NFYA05045U Dynamiske systemer og kaos (DynSys)

Årgang 2026/2027
Engelsk titel

Dynamical Systems and Chaos

Uddannelse

Bacheloruddannelsen i fysik

Kursusindhold

En introduktion til teorien om dynamiske systemer, som spiller en stor rolle i klassisk fysik, hydrodynamik, biofysik og biologi, kemi og ingeniørvidenskab.

I kurset gennemgås begreber indenfor den moderne teori for dynamiske systemer og kaos. De følgende emner vil blive gennemgået:
Ikke-lineær dynamik, fikspunkter og deres stabilitet, bifurkationsteori i såvel en som to dimensioner, faseplans-dynamik, grænsecykler, kaos i Lorenz-systemet, kaos i en-dimensionale afbildninger, fraktaler, fraktale dimensioner og "mærkelige" attraktorer.

I kurset vil disse emner blive belyst ved hjælp af computersimuleringer ligesom studerende opfordres til egne computersimuleringer.

Målbeskrivelser

Viden:
Det overordnede læringsmål for kurset er:

  • Opstille ikke-lineære, koblede differentialligninger for idealiserede fysiske systemer. Beskrive disse ud fra fikspunkter, stabiliteter og bifurkationer. Forstå hvornår dynamikken kan være kaotisk.

 

Færdigheder:  
Kurset tilsigter, at studenten på kompetent vis kan:

  • Beskrive bevægelser i én dimension ved simple differentialligninger
  • Beskrive og forstå alle slag bifurkationer i én dimension.
  • Studere bevægelsen i den to-dimensionelle faseplan herunder:
  • Identificere fikspunkter og stabiliteten af disse.
  • Forstå bevægelsen på grænsecykler og beskrive en Hopf-bifurkation.
  • Opstille og forstå Lorenz systemet, herunder fikspunkter for dette.
  • Beskrive dynamikken givet af Lorenz systemet. - Beskrive overgangen til kaotisk bevægelse i en-dimensionale, diskrete afbildninger.
  • Bruge formalismen for fraktaler, herunder fraktale dimensioner, boks dimensioner, og punktvise dimensioner. Forstå såvel idealiserede fraktaler som fraktaler i naturen.
  • Forstå begrebet mærkelige attraktorer og beskrive forskellige idealiserede attraktorer.


Kompetencer:
Kurset giver den studerende en baggrund, der kan bruges videre på specialiserede kurser inden for emnet, f.eks. på kandidatuddannelsen, eller i projekter. Den studerende får kendskab til brugen af computersimuleringer til forståelse af udviklingen af dynamiske systemer.

Se Absalon for endelig kursuslitteratur. Følgende er et eksempel på forventet undervisningsmateriale:

  • Steven H. Strogatz: "Nonlinear Dynamics and Chaos, with Applications to Physics, Biology, Chemistry and Engineering". (Westview Press, 1994 or 2014).
Matematik for bachelorstuderende i fysik
3 timers forelæsninger og 4 øvelsestimer per uge
www.dynamical-systems.nbi.dk
  • Kategori
  • Timer
  • Forelæsninger
  • 25
  • Forberedelse (anslået)
  • 149
  • Teoretiske øvelser
  • 28
  • Eksamen
  • 4
  • I alt
  • 206
Kollektiv
Feedback ved afsluttende eksamen (ud over karakteren)
Point
7,5 ECTS
Prøveform
Skriftlig stedprøve, 4 timer med opsyn.
Hjælpemidler
Alle hjælpemidler tilladt undtagen Generativ AI og internetadgang
Bedømmelsesform
7-trins skala
Censurform
Ingen ekstern censur
Flere interne bedømmere
Reeksamen

Mundtlig prøve, 30 minutter inkl. votering (ingen forberedelsestid)

Kriterier for bedømmelse

Se målbeskrivelser