mat320 - Mathematical Modelling (Complete module description)

Module label	Mathematical Modelling
Module code	mat320
Credit points	6.0 KP
Workload	180 h
Institute directory	Department of Mathematics
Applicability of the module	Bachelor's Programme Mathematics (Bachelor) > Vertiefungsmodule Master of Education Programme (Gymnasium) Mathematics (Master of Education) > Mastermodule Master of Education Programme (Vocational and Business Education) Mathematics (Master of Education) > Mastermodule
Responsible persons	Chernov, Alexey (module responsibility) Grieser, Daniel (module responsibility) Pankrashkin, Konstantin (module responsibility) Shestakov, Ivan (module responsibility) Uecker, Hannes (module responsibility) Vertman, Boris (module responsibility)
Prerequisites	mat020 Analysis I, mat030 Analysis IIa und mat050 Lineare Algebra
Skills to be acquired in this module	Exemplarisches Kennenlernen weiterer mathematischer Gebiete und damit Erweiterung des eigenen mathematischen Wissens Kennenlernen von Anwendungen Vertiefung, auch exemplarisch, der im Grundlagenbereich erworbenen Kenntnisse Vernetzung des eigenen mathematischen Wissens durch Herstellung von Bezügen zwischen verschiedenen mathematischen Bereichen Kenntnis verschiedener mathematischer Modellierungen realer Prozesse Einblick in unterschiedliche Modellierungstechniken, insbesondere einfache Iterationen und gewöhnliche Differentialgleichungen Kennenlernen der Grundlagen der mehrdimensionalen Analysis Fähigkeit zur Formulierung, Anpassung und Überprüfung von mathematischen Modellen Befähigung zum wissenschaftlichen Dialog mit Anwendern in Physik, Chemie, Biologie, Ökologie und Ökonomie Querverbindungen bestehen vor allem zu Inhalten der Physik/Chemie (Beschreibung einfacher Mechanik und Reaktionskinetik durch gewöhnliche DGL, Entdimensionalisierung), Biologie/Ökologie (Beschreibung von Populationsdynamik durch Iterationen und gewöhnliche DGL) und Ökonomie (z. B. Betrachten von Erntestrategien) Digitale Kompetenzen durch reflektierten Einsatz digitaler Werkzeuge, z. B. zum Zeichnen von Funktionen mehrerer Veränderlicher und von Phasenporträts ebener Systeme, sowie durch Kennenlernen moderner Modelle und Methoden im Bereich "Big Data", z. B. in Form der Grundlagen des google page-rank Algorithmus
Module contents	Modellklassen und Modellhierarchie (diskret - kontinuierlich, deterministisch - stochastisch, einfache konzeptionelle Modelle - komplexe Simulationsmodelle - individuenbasierte Modelle) Dynamische Systeme (Grundbegriffe, stationäre Zustände, lokale Stabilitätskriterien, Wechselwirkung, Parameterabhängigkeit und Bifurkation) Stochastische Prozesse (Markovketten, Geburts- und Todesprozesse) Exemplarische Modelle (dichtereguliertes Wachstum, altersstrukturierte Populationen, Konkurrenz und Räuber-Beute-Beziehung, Bakterienwachstum im Chemostat, Epidemiemodelle, stochastische Modelle in der Populationsgenetik) Grundlagen der mehrdimensionalen Analysis
Recommended reading	N.F. Britton - Essential Mathematical Biology. L. Edelstein-Keshet - Mathematical models in biology. A.C. Fowler - Mathematical Models in the Applied Sciences. M. Kot - Elements of mathematical ecology. M. Mesterton-Gibbons - A Concrete Approach to Mathematical Modelling. L. Perko - Differential equations and dynamical systems.
Links
Language of instruction	German
Duration (semesters)	1 Semester
Module frequency	jährlich
Module capacity	unlimited

Type of course	SWS	Frequency	Workload of compulsory attendance
Lecture	3	SuSe	42
Exercises	1	SuSe	14
Total module attendance time			56 h

Examination	Prüfungszeiten	Type of examination
Final exam of module	nach Ende der Veranstaltung, Übungsaufgaben laufend	KL