Mathematics for the Life Sciences

Author: Glenn Ledder
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 1461472768
Format: PDF, ePub, Mobi
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​ ​​ Mathematics for the Life Sciences provides present and future biologists with the mathematical concepts and tools needed to understand and use mathematical models and read advanced mathematical biology books. It presents mathematics in biological contexts, focusing on the central mathematical ideas, and providing detailed explanations. The author assumes no mathematics background beyond algebra and precalculus. Calculus is presented as a one-chapter primer that is suitable for readers who have not studied the subject before, as well as readers who have taken a calculus course and need a review. This primer is followed by a novel chapter on mathematical modeling that begins with discussions of biological data and the basic principles of modeling. The remainder of the chapter introduces the reader to topics in mechanistic modeling (deriving models from biological assumptions) and empirical modeling (using data to parameterize and select models). The modeling chapter contains a thorough treatment of key ideas and techniques that are often neglected in mathematics books. It also provides the reader with a sophisticated viewpoint and the essential background needed to make full use of the remainder of the book, which includes two chapters on probability and its applications to inferential statistics and three chapters on discrete and continuous dynamical systems. The biological content of the book is self-contained and includes many basic biology topics such as the genetic code, Mendelian genetics, population dynamics, predator-prey relationships, epidemiology, and immunology. The large number of problem sets include some drill problems along with a large number of case studies. The latter are divided into step-by-step problems and sorted into the appropriate section, allowing readers to gradually develop complete investigations from understanding the biological assumptions to a complete analysis.

Angewandte Mathematik Body and Soul

Author: Kenneth Eriksson
Publisher: Springer-Verlag
ISBN: 3540269509
Format: PDF, ePub, Mobi
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"Angewandte Mathematik: Body & Soul" ist ein neuer Grundkurs in der Mathematikausbildung für Studienanfänger in den Naturwissenschaften, der Technik, und der Mathematik, der an der Chalmers Tekniska Högskola in Göteborg entwickelt wurde. Er besteht aus drei Bänden sowie Computer-Software. Das Projekt ist begründet in der Computerrevolution, die ihrerseits völlig neue Möglichkeiten des wissenschaftlichen Rechnens in der Mathematik, den Naturwissenschaften und im Ingenieurwesen eröffnet hat. Es besteht aus einer Synthese der mathematischen Analysis (Soul) mit der numerischen Berechnung (Body) sowie den Anwendungen. Die Bände I-III geben eine moderne Version der Analysis und der linearen Algebra wieder, einschließlich konstruktiver numerischer Techniken und Anwendungen, zugeschnitten auf Anfängerprogramme im Maschinenbau und den Naturwissenschaften. Weitere Bände behandeln Themen wie z.B. dynamische Systeme, Strömungsdynamik, Festkörpermechanik und Elektromagnetismus. Dieser Band entwickelt das Riemann-Integral, um eine Funktion zu einer gegebenen Ableitung zu bestimmen. Darauf aufbauend werden Differentialgleichungen und Anfangswertprobleme mit einer Vielzahl anschaulicher Anwendungen behandelt. Die lineare Algebra wird auf n-dimensionale Räume verallgemeinert, wobei wiederum dem praktischen Umgang und numerischen Lösungstechniken besonderer Platz eingeräumt wird. Die Autoren sind führende Experten im Gebiet des wissenschaftlichen Rechnens und haben schon mehrere erfolgreiche Bücher geschrieben. "[......] Oh, by the way, I suggest immediate purchase of all three volumes!" The Mathematical Association of America Online, 7.7.04

Mathematik und Technologie

Author: Christiane Rousseau
Publisher: Springer-Verlag
ISBN: 3642300928
Format: PDF, Mobi
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Zusammen mit der Abstraktion ist die Mathematik das entscheidende Werkzeug für technologische Innovationen. Das Buch bietet eine Einführung in zahlreiche Anwendungen der Mathematik auf dem Gebiet der Technologie. Meist werden moderne Anwendungen dargestellt, die heute zum Alltag gehören. Die mathematischen Grundlagen für technologische Anwendungen sind dabei relativ elementar, was die Leistungsstärke der mathematischen Modellbildung und der mathematischen Hilfsmittel beweist. Mit zahlreichen originellen Übungen am Ende eines jeden Kapitels.

Modeling Complex Systems

Author: Nino Boccara
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 0387216464
Format: PDF
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This book explores the process of modeling complex systems in the widest sense of that term, drawing on examples from such diverse fields as ecology, epidemiology, sociology, seismology, as well as economics. It also provides the mathematical tools for studying the dynamics of these systems. Boccara takes a carefully inductive approach in defining what it means for a system to be "complex" (and at the same time addresses the equally elusive concept of emergent properties). This is the first text on the subject to draw comprehensive conclusions from such a wide range of analogous phenomena.

Bounded Noises in Physics Biology and Engineering

Author: Alberto d'Onofrio
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 1461473853
Format: PDF, Mobi
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​​Since the parameters in dynamical systems of biological interest are inherently positive and bounded, bounded noises are a natural way to model the realistic stochastic fluctuations of a biological system that are caused by its interaction with the external world. Bounded Noises in Physics, Biology, and Engineering is the first contributed volume devoted to the modeling of bounded noises in theoretical and applied statistical mechanics, quantitative biology, and mathematical physics. It gives an overview of the current state-of-the-art and is intended to stimulate further research. The volume is organized in four parts. The first part presents the main kinds of bounded noises and their applications in theoretical physics. The theory of bounded stochastic processes is intimately linked to its applications to mathematical and statistical physics, and it would be difficult and unnatural to separate the theory from its physical applications. The second is devoted to framing bounded noises in the theory of random dynamical systems and random bifurcations, while the third is devoted to applications of bounded stochastic processes in biology, one of the major areas of potential applications of this subject. The final part concerns the application of bounded stochastic processes in mechanical and structural engineering, the area where the renewed interest for non-Gaussian bounded noises started. Pure mathematicians working on stochastic calculus will find here a rich source of problems that are challenging from the point of view of contemporary nonlinear analysis. Bounded Noises in Physics, Biology, and Engineering is intended for scientists working on stochastic processes with an interest in both fundamental issues and applications. It will appeal to a broad range of applied mathematicians, mathematical biologists, physicists, engineers, and researchers in other fields interested in complexity theory. It is accessible to anyone with a working knowledge of stochastic modeling, from advanced undergraduates to senior researchers.

Einf hrung in die Geometrie und Topologie

Author: Werner Ballmann
Publisher: Springer-Verlag
ISBN: 3034809018
Format: PDF, Docs
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Das Buch bietet eine Einführung in die Topologie, Differentialtopologie und Differentialgeometrie. Es basiert auf Manuskripten, die in verschiedenen Vorlesungszyklen erprobt wurden. Im ersten Kapitel werden grundlegende Begriffe und Resultate aus der mengentheoretischen Topologie bereitgestellt. Eine Ausnahme hiervon bildet der Jordansche Kurvensatz, der für Polygonzüge bewiesen wird und eine erste Idee davon vermitteln soll, welcher Art tiefere topologische Probleme sind. Im zweiten Kapitel werden Mannigfaltigkeiten und Liesche Gruppen eingeführt und an einer Reihe von Beispielen veranschaulicht. Diskutiert werden auch Tangential- und Vektorraumbündel, Differentiale, Vektorfelder und Liesche Klammern von Vektorfeldern. Weiter vertieft wird diese Diskussion im dritten Kapitel, in dem die de Rhamsche Kohomologie und das orientierte Integral eingeführt und der Brouwersche Fixpunktsatz, der Jordan-Brouwersche Zerlegungssatz und die Integralformel von Stokes bewiesen werden. Das abschließende vierte Kapitel ist den Grundlagen der Differentialgeometrie gewidmet. Entlang der Entwicklungslinien, die die Geometrie der Kurven und Untermannigfaltigkeiten in Euklidischen Räumen durchlaufen hat, werden Zusammenhänge und Krümmung, die zentralen Konzepte der Differentialgeometrie, diskutiert. Den Höhepunkt bilden die Gaussgleichungen, die Version des theorema egregium von Gauss für Untermannigfaltigkeiten beliebiger Dimension und Kodimension. Das Buch richtet sich in erster Linie an Mathematik- und Physikstudenten im zweiten und dritten Studienjahr und ist als Vorlage für ein- oder zweisemestrige Vorlesungen geeignet.

Programmieren mit R

Author: Uwe Ligges
Publisher: Springer-Verlag
ISBN: 3540267328
Format: PDF, Kindle
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R ist eine objekt-orientierte und interpretierte Sprache und Programmierumgebung für Datenanalyse und Grafik - frei erhältlich unter der GPL. Ziel dieses Buches ist es, nicht nur ausführlich in die Grundlagen der Sprache R einzuführen, sondern auch ein Verständnis der Struktur der Sprache zu vermitteln. Leicht können so eigene Methoden umgesetzt, Objektklassen definiert und ganze Pakete aus Funktionen und zugehöriger Dokumentation zusammengestellt werden. Die enormen Grafikfähigkeiten von R werden detailliert beschrieben. Das Buch richtet sich an alle, die R als flexibles Werkzeug zur Datenenalyse und -visualisierung einsetzen möchten: Studierende, die Daten in Projekten oder für ihre Diplomarbeit analysieren möchten, Forschende, die neue Methoden ausprobieren möchten, und diejenigen, die in der Wirtschaft täglich Daten aufbereiten, analysieren und anderen in komprimierter Form präsentieren.

Differentialgleichungen und ihre Anwendungen

Author: Martin Braun
Publisher: Springer-Verlag
ISBN: 3642973418
Format: PDF, Mobi
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Dieses richtungsweisende Lehrbuch für die Anwendung der Mathematik in anderen Wissenschaftszweigen gibt eine Einführung in die Theorie der gewöhnlichen Differentialgleichungen. Fortran und APL-Programme geben den Studenten die Möglichkeit, verschiedene numerische Näherungsverfahren an ihrem PC selbst durchzurechnen. Aus den Besprechungen: "Die Darstellung ist überall mathematisch streng und zudem ungemein anregend. Abgesehen von manchen historischen Bemerkungen ... tragen dazu die vielen mit ausführlichem Hintergrund sehr eingehend entwickelten praktischen Anwendungen bei. ... Besondere Aufmerksamkeit wird der physikalisch und technisch so wichtigen Frage nach Stabilität von Lösungen eines Systems von Differentialgleichungen gewidmet. Das Buch ist wegen seiner geringen Voraussetzungen und vorzüglichen Didaktik schon für alle Studenten des 3. Semesters geeignet; seine eminent praktische Haltung empfiehlt es aber auch für alle Physiker, die mit Differentialgleichungen und ihren Anwendungen umzugehen haben." #Physikalische Blätter#