فهرست مطالب

فصلنامه مدل سازی پیشرفته ریاضی
سال نهم شماره 1 (بهار و تابستان 1398)

  • تاریخ انتشار: 1398/01/01
  • تعداد عناوین: 10
|
  • فیاض بهاری، صفر پارسی*، مجتبی گنج علی صفحات 1-26
    در این مقاله مدل خطی عام را در تحلیل داده هایی که در آنها متغیرهای کمکی و متغیر پاسخ گم شدگی دارند، در نظر می گیریم. برای تعیین نیکویی برازش مدل خطی عام در حضور داده های گم شده، آزمون جدیدی را بر اساس آزمون رمزی(1969) می سازیم. نشان می دهیم که تحت فرض صفر، آماره های آزمون در برخی از حالات از توزیع فیشر تبعیت می کند و در برخی از حالات به توزیع شبه فیشر میل می کند. علاوه بر این، عملکرد آماره های آزمون های مختلف را بر اساس چند مساله شبیه سازی مقایسه می کنیم. همچنین از این آماره ها برای بررسی کفایت مدل خطی عام در تحلیل داده های واقعی استفاده می کنیم.
    کلیدواژگان: مدل خطی عام، داده های گم شده، آزمون نیکویی برازش، توزیع شبه فیشر، آزمون رمزی
  • لیلا عابدین پور لیارجدمه*، حسین باغی شنی، نگار اقبال صفحات 27-43
    شرایط جوی و محیطی در هر منطقه جغرافیایی، زمینه را برای بروز و شیوع برخی بیماری ها مساعد می کنند. بنابراین تهیه نقشه پهنه بندی نرخ رویداد یک بیماری یا مرگ و میر ناشی از آن بر روی نقشه جغرافیایی، در حضور عوامل موثر ممکن، یکی از مسایل مورد توجه پزشکان و کارشناسان امور سلامت است. با توجه به آن که سرطان معده شایع ترین نوع سرطان در استان گیلان است، در این مطالعه، با استفاده از دو مدل اتودوجمله ای و اتوبتا-دوجمله ای بیزی فضایی به بررسی تاثیرگذاری برخی از عوامل مخاطره بر نرخ این نوع سرطان در شهرستان های استان گیلان می پردازیم. پیش گویی و ارایه نقشه پهنه بندی نرخ سرطان معده در کنار مقایسه عملکرد دو مدل پیشنهادی از دیگر اهداف انجام این مطالعه هستند. در مطالعه حاضر که از نوع کاربردی/ بوم شناختی است، از داده های ثبت شده توسط مرکز آموزشی درمانی رازی رشت استفاده شده است. داده های این مطالعه با استفاده از یک روش بیزی تقریبی به نام تقریب لاپلاس آشیانی جع بسته (INLA) مورد تحلیل قرار گرفتند. بر اساس نتایج حاصل، می توان گفت مقادیر پیش گویی نرخ ابتلا به سرطان در اکثر شهرستان های استان گیلان توسط هر دو مدل پیشنهادی مشابه هستند؛ در شهرستان هایی که اختلاف وجود دارد، مدل اتودوجمله ای نرخ بزرگ تری را نسبت به مدل اتوبتا-دوجمله ای پیش گویی کرده است. علت این مساله نیز بیش برازش بودن مدل اتودوجمله ای است که از توانایی آن در پیش گویی دقیق تر، می کاهد.
    کلیدواژگان: نقشه پهنه بندی بیماری، مدل اتودوجمله ای، مدل اتوبتا-دوجمله ای، سرطان معده
  • مرجان زارع، اکبر اصغرزاده نشلی* صفحات 44-57
    در این مقاله، یک مسئله بهینه سازی مقید برای تعیین کوچکترین ناحیه اطمینان توام برای پارامترهای توزیع پارتو بر اساس نمونه های سانسورشده فزاینده نوع دوم فرمول بندی و حل می شود. تابع هدف، مساحت ناحیه اطمینان و قید مسئله، سطح اطمینان مشخصمی باشد. کوچکترین ناحیه اطمینان توام پیشنهادی برای نمونه های کامل و نمونه های سانسورشده نوع دوم از راست نیز معتبر می باشد. مساحت کوچکترین ناحیه اطمینان پیشنهادی و مساحت ناحیه اطمینان متعادل مورد مقایسه قرار می گیرند. در انتها، دو مثال عددی برای تشریح روش بهینه سازی پیشنهادی ارائه می شود
    کلیدواژگان: ناحیه اطمینان توام، سانسور پیش رونده نوع دوم، روش لاگرانژ، توزیع پارتو
  • محمدحسین پورسعید* صفحات 58-70
    در مدل دلتا شوک، یک سیستم از کار می افتد هر گاه فاصله زمانی بین دو شوک متوالی کمتر از مقدار از پیش تعیین شده ای مانند δ باشد که این سطح بحرانی می تواند به زمان بازیابی سیستم تعبیر شود. در این مقاله، با فرض آنکه سیستم در معرض شوک هایی قرار دارد که در طول زمان بطور تصادفی رخ می دهند، تعمیمی از مدل دلتا معرفی می شود. در مدل جدید، مقادیر δ_1 و δ_2 دو سطح بحرانی هستند بطوریکه هرگاه فاصله زمانی بین دو شوک متوالی بیشتر از δ_2 است، به سیستم هیچگونه آسیبی نمی رسد و به محض آنکه فاصله زمانی کمتر از δ_1 شود، سیستم از کار می افتد. همچنین سیستم با احتمالی مانند θ خراب می شود هرگاه فاصله زمانی بین دو شوک متوالی بین δ_1 و δ_2 قرار گیرد. از این رو، سیستم در مواجهه با بعضی از فواصل، رفتار غیر قطعی از خود نشان می دهد. در این مقاله، توزیع فواصل زمانی بین شوک ها به صورت دلخواه در نظر گرفته شده و تابع بقاء، تبدیل لاپلاس و گشتاورهای مرتبه اول و دوم طول عمر سیستم تحت مدل، محاسبه و به تعمیمی از مسئله نیز اشاره می شود.
    کلیدواژگان: تابع بقاء، دلتا شوک مدل، توزیع بین ورودی ها
  • سمیه زارع زاده* صفحات 71-97
    در این مقاله، یک شبکه دو وضعیتی با n مولفه در نظر گرفته می شود و فرض بر این است که مولفه های شبکه طبق یک فرآیند پواسون ناهمگن از کار می افتند. بعد از خرابی شبکه، ممکن است برخی از مولفه های آن هنوز سالم باشند و بتوان آن ها را در شبکه جدید مورد استفاده قرار داد. در این مقاله، برخی از خواص سالخوردگی و ترتیب های تصادفی اینگونه از مولفه ها بررسی می شود.
    کلیدواژگان: ترتیب تصادفی، مقادیر رکورد، شبکه های دووضعیتی، فرآیند پواسون ناهمگن، بردار علامت
  • حسین حسنی، اسکندر نراقی راد* صفحات 98-119
    در این مقاله، یک الگوریتم بهینه سازی جدید و موثر برای حل معادله ی غیرخطی انتشار و انتقال کسری مرتبه ی متغیر زمانی با استفاده از مفهوم مشتق کسری مرتبه ی متغیر از نوع کاپوتو ارائه می دهیم. برای بدست آوردن جواب، ابتدا رده ای از چندجمله ای های تعمیم یافته را معرفی، سپس ماتریس های عملگری وابسته به آن ها ساخته می شوند. در تکنیک بهینه سازی ارائه شده، جواب مسئله ی مورد بررسی بر حسب چندجمله ای های تعمیم یافته با ضریب آزاد و پارامترهای کنترل کننده ی نامعلوم توسیع داده می شود. مهمترین فایده ی این روش تبدیل معادله ی دیفرانسیل با مشتقات جزئی کسری مرتبه ی متغیر زمانی به یک سیستم از معادلات جبری غیرخطی می باشد. در ادامه، ضرایب آزاد و پارامترهای کنترل کننده به طور بهینه با مینیمم سازی خطای جواب تقریبی بدست خواهند آمد. تحلیل همگرایی روش ارائه شده با بدست آوردن قضیه ای جدید در خصوص توابع دو متغیره تضمین می شود. در پایان، نتایج عددی بدست آمده نشان خواهند داد که الگوریتم ارائه شده برای حل معادله ی ذکر شده موثر و از میزان دقت بسیار بالایی برخوردار است.
    کلیدواژگان: معادله ی غیرخطی انتشار و انتقال کسری مرتبه ی متغیر زمانی، ماتریس های عملگری، الگوریتم بهینه سازی، چندجمله ای های تعمیم یافته، پارامترهای کنترل کننده
  • زینب دال وند، مصطفی شمسی، مسعود حجاریان* صفحات 120-142
    در این مقاله بر روی دسته خاصی از مسایل کنتر ل بهینه سیستم های ترکیبی با سوییج خودگردان تمرکز می گردد. حل عددی مسایل کنترل بهینه سوییچ خودگران، به علت تعامل میان دینامیک پیوسته وگسسته، ساده نمی باشد و روش های عددی مستقیم و غیرمستقیم ارایه شده دارای ایرادهایی، از جمله حساسیت نسبت به حدس اولیه و ناتوانی در یافتن جواب کمینه سراسری می باشند. در این مقاله برای برطرف کردن این مشکلات، کاربرد روش های فراابتکاری پیشنهاد می شوند. در این روش ابتدا از این نوع روش ها (به عنوان مثال، روشPSO) جهت تعیین دنباله مد مساله استفاده می شود؛ سپس با توجه به دنباله مد تعیین شده، یک مساله با دنباله مد معلوم به دست می آید و در نهایت با استفاده از با استفاده از روش رونوشت مستقیم ذوزنقه زمان های سوییچ، مقدار بهین تابع هدف و متغیرهای حالت و کنترل برآورد می شوند. در واقع با ارایه ی این روش به رفع چالش های اساسی حل مسایل کنترل بهینه سیستم های ترکیبی با سوییچ خودگردان که در آن ها تعداد سوییچ و دنباله مد مجهول است، می پردازیم. در پایان نتایج عددی برای یک مثال ارایه می شود.
    کلیدواژگان: کنترل بهینه، سیستم ترکیبی، سوییچ خودگردان، روش های فراابتکاری، الگوریتم ازدحام ذرات
  • محمدحسین رحمانی دوست*، فرزانه مطهری نسب صفحات 143-160
    در دهه های گذشته خواص دینامیکی در مدل های شکار- شکارچی در حوزه اکولوژی ریاضی به طور ویژه بررسی شده است. بعلاوه پایداری و کرانداری جواب در مدل های جمعیتی دوره ای، تاخیری و غیره مورد مطالعه قرار گرفته است. در این مقاله یک مدل غیرخطی شکار- شکارچی از نوع پاسخ عملکردی سیگمویدی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. در حقیقت یک مدل شکار- شکارچی دوری چهارگونه ای تجزیه و تحلیل شده و شرائط کافی برای پایداری و کرانداری جواب های دستگاه معادلات شکار- شکارچی ارائه شده است. در این خصوص از نظریه نامساوی های دیفرانسیلی کمک گرفته شده و در نهایت با ساختن تابع لیاپانوف مناسب وجود و یکتایی جواب متناوب مجانبی سراسری که پایداری مجانبی باشد، اثبات شده است
    کلیدواژگان: شکار- شکارچی، پاسخ عملکردی، سیگموییدی، تابع لیاپانوف، پایداری
  • مریم داودیان* صفحات 161-180
    در این مقاله مفهوم مدول های -تقریبا شبه آرتینی را معرفی و مطالعه می کنیم. با استفاده از این مفهوم برخی نتایج اصلی مدول های -تقریبا آرتینی را به مدول های -تقریبا شبه آرتینی تعمیم می دهیم. نشان می دهیم اگر یک مدول -تقریبا شبه آرتینی باشد، دارای بعد تام کوچکتر یا مساوی است. هم چنین مفهوم مدول های -شبه کرول، که در حقیقت دوگان مفهوم مدول های -شبه کوتاه و هم زمان تعمیم مدول های -کرول هستند، را معرفی و مطالعه می کنیم. مشاهده می کنیم هر مدول -تقریبا آرتینی (به طور مشابه، -کرول) یک مدول -تقریبا شبه آرتینی (به طور مشابه، -شبه کرول) است، اما عکس این مطلب در حالت کلی درست نیست. نشان می دهیم اگر M یک مدول -شبه کرول باشد، آن گاه M بعد تام دارد و بعد تام M، و یا است.
    کلیدواژگان: بعد کرول، مدول های α-شبه کرول، مدول های α -تقریبا شبه آرتینی، مدول های α-کرول، مدول های α-کوتاه
  • حمید ماجانی* صفحات 181-191
    فرض کنیم فضای نرمدار ناارشمیدسی اعداد حقیقی باشد. معادله دیفرانسیل خطی ناهمگن مرتبه دوم با ضرایب غیرثابت را در نظر می گیریم که در آن توابع داده شده پیوسته هستند. در این مقاله پایداری هایرز-اولام این معادله را در فضای نرمدار ناارشمیدسی اعداد حقیقی ثابت می کنیم. معادله دیفرانسیل خطی ناهمگن مرتبه دوم با ضرایب غیرثابت را در نظر می گیریم که در آن توابع داده شده پیوسته هستند. در این مقاله پایداری هایرز-اولام این معادله را در فضای نرمدار ناارشمیدسی اعداد حقیقی ثابت می کنیم.
    کلیدواژگان: پایداری هایرز-اولام، معادلات دیفرانسیل خطی، نرم ناارشمیدسی
|
  • Fayyaz Bahari, Safar Safar *, Mojataba Ganjali Pages 1-26
    In this paper, we consider a general linear model where missing data may occur in response and covariate variables. We propose a new test based on Ramsy's test to identify goodness of fit for general linear model with missing data. We show that under the null hypothesis, our test functions for complete case analysis follow a Fisher distribution and the other test function used for analysis with available data converges in distribution to Quasi-Fisher distribution. Furthermore, we compare proposed test functions by using some simulation studies. Also, we apply our methods in analyzing a real data set.
    Keywords: General linear model, Missing data, Goodness of fit, Ramsey's test, Quasi-Fisherd distribution
  • Leila Abedinpour Liiajadmeh *, Hossein Baghishani, Negar Eghbal Pages 27-43
    The climatic and environmental conditions in each region contribute to the outbreak of certain diseases. Therefore, providing a map of the event rate of a disease or mortality from various diseases on a geographic area is one issue of concern for physicians and health experts. Considering that gastric cancer is the most common cancer in Gilan province, Iran, in this paper, we study the impact of some risk factors on the rate of this cancer for the cities of Gilan province by using two auto-binomial and auto-beta-binomial Bayesian spatial models. The other purposes of this study are providing the gastric cancer rate prediction map and comparing the performance of the two proposed models. We used a dataset from the Razi Educational Center of Rasht in which the data were collected for sixteen cities of Gilan during the period of 2012-2017. We fitted the proposed models for these data by using an approximate Bayesian approach, called the integrated nested Laplace approximation (INLA). Based on the results, it was found that prediction of the rates of cancer in most of the cities of Gilan are similar by using of both models; in cities where there is a difference, the auto-binomial model predicts a higher rate than the auto-beta-binomial model. The reason for this is also that the auto-binomial model is over-fitted, which reduces its ability to predict.
    Keywords: Zoning map, Binomial model, Beta-binomial model, Gastric cancer
  • Marjan Zare, Akbar Asgharzadeh * Pages 44-57
    In this paper, a constrained optimization problem is formulated and solved to determine the smallest joint confidence region for Pareto parameters based on the progressively Type-II censored samples. The objective function is the area of the confidence region and the problem constraint is the specified confidence level. The proposed joint confidence ‎region is also valid for the complete samples and right censored samples. The area of the smallest proposed confidence region and the area of the balanced confidence region are compared. Finally, two numerical examples are presented to describe the proposed optimization method.
    Keywords: Joint confidence region, Progressive Type-II censoring, Lagrangian method, Pareto distribution
  • Mohammad Hosein Poursaeed * Pages 58-70
    Suppose that a system is exposed to a sequence of shocks that occur randomly over time, and δ_1 and δ_2 are two critical levels such that 0 < δ_1
    Keywords: ?-Shock model, Interarrival distribution, Survival function
  • Somayeh Zarezadeh * Pages 71-97
    We consider a two-state network consists of n components and assume that the failure of components occur according to a nonhomogeneous Poisson process. Some networks have the property that after the failure, some of the components remain unfailed. The remaining unfailed components might be resumed from the network and be used again in a new network. In this paper, we explore some aging properties and stochastic comparisons of the residual lifetime of remaining unfailed components of the failed network.
    Keywords: Stochastic Ordering, Record values, Two-state networks, Nonhomogeneous Poisson Process, Signature
  • Hossein Hassani, Eskandar Naragirad * Pages 98-119
    In this paper, a new and effective optimization algorithm is proposed for solving the nonlinear time fractional convection-diffusion equation with the concept of variable-order fractional derivative in the Caputo sense. For finding the solution, we first introduce the generalized polynomials (GPs) and construct the variable-order operational matrices. In the proposed optimization technique, the solution of the problem under consideration is expanded in terms of GPs with unknown free coefficients and control parameters. The main advantage of the presented method is to convert the variable-order fractional partial differential equation to a system of nonlinear algebraic equations. Also, we obtain the free coefficients and control parameters optimally by minimizing the error of the approximate solution. Finally, the numerical examples confirm the high accuracy and efficiency of the proposed method in solving the problem under study.
    Keywords: Nonlinear variable-order time fractional convection-diffusion equation, Operational matrices, Optimization algorithm, Generalized polynomials (GPs), Control parameters
  • Zeynab Dalvand, Mostafa Shamsi, Masoud Hajarian * Pages 120-142
    In this paper, it is focused on a specific category of hybrid optimal control problems with autonomous systems. Because of existence of continuous and discrete dynamic, the numerical solutions of hybrid optimal control are not simple. The numerical direct and indirect methods presented for solving optimal control of hybrid systems have drawbacks due to sensitivity to initial guess and the inability of finding a global minimum solution. Meta-heuristic methods have been proposed. In this method, Meta-heuristic methods (e.g. using PSO) is used to determine the mode sequence, and by the attention to the prescribed the mode sequence, a problem with a determinate mode sequence is obtained, and then the switching times, the optimal value of the target function and the state and control are estimated by using the direct approach. Actually, using the proposed model, we will eliminate basic challenges of solving optimal control of hybrid autonomous systems problems, in which the number of switches and mood sequence are unknown .Finally, numerical results for solving an example presented.
    Keywords: optimal control, hybrid system, autonomous switch, heuristic methods, Particle Swarm Algorithm
  • Mohammad Hossein Rahmani Doust *, Farzaneh Motahari Nasab Pages 143-160
    In the past decades, in the area of mathematical ecology, the dynamical properties occurring in the predator-prey models have been studied. Moreover, the stability and boundedness of the solution for population model such as cyclic, delayed and etc. have been studied. In the present paper, a nonlinear cyclic predator-prey system with sigmoidal type functional response is analyzed. Indeed, a model of four species predator-prey system has been investigated and the sufficient conditions for stability and boundedness of the solutions of predator-prey system have been presented. For this purpose, the differential inequality theory is employed and finally, by constructing a suitable Lyapanov function the existence and uniqueness of asymptotically periodic solution which is globally asymptotically stable are proved.
    Keywords: Predator-prey, Functional response, Sigmoidal, Lyapanov function, Stability
  • Maryam Davoudian * Pages 161-180
    In this article we introduce and study the concept of -almost semi Artinian modules. Using this concept we extend some of the basic results of -almost Artinian modules to -almost semi Artinian modules. Moreover we introduce and study the concept of -semi Krull modules. We show that if M is an -semi Krull module, then the perfect dimension of M is either or +1.
    Keywords: Krull dimension, ? -semi Krull module, ?-almost Noetherian module, Noetherian dimension, ?-short module
  • Hamid Majani * Pages 181-191
    Let be a non-Archimedean normed space of real numbers. In this paper, we prove the Hyers-Ulam stability of nonhomogeneous second order linear differential equations with non-constant coefficients, where are given continuous functions, in the non-Archimedean normed space . In this paper, we prove the Hyers-Ulam stability of nonhomogeneous second order linear differential equations with non-constant coefficients, where are given continuous functions, in the non-Archimedean normed space .
    Keywords: Hyers-Ulam stability, Linear Differential Equations, Non-Archimedean norm