فهرست مطالب

مدل سازی پیشرفته ریاضی - سال سیزدهم شماره 2 (تابستان 1402)

فصلنامه مدل سازی پیشرفته ریاضی
سال سیزدهم شماره 2 (تابستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/06/01
  • تعداد عناوین: 12
|
  • نگار ایزدی، محمدتقی دستجردی صفحات 168-187

    در این مقاله، ما یک کنترل کننده مد لغزشی فازی را برای رده خاصی از سیستم های چند عاملی رهبر-پیرو که دینامیک تمام عوامل پیرو و عامل رهبر، غیر خطی و مرتبه دوم است ارایه می کنیم. کنترل کننده فازی مد لغزشی ارایه شده بر پایه ابر صفحه جداکننده است که باعث می شود همه عوامل در سیستم های چند عاملی شرط اجماع را برآورده سازند. همچنین کنترل کننده فازی ارایه شده فاقد پدیده چترینگ است و سیستم نیز به مفهوم لیاپانوف به پایداری می رسد. یک مزیت عمده کنترل کننده ارایه شده در این مقاله این است که بردار حالت هریک از عوامل خیلی سریع به سطح لغزشی می رسند و روی سطح باقی می مانند. مثال های ارایه شده در این مقاله و نتابج شبیه سازی درستی این مطلب را تایید می کنند.

    کلیدواژگان: سیستم چند عاملی، اجماع، کنترل مد لغزشی، کنترل کننده فازی، پایداری
  • سید علی محمد محسنی الحسینی، مرتضی ساحلی، عباس عسکری زاده صفحات 188-202

    ما تخمین خطاهای نقطه ثابت را برای دو قضیه مهم نقطه ثابت نگاشت های شبه انقباضی روی فضا های نرم دار -یکنواخت ("; ) توسعه یافته انقباضی و بطور موضعی 􀀀 فازی بررسی می کنیم. برای این منظور ما نگاشت های انقباضی توسعه یافته را روی فضاهای متریک فازی تعریف کرده و نشان میدهیم که این تعاریف تعمیم این نگاشتهای انقباضی روی فضاهای متریک کلاسیک تعریف شده توسط سیآیریک میباشند. همچنین، هنگامی که از تکرار پیکارد برای تقریب نقاط ثابت در فضاهای نرم دار فازی استفاده می شود، عبارت های کاملی را برای قضایای نقطه ثابتما تخمین خطاهای نقطه ثابت را برای دو قضیه مهم نقطه ثابت نگاشت های شبه انقباضی روی فضا های نرم دار -یکنواخت ("; ) توسعه یافته انقباضی و بطور موضعی   فازی بررسی می کنیم. برای این منظور ما نگاشت های انقباضی توسعه یافته را روی فضاهای متریک فازی تعریف کرده و نشان میدهیم که این تعاریف تعمیم این نگاشتهای انقباضی روی فضاهای متریک کلاسیک تعریف شده توسط سیآیریک میباشند. همچنین، هنگامی که از تکرار پیکارد برای تقریب نقاط ثابت در فضاهای نرم دار فازی استفاده می شود، عبارت های کاملی را برای قضایای نقطه ثابت سی آیریک، شامل تخمین هایی مربوط به خطای فازی به دست می آوریم. سی آیریک، شامل تخمین هایی مربوط به خطای فازی به دست می آوریم.

    کلیدواژگان: فضای نرم دار فازی، نقطه ثابت فازی، نقطه ثابت سی آیریک
  • رسول کاظمی نجف آبادی، رسول عاشقی صفحات 203-225

    در این مقاله‏، یک مدل شکار-شکارچی انتشار‏، که در آن جمعیت شکار به صورت گروهی زندگی می کنند و رفتار اجتماعی دارند‏، را در نظر گرفته و امکان وقوع انشعاب هاپف و وجود منیفلد مرکزی را ثابت می کنیم. تجزیه و تحلیل پایداری خطی نشان می دهد که یک انشعاب هاپف در دستگاه همگن متناظر رخ می دهد. در مرحله بعد، تاثیر پارامترهای انتشار بر دینامیک همگن را مطالعه می کنیم. با انتخاب یک پارامتر انشعاب مناسب، ثابت می کنیم که یک انشعاب هاپف در دستگاه ناهمگن رخ می دهد. فرم نرمال این انشعاب را تا مرتبه سوم محاسبه می کنیم و جهت انشعاب هاپف را بدست می آوریم. در پایان، شبیه سازی های عددی را برای نشان دادن یافته های تحلیلی خود ارایه می دهیم.

    کلیدواژگان: انشعاب هاپف، انتشار فضایی، مدل شکار-شکارچی، پاسخ تابعی
  • میثم میثمی صدر، جمال رویین صفحات 226-232

    در این یادداشت کوتاه، یک سرشت نمایی تازه برای انقباض پذیری بیان و اثبات می شود. در واقع نشان می دهیم که یک جبر باناخ انقباض پذیر است اگر و فقط اگر به ازای هر زوج از دومدول های باناخ روی آن جبر، زیرفضای خطی بسته تمام هم ریختی های مدولی پیوسته بین آنها، در فضای همه عملگرهای خطی و کران دار بین آنها، به صورت طبیعی متمم پذیر توپولوژیکی باشد. در اینجا، واژه طبیعی به مفهوم آن در نظریه رسته به کار برده شده است.

    کلیدواژگان: جبر باناخ، میانگین پذیری، انقباض پذیری، رسته مدول های باناخ
  • مرتضی بیات صفحات 233-244

    ‏در این مقاله ما به مطالعه وجود جواب تناوبی دسته ای از معادلات دیفرانسیل معمولی غیرخطی خودگردان مرتبه ی پنج می پردازیم. ابزار ما برای اثبات وجود جواب تناوبی‏، استفاده از درجه ی توپولوژیکی براویر و خاصیت پایایی هموتوپی درجه ی توپولوژیکی است. در پایان به کمک قضایای بدست آمده‏، نتایج عددی حاصل از آنها را برای وجود جواب تناوبی ‏یک معادله مرتبه ی پنج به کار می بریم.

    کلیدواژگان: جواب های تناوبی &rlm، معادلات دیفرانسیل معمولی، درجه ی توپولوژیکی براوئر، خاصیت پایایی هموتوپی&rlm، قضیه روشه
  • فاطمه قومنجانی، محمدعلی بهمنی صفحات 245-249

    در این مقاله، ساختار نگاشت های مرکزگرای جردن که از جبر یکدار ‎$A$‎به ‎$A$-‎ ‏دو مدول یکانی ‎$M$‎‏ تعریف می شوند را بررسی می کنیم.نتایج را روی جبرهای مثلثی به کار گرفته و به‏ ویژه ثابت می کنیم که هر نگاشت مرکزگرای جردن روی یک جبر مثلثی‏، یک نگاشت مرکزگرا است. 

    کلیدواژگان: نگاشت مرکزگرا، نگاشت مرکزگرای جردن، جبر مثلثی
  • علی فتحی صفحات 250-258

    فرض کنیم $R$ یک حلقه جابه جایی و نوتری است و$\mathfrak a$یک ایده آل سره $R$ است. فرض کنیم $M$یک$R$-مدول متناهی مولد ناصفر استکه دارای بعد تصویری متناهی $p$ است. هم چنین فرض کنیمیک$R$-مدول متناهی مولد ناصفر است به طوری که$N\neq \mathfrak{a} N$و$c$ بزرگ ترین عدد صحیح نامنفی $i$ با این خاصیت است که$\operatorname{H}^i_{\mathfrak a}(N)$،$i$-امین مدول کوهمولوژی موضعی نسبت به$\mathfrak a$،ناصفر است. $\operatorname{H}^i_{\mathfrak a}(M, N)$،$i$-امین مدول کوهمولوژی موضعی تعمیم یافته $M$ و نسبت به$\mathfrak a$،برای هر $i$ که $p+c<i$،صفر است. در این مقالهایده آل های اول هم وابسته $\operatorname{H}^{p+c}_{\mathfrak a}(M, N)$را به دست می آوریم. با استفاده از این مطلب، در حالتی که $R$ یک حلقه موضعی است و $c$ برابر بعد است، شرط لازم و کافی برای صفرشدن $\operatorname{H}^{p+c}_{\mathfrak a}(M, N)$را به دست می آوریم که قضیه صفر شدن لیختنبام-هارتشورن را به مدول های کوهمولوژی موضعی تعمیم یافته گسترش می دهد.

    کلیدواژگان: مدول کوهمولوژی موضعی تعمیم یافته، قضیه صفر شدن لیختنبام-هارتشورن، ایده آل اول هم وابسته، ایده آل اول چسبیده
  • بهنام سپهریان صفحات 259-268

    دراین مقاله یک روش عددی برای حل معادلات انتگرال ولترای نوع دوم غیرخطی ارایه می شود. روش بر پایه زیربازه با طول یکسان m تقریب تابع مجهول توسط تک جمله اول توابع والش بنا م ی گردد. در واقع بازه (0, 1] بهتقسیم و در هر زیربازه تابع مجهول با جمله اول ازتوابع والش تقریب زده می شود. با استفاده از یک روش هم مکانی، ضرایب این تقریب ها به دست می آیند. بدین ترتیب یکتقریب بلاک-پالسبرای تابع مجهول حاصل می شود که می توانبا استفاده از آن، تقریب های پیوسته و همچنین نقطه واری را نیز به دست آورد. یک آنالیز همگرایی برای این تقریب هایپیوسته ارایه می گردد. نتایج عددی توانایی و دقت روش را تایید می کنند. این روش از نظر محاسباتی جذاب است و بهسادگی می توان آن را برای حل دستگاه های معادلات انتگرال ولترا نیز تعمیم داد.

    کلیدواژگان: توابع والش، معادلات انتگرال، هم مکانی، ولترا
  • سید مجتبی مشکانی، سهراب عفتی، عقیله حیدری صفحات 269-283

    در این مقاله شرایط لازم بهینگی برای مساله کنترل بهینه با تاخیر های متغیر- زمانی بررسی می شوند. اهمیت این مساله در آن است که هر دو متغیر کنترل و حالت، تحت تاثیر تاخیر های وابسته به زمان می باشند. هم چنین تاخیر ها در تابعک هدف نیز اعمال شده اند. وابستگی تاخیرها به زمان، باعث سخت شدن اثبات شرایط لازم بهینگی می شود. پیچیدگی اثبات این شرایط، در محاسبه تغییرات متغیر های کنترل و حالت تحت تاثیر این تاخیر ها می باشد. برای محاسبه و بررسی این تغییرات در متغیر های تاخیری کنترل و حالت، از تغییر متغیر مناسبی استفاده می کنیم. بدین ترتیب با اعمال این تغییر متغیر و محاسبه تغییرات متغیرهای کنترل و حالت، شرایط لازم بهینگی برای مساله اثبات می شود. در نهایت، با استفاده از این شرایط به حل چند مثال پرداخته و نتایج عددی به دست آمده ارایه می شوند.

    کلیدواژگان: مسائل کنترل بهینه، سیستم های تاخیری، شرایط لازم بهینگی، سیستم های غیرخطی، تاخیر های متغیر- زمانی
  • رضا اکبری، لیدر نوایی صفحات 284-296

    در این مقاله، مدل ریاضی سه مولفه ای، شامل افراد مستعد‐ آلوده ‐ بهبود یافته ، (SIR) تحت کنترلواکسیناسیون جمعیت افراد مستعد جامعه، برای بیماری عفونی را پیشنهاد خواهیم داد. بطوری که بیماری عفونی موردمطالعه، از طریق تماس مستقیم شخصآلوده با افراد مستعد، قابل انتقال است (انتقال افقی). واکسیناسیون جمعیت افرادمستعد جامعه، باعث کاهش انتقال افقی بیماری در جامعه خواهد شد. مدل ریاضی دارای دو نقطه تعادل عاری از بیماریو بومی است. نرخ تکثیر پایه مدل ریاضی، وجود و پایداری مجانبی موضعی این دو نقطه تعادل را بررسی می کنیم. بااستفاده از اصل کمینه پونتریاگین، شرایط کاهش جمعیت افراد مستعد، آلوده و افزایش جمعیت افراد بهبود یافته در اثراستفاده از واکسیناسیون در جامعه را مورد بررسی قرار داده ایم. شبیه سازی عددی مسیله کنترل بهینه، نشان می دهد کهاقدامات کنترلی و واکسیناسیون، جمعیت افراد مستعد را کاهشمی دهد و باعث افزایشجمعیت افراد بهبود یافته در جامعهخواهد شد و از گسترش بیماری و تبدیل شدن به یک ایپدمی، جلوگیری می کند. 

    کلیدواژگان: کنترل بهینه، بیماری های عفونی، نرخ تکثیر پایه، پایداری، اصل کمینه پونتریاگین
  • سمیه نعمتی صفحات 297-306

    در این مقاله، به حل عددی دستگاهی از معادلات دیفرانسیل کسری، که مدل ریاضی مربوط به یک بیماری اپیدمی است، پرداخته می شود. برای این منظور، ابتدا توابع کلاهی درجه سوم و خواص آنها معرفی می شوند. ‏پس از آن، با استفاده از بسط توابع موجود در دستگاه بر اساس توابع پایه ای، مساله مورد نظر به دستگاهی از معادلات جبری تبدیل می شود که می توان آن را با روش های تکراری حل کرد. سپس، با حل مساله با توجه به داده های اولیه مشخص و مقایسه نتایج حاصل با داده های واقعی گزارش شده، کارآیی روش نشان داده می شود.

    کلیدواژگان: ویروس سین سیشیال تنفسی انسانی، توابع کلاهی درجه سوم، دستگاه معادلات دیفرانسیل کسری
  • علی غفاری، مرجان شیبانی، ابراهیم تمیمی صفحات 307-315

    برای یک گروه فشرده موضعی $G$، $L^1(G)$ جبر گروهی و $L^\infty(G)$ دوگان $L^1(G)$ است. روی $L^\infty(G)$ توپولوژی $\tau$ را در نظر می گیریم که در واقع توپولوژی ضعیف تولید شده توسط ضربگرهای راست القا شده توسط عناصر $L^1(G)$ است.برای گروه دلخواه $G$، توپولوژی $\tau$ از توپولوژی ضعیف ستاره ظریفتر و از توپولوژی نرم قوی تر است. در میان نتایج بدست آمده، نشان دادیم که تنها برای گروه گسسته $G$ توپولوژی نرم با توپولوژی $\tau$ با هم سازگار هستند. خواص توپولوژی $\tau$ را بررسی کرده و به مطالعه توابع $\tau$ تقریبا متناوب از $L^\infty(G)$ پرداختیم.

    کلیدواژگان: گروه فشرده موضعی، جبرهای گروهی، توپولوژی ضعیف، توپولوژی محدب موضعی
|
  • Negar Izadi, MohammadTaghi Dastjerdi Pages 168-187

    In this paper, we propose a fuzzy sliding mode controller (FSMC) for Multi-agent Systems (MAS) and investigate the leader-follower consensus problem for the network of nonlinear dynamic agents with an undirected graph topology. A new sliding mode controller is suggested to address the consensus problem in MASs. The proposed sliding mode controller is based on a separating hyperplane. In addition, a fuzzy controller is designed to eliminate the chattering phenomenon. According to the communication graph topology and the Lyapunov stability condition, the proposed FSMC satisfies the consensus condition. As an advantage of the control presented in this paper, the states of the system reach the sliding surface very quickly and remain on the surface. The advantage of the proposed approach is also illustrated by simulation results.

    Keywords: Consensus, Fuzzy Controller, Multi-Agent System, Sliding Mode Control, Stability
  • S.A.M Mohsenialhosseini, Morteza Saheli, Abas Askarizadeh Pages 188-202

    In this paper, we investigate the estimation of fixed point errors for two important fixed point theorems of quasi-contractive mappings in fuzzy norm spaces. For this purpose, we define 􀀀generalized contraction and ("; )􀀀uniformly generalized contraction functions on fuzzy metric spaces and show that these definition are generalization of contractive functions defined by Ćirić on classical metric space. Also, when Picard’s iteration is used to approximate fixed points in fuzzy norm spaces, we obtain complete expressions for Ćirić’s fixed point theorems, including estimates of the fuzzy error.

    Keywords: Fuzzy norm spaces, Fuzzy fixed points, Ćirić ', s fixed points
  • Rasool Kazemi, Rasoul Asheghi Pages 203-225

    ‎In this paper‎, ‎we consider a diffusive predator-prey model‎, ‎in which the prey population lives in groups and has a social behavior‎. ‎We show that Hopf bifurcation and the existence of a center manifold may occur‎. ‎The linear stability analysis shows that a Hopf bifurcation occurs in the corresponding homogeneous system‎. ‎Next‎, ‎we study the effect of diffusion parameters on homogeneous dynamics‎. ‎By choosing a proper bifurcation parameter‎, ‎we prove that a Hopf bifurcation occurs in the nonhomogeneous system‎. ‎We compute the normal form of this bifurcation up to the third order and obtain the direction of the Hopf bifurcation‎. ‎Finally‎, ‎we provide numerical simulations to illustrate our analytical findings‎.

    Keywords: Hopf bifurcation, Spatial diffusion, Predator-prey model, Functional response
  • Maysam Maysami Sadr, Jamal Rooin Pages 226-232

    In this short note, the following new characterization of contractibility is stated and proved: A Banach algebra is contractible if and only if for any pair of Banach bimodules over that algebra, the closed linear subspace of all continuous bimodule morphisms between them, in the space of all bounded linear operators between them, is naturally topological complemented. Here, the phrase ``natural'' has been used with its meaning in Category Theory.

    Keywords: Banach algebra, amenability, contractibility, category of Banach modules
  • Morteza Bayat Pages 233-244

    In this paper, we study the existence of periodic solutions a certain autonomous non-linear ordinary differential equations (ODE's) of‎ ‎fifth‎ order. Our method is based on the evaluation of Brouwer's degree theory and making use of the homotopy invariance property of the topological degree. Finally, we present some numerical results obtained by using the analytical methods.

    Keywords: Periodic solutions, Topological Brouwer degree &lrm, theory&lrm, Homotopy invariance property, Rouch, `{e}', s Theorem
  • fateme ghomanjani, mohammadali bahmani Pages 245-249

    ‎In this ‎paper, ‎we ‎investigate ‎the ‎structure ‎of ‎Jordan ‎centrali‎zer ‎maps‎ from a unital ‎alg‎ebra ‎$‎A‎$ ‎into a ‎unital‎ ‎‎$‎A‎$‎-bimodule ‎$‎M‎$‎.‎ We applied our results to triangular algebras. In particular, we prove that every ‎ Jordan centralizer map on a triangular algebra is a centralizer map. 

    Keywords: Centralizer map, Jordan centralizer map, Triangular algebra
  • Ali Fathi Pages 250-258

    Let $R$ be a commutative Noetherian ring, and let $\mathfrak a$ be a proper ideal of $R$. Let $M$ be a non-zero finitely generated $R$-module with the finite projective dimension $p$. Also, let $N$ be a non-zero finitely generated $R$-module with $N\neq\mathfrak{a} N$, and assume that $c$ is the greatest non-negative integer with the property that $\operatorname{H}^i_{\mathfrak a}(N)$, the $i$-th local cohomology module of $N$ with respect to $\fa$, is non-zero. $\operatorname{H}^i_{\mathfrak a}(M, N)$, the $i$-th generalized local cohomology module of $M$ and $N$ with respect to $\mathfrak a$, is zero for all $i$ with $i>p+c$. In this paper, we obtain the coassociated prime ideals of $\operatorname{H}^{p+c}_{\mathfrak a}(M, N)$. Using this, in the case when $R$ is a local ring and $c$ is equal to the dimension of $N$, we obtain a necessary and sufficient condition for the vanishing of $\operatorname{H}^{p+c}_{\mathfrak a}(M, N)$ which extends the Lichtenbaum-Hartshorne vanishing theorem for generalized local cohomology modules.

    Keywords: Generalized local cohomology module, Lichtenbaum-Hartshorne vanishing theorem, coassociated prime ideal, attached prime ideal
  • Behnam Sepehrian Pages 259-268

    In this paper, a numerical method for solving second kind nonlinear Volterra integral equations is presented. The method is based upon the extension of unknown function by single term Walsh series. Indeed, the interval [0, 1) is divided to m equal subinterval and in each interval, the unknown function is extended by the first term of Walsh series functions. By using a collocation method the coefficients of these extensions are computed and a block-pulse approximation of the unknown function is obtained. By the block-pulse approximation both continuous and pointwise approximations can be obtained. A convergence analysis for continuous approximations are investigated. The numerical examples confirm the ability and accuracy of the method. The method is computationally attractive and can easily be generalized for the systems of nonlinear volterra equations.

    Keywords: Collocation, Integral equation, Volterra, Walsh functions
  • Seyed Mojtaba Meshkani, Sohrab Effati, Aghileh Heydari Pages 269-283

    In this paper, necessary optimality conditions for a class of optimal control problems containing time-varying delays in control and state variables are discussed. There is an important aspect of these problems in that time-varying delays are applied to both state and control variables. Also, the cost functional of problems is influenced by the time-varying delays in state and control. We prove necessary optimality conditions in this study. A key aspect of the proof is calculating the variations of control and state variables when there are time-dependent delays. we make use of appropriate changing variables to derive these variations. In order to illustrate the use of these conditions, several examples are solved and numerical results are presented. At the end, some conclusions are drawn.

    Keywords: Optimal control problems, Time delay systems, Necessary optimality conditions, Nonlinear systems, Time-varying delay
  • Reza Akbari, Leader navaei Pages 284-296

    ‎In this paper, we propose a three-component mathematical model, including Suspected-Infected-Recovered individuals (SIR), under the control of maple vaccination, for infectious diseases. In such, infectious disease can be transmitted through contact with an infected person (horizontal transmission). Vaccination of suspected population will reduce the horizontal transmission of patients in the community. The mathematical model has two disease-free and endemic equilibrium points. The basic reproduction rate of the model, the existence and local asymptotic stability of these two equilibrium points are investigated. By using Pontriagin's minimum principle, we have investigated the conditions of reducing the suspected and infected population and increasing the recovered population due to the use of vaccination in the community. Numerical simulations to the optimal control problem show that control measures can lead to a decrease in the number of suspected population and an increase in recovered population ‎a‎nd it prevents the spread of the disease and becoming into an epidemic.

    Keywords: Optimal Control&lrm, Infectious Diseases&lrm, Basic Reproduction Rate&lrm, Stability, Pontriagin&rsquo, s Minimum Principle
  • Somayeh Nemati Pages 297-306

    ‎In this paper, ‎numerical solution of a system of fractional differential equations which is the model of an epidemic disease is considered‎. ‎To this aim‎, ‎first‎, ‎third degree hat functions and their properties are introduced‎. After that‎, ‎using the expansion of the existing functions in the system in terms of the basis functions‎, ‎the system under consideration is transformed to a system of algebraic equations that can be solved using iterative methods‎. Then‎, ‎by solving the problem with a given initial data and comparing the results with the reported real data‎, ‎efficiency of the method is shown‎.

    Keywords: Human respiratory syncytial virus&lrm, Third degree hat functions&lrm, &lrm, System of fractional differential equations
  • Ali Ghaffari, Marjan Sheibani, Ebrahim Tamimi Pages 307-315

    For a locally compact group $G$, $L^1(G)$ is its group algebra and $L^\infty(G)$ is the dual of $L^1(G)$. We consider on $L^\infty(G)$ the $\tau$-topology, i.e. the weak topology under all right multipliers induced by measures in $L^1(G)$. For such an arbitrary $G$ the $\tau$-topology is not weaker than the weak$^*$-topology and not stronger than the norm topology on $L^\infty(G)$. Among the other results we mention that except for discrete $G$ the $\tau$-topology is always different from the norm-topology. The properties of $\tau$ are then studied further and we pay attention to the $\tau$-almost periodic elements of $L^\infty(G)$.

    Keywords: Locally compact group, Group algebras, Weak topology, Locally convex topology