En este trabajo se presenta un método de diferencias finitas escalonado para analizar y simular la generación y el comportamiento de ondas sonoras en el interior de un tubo. Luego, se describe un tratamiento numérico especial de las condiciones de frontera que modelan fenómenos de reflexión y transmisión a partir del concepto de impedancia acústica. Mediante un muestreo exhaustivo de frecuencias y la transformada rápida de Fourier (FFT), se realiza un análisis modal cuando el aire en el interior del tubo es sometido a perturbaciones armónicas y aleatorias. Por último, se analiza el comportamiento del factor de calidad del sistema acústico y se confirma su carácter exponencial, así como su dependencia de la impedancia acústica. Los resultados muestran la utilidad del método en la simulación de fenómenos acústicos como reflexión, transmisión, disipación de ondas sonoras y resonancia en dominios acotados. El método propuesto permite analizar casos generales como la dispersión de ondas sonoras no armónicas.
En este trabajo se plantea el problema del régimen de suministro de insulina en un paciente diabético como un problema de control óptimo, de tal manera que no se genere sobredosis o insuficiencia del medicamento hormonal bajo diferentes estilos de alimentación. La interacción entre la glucosa e insulina se modela como un sistema no lineal de ecuaciones diferenciales ordinarias. Se prueba la existencia y unicidad global de la solución de dicho sistema, al igual que la del control óptimo. El problema de control óptimo se resuelve de manera directa empleando el método de programación cuadrática secuencial. Los resultados numéricos sugieren establecer, según el estilo de alimentación del paciente, el nivel de concentración de glucosa prescrito a mantener durante el día. Se espera que el estudio analítico y numérico de esta propuesta sea de ayuda en futuros desarrollos en bombas de insulina.
The Derrida-Lebowitz-Speer-Spohn (DLSS) equation is a fourth order in space non-linear evolution equation. This equation arises in the study of interface fluctuations in spin systems and quantum semiconductor modelling. In this paper, we present a positive preserving finite element discrtization for a coupled-equation approach to the DLSS equation. Using the available information about the physical phenomena, we are able to set the corresponding boundary conditions for the coupled system. We prove existence of a global in time discrete solution by fixed point argument. Numerical results illustrate the quantum character of the equation. Finally a test of order of convergence of the proposed discretization scheme is presented.
In this work, we consider a pharmacokinetic (PK) model with first-order drug absorption and first-order elimination that represent the concentration of drugs in the body, including both the absorption and elimination parts, and we also add a random factor to describe the variability between patients and the environment. Using Itô’s lemma and the Laplace transform, we obtain the solutions in integral form for a single and constant dosage regimen in time. Moreover, formulas for the expected value and the variance for each case of study are presented, which allows the statistical assessment of the proposed models, as well as predicting the ideal path of drug concentration and its uncertainty. These results are important in the long-term analysis of drug concentration and the persistence of therapeutic level. Further, a numerical method for the solution of the stochastic differential equation (SDE) is introducedand developed.
En este artículo estudiamos un sistema no lineal de ecuaciones diferenciales que aparecen en quimiotaxis. El sistema consiste de una EDP que describe la evolución de una población y otra que modela la concentración de una sustancia química. En particular, probamos la existencia y unicidad de soluciones no negativas via un método iterativo. Primero generamos una sucesión de Cauchy de soluciones aproximadas a partir de una modificación lineal del sistema original. Luego, algunas cotas uniformes de las soluciones son usadas para encontrar una subsucesión débilmente convergente a la solución del sistema original.
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