فهرست مطالب

مدل سازی پیشرفته ریاضی - سال یازدهم شماره 1 (بهار 1400)

فصلنامه مدل سازی پیشرفته ریاضی
سال یازدهم شماره 1 (بهار 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/02/12
  • تعداد عناوین: 12
|
  • معصومه اعتبار، محمدعلی سیاوشی* صفحات 1-10

    برای کاردینال نامتناهی λ، فضاهای λ نیم فشرده که تعمیمی از فضاهای نیم فشرده و همچنین فضاهای λفشرده ی قوی که تعمیمی از فضاهای به طور قوی فشرده هستند، معرفی و مورد مطالعه قرار می گیرند. به ازای هرکاردینال نامتناهی مانند λنشان داده شده است که فضاهای λ نیم فشرده و λ فشرده ی قوی ناگسسته وجود دارند.همچنین ویژگی های اساسی این فضاها مورد بررسی قرار می گیرند.

    کلیدواژگان: λ- نیم فشرده، λ-فشرده ی قوی، λ-نیم نرمال
  • حمید ماجانی* صفحات 11-24
    فریس و چو فضاهای 2-نرمدار ناارشمیدسی را معرفی نموده اند و اسحقی و همکاران فضاهای 2-نرمدار ناارشمیدسی احتمالی منگر را معرفی نموده اند. در این مقاله پایداری دستگاهی از معادلات اویلر-لاگرانژ مکعبی را در فضاهای 2-نرمدار ناارشمیدسی ثابت می کنیم. همچنین پایداری این دستگاه را در فضاهای 2-نرم ناارشمیدسی احتمالی منگر ثابت می کنیم.
    کلیدواژگان: معادلات تابعی اویلر-لاگرانژ مکعبی، فضاهای 2-نرمدار ناارشمیدسی، فضاهای 2-نرمدار ناارشمیدسی احتمالی منگر، پایداری هایرز-اولام-راسیاس تعمیم یافته
  • امید ربیعی مطلق*، حاجی محمد محمدی نژاد صفحات 25-39

    در این مقاله با معرفی یک مدل ریاضی مبتنی بر دستگاه‎ ‎های شکار و شکارچی، به مطالعه‎ ی تاثیر متقابل جمعیت و منابع آبی بر یکدیگر خواهیم پرداخت. ابتدا یک مدل ریاضی در قالب یک معادله‎ی دیفرانسیل را معرفی می کنیم و سپس توابع و پارامترهای موثر در این فرایند را معرفی خواهیم کرد. همچنین به مطالعه ‎ی رفتار موضعی دستگاه پیرامون نقاط تعادل درونی و همچنین مطالعه‎ ‎ی رفتار سراسری دستگاه در ناحیه‎ ‎ی قابل قبول برای جواب ‎ها خواهیم پرداخت. به ویژه نشان خواهیم داد که چگونه تغییرات پارامترهای موثر بر دستگاه می‎ ‎توانند با ایجاد انشعاب‎های موضعی و تغییر در ساختار مدار ‎ها، منجر به بقا یا عدم بقای جمعیت نسبت به یک وضعیت تعادل شوند.

    کلیدواژگان: بقا، دستگاه های شکار و شکارچی، انشعاب های موضعی، منابع آبی
  • رستم محمدیان* صفحات 40-48

    در این مقاله به بررسی و مطالعه حلقه (LC (X، متشکل از تمام توابع موضعا ثابت حقیقی مقدار، روی فضای توپولوژی X می پردازیم. نشان می دهیم X یک فضای همبند است اگر و تنها اگر LC (X)=R. در صورتی که فضای هاسدورف و کاملا منظم باشد، نشان می دهیم حلقه (LC(X همواره منظم فون نویمان است و ثابت می کنیم (LC (X)=⋂_{x in N} (R+Ox که در آنN مجموعه نقاط نامنفرد فضای X است. همچنین نشان می دهیم یک P-فضا است اگر و تنها اگر LC (X)=C (X)، که در آن (C(X نشان دهنده ی حلقه تمام توابع پیوسته حقیقی مقدار است. با فرض آن که (CF (X نشان دهنده ی حلقه توابع پیوسته حقیقی مقدار با برد متناهی باشد، نشان می دهیم X یک فضای به طور ضعیف شبه فشرده است اگر و تنها اگر(LC (X)=CF (X. ثابت می کنیم که اگر X یک فضای لیندلف باشد، آن گاه یک CP- فضا است اگر و تنها اگر (LC (X)=CC (X، که در آن (CC (X نشان دهنده ی حلقه توابع پیوسته حقیقی مقدار با برد شمارا است. مفهوم فضاهای oc-پارافشرده را معرفی کرده و ثابت می کنیم فضای oc-پارافشرده X، فشرده است اگر و تنها اگر به طور ضعیف شبه فشرده باشد. سرانجام نشان می دهیم فضای صفر بعدی و شمارای نوع دوم X نیز، فشرده است اگر و تنها اگر به طور ضعیف شبه فشرده باشد.

    کلیدواژگان: تابع موضعا ثابت، P- فضا، فضای oc-پارافشرده، فضای به طور ضعیف شبه فشرده
  • شهناز محمدی، فریدون مرادلو*، مجتبی حاجی پور صفحات 49-60
    در این مقاله، رفتار دینامیکی یک سیستم شکار-شکارچی مرتبه کسری مبتنی بر تابع میتاگ-لفلر بررسی شدهاست. در ابتدا وجود، یکتایی، نامنفی بودن و کرانداری جواب این سیستم مرتبه کسری را مطالعه می کنیم. سپس نشانمی دهیم که این سیستم دارای دو نقطه تعادل مجزا است. همچنین با استفاده از تابع لیاپانوف، برخی شرایط کافی برایاطمینان از پایداری مجانبی سراسری این نقاط ارایه می شود. در نهایت، برخی شبیه سازی های عددی را به منطور تاییدنتایج تحلیلی ارایه می کنیم.
    کلیدواژگان: سیستم شکار-شکارچی مرتبه کسری، مشتق کاپوتو، تابع میتاگ-لفلر، پایداری مجانبی
  • نبز اسمعیل زاده*، شیدا رمضانی صفحات 61-68
    استفاده از طرح های عاملی کسری در آزمایش هایی که شامل تعداد زیادی عامل اند، رایج است. انتخاب کسر مناسب مساله مهمی در پژوهش های طرح های کسری است. معیارهای مختلفی براساس دیدگاه های متفاوتی وجود دارند. در این مقاله معیاری براساس مینیمم سازی تابعی موزون از ماتریس میانگین مربعات خطای برآوردگرهای حداقل مربعات مدلی از پیش مشخص معرفی می شود. در طرح های کسری دوسطحی، این معیار برای تابع وزن یکنواخت محاسبه و نشان داده می شود که با معیار $D$- بهینه شناخته شده معادل است. در پایان با ذکر مثال هایی روش تشریح می شود.
    کلیدواژگان: طرح عاملی کسری، طرح بهینه، طرح دو سطحی
  • محمود پارسامنش*، مجید عرفانیان صفحات 69-81
    یک مدل اپیدمی که شامل یک برنامه واکسیناسیون نیز می باشد، توصیف و ارایه می گردد. این مدل علاوه بر مرگ طبیعی، مرگ در اثر بیماری را نیز در بر می گیرد و جمعیت کل متغیر است. نقاط تعادل مدل، نقطه تعادل بدون بیماری و نقطه تعادل اندمیک، به دست می آیند و دینامیک سراسری مدل با به کارگیری توابع لیاپانوف مناسب توسط عدد مولد عمومی بیان می گردد. وقتی این کمیت کم تر یا مساوی واحد است، نقطه تعادل بدون بیماری پایدار مجانبی سراسری است و زمانی که این کمیت بیشتر از واحد است، نقطه تعادل اندمیک پایدار مجانبی سراسری است. بحث و مثال های عددی برای تایید یافته های تیوری آورده می شوند.
    کلیدواژگان: مدل اپیدمی، مصونیت، واکسیناسیون، پایداری سراسری، تابع لیاپانوف
  • قاسم علی زاده افروزی*، شاهین مرادی صفحات 82-96
    در این مقاله چندین شرط کافی برای وجود حداقل جواب ضعیف برای مسئله مقدار مرزی کسری با شرط ضربه در نظر گرفته شده است. روش مورد استفاده ما مبتنی بر روش های تغییراتی است. برخی از نتایج اخیر گسترش و بهبود یافته اند. علاوه بر این، یک مثال برای تفهیم بیش تر نتایج به دست آمده، ارایه شده است.
    کلیدواژگان: معادلات دیفرانسیل با مشتقات کسری، جواب یکتا، شرط ضربه، روش تغییراتی
  • محمدحسین درخشان*، محمد جهانشاهی، همدم کاظمی دمنه صفحات 97-108

    در این مقاله مسایل مقدار اولیه و مرزی که شامل معادلات انتگرو دیفرانسیل غیرعادی کسری است، مورد بررسی قرار می گیرد. مشتق کسری که در این مقاله درنظر گرفته شده است، مشتق کسری کپوتو است. معادلات انتگرالی که در این مقاله مورد بررسی قرار می گیرند یا بدون هرگونه تکینی اند و یا شامل هسته های تکینی اند که این تکینی می تواند ضعیف یا قوی باشد. به علاوه در این مقاله به بررسی و مطالعه رفع تکینی و منظم سازی این نوع از معادلات انتگرالی پرداخته می شود. هم چنین معادلات انتگرالی داده شده در قالب مسایل مقدار مرزی و اولیه بوده که در این مسایل از نظر تعداد و چگونگی شرایط مرزی مورد بحث قرار می گیرند. در پایان برای صحت و کارایی روش، بعضی مثال ها ارایه شده است.

    کلیدواژگان: معادله انتگرو دیفرانسیل کسری، تکینی، تکینی ضعیف
  • الیاس شیوانیان*، مهدی کشتکار، هدایت فتاحی صفحات 109-123
    در این مقاله، تجزیه و تحلیل رفتار حرارتی باله متخلخل همرفت طبیعی با تولید گرمای داخلی هدایت حرارتی وابسته به درجه حرارت مورد بررسی قرار می گیرد. مدل های انتقال گرمای نمادین توسعه یافته، به منظور بررسی اثرات پارامترهای مختلف عملکرد حرارتی باله متخلخل در نظر گرفته شده است. با توجه به فرمول بندی مساله، یک رویکرد محاسباتی هوشمندانه جدید برای جستجوی جواب، ایجاد شده است. برای رسیدن به این هدف، معادله دیفرانسیل غیرخطی مساله، به یک مساله معادل تبدیل شده است که شرایط مرزی آن به گونه ایاست که به راحتی می توان از چندجمله ای چبیشف اصلاح شده نوع اول استفاده نمود. توابع مبتنی بر چندجمله ای چبیشف، سری جواب تقریبی با وزن های مجهول را ایجاد می نماید. فرمول ریاضی مساله بهینه سازی شامل یک خطای قابل کنترل است که با تنظیم وزن ها با استفاده از روش نقطه درونی به حداقل می رسد. جواب تقریبی آزمایشی با تحمیل تلورانس محدود شده در مساله بهینه سازی اعتبارسنجی شده است. به علاوه نتایج به دست آمده دقیق تر از نتایج گزارش شده در تحقیقات قبلی است.
    کلیدواژگان: چندجمله ای چبیشف نوع اول، روش نقطه درونی، همرفت طبیعی، باله متخلخل، عملکرد حرارتی، هدایت حرارتی وابسته به دما، تولید گرمای داخلی
  • حامد پورعلیخانی*، بهمن نادری، علیرضا ارشدی خمسه صفحات 124-168

    در این مقاله یک زنجیره تامین حلقه بسته دوهدفه با استفاده از رویکرد برنامه ریزی استوار امکانی بر اساس مطالعه موردی تحت بررسی قرارگرفته است. هدف این مقاله کمینه سازی هزینه و زمان تحویل محصولات به مشتری است. مطالعه موردی در یک هلدینگ روغن نباتی به عنوان تحلیلی از صنعت روغن نباتی کشور ایران و با ارایه چالش های داخل کشور انجام شده و سعی شده است که با مدلی با ارایه راهکارهای مناسب توسعه یابد. بزرگ ترین چالش این صنعت وابستگی بالا به سایر کشورها در تامین مواد اولیه و دانه های روغنی است. بر این اساس عوامل زیادی ناشی از نوسانات نرخ ارز، تحریم ها، قوانین و بخشنامه های دولتی، تعرفه گمرکی، روند عرضه و تقاضا و غیره در تصمیم گیری قطعی نتایج آن، تاثیر دارند. ازاین رو داده ها در این مقاله به صورت غیرقطعی در نظر گرفته شده اند و از رویکرد برنامه ریزی استوار امکانی جهت حل مدل مسئله استفاده شده است. رویکرد حلی نیز جهت تصمیم گیری در مورد دو هدفه بودن تابع هدف ارایه شده که در آن مدیران بتوانند به راحتی در مورد فرایندهای پیچیده این صنعت تصمیم سازی کنند. درنهایت نتایج مدل و آنالیز حساسیتی برای صحه گذاردن بر مدل ارایه شده است و به صورت مثال ها و تحلیل های کاربردی بر اساس شرایط کشور ایران بومی سازی شده است.

    کلیدواژگان: کالای اساسی، زنجیره تامین حلقه بسته، چند هدفه، برنامه ریزی استوار امکانی
  • رحیم قاسمیه*، حسنعلی سینایی، عبدالحسین نیسی، زهرا چهارلنگی سردارآبادی صفحات 169-194
    با توجه به اهمیت اندازه گیری نوسانات در ارزیابی ریسک و دو ویژگی تلاطم خوشه ای و کشیدگی در سری های زمانی در این پژوهش به ارایه روشی جهت پیش بینی برون نمونه ای نوسان قیمت سهام با استفاده از روش گارچ و گارچ بوت استرپ پرداخته شده است. داده های تحقیق، 50 شرکت برتر بازار اوراق بهادار، با توجه به مقایسه بازه های اطمینان حاصل از دو روش مذکور و ارزیابی پیش بینی با استفاده از ضرایب تخمینی بوت استرپ، نتایج حاصل از 500 بار نمونه گیری مجدد حاکی از آن است که بازه اطمینان روش گارچ بوت استرپ از بازه اطمینان روش گارچ، کوتاه تر است، لذا روش گارچ بوت استرپ پیش بینی دقیق تری نسبت به روش گارچ ارایه می دهد. معمولا انتظار بر این است که با افزایش افق زمانی پیش بینی واریانس افزایش یابد اما در مورد روش گارچ (1,1) چنین حالتی رخ نمی دهد؛ لذا پیش بینی با استفاده از روش گارچ بوت استرپ سازگاری بیش تری با شواهد تیوریک دارد.
    کلیدواژگان: بازه اطمینان، بوت استرپ، گارچ، نوسان
|
  • Masoumeh Etebar, MohammadAli Siavoshi * Pages 1-10

    For an infinite cardinal number λ , λ- semi compact spaces and λ-strongly compact spaces which are generalizations of semi-compact spaces and strongly compact spaces are introduced and studied. It is shown that for every infinite cardinal number λ , there exist non-discrete λ- semi compact spaces and non-discrete λ- strongly compact spaces. Basic properties of such spaces are investigated.

    Keywords: λ- semi compact, λ- strongly compact, λ-semi normal
  • Hamid Majani * Pages 11-24
    Freese and Cho have introduced the non-Archimedean 2-normed spaces and Eshaghi, et al. have introduced the Menger probabilistic non-Archimedean 2-normed spaces. In this paper, we prove the generalized Hyers-Ulam-Rassias stability for a system of Euler-Lagrange type cubic functional equations in the non-Archimedean 2-normed spaces. Also, we prove the generalized Hyers-Ulam-Rassias stability for this system in the Menger probabilistic non–Archimedean 2–normed spaces.
    Keywords: Euler-Lagrange type cubic functional equations, Non-Archimedean 2-Normed spaces, Menger Probabilistic Non-Archimedean 2–Normed spaces, Generalized Hyers-Ulam-Rassias stability
  • Omid Rabieimotlagh *, Hajimohammad Mohammadinejad Pages 25-39

    In this paper, we will introduce a mathematical model, based on prey-predator models, to study reciprocal effects of water resources and population. First, we will construct the model and introduce the parameters and variables of the system. Next we will study local behaviors around inner equilibrium points and global behaviors in the admissible region of the system. Especially we will see that how changes of the parameters might cause simultaneous permanency/impermanency of population and water resources through local bifurcations and changes in the structure of solutions

    Keywords: Permanency, Prey-Predator systems, local bifurcations, Water resources
  • Rostam Mohamadian * Pages 40-48

    In this article we investigate and study the ring LC(X) of all real-valued locally constant functions on a topological space X . We show that X is a connected space if and only if LC(X)=R. If X is a compeletly regular and Hausdorff space, we show that LC(X) is always Von Neumann regular ring and also we prove that LC(X)=∩{xin N}(R+Ox) which N is the set of all non-isolated points of X . Also we show that X is a P-space if and only if LC(X)=C(X), where C(X) denotes the ring of all real-valued continuous functions . It is also shown that X is a weakly pseudocompact space if and only if LC(X)=CF(X) , where CF(X) denotes the ring of all real-valued continuous functions with finite image. In case X is Lindel of, we prove that it is a CP-space if and only if LC(X)=CC(X), where CC(X) denotes the ring of all real-valued continuous functions with countable image. We introduce the concept of "oc-paracompact" and we observe that an oc-paracompact space is compact if and only if it is weakly pseudocompact. Finally, we show that if X is a zero dimensional and second countable space , then X is compact if and only if it is a weakly pseudocompact space.

    Keywords: Locally constant function, P-space, oc-paracompact space, weakly pseudcompact space
  • Shahnaz Mohamadi, Fridoun Moradlou *, Mojtaba Hajipour Pages 49-60
    ‎In this paper, the dynamic behavior of a fractional-order predator-prey system based on the Mittag-Leffler function is investigated. First, we study the existence, uniqueness, non-negativity, and boundedness for the solution of this fractional-order system. Then, we show that this system has two different equilibrium points. Some sufficient conditions to ensure the global asymmetric stability of these points are also proposed by using the Lyapunov function. Finally, we present some numerical simulations to confirm the analytical results.
    Keywords: ‎Fractional-order Predator-prey system‎, ‎Caputo derivative‎, ‎Mitag-Leffler function‎, ‎asymptotic stability
  • Nabaz Esmailzadeh *, Shayda Ramezani Pages 61-68
    Application of fractional factorial design is common in experiments with a large number of factors. Choosing the appropriate fraction is an important issue in the fractional designs literature. There are different criteria based on different perspectives. In this paper, a criterion based on minimization of a weighted function of the mean squared error matrix of the least squares estimators of a pre-specified model is introduced. In two-level fractional designs, the criterion for the uniform weight function is calculated and shown to be equivalent to the well-known $ D $-optimal design. Finally, the method is described with examples.
    Keywords: Fractional factorial design, optimal design, Two level design
  • Mahmood Parsamanesh *, Majid Erfanian Pages 69-81
    An epidemic model is described and introduced in which a vaccination program has been included. The model considers disease-caused death in addition to natural death, and the total population size is variable. The equilibria of the model, the disease-free equilibrium and the endemic equilibrium, are obtained and the global dynamics of the model are stated via the basic reproduction number using proper Lyapunov functions. The disease-free equilibrium is asymptotically globally stable when this quantity is less than or equal to unity and when it is greater than unity, the endemic equilibrium is asymptotically globally stable.
    Keywords: epidemic model, immunity, vaccination, global stability, Lyapunov function
  • Ghasem Alizadeh Afrouzi *, Shahin Moradi Pages 82-96
    This paper presents several sufficient conditions for the existence of at least one weak solution for the impulsive nonlinear fractional boundary value problem. Our technical approach is based on variational methods. Some recent results are extended and improved. Moreover, a concrete example of an application is presented.
    Keywords: Fractional differential equations, One weak solution, Impulsive effect, Variational methods
  • Mohammadhossein Derakhshan *, Mohammad Jahanshahi, Hamdam Kazemi Demneh Pages 97-108

    In this paper, the initial and boundary value problems which includes singular fractional integro-differential equations, are investigated. The fractional derivative which is considered in this article, is the Caputo fractional derivative. The integral equations which are discussed in this paper either without any singularity or contain singular kernels that can be weak or strong. In addition to, in this paper to check and study the singularity and regularity of this type of integral equations are paid. Also, the given integral equations are in the form of initial and boundary value problems, which are discussed in terms of the number and manner of boundary conditions. Finally, some examples are provided for the accuracy and efficiency of the method.

    Keywords: fractional integro-differential equation, singular, weak singularity
  • Elyas Shivanian *, Mahdi Keshtkar, Hedayat Fatahi Pages 109-123
    In this study, thermal behaviour analysis of a natural convection porous fin with internal heat generation and temperature dependent thermal conductivity is revisited. The developed symbolic heat transfer models are for the purpose of the investigation of the effects of different parameters on the thermal performance of the porous fin. Regarding the problem formulation, a novel intelligent computational approach is developed for searching the solution. In order to achieve this aim, the governing nonlinear differential equation is transformed into an equivalent problem whose boundary conditions are such that they are convenient to apply reformed version of Chebyshev polynomials of the first kind. These Chebyshev polynomials based functions construct approximate series solution with unknown weights. The mathematical formulation of optimization problem consists of an unsupervised error which is minimized by tuning weights via interior point method. The trial approximate solution is validated by imposing tolerance constrained into optimization problem. Furthermore, the obtained results are more accurate than those reported in previous researches.
    Keywords: Chebyshev polynomial of the first kind, Interior point method, Natural convection, Porous Fin, Thermal performance, Temperature-dependent thermal conductivity, Internal heat generation
  • Hamed Pouralikhani *, Bahman Naderi, Alireza Arshadi Khamseh Pages 124-168

    In this paper, a bi-objective closed-loop supply chain has been studied by Robust Possibilistic Programming (RPP) approach. This paper aims to minimize the cost and product shipping time (delivery) to the customers.  The KVSS and MK company are considered a case study of Iran’s vegetable oil industry. This paper addresses -and models- some challenges of this industry and provides the RPP solution approach with appropriate solutions. The main challenge of this industry is that the supply of raw materials and oilseeds is highly dependent on other countries. Accordingly, many other factors such as the exchange rate, sanctions, governmental rules and regulations, custom tariffs, and the supply and demand process, etc., have an impact on the definitive decision-making. Hence, the data are considered uncertain and the RPP approach is used to solve the model. The solving approach is also used to decide on the bi-objective function, in which managers can easily decide on the complex processes of this industry.  Finally, the results of the model and the sensitivity analysis are presented to validate the model. The validation process uses examples and practical analyses that have been localized based on Iran’s conditions.

    Keywords: Fast moving consumer goods, Robust Possibilistic programming, Closed loop supply chain network design, bi-objective optimization
  • Rahim Ghasemiyeh *, Hasanali Sinaei, Abdolhosein Neysi, Zahra Chaharlangi Sardarabadi Pages 169-194
    Since volatility measurement plays an important role in risk assessment and uncertainty in financial markets, this study provides an appropriate method for predicting stock pricefluctuations using the GARCH and Bootstrap Garch method. And then compare the confidence intervals by the two methods. The research data were collected by reviewing the statistics of the companies listed in the list of the top 50 companies in the securities market. The results show that the confidence interval of the Bootstrap Garch method is shorter than the Garch method,so the Bootstrap Garch method provides a more accurate prediction than the GARCH method. In addition, it is usually expected to increase with the increase in horizons of prediction of variance, but this does not occur for the Garch (1.1) method; therefore, it seems that the prediction of the variance of the Bootstrap GARCH model has more compatibility with theoretical evidence.
    Keywords: Confidence interval, Bootstrap, GARCH, Volatility