МАТЕМАТИКА И ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ

В журнале публикуется разносторонняя информация о датчиках, приборах и системах измерения, контроля, управления включая: Результаты исследований и разработок отечественных и зарубежных ученых; Статьи о новых методах и принципах построения и проектирования; Сведения о новейшей продукции отечественных и зарубежных фирм; Технологические процессы производства; Метрологическое обеспечение, стандартизация и сертификация; Экономика и управление; Особенности современной организации производства и бизнес процессов; Хроника; Научно-техническая публицистика.

В книге читатель найдет ответы на вопросы: почему в эпоху информатизации образования возникла необходимость в интеграции дидактики и инженерии, что такое дидактическая инженерия, как проектировать обучающие технологии, как учить результативно? В работе над книгой использован практический опыт автора по внедрению дидактической инженерии в процесс преподавания курсов методики математики в Техасском университете г. Эль-Пасо (США).

В данной книге систематизирован материал по одному из методов проектирования алгоритмов в информатике — динамическому программированию. Предлагаемые задачи решаются фактически по одной схеме, основанной на данном методе, однако увидеть, «углядеть» тот факт, что задача решается этим методом, очень непросто. Для этого кроме знаний требуется усилие подготовленного к решению таких задач интеллекта. Именно этому способствуют содержание книги и стиль изложения материала в ней. Разобраны задачи, предлагавшиеся школьникам на всероссийских олимпиадах по информатике разных лет, а также на турнирах и конкурсах.

Изложен принцип оптимальности и базирующийся на нем метод динамического программирования решения задач управления многошаговыми процессами, разобран ряд примеров решения типовых задач экономического содержания, рассмотрены обобщения классического принципа оптимальности и метода динамического программирования на случай задач из теории графов. Контрольные вопросы и задачи позволят закрепить полученные знания теоретического материала и обрести навык самостоятельного решения задач, дадут возможность использовать пособие для работы на практических занятиях.

В учебном пособии даны ключевые разделы дискретной математики с практической реализацией алгоритмических решений. Книга написана на основе лекционного курса и практических занятий для студентов факультета информатики Вятского государственного гуманитарного университета, а также спецкурса, читаемого автором для школьников, занимающихся информатикой по углубленной программе.

Эта книга в первую очередь будет интересна тем, кто с химией почти не знаком. Химия многих отпугивает из-за сложных химических формул. На самом деле, вначале разбираться в них совсем не обязательно. Самое интересное в химии не формулы, а вещества, то, как они себя ведут, и что можно из них сделать. Читатель узнает много интересного о химических элементах, из которых состоит окружающий нас мир, ведь история их открытия и получения полна увлекательных и драматических событий. Он потренируется в решении забавных задач — это особенно приятно, когда рядом дана подсказка, а потом и правильный ответ. Наконец, сможет поучаствовать в развлечениях, связанных с шутливыми таблицами Менделеева.

Приводятся избранные лекции выдающегося американского физика, лауреата Нобелевской премии Р. Фейнмана. В них рассматриваются этапы становления современной физики и ее концепций, связь физики с другими науками, теория тяготения, квантовая механика, симметрия законов физики, специальная теория относительности, искривленное пространство-время и другие важные вопросы, разработанные автором в процессе его плодотворной научной деятельности.

В пособии приведены методы описания и некоторые модели детерминированных и случайных электромагнитных полей, а также их пространственные вероятностные характеристики. Рассматриваются различные способы описания распространения электромагнитной волны, прохождения случайной волны через отверстие в экране. Подробно обсуждается теорема Ван–Циттерта–Цернике, а также пространственная когерентность случайных полей.

Пособие подготовлено на кафедре функционального анализа и операторных уравнений математического факультета Воронежского государственного университета

В основу этих конспектов положен многолетний труд двух замечательных людей и незаурядных широко известных математиков Садовского Бориса Николаевича и Ахмерова Рустяма Рафаэловича, доброй памяти которых с нежностью и любовью мы посвящаем свой скромный вклад в эту работу.

В настоящем учебно-методическом издании содержится теория преобразования Фурье и обобщенных функций.

На основе численных расчетов при разных значениях радиусов и свойствах материалов изучено сопряжение форм профилей контактирующих цилиндров в плоской постановке c привлечением точного решения Мусхелишвили и формул, полученных T.T. Loo и N.Y. Troy. Выполнен анализ влияния кривизны на напряженно-деформированное состояние в зоне контакта цилиндров. Проведено сопоставление и показана разница между решениями Герца и T.T. Loo, N.Y. Troy.

Рассмотрено влияние температурного поля на деформирование круговой трехслойной цилиндрической оболочки. Для описания кинематики несимметричного по толщине пакета приняты гипотезы ломаной нормали. Заполнитель сжимаемый. Уравнения равновесия получены вариационным методом. Предложена методика решения соответствующих краевых задач. Получены аналитические решения в перемещениях и проведен их численный анализ.

Рассмотрены интегрируемые случаи ограниченной задачи о поступательновращательном движении твердого тела (ядра) в полости гравитирующей несферичной и равномерно-вращающейся оболочки, при этом учитывалось только гравитационное взаимодействие тел. Получены канонические уравнения вращательного движения в переменных Эйлера и в переменных Андуайе. Изучены случаи интегрируемости указанной ограниченной задачи, когда ядро представляет собой осесимметричное твердое тело. Решение задачи при этом сведено к обращению простых квадратур и может быть представлено в эллиптических функциях. Эти исследования открывают новые возможности для изучения связей вынужденных относительных движений ядра и мантии небесных тел с вариациями природных процессов на планетах и спутниках. Динамические исследования системы мантия —жидкое ядро — твердое ядро Земли важны и актуальны для геодинамики и спутниковой геодезии и имеют большое значение при решении инженерных и прикладных задач микрогравитации, при изучении гравитационных взаимодействий и смещений блоков и приборов космической станции, а также для пространственно-временного обеспечения ее работы.

Опустынивание – процесс деградации земель и утраты ими биологического потенциала – относится к числу глобальных проблем человечества. В России процессы опустынивания в наибольшей мере развиты в Прикаспийском регионе, включающем юг Волгоградской области, Астраханскую область, Республику Калмыкию, равнинный Дагестан, приграничные с Калмыкией районы Ростовской области и Ставропольского края. В предлагаемой работе осуществлен анализ и синтез физико-географических и социально-экономических факторов опустынивания на базе данных дистанционного зондирования и ГИС технологий; использованы данные многолетних экспедиционных исследований, материалы дистанционных съёмок, топографические и тематические карты, а также литературные источники. В заключение приводится карта «Современное состояние опустынивания Республики Калмыкия». - СПб.: ХИМИЗДАТ, 2016.

В книге с максимальной полнотой освещены вопросы ультразвуковой диагностики заболеваний головного мозга (ЦНС), печени, желчевыделительной системы, желудка, двенадцатиперстной кишки, пищевода, поджелудочной железы, мочевыделительной системы. Впервые подробно освещены вопросы детской эхокардиографии и флебологии. Представлено более 2000 оригинальных эхограмм, рентгенограмм, рисунков, таблиц

Авторы на основе изучения геологического строения региона и корреляции закономерностей размещения полезных ископаемых составили две модели прогноза минеральных ресурсов, основанные на геологических аномалиях.

В работе приводится решение задачи о движении тонкой жесткой пластины в упругой среде с использованием метода Смирнова-Соболева для решения двумерного волнового уравнения.

Рассматриваются волновые режимы пленочных течений вязких жидкостей, для которых коэффициенты вязкости изменяются в широких пределах. Выведена приближенная модельная система дифференциальных уравнений с двумя внешними управляющими параметрами для толщины слоя и локального расхода жидкости. Установлены новые свойства линейных и нелинейных волн, вызываемых гидродинамической неустойчивостью течений сильновязких жидкостей под воздействием силы тяжести и поверхностного натяжения.

Выводятся оценки сверху и снизу для среднего числа решений сравнения g (mod p) в целых неотрицательных числах, где g - первообразный корень по модулю p.

Работа посвящена получению двусторонних оценок существенной высоты в условиях теоремы Ширшова о высоте. Вводятся понятия выборочной высоты и сильной n-разбиваемости, непосредственно связанные с высотой и n-разбиваемостью, и доказываются нижние и верхние оценки выборочной высоты над не сильно n-разбиваемыми словами длины 2, причем эти оценки различаются лишь в 2 раза при любом n и достаточно большом l. Также разбирается случай слов длины 3. Разбор случая слов длины 2 можно обобщить до доказательства экспоненциальной верхней оценки в теореме Ширшова. Доказательство использует идею В. Н. Латышева, связанную с применением теоремы Дилуорса к исследованию не n-разбиваемых слов.

Оригинальный фактический материал, положенный в основу учебного пособия, получен авторами за время многолетних, в том числе полевых маршрутных и полустационарных, исследований данной территории.

В пособии излагаются основные факты, касающиеся построения интеграла Лебега и теории меры. При изложении материала используется схема Ф.Рисса–Даниэля, в которой теория начинается с понятия интеграла на элементарных (ступенчатых) функциях и быстро, по сравнению со схемой Лебега, вводит в курс дела. Для понимания материала достаточно знаний и навыков, полученных студентами математических специальностей к третьему курсу обучения. Пособие содержит подборку задач, которые предлагаются для решения на практических занятиях.

Типовой расчет предназначен для студентов, изучающих раздел интегрирования в курсе математики. Представлены 120 вариантов типового расчета по 10 заданий в каждом варианте.

Содержат краткие теоретические сведения о методах проведения дисперсионного анализа полидисперсных систем и условиях осаждения нанодисперсных частиц в центробежном и гравитационном полях, а также типовые задачи с решениями и практические расчетные задания.

С использованием локально-равновесной модели механодиффузии, включающей связанную систему уравнений движения упругого тела и уравнение массопереноса, решается двумерная нестационарная задача упругой диффузии для изотропного однокомпонентного слоя. Решение строится с помощью рядов Фурье, преобразований Лапласа по времени и преобразований Фурье по пространственной координате. Оригиналы преобразования Лапласа находятся аналитически, для обращения преобразования Фурье применяются квадратурные формулы.

В нелинейной постановке в актуальных переменных исследована динамическая антиплоская деформация несжимаемого цилиндрического тела. Получено представление скорости и ускорения через перемещение. Задача о деформировании тела с учетом геометрической и физической нелинейностей сведена к начально-краевой задаче для перемещения. По найденному перемещению определены давление и напряжения. Для тела с квадратичным упругим потенциалом исследованы плоские волны и автомодельное движение. С использованием линейного потенциала изучена деформация полого эллиптического цилиндра, для которого найдены аналитические выражения для перемещения и напряжений и определена внешняя нагрузка. Показано, что при вырождении внутренней полости тела в плоский разрез нагрузка на разрезе остается ограниченной.

В рамках реализации программы получения и преобразования водорода в режимах горения осуществлено исследование динамики процесса воспламенения твердого магния в водяном паре методом термографирования разогревающегося и воспламеняющегося образца. Установлено, что на начальном участке термограммы скорость химической реакции взаимодействия магния с водяным паром была невелика, и частица металла прогревалась от начальной температуры до температуры окружающей среды в основном за счет конвективного и радиационного теплообмена с газовым потоком и стенками реакционной камеры. В дальнейшем магний продолжал нагреваться за счет тепловыделения в химической реакции с водяным паром и отдавать энергию в окружающую среду. Затем наблюдался резкий рост температуры металла, и образец воспламенялся. Воспламенение магния всегда происходило при температуре, которая была ниже температуры плавления металла, что указывало на гетерогенный характер процесса предпламенного окисления и воспламенения твердого магния в водяном паре. При обработке экcпериментальных данных ис- пользовалась математическая модель процесса воспламенения твердого магния, которая учитывала конвективный и радиационный теплообмен частицы металла с окружающей средой, наличие теплоотвода по термопаре и тепловыделение в гетерогенной химической реакции взаимодействия металла с газообразным окислителем (водяным паром). Численный расчет по этой модели позволил уточнить кинетические параметры, определяющие характер взаимодействия твердого магния с водяным паром, рассчитать время индукции и критические температуры воспламенения магния в водяном паре и в парогазовых смесях. Показано, что в пределах точности расчета и погрешности эксперимента наблюдалась близость и соответствие расчетных и экспериментальных критических температур и задержек воспламенения для всей совокупности экспериментальных данных.

Рассмотрен механизм образования поверхностных дефектов при отжиге кварцевого стекла КУ-1. На основе экспериментальных данных показано, что основной причиной дефектообразования являются внутренние напряжения, возникающие при дегидроксилировании приповерхностной зоны. При температуре отжига свыше 850 С внутренние напряжения, благодаря высокой скорости релаксации, не превышают критических значений и поверхность не изменяется. При более низкой температуре отжига поверхностные трещины образуются уже через несколько десятков часов термообработки.

Рассматривается кинетика броуновской коагуляции в дисперсных системах, образующихся при диспергировании кристаллизующих реагентов методом взрыва. Оценивается выход кристаллов с одного грамма реагента. Показано, что кристаллы, образующиеся после завершения процессов расширения облака взрывных газов, приобретают заряды, составляющие в среднем величину порядка тысячи элементарных зарядов.

Разработана кинетика процессов конденсации в дисперсных системах, образующихся при диспергировании кристаллизующих реагентов артиллерийским методом; простая схема броуновской коагуляции обобщена для таких систем. Рассчитаны выход числа кристаллов с одного грамма кристаллизующего реагента и их средние радиусы. Для AgI эти величины имеют порядок 10{12} и 10{–7} м соответственно.

Разработана схема прогноза пожарной опасности (ПО) на долгие сроки, основанная на расчете индекса Нестерова и гидродинамических прогнозов температуры воздуха и осадков по модели ПЛАВ. При составлении прогнозов ПО учитывалась спутниковая информация о климатическом распределении снежного покрова. Предложено выражать показатель ПО не в традиционных классах пожарной опасности, а в градациях "выше нормы", "норма" и "ниже нормы".

Рассмотрены процессы конденсации в облаке взрывных газов, содержащих пары кристаллизующего реагента. Показано, что критические жизнеспособные ядра конденсации образуются в основном в момент перехода продуктов детонации взрывчатых веществ в идеальный газ. На основе теории Фольмера для ряда взрывчатых веществ рассчитана скорость возникновения зародышевых частиц реагента, способных к дальнейшему росту.

Приводятся новейшие данные о современных климатических изменениях температуры воздуха у поверхности земли (по 2011 г. включительно). Обосновывается необходимость углубления понятия о климатических нормах и аномалиях температуры приземного воздуха в условиях меняющегося климата. Сформулирована концепция "динамических норм" и "динамических аномалий" температуры приземного воздуха, которая учитывает текущие тенденции в изменении климата и межсезонную изменчивость.

Выполнены диагностические расчеты основных количественных характеристик генерации восходящих движений - фронтального параметра F и уровня нейтральной плавучести (уровня конвекции) LNB - по данным объективного анализа и численного прогноза; результаты сопоставлены с наблюдаемыми осадками на станциях.

Проанализирована динамика тропопаузы, аппроксимируемой изоповерхностью вертикальной составляющей потенциального вихря Эртеля 3, 5 pvu, для случаев резкого изменения общего содержания озона (ОСО) на основании специально подготовленной выборки синхронных значений характеристик тропопаузы и ОСО на сетке 1х1 {0} в полосе 30-70 {0} северной широты за 2009 г.

Рассмотрен дальний перенос в атмосфере радионуклидов от ядерных взрывов и аварий на радиационно опасных объектах. Приведены данные о переносе радионуклидов в реках Енисей, Припять, Сож, Ипуть, Беседь. Определено время переноса радионуклидов из Ирландского моря в Балтийское и Баренцево моря с использованием изменения отношения изотопов цезия-134/цезия 137.

6 ноября 2011 г. отметил свое 90-летие Дмитрий Петрович Беспалов, кандидат физико-математических наук, известный метеоролог-методист, ученый хранитель музея метеорологии Главной геофизической обсерватории им. А. И. Воейкова.

Исследование карбонатной системы вод и потоков CO [2] между океаном и атмосферой в данном регионе подтвердило обоснованность разделения исследуемой акватории на две биогеохимические провинции и показало преимущественно гетеротрофный характер экосистемы его прибрежной части. В разные годы степень пресыщения вод диоксидом углерода Восточно-Сибирского моря и площадь зоны выделения CO [2] значительно изменялись.

Определены основные закономерности поведения металла и его соединений в донных осадках акватории. Изучена роль литологического состава, pH и Eh среды, присутствия сероводорода для содержания и форм нахождения ртути в донных отложениях региона. Выделены осадки, относящиеся к техногенным образованиям.

В феврале 1960 г. во Владивостоке был создан Дальневосточный научно-исследовательский гидрометеорологический институт. Создание нового института было вызвано необходимостью глубоких исследований в области гидрометеорологии на обширной территории Восточной Сибири, Дальнего Востока, а также акватории Тихого океана и дальневосточных морей.

Проанализированы данные наблюдений за дрейфом льда, полученные при помощи локатора "Фуруно" по специальной методике синхронно в 7 фиксированных точках вокруг нефтедобывающей платформы "Моликпак". Показано, что на разном удалении от берега наблюдаются существенные вариации как вдольбереговой, так и, в особенности, поперечной составляющих приливного дрейфа льда, которые являются причиной деформации ледяного покрова, показатели которой имеют существенную величину.

12 декабря 2009 г. исполнилось 70 лет выдающемуся ученому - гидрологу, доктору географических наук, профессору Дмитрию Анатольевичу Буракову. Д. А. Бураков широко известен работами в области гидрологических прогнозов Сибирского региона.

Предлагается подход к анализу и интерпретации спутниковых измерений океанологических полей (температура поверхности океана, мутность, концентрация хлорофилла, альтиметрические измерения), названный для краткости "динамико-стохастический анализ". Этот подход восходит к динамико-стохастическим моделям и к методам технической кибернетики, когда процесс описывается дифференциальными уравнениями, а вклад отдельных слагаемых этих уравнений оценивается статистическими методами.

Большое развитие гидрометслужба Дальнего Востока получила в конце 1930-х годов. Только за один год количество станций и постов увеличилось на 93, на сеть было отправлено 1085 единиц приборов и оборудования.

По архивным гидрологическим данным за февраль восстанавливаются поля плотности и геострофическая циркуляция в Черном море в слое 0-300 дбар за десятилетние периоды с 1951 по 1995 г. и исследуется их междесятилетняя изменчивость. Отмечается постепенный подъем вод пикноклина в области куполов крупномасштабных циклонических круговоротов от 5 м на верхней границе пикноклина до 10-15 м на горизонтах 100-300 м.

Предложен метод прогноза средней месячной аномалии температуры воздуха на три месяца скользящего сезона на основе статистического анализа специально подобранного к исходному сезону массива аналогичных процессов по ходу температуры. Массив аналогичных процессов использован для выявления наиболее повторяющихся значений аномалий температуры при группировке их по трем равновероятным градациям.

Цель исследования - разработать методику долгосрочного прогноза с учетом изменения климатических факторов характеристик группировок минимального 30-суточного стока рек и оценить их численные значения.

В течение 16-23 циклов солнечной активности наблюдается два сценария изменения давления в высоких широтах: 1) увеличение на границе Арктики с Атлантическим океаном и уменьшение на ее границе с Тихим океаном; 2) уменьшение на границе Арктики с Атлантическим океаном и увеличение на ее границе с Тихим океаном.

Исследована взаимосвязь между речным стоком бассейнов рек Волга, Ока, Дон, Днепр и индексом североатлантического колебания. Получено, что североатлантическое колебание оказывает заметное влияние на сток рек Центрального района России.