فهرست مطالب

مدل سازی پیشرفته ریاضی - سال یازدهم شماره 4 (زمستان 1400)

فصلنامه مدل سازی پیشرفته ریاضی
سال یازدهم شماره 4 (زمستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/10/26
  • تعداد عناوین: 12
|
  • کبری محمدصلاحی، فرزین مدرس خیابانی*، نیما آذرمیر صفحات 611-625
    در این مقاله، مسایل‎‎‎ بهینه سازی پارامتر‏ی مورد بررسی قرار گرفته اند. ‎‎‎‎‎‎‎‎‎در یک مساله بهینه سازی پارامتری فرض می شود ‎‎$‎‎lambdain‎mathbb{R}^n‎$‎‏ بردار پارامترها و ‎$x^*in‎mathbb{R}^n‎$‎‏ جواب بهین متناظر با ‎$lambda$‎‏ باشد. هدف این تحقیق مشخص کردن تابعی مانند ‎‎$‎‎‎psi‎$‎‏ است که ‎$psi(‎lambda‎)=x^*$‎‏ جواب بهین متناظر با ‎$‎lambda‎‎$‎‏ باشد. برای این کار ابتدا به ازای هر مقدار ‎‎$‎‎‎lambda‎$‎‏‏، جواب بهین متناظر محاسبه می شود. بدین ترتیب یک مجموعه از داده های آموزشی متشکل از پارامترها و مقادیر بهین آنها بدست می آید. یک شبکه عصبی چندلایه داده های آموزشی را آموزش دیده و در نتیجه عملکرد ‎$psi$‎‏ در یک دامنه معلوم توسط این شبکه عصبی مشخص می شود. در واقع تابع ‎‎$‎‎psi$‎‏ به ازای هر مقدار از پارامتر(پارامترها)‏، جواب بهین متناظر را توسط شبکه چندلایه آموزش دیده مشخص می‎ کند. در نهایت چند مثال برای بررسی کارایی روش ارایه می شود.
    کلیدواژگان: بهینه سازی پارامتری، شبکه های عصبی چندلایه، شبکه های عصبی بازگشتی، بهینه سازی بدون مشتق
  • سعید باقری، رقیه محمدی حصاری، حامد رضایی، رشید رضایی، کریم سامعی* صفحات 626-638

    فرض کنید p یک عدد اول و R_2 حلقه ی Fpm + uFpm باشد که u^2=0. در این مقاله، ساختار جبری کدهای دوری اریب F_p^m R_2-جمعی از طول 2p^s را مطالعه می کنیم و مجموعه چندجمله ای های مولد این خانواده از کدها را مشخص می کنیم. این کدها به هفت دسته ی مجزا از زیر مدول ها طبقه بندی می شوند. در پایان با استفاده از یک نگاشت گری، مثال هایی از کدهای دوری اریب F_p^m R_2-جمعی از طول 2p^s را ارایه می دهیم.

    * فرمول ها به درستی نمایش داده نمی شوند.

    کلیدواژگان: حلقه های زنجیری، کدهای دوری اریب جمعی، نگاشت گری
  • پانیذ صمدی، مجید رضایی*، محمد خنجری صادق صفحات 639-652

    یکی از هدف های مهم در مهندسی قابلیت اعتماد، بهبود عملکرد و افزایش قابلیت اعتماد سیستم ها است. افزایش قابلیت اعتماد سیستم، با اختصاص مولفه های افزونه در ساختار آن قابل انجام است. در این مقاله از مولفه های افزونه کار(در ساختار سیستم های منسجم جهت افزایش قابلیت اعتماد t > کرده و سالم)با مدت زمان استفاده شده ی برابر آن استفاده می کنیم. همچنین مقایسه تصادفی طول عمر سیستم های منسجم افزونه کارکرده و سیستم های منسجم افزونه با مولفه های کارکرده را مورد بررسی قرار داده ایم. مقایسه طول عمر سیستم منسجم افزونه کار کرده و سیستم منسجم افزونه با مولفه های کارکرده به طراحان سیستم های مهندسی امکان ساخت سیستم قابل اعتمادتر از مولفه های خوب یک سیستم از کار افتاده را می دهد. با استفاده از تابع دگر شکلی، نمایش آمیخته طول عمر سیستم های مذکوررا بدست می آوریم. براساس ترتیب های تصادفی مختلف شرایطی روی توابع قابلیت اعتماد ارایه می دهیم که طول عمرسیستم های منسجم افزونه کارکرده بیشتر (کمتر) از طول عمر سیستم های منسجم افزونه با مولفه های کارکرده باشند.

    کلیدواژگان: افزونگی، تابع دگرشکلی، تابع مفصل، سیستم منسجم، مانده عمر
  • منوچهر کاظمی* صفحات 653-665
    در این مقاله، وجود جواب برای دسته ای از معادلات انتگرالی ول‎‏ترای غیر خطی کسری در فضای باناخ مورد بررسی قرار می گیرد. ابزار‏های اصلی مورد نیاز، تکنیک اندازه نا فشردگی و قضیه نقطه ثابت پترشن می باشند. همچنین، به منظور نشان دادن کاربردی بودن نتایج ، ‎‏چند مثال ارایه شده است.
    کلیدواژگان: معادلات انتگرالی غیر خطی کسری، وجود جواب، اندازه نا فشردگی، قضیه نقطه ثابت پترشن
  • مهدی بدیعی*، علی شهیدی کیا، حسین کثیری صفحات 666-678
    در این مقاله، نگاشت های OLG ،CLG و LG در مبحث LGT-فضا را معرفی می کنیم، نشان می دهیم که این نگاشت ها توسیع های توابع پیوسته در LGT-فضاها هستند و برخی خواص آن ها را مطالعه می کنیم. همچنین، برخی از مفاهیم مرتبط با توابع پیوسته مانند توپولوژی ضعیف تولید شده، توپولوژی خارج قسمت و توپولوژی افرازی را معرفی کرده ایم و نشان داده ایم که هر توپولوژی افرازی یک توپولوژی خارج قسمتی است
    کلیدواژگان: چارچوب، LGT-فضا، نگاشت LG، نگاشت OLG، نگاشت LGT، CLG-فضای خارج قسمتی
  • حسین پرویزی مساعد، اشرف دانشخواه*، سید حسن علوی صفحات 679-685

    فرض کنیم G یک گروه و nse(G) مجموعه تعداد عناصر هم مرتبه در گروه G باشد. در این مقاله،ثابت می کنیم اگر G یک گروه و(29)Sz گروه ساده سوزوکی باشد به قسمی که (29)nse(G) = nseSz، آنگاه گروه G با گروه ساده سوزوکی)29(Sz یکریخت است. به عبارت دیگر، گروه ساده سوزوکی)29(Sz بطور منحصر به فرد توسط مجموعه تعداد عناصر هم مرتبه ی خود مشخص می شود. در نتیجه، مسئله تامپسون برای گروه ساده سوزوکی(29)Sz برقرار است.

    * فرمول ها به درستی نمایش داده نمی شوند.

    کلیدواژگان: گروه ساده متناهی، گروه سوزوکی، مرتبه عنصر، گراف اول
  • محسن شاهرضایی، علیرضا شجاعی فرد*، حمیدرضا یزدانی صفحات 686-698
    داده های ساختاری تنسوری مرتبه بالا در بسیاری از سناریوهای تصویربرداری نظیر تصویربرداری فراطیفی و ویدیوهای رنگی، بکار می روند. بازیابی یک تنسور از یک مجموعه ناقص از درآیه ها، که تکمیل تنسوری نامیده می شود، درزمینه هایی نظیر پردازش تصاویر دیجیتال و فشرده سازی کاربردهای فراوانی دارد. در تکمیل تنسوری، علاوه بر ناقص بودن داده های مشاهده شده، مساله دیگر کمی سازی درآیه هاست. کمی سازی مرحله ای مهم برای انتقال و ذخیره سازی داده های بعد بالا به منظور کاهش نیاز به ذخیره سازی و صرفه جویی در مصرف انرژی است. در این جا، روشی جدید برای بازیافت تنسورهای رتبه پایین از تعداد اندکی اندازه گیری های دودویی (تک بیتی) ارایه می شود. روش تکمیل تنسوری تک بیتی، متکی بر کاربرد تکمیل تنسوری در نسخه های ماتریسی شده با داده های دودویی در تنسور زمینه ای داده هاست. نتایج آزمایشی در تصاویر فراطیفی نشان دهنده آن است که عملیات مستقیم با اندازه گیری دودویی، بجای مقادیر حقیقی آن ها منجر به خطای بازیافت کمتری می شود. در این جا یک تنسور مرتبه سوم داده شده با درآیه های دودویی بازیافت می شود. در عمل تنسور را به صورت یک فراماتریس سه تایی باز نموده و الگوریتم تکمیل تنسوری کمی سازی شده را بر همه مدل های ماتریسی تنسور مزبور بکار می بریم. فضای داده ای در این جا تصاویر فراطیفی ماهواره ای با هدف بازیافت تصاویر مخدوش شده است.
    کلیدواژگان: بازیابی تصاویر دیجیتال، تکمیل تنسوری، تنسور، تنسور مرتبه بالا
  • امید خوارزمی*، مراد علیزاده صفحات 699-711

    در این مقاله، ابتدا با در نظر گرفتن اطلاع فیشر نوع پارامتری، یک اندازه اطلاع جدید بر اساس نامساوی جنسن معرفی می کنیم. سپس ماتریس اطلاع فیشر و اطلاع جنسن-فیشر را برای یک توزیع آمیخته متناهی از توابع چگالی احتمال مطالعه می شود. همچنین یک معیار اطلاع دیگر تحت عنوان جنسن- $chi^2$ بر اساس یک توزیع آمیخته از توابع چگالی احتمال معرفی می شود. تعمیم هایی از دو اندازه اطلاع جنسن-فیشر و جنسن-$chi^2$ بر اساس $m$ تابع چگالی احتمال ارایه و ارتباط بین این دو معیار اطلاع جدید و همچنین ارتباط بین اطلاع جنسن-فیشر با برخی از معیارهای اطلاع شناخته شده از قبیل اطلاع جنسن-شانون و اطلاع جفریز مطالعه می شود.

    کلیدواژگان: اطلاع فیشر، تابع محدب، نامساوی جنسن، ماتریس اطلاع فیشر، اندازه اطلاع کای-دو
  • احمدرضا حقیقی*، محمد شهبازی اصل، نسیم اصغری صفحات 712-726

    در تحقیق حاضر تاثیر میدان مغناطیسی بر روی مشخصه های جریان خون پالسی در طول رگ مخروطی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. دلیل اصلی در نظر گرفتن میدان مغناطیسی در مدل ارایه شده ازآن رو است که خون از نظر الکتریکی هادی است و از لحاظ آزمایشگاهی ثابت شده است که حجم جریان خون در حضور میدان مغناطیسی تحت تاثیر قرار می گیرد. به منظور شبیه سازی هرچه بیش تر شرایط واقعی بدن، رگ مفروض به صورت مخروطی شکل، الاستیک همراه با ترکیبی از گرفتگی و آنوریسم فرض شده است. برای توصیف ریولوژی خون، در مدل غیرنیوتنی در نظر گرفته شده از سیال کراس استفاده شده است. معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزیی حاکم بر مدل مفروض با اعمال روش تفاضلات متناهی حل شده است. تاثیر پارامترهای مختلف شامل گرفتگی وآنوریسم رگ، پالسی بودن جریان خون و میدان مغناطیسی بر سرعت جریان خون، دبی حجمی و مقاومت در برابر جریان به صورت گرافیکی بررسی شده است.

    کلیدواژگان: جریان خون پالسی، آنوریسم، گرفتگی رگ، روش تفاضلات متناهی، سیال غیر نیوتنی
  • حمیدرضا نیلی ثانی*، مهدی جعفری صفحات 727-738
    در این مقاله نخست یک رده از متغیرهای تصادفی وابسته،APND,‎که شامل رده های بزرگی از متغیرهای تصادفی وابسته منفی و برخی رده ها از متغیرهای تصادفی وابسته مثبت هستند، معرفی می شوند. سپس ارتباط این رده از متغیرها با برخی رده های شناخته شده از متغیرهای وابسته تشریح و تعدادی از روابط اساسی شامل نامساوی های گشتاوری و ماکسیمال برای رده ‎APND یا زیر رده های آن اثبات می شوند. در پایان رفتار حدی آرایه ای اختیاری از متغیرهای تصادفی مورد مطالعه قرار می گیرند.
    کلیدواژگان: متغیرهای تصادفی وابسته منفی، متغیرهای تصادفی APND، نامساوی ماکسیمال
  • مرتضی خدابین*، پروانه جامی صفحات 739-749
    در این مقاله به حل عددی معادلات انتگرال تصادفی نوع سوم با استفاده از ماتریس های عملیاتی چندجمله ای های برنشتاین می پردازیم. برای این منظور ابتدا ماتریس عملیاتی و ماتریس عملیاتی تصادفی چندجمله ای های برنشتاین را به دست می آوریم. تمامی توابع موجود درمعادله انتگرال تصادفی نوع سوم را بااستفاده از سری چندجمله ای های برنشتاین تقریب می زنیم و سپس از ماتریس های عملیاتی چندجمله ای های برنشتاین استفاده می کنیم. با این کار حل معادله انتگرال تصادفی نوع سوم به حل یک دستگاه معادلات جبری تبدیل می شود،که با روش نیوتن می توان آن را حل کرد. تجزیه وتحلیل همگرایی روش مطرح می شود و برای بررسی دقت و کارایی روش دو مثال عددی ارایه می نماییم.
    کلیدواژگان: چند جمله ای های برنشتاین، معادله انتگرال تصادفی نوع سوم، ماتریس عملیاتی انتگرال تصادفی
  • مهدی شبیبی، زهره زین العابدینی چرندابی، حکیمه محمدی، شهرام رضاپور* صفحات 750-760
    بررسی عملکرد ارگان های حیاتی بدن توسط مدل های ریاضی یکی از موضوعات مهم و جالب برای محققان می باشد. در این کار ما قصد داریم با استفاده از مشتق مرتبه کسری با رویکرد کاپوتو مدل ریاضی کارکرد کبد انسان را بررسی نماییم. برای حل سیستم معادلات دیفرانسیل مرتبه کسری که در مدل جدید کبد حاصل می شود از روش تحلیلی استفاده خواهد شد. همچنین با استفاده از داده های کلینیکی موجود یک شبیه سازی عددی (ADM) تجزیه ادومین برای نتایج جاصل از سیستم مرتبه کسری و سیستم مرتبه صحیح ارایه می کنیم.
    کلیدواژگان: حساب کسری، مدل ریاضی کسری، مشتق کاپوتو، کبد انسان، روش تجزیه ادومین
|
  • Kobra Mohammadsalahi, Farzin Modarres Khyiabani *, Nima Azarmir Pages 611-625
    ‎‎In this paper, parametric optimization problems are investigated. ‎In a‎ ‎parametric ‎optimization ‎problem ‎we ‎assume ‎‏‎$‎‎‎‎‎‏‎‎lambda‎in‎mathbb{R}^n‎$‎‎ ‎is ‎the ‎vector ‎of ‎the ‎parameters ‎and ‎‎$‎‎x^*$ ‎is ‎the ‎optimal ‎answer ‎corresponding ‎to ‎it. ‎The ‎purpose ‎of ‎this ‎paper ‎is ‎to ‎determine a‎ ‎function ‎such ‎as ‎‎$‎‎psi$ ‎so ‎that ‎we ‎have ‎‎$‎‎psi(‎lambda‎)=x^*$.‎ To do this, first for each ‎$‎‎‎lambda‎$‎, the corresponding optimal answer is calculated. In this way, a set of data bases consisting of parameters and the corresponding optimal values are obtained. A multilayer network of data base is trained to obtain the function ‎$‎‎psi$‎ in a domain. In fact, the function ‎$‎‎psi$‎ for each value of the parameter specifies the corresponding answer by the trained multilayer network.‎‎ Finally, we conduct several numerical examples to test our method.
    Keywords: Parametric Optimization&lrm, Multilayer Neural Networks&lrm, Recurrent Neural Networks&lrm, &lrm, Free Derivative Optimizatiuon
  • Saeid Bagheri, Roghayeh Mohammadi Hesari, Hamed Rezaei, Rashid Rezaei, Karim Samei * Pages 626-638

    Let p be a prime number and R_2 be the ring F_p^m + uF_p^m, where u^2 = 0. In this paper, we study the algebraic structure of F_p^m R_2-additive skew cyclic codes of length 2p^s and we determine a set of generator polynomials for this family of codes. These codes will be classified into seven distinct types of submodules. Finally, using a Gray map, we present some examples of F_p^m R_2-additive skew cyclic codes of length 2p^s.

    Keywords: Chain rings, Additive skew cyclic codes, Gray map
  • Paniz Samadi, Majid Rezaei *, Mohammad Khanjari Sadfegh Pages 639-652

    One of the important aims in reliability engineering is to improve the performance and increasethe reliability of systems. Increasing the reliability of a system is possible by allocating redundancies components in the structure of the system. In this paper, we use the worked and functioning spares components in the structure of coherent systems to increase its performance. The stochastic comparisons between used redundant coherent systems and redundant coherent systems with used components done. A comparison of used redundant systems and redundant system with used components will the design engineers to build more reliable system out of the good components of a failed system. Using the distortion function, we obtain a mixture representation for the lifetime of the mentioned systems. Based on different random stochastic orders, we provide conditions on reliability functions that used redundant coherent systems work better (worse) than redundant coherent systems with used components.

    Keywords: Redundancy, Distortion function, copula function, Coherent system, Residual Lifetime
  • Manochehr Kazemi * Pages 653-665
    ‎In this paper‎, the existence of the solutions of a class of fractional integral equations inBanach algebra, are investigated. The main tools hereare the technique of the measure of noncompactness and the Petryshyn's fixed point theorem. ‎Also‎, ‎for the applicability of the obtained results‎, ‎some‎ examples are given‎.
    Keywords: Nonlinear fractional integral equations&lrm, Existence of solution&lrm, Measures of noncompactness&lrm, &lrm, Petryshyn', s fixed point theorem
  • Mehdi Badie *, Ali Shahidikia, Hossein Kasiri Pages 666-678
    In this article, we introduce OLG, CLG and LG maps in the context of LGT-spaces, show that they are generalizations of continuous function on LGT-spaces and some properties of them studied. Also, some generalized notions related to continuous functions as weak topology induced, quotient topology and decomposition topology are introduced and studied and is shown that each decomposition space is an LG-quotient space
    Keywords: Frame, LGT-space, LG map, OLG map, CLG map, LGT-quotient topology
  • Hosein Parvizi Mosaed, Ashraf Deneshkhah *, Seyed Hassan Alavi Pages 679-685

    Let G be a group, and let nse(G) be the set of the number of elements with the same order in group G. In this paper, we prove that if G is a group and Sz(2^9) is the Suzuki simple group such that nse(G) = nse(Sz(2^9)), then G is isomorphic to the Suzuki simple group Sz(2^9). In other words, we prove that the simple Suzuki group Sz(2^9) is uniquely determined by its set of the number of elements with the same order. Consequently, Thompson’s problem is true for the Suzuki simple group Sz(2^9 ).

    Keywords: Finite simple group, Suzuki group, Element order, Prime graph
  • Mohsen Shahrezaei, Alireza Shojaeifard *, Hamidreza Yazdani Pages 686-698
    Higher-order tensor structured data appear in many imaging scenarios, including hyperspectral imaging and colorful video. The recovery of a tensor from an incomplete set of its entries, known as tensor completion (TC), is significant in applications like compression. Moreover, in many illustrations, observations are not only incomplete but also highly quantized. Quantization is a critical step for high dimensional data transmission and storage in order to reduce storage requirements and power consumption, especially for energy-limited systems. In this paper, we propose a novel approach for the recovery of low-rank tensors from a small number of binary (1-bit) measurements. The proposed method called $1- bit$ Tensor Completion relies on the application of 1-bit matrix completion over different matricizations of the underlying tensor. Experimental results on hyperspectral images confirm that directly operating with the binary measurements, rather than treating them as real values, results in lower recovery error. Here a given third-order tensor with binary arrays is recovered. In practice, we open the tensor as a 3-matrix and apply the quantified tensor completion algorithm to all models of the matrix tensor. The data space here is distorted satellite spectral images for the purpose of image recovery.
    Keywords: Digital Image Recovery, Higher-order tensor, Tensor, Tensor Completion
  • Omid Kharazmi *, Morad Alizadeh Pages 699-711

    In this paper, first, considering Fisher information of parametric type, we introduce a new informationmeasure based on Jensen inequality. Then, the Fisher information matrix and Jensen-Fisher are studiedor a finite mixture distribution of probability density functions. Further, another information criterion isintroduced as Jensen-χ2 based on a mixture of probability density functions. Generalizations of Jensen-Fisher and Jensen-χ2 information measures are presented based on m probability density functions and the relationship between these two new information criteria as well as the relationship between Jensen-Fisher information and some known information criteria such as Jensen-Shannon and Jeffreys informationmeasures are studied.

    Keywords: Fisher information, Convex function, Jensen inequality, Fisher information matrix, Chi-square divergence
  • Ahmad Haghighi *, Mohammad Shahbazi Asl, Nasim Asghary Pages 712-726

    We carried out an analysis to investigate the effect of magnetic field on the pulsatile blood flow characteristics in a tapered artery. The main reason for considering the magnetic field in the presented model is that the blood flow conducts electricity and it is experimentally proved that the streaming of the blood flow can be affected significantly in the presence of the magnetic field. To simulate the realistic conditions of the human body, the artery wall has been assumed to be tapered and elastic with a combination of stenosis and aneurysm. The considered non-Newtonian model is characterized by the Cross fluid to describe the rheology of the blood flow. The governing PDE is solved numerically by utilizing the finite difference method. The effects of distinct parameters including aneurysm, stenosis, pulsatile nature of the blood flow and magnetic field on the blood flow velocity, volumetric flow rate and resistance impedance are presented by their representation graphs.

    Keywords: Pulsatile blood flow, Aneurysms, Stenosis, Finite difference method, Non-Newtonian fluid
  • Hamid -Reza Nili-Sani *, Mehdi Jafari Pages 727-738
    ‎In this paper‎, ‎after calling a class of dependent random variables, APND, that contains some big classes of negatively dependent and some classes of positively dependent random variables‎, ‎the relationship of this class of random variables with well known classes of dependent variables are explained and some basic relations‎, ‎contain moment and maximal inequalities are proofed‎. ‎At the end‎, ‎the limiting behavior of an arbitrary array of random variables is studied‎.
    Keywords: Negatively dependent random variables, APND random variables&lrm, &lrm, Maximal inequality
  • M Khodabin *, Parvaneh Jami Pages 739-749
    In the present research, we were numerically solved nonlinear stochastic integral equation of the third kind by stochastic operational matrix based on Bernstein polynomials. For this aim, we were obtaining the Bernstein polynomials operation matrix and the stochastic operation matrix. Also we approximated all the functions in the Volterra integral equation of the third kind using the Bernstein polynomials series and then use the Bernstein polynomials operation matrix. By doing this, solving the third kind of stochastic Volterra integral equation turns into solving a system of algebraic equations, which could be a more suitable solution. Then we were analysed the convergence of the proposed method and provide several numerical examples to evaluate the accuracy and efficiency of this method. The current results were obtained by running a program written in Mathematica software.
    Keywords: Bernstein polynomials, Stochastic integral equation of the third kind, Stochastic integration operational matrixes
  • Mehdi Shabibi, Zohreh Zeinalabedini Charandabi, Hakimeh Mohammadi, Shahram Rezapour * Pages 750-760
    The study of the function of vital organs of the body by mathematical models is one of the most important and interesting topics for researchers. In this work, we intend to study the mathematical model of human liver function using the fractional order derivative with Caputo approach. The Adomian Analytical Analysis (ADM) method will be used to solve the system of fractional-order differential equations obtained in the new model of the liver. We also provide a numerical simulation for the results obtained from the fractional order system and the integer order system using the available clinical data.
    Keywords: Fractional calculus, Fractional mathematical model, Caputo derivative, human liver, Adomian decomposition method