Naslov Metoda nivo skupa u optimizaciji oblika
Autor Petar Kunštek
Mentor Marko Vrdoljak (mentor)
Član povjerenstva Marko Vrdoljak (predsjednik povjerenstva)
Član povjerenstva Nenad Antonić (član povjerenstva)
Član povjerenstva Boris Muha (član povjerenstva)
Član povjerenstva Vjekoslav Kovač (član povjerenstva)
Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj Sveučilište u Zagrebu Prirodoslovno-matematički fakultet (Matematički odsjek) Zagreb
Datum i država obrane 2015-07-13, Hrvatska
Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana PRIRODNE ZNANOSTI Matematika
Sažetak U radu se promatra optimizacijski problem u kojemu je cilj pronaći particiju domene na dva skupa koja minimizira zadani funkcional integralnog tipa. Pritom funkcional kao argument uzima rješenje parcijalne diferencijalne jednadžbe definirane na elementu particije domene, označen sa \(\Omega\). Neka je \(C = C(\Omega)\) opisani funkcional. Prvo poglavlje obrađuje osnovna svojstva Banachovog prostora \(W^{k,\infty}(\mathbb{R}^d, \mathbb{R}^d) \). Kao direktna posljedica prostor \(W^{1,\infty}(\mathbb{R}^d, \mathbb{R}^d) \) možemo poistovjetiti sa ograničenim Lipschitz-neprekidnim funkcijama. Uloga prostora \(W^{k,\infty}(\mathbb{R}^d, \mathbb{R}^d) \) leži u opisivanju malih promjena skupa, a da pritom ostanu sačuvana neka dobra svojstva skupa kao što su otvorenost ili regularnosti ruba. Promjena skupa je skup \(\Omega' = (Id + \theta)\Omega \), gdje je Id identiteta, a \(\theta \in W^{k,\infty}(\mathbb{R}^d, \mathbb{R}^d) \). Fiksiranjem \(\Omega \) promatramo preslikavanje \(C(\Omega; \theta) := C(\Omega') \). Od interesa je objasniti kako male promjene skupa \(\Omega\) utječu na vrijednost funkcionala koristeći pojam derivacije oblika: \(C'(\Omega, \theta)= \lim_{t \to 0^+} \frac{C(\Omega ; t\theta)-C(\Omega ; 0)}{t}\). Drugo poglavlje sadrži tehničke rezultate o Fréchet-diferencijabilnosti koji se koriste u narednom poglavlju. Treće poglavlje definira pojam lokalne diferencijabilnosti, pomoću kojeg se može detaljnije objasniti ponašanje rješenja diferencijalne jednadžbe pri malim promjenama skupa \(\Omega\). Pritom dolazimo do dovoljnih uvjeta za postojanje derivacije oblika \(C'(\Omega, \theta)\). U posljednjem poglavlju demonstrirana je primjena teorije na modelu kondenzatora.
Sažetak (engleski) This thesis studies the optimization problem in which the objective is to find the bipartition of domain that minimizes a given integral functional. The functional explicitly depends on the solution of a partial differential equation defined on a bipartion's element denoted with \(\Omega\). Let \(C = C(\Omega)\) be mentioned functional. In the first chapter basic properties of Banach space \(W^{k,\infty}(\mathbb{R}^d, \mathbb{R}^d)\) are introduced. Essentially, \(W^{1,\infty}(\mathbb{R}^d, \mathbb{R}^d)\) can be identified as a space of a bounded Lipschitz continuous functions. That space is used to explain small changes of the set \(\Omega\), while preserving important properties like openness and regularity of the border. Change of a set \(\Omega\) is the set \(\Omega' = (Id + \theta)\Omega\), where Id is an identity on \(\mathbb{R}^d\) and \(\theta \in W^{k,\infty}(\mathbb{R}^d, \mathbb{R}^d)\). Fixing \(\Omega\) we can introduce mapping \(\theta \longmapsto C(\Omega; \theta) := C(\Omega')\). To explain how small changes on \(\Omega\) affect the value of the functional one can introduce shape derivative: \(C'(\Omega, \theta)= \lim_{t \to 0^+} \frac{C(\Omega ; t\theta)-C(\Omega ; 0)}{t}\). The second chapter deals with technical results on a differentiability which are used in the next chapter. In the third chapter, the term local differentiability is introduced. It is used to better explain how solution can be differentiated with respect to small changes of a set \(\Omega\). Within this chapter, a sufficient conditions for existence of the shape derivative \(C'(\Omega, \theta)\) are given. All theory is applied in the last chapter, on a model of electric capacitor to prove existence of the local derivative.
Ključne riječi
particija domene
funkcional integralnog tipa
parcijalna diferencijalna jednadžba
Banachov prostor
ograničene Lipschitz neprekidne funkcije
Fréchet diferencijabilnost
model kondenzatora
Ključne riječi (engleski)
bipartition of domain
integral functional
partial differential equation
Banach space
bounded Lipschitz continuous functions
Fréchet differentiability
model of an electric capacitor
Jezik hrvatski
URN:NBN urn:nbn:hr:217:513591
Studijski program Naziv: Primijenjena matematika Vrsta studija: sveučilišni Stupanj studija: diplomski Akademski / stručni naziv: magistar/magistra matematike (mag. math.)
Vrsta resursa Tekst
Način izrade datoteke Izvorno digitalna
Prava pristupa Otvoreni pristup
Uvjeti korištenja
Datum i vrijeme pohrane 2019-02-21 11:56:20