE a stacionárních bodů RD. Podmínka lokální dominance (LSC). Věta II.5: LSC implikuje asymptoticky stabilní stacionární bod. Lemma II.6: orbitální derivace W(p,p) pro symetrické maticové hry. p5 (29.března) ↵ Model šíření genu v populaci -- alternativní odvození RD. Věta II.7: Fisherova fundamentální věta přírodního výběru. Příklad RD pro hru ,,hrdličky-křiklouni-jestřábi``. Poznámka: nutná a postačující podmínka, kdy je čistá strategie NE maticové hry. p6 (5.dubna) ↵ Vězňovo dilema (PD); varianta s opakováním. Strategie ,,půjčka za oplátku``. Kvalitativní analýza příslušné replikátorové rovnice. Rozšíření RD o mutace. Analýza PD s mutacemi: stabilita a umístění stacionárních bodů. p7 (12.dubna) ↵

III. Epidemiologické modely

Model SIR. Význam konstant a jejich empirické určení. Střední délka nemoci. Základní reprodukční číslo. Vztahy k celkové velikosti epidemie. Model SLIAR. Nezápornost řešení; asymptotické chování, základní reprodukční číslo -- vztah k celkové velikosti populace. (Lemmata III.1--3). Srovnání reálných dat a numerických výsledků. p8 (19.dubna) ↵ Započtení demografických efektů: model (SIRd). Kapacita prostředí, základní reprodukční číslo. Stacionární body: ,,beznákazové`` a ,,endemické`` (Lemma III.4) ekvilibrium. Stabilita stacionárních bodů (Lemma III.5). Poznámka ke globální stabilitě stacionárních bodů. Zajímavá transientní dynamika a ,,pseudo-periodické`` chování (numerická simulace). Očkování. Hodnoty empirické hodnoty reprodukčního čísla pro různé dětské nemoci. p9 (26.dubna) ↵ Vztah reprodukčního čísla a průměrného věku v době nákazy. Rovnice se zpožděním. Model (SIRS). Zobecnění (SIRS-del) s obecnou dobou imunity. Poznámky o existenci, jednoznačnosti a nezápornosti řešení. Stacionární body (Lemma III.6). Stabilita beznákazového ekvilibria (Věta III.7). Varianta: model (SIRS-del-2) s omezených zpožděním. p10 (3.května) ↵ Náznak analýzy chování blízko endemického ekvilibria: linearizace, charakteristická rovnice, vyšetření spektra: stabilita, Hopfova bifurkace. Model (SIRnS) s _n_ třídami imunity. Věta III.8: ekvivalentní zápis jako zpožděná rovnice pro infekční třídu. Poznámky o stabilitě a bifurkaci endemického ekvilibria. p11 (10.května) ↵