Il Covid-19 ci ha dimostrato l'importanza dei modelli matematici, che ci permettono di interpretare la realtà, fornire previsioni ed esplorare scenari futuri. Algoritmi, reti neurali artificiali e computer sempre più "intelligenti" ci aiutano a scoprire le opportunità e le insidie di un mondo regolato dalla matematica.

I delfini delle Eolie, i battiti del cuore, i motori di ricerca. Modelli matematici per comprendere, simulare, esplorare. Per le Scuole superiori. Con espansione online Zanichelli

Questo testo è concepito per i corsi delle Facoltà di Ingegneria e di Scienze e affronta tutti gli argomenti tipici della matematica numerica, spaziando dal problema di risolvere sistemi di equazioni lineari e non lineari a quello di approssimare una funzione, di calcolare i suoi minimi, le sue derivate ed il suo integrale definito fino alla risoluzione di equazioni differenziali ordinarie e alle derivate parziali con metodi alle differenze finite ed agli elementi finiti.

In questo testo si introducono i concetti di base per la modellistica numerica di problemi differenziali alle derivate parziali. Si considerano le classiche equazioni lineari ellittiche, paraboliche ed iperboliche, ma anche altre equazioni, quali quelle di diffusione e trasporto, di Navier-Stokes e le leggi di conservazione; si forniscono inoltre numerosi esempi fisici che stanno alla base di tali equazioni. Quindi si analizzano metodi di risoluzione numerica basati su elementi finiti (continui e discontinui), differenze finite, volumi finiti, metodi spettrali (continui e discontinui), nonché strategie di approssimazione più avanzate basate sui metodi di decomposizione di domini o quelli di risoluzione di problemi di controllo ottimale. In particolare vengono discussi gli aspetti algoritmici e di implementazione al calcolatore e si forniscono diversi programmi di semplice utilizzo. Il testo non presuppone una approfondita conoscenza matematica delle equazioni alle derivate parziali: i concetti rigorosamente indispensabili al riguardo sono riportati nell'Appendice. Esso è pertanto adatto agli studenti dei corsi di laurea di indirizzo scientifico.

This textbook is an introduction to Scientific Computing, in which several numerical methods for the computer-based solution of certain classes of mathematical problems are illustrated. The authors show how to compute the zeros, the extrema, and the integrals of continuous functions, solve linear systems, approximate functions using polynomials and construct accurate approximations for the solution of ordinary and partial differential equations. To make the format concrete and appealing, the programming environments Matlab and Octave are adopted as faithful companions. The book contains the solutions to several problems posed in exercises and examples, often originating from important applications. At the end of each chapter, a specific section is devoted to subjects which were not addressed in the book and contains bibliographical references for a more comprehensive treatment of the material.

From the review:

".... This carefully written textbook, the third English edition, contains substantial new developments on the numerical solution of differential equations. It is typeset in a two-color design and is written in a style suited for readers who have mathematics, natural sciences, computer sciences or economics as a background and who are interested in a well-organized introduction to the subject." Roberto Plato (Siegen), Zentralblatt MATH 1205.65002.

The monograph deals with the state of the art of current advances and developments in reduced order methods for modeling and computational reduction of complex parametrized systems, held by ordinary and/or partial differential equations, with a special emphasis on real time computing techniques. All the contributions in the book have been peer-reviewed and contain examples of applications in computational mechanics. Model reduction topics are emphasized in several themes: 1. design, optimization, and control theory in real-time with applications in engineering; 2. data assimilation, geometry registration, and parameter estimation with a special attention to real-time computing in biomedical engineering and computational physics; 3. real-time visualization of physics-based simulations in computer science; 4. the treatment of high-dimensional problems in state space, physical space, or parameter space; 5. the interactions between different model reduction and dimensionality reduction approaches; 6. the development of general error estimation frameworks which take into account both model and discretization effects.

La matematica numerica è una disciplina che si sviluppa in simbiosi con il calcolatore; essa fa uso di linguaggi di programmazione che consentono di tradurre gli algoritmi in programmi eseguibili. Questo testo si propone di aiutare lo studente nella transizione fra i concetti teorici e metodologici della Matematica Numerica e la loro implementazione al computer. A questo scopo vengono proposti Esercizi teorici da risolvere con carta e penna atti a far comprendere meglio al lettore la teoria, e Laboratori, in cui per un dato problema si debbono scegliere gli algoritmi pi adatti, realizzare un programma in linguaggio MATLAB per la loro implementazione, rappresentare graficamente in maniera idonea i risultati ottenuti dal calcolatore, infine interpretarli ed analizzarli alla luce della teoria. Per ogni Esercizio ed ogni Laboratorio si presenta una risoluzione dettagliata,completata da una ampia discussione critica. Per una migliore fruizione degli argomenti sviluppati, il testo si apre con una introduzione all'ambiente di programmazione MATLAB. Il testo contiene infine alcuni progetti.

In questo testo si introducono i concetti di base per la modellistica numerica di problemi differenziali alle derivate parziali. Si considerano le classiche equazioni lineari ellittiche, paraboliche ed iperboliche, ma anche altre equazioni, quali quelle di diffusione e trasporto, di Navier-Stokes e le leggi di conservazione; si forniscono inoltre numerosi esempi fisici che stanno alla base di tali equazioni. Quindi si analizzano metodi di risoluzione numerica basati su elementi finiti (continui e discontinui), differenze finite, volumi finiti, metodi spettrali (continui e discontinui), nonché strategie di approssimazione più avanzate basate sui metodi di decomposizione di domini o quelli di risoluzione di problemi di controllo ottimale. In particolare vengono discussi gli aspetti algoritmici e di implementazione al calcolatore e si forniscono diversi programmi di semplice utilizzo. Il testo non presuppone una approfondita conoscenza matematica. Esso è pertanto adatto agli studenti dei corsi di laurea di Ingegneria, Matematica, Fisica, Scienze dell'Informazione.

Questo testo è concepito per i corsi delle facoltà di Ingegneria e di Scienze. Esso affronta tutti gli argomenti tipici della matematica numerica, spaziando dal problema di approssimare una funzione, al calcolo dei suoi zeri, delle sue derivate e del suo integrale definito fino alla risoluzione di sistemi lineari e non lineari, di equazioni differenziali ordinarie e alle derivate parziali con metodi alle differenze finite e agli elementi finiti. Un capitolo iniziale conduce lo studente a un rapido ripasso degli argomenti dell'analisi matematica di uso frequente nel volume e a una introduzione ai linguaggi MATLAB e Octave. I vari argomenti sono affrontati a livello elementare. Al fine di rendere maggiormente incisiva la presentazione e fornire un riscontro quantitativo immediato alla teoria vengono implementati in linguaggio MATLAB e Octave tutti gli algoritmi che via via si introducono. Vengono inoltre proposti numerosi esercizi, tutti risolti per esteso, ed esempi, anche con riferimento a specifiche applicazioni.

In questo testo, giunto alla quinta edizione, si introducono i concetti elementari per la modellistica numerica di problemi differenziali alle derivate parziali. Si considerano le classiche equazioni lineari ellittiche, paraboliche ed iperboliche, ma anche altre equazioni, quali quelle di diffusione e trasporto, di Navier-Stokes, e le leggi di conservazione, e si forniscono numerosi esempi fisici che stanno alla base di tali equazioni. Quindi si analizzano metodi di risoluzione numerica basati su elementi finiti, differenze finite, volumi finiti, metodi spettrali e metodi di decomposizione di domini. In particolare vengono discussi gli aspetti algoritmici e di implementazione al calcolatore e si forniscono diversi programmi di semplice utilizzo. Il testo non presuppone una avanzata conoscenza matematica delle equazioni alle derivate parziali: i concetti rigorosamente indispensabili al riguardo sono riportati nell'Appendice.

This book is a collection of lecture notes for the CIME course on "Multiscale and Adaptivity: Modeling, Numerics and Applications," held in Cetraro (Italy), in July 2009.Complex systems arise in several physical, chemical, and biological processes, in which length and time scales may span several orders of magnitude. Traditionally, scientists have focused on methods that are particularly applicable in only one regime, and knowledge of the system on one scale has been transferred to another scale only indirectly. Even with modern computer power, the complexity of such systems precludes their being treated directly with traditional tools, and new mathematical and computational instruments have had to be developed to tackle such problems. The outstanding and internationally renowned lecturers, coming from different areas of Applied Mathematics, have themselves contributed in an essential way to the development of the theory and techniques that constituted the subjects of the courses.

This textbook is an introduction to Scientific Computing, in which several numerical methods for the computer-based solution of certain classes of mathematical problems are illustrated. The authors show how to compute the zeros or the integrals of continuous functions, solve linear systems, approximate functions using polynomials and construct accurate approximations for the solution of ordinary and partial differential equations. To make the format concrete and appealing, the programming environments Matlab and Octave are adopted as faithful companions. The book contains the solutions to several problems posed in exercises and examples, often originating from important applications. At the end of each chapter, a specific section is devoted to subjects which were not addressed in the book and contains bibliographical references for a more comprehensive treatment of the material.

La matematica numerica è una disciplina che si sviluppa in simbiosi con il calcolatore; essa fa uso di linguaggi di programmazione che consentono di tradurre gli algoritmi in programmi eseguibili. Questo testo si propone di aiutare lo studente nella transizione fra i concetti teorici e metodologici della matematica numerica e la loro implementazione al computer. A questo scopo vengono proposti esercizi teorici da risolvere "con carta e penna", atti a far comprendere meglio al lettore la teoria, e laboratori, in cui per un dato problema si debbono scegliere gli algoritmi più adatti, realizzare un programma in linguaggio MATLAB per la loro implementazione, rappresentare graficamente i risultati ottenuti dal calcolatore, infine interpretarli e analizzarli alla luce della teoria.

This is the softcover reprint of the very popular hardcover edition. This book deals with the numerical approximation of partial differential equations. Its scope is to provide a thorough illustration of numerical methods, carry out their stability and convergence analysis, derive error bounds, and discuss the algorithmic aspects relative to their implementation. A sound balancing of theoretical analysis, description of algorithms and discussion of applications is one of its main features. Many kinds of problems are addressed. A comprehensive theory of Galerkin method and its variants, as well as that of collocation methods, are developed for the spatial discretization. These theories are then specified to two numerical subspace realizations of remarkable interest: the finite element method and the spectral method.

La matematica numerica è elemento fondante del calcolo scientifico. Punto di contatto di diverse discipline nella matematica e nelle moderne scienze applicate, ne diventa strumento di indagine qualitativa e quantitativa. Scopo di questo testo è di fornire i fondamenti metodologici della matematica numerica, richiamandone le principali proprietà, quali la stabilità, l'accuratezza e la complessità algoritmica. Nel contesto di ogni specifica classe di problemi vengono illustrati gli algoritmi più idonei, ne viene fatta l'analisi teorica e se ne verificano i risultati previsti implementandoli con ausilio di programmi in linguaggio MATLAB. Il volume è indirizzato principalmente agli studenti delle facoltà scientifiche, con particolare attenzione ai corsi di laurea in Ingegneria, Matematica e Scienze dell'Informazione.

In questo testo, giunto alla quarta edizione, si introducono i concetti elementari per la modellistica numerica di problemi differenziali alle derivate parziali. Si considerano le classiche equazioni lineari ellittiche, paraboliche ed iperboliche, ma anche altre equazioni, quali quelle di diffusione e trasporto, di Navier-Stokes, e le leggi di conservazione, e si forniscono numerosi esempi fisici che stanno alla base di tali equazioni. Quindi si analizzano metodi di risoluzione numerica basati su elementi finiti, differenze finite, volumi finiti, metodi spettrali e metodi di decomposizione di domini. In particolare vengono discussi gli aspetti algoritmici e di implementazione al calcolatore e si forniscono diversi programmi di semplice utilizzo. Il testo non presuppone una avanzata conoscenza matematica delle equazioni alle derivate parziali: i concetti rigorosamente indispensabili al riguardo sono riportati nell'Appendice.

This book provides the mathematical foundations of numerical methods and demonstrates their performance on examples, exercises and real-life applications. This is done using the MATLAB software environment, which allows an easy implementation and testing of the algorithms for any specific class of problems. The book is addressed to students in Engineering, Mathematics, Physics and Computer Sciences. In the second edition of this extremely popular textbook on numerical analysis, the readability of pictures, tables and program headings has been improved. Several changes in the chapters on iterative methods and on polynomial approximation have also been

This book provides the mathematical foundations of numerical methods and demonstrates their performance on examples, exercises and real-life applications. This is done using the MATLAB software environment, which allows an easy implementation and testing of the algorithms for any specific class of problems. The book is addressed to students in Engineering, Mathematics, Physics and Computer Sciences. In the second edition of this extremely popular textbook on numerical analysis, the readability of pictures, tables and program headings has been improved. Several changes in the chapters on iterative methods and on polynomial approximation have also been

Questo testo è espressamente concepito per i corsi brevi del nuovo ordinamento delle Facoltà di ingegneria e di scienze. Esso affronta tutti gli argomenti tipici della matematica numerica, spaziando dal problema di approssimare una funzione, al calcolo dei suoi zeri, delle sue derivate e del suo integrale definito fino alla risoluzione approssimata di equazioni differenziali ordinarie e di problemi ai limiti.