Кафедра "Вища математика"
Постійне посилання зібрання
Офіційний сайт кафедри http://web.kpi.kharkov.ua/vm
Напевно відомо, що в 1923 році в ХТІ вже була кафедра математики, а її першим керівником був Бржечка Володимир Фомич. Кафедра вищої математики є одним із найстаріших підрозділів нашого університету. Дисципліни вища математика та нарисна геометрія викладалися починаючи з 1885 року.
У джерел розробки методики викладання математики стояли найвидатніші вчені, академіки Олександр Михайлович Ляпунов, Володимир Андрійович Стеклов й інші. Колектив кафедри намагається на всіх етапах її становлення й розвитку зберігати традиції, закладені засновниками кафедри, продовжує наукову працю, розвиває закладені напрямки в сучасній математичній підготовці студентів університету. Щорічно навчаються математиці майже чотири тисячі студентів денного відділення.
Кафедра входить до складу Навчально-наукового інституту механічної інженерії і транспорту Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут .
У складі науково-педагогічного колективу кафедри працюють: доктор фізико-математичних наук, доктор педагогічних наук, 2 доктора технічних наук, 8 кандидатів наук; 4 співробітника мають звання професора, 8 – доцента.
Переглянути
Нові надходження
Документ Границі та неперервність функцій(2023) Першина, Юлія Ігорівна; Пріщенко, Ольга Петрівна; Черногор, Тетяна ТимофіївнаУ навчально-методичному посібнику викладається техніка обчислення границь та детально пояснюються розв’язання типових завдань. Містить 30 варіантів розрахунково-графічних завдань і тестових завдань для контролю знань. Призначено для студентів та викладачів технічних спеціальностей.Документ Знаходження можливого варіанту пакування неопуклих багатогранників у прямокутному паралелепіпеді(CPN Publishing Group, 2022) Софронова, Марина СергіївнаУ роботі запропоновано комбінований метод пошуку можливого варіанту пакування неопуклих багатогранників у прямокутному паралелепіпеді. Метод базується на початковій апроксимації об’єктів опуклими тілами (паралелепіпедами або кулями) з подальшим їх розміщенням методами геометричного проектування.Документ Методичні рекомендації до практичних занять з теми "Границі. Неперервність функцій"(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Чікіна, Наталія Олександрівна; Антонова, Ірина ВолодимирівнаВ умовах сучасного виробництва інженер повинен бути підготовленим до співпраці і взаєморозуміння з представниками різних галузей науки і техніки. Це можливо лише за умови якісної фундаментальної підготовки інженерних кадрів, у тому числі з вищої математики. Методичні рекомендації до практичних занять з теми «Границі. Неперервність функцій» курсу вищої математики адресовані студентам і викладачам-початківцям. Вони містить необхідний теоретичний матеріал і достатню кількість розв'язаних задач. Методичні рекомендації видані з метою надання допомоги студентам в організації самостійної роботи в умовах дистанційного навчання. Для цього вони містять усі необхідні компоненти: план заняття, теоретичні довідки, в достатній кількості розібрані приклади завдань з поясненнями, завдання для самостійної роботи з відповідями, список рекомендованої літератури, у тому числі інтернет-видання. Запропонована методика вивчення матеріалу дасть можливість студенту особисто контролювати процес засвоєння матеріалу. Мета методичного видання полягає у тому, щоб допомогти викладачам-початківцям оптимально подати матеріал при підготовці та проведенні практичних занять, а студентам – засвоїти дану тему курсу вищої математики і набути навички самостійної роботи при розв'язуванні певних задач. У роботі рекомендовано матеріал для проведення трьох аудиторних занять з теми «Границі. Неперервність функцій», що відповідає більшості навчальних робочих програм спеціальностей НТУ «ХПІ». Методичні рекомендації до практичних занять з теми «Границі. Неперервність функцій» курсу вищої математики призначені перш за все студентам технічних спеціальностей денної та заочної форми навчання для організації самостійної роботи в умовах дистанційного навчання. Можуть бути корисними викладачам-початківцям.Документ Автоматизована інформаційна система з діагностики, терапії та профілактики професійно обумовлених алергодерматозів(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Солошенко, Ельвіра Миколаївна; Чікіна, Наталія Олександрівна; Кугаєвська, Н. В.Документ Про можливості монотонної поліноміальної апроксимації залежностей втрат напору в трубопроводі(Херсонська державна морська академія, 2021) Курносенко, Дар'я Вікторівна; Савчук, Володимир Петрович; Тулученко, Галина Яківна; Білоусова, Т. П.Документ Constructing Steklov-type cubature formulas for a finite element in the shape of a bipyramid(PC Tесhnology сеntеr, 2021) Motailo, Anzhelika; Tuluchenko, GalinaThis paper reports the construction of cubature formulas for a finite element in the form of a bipyramid, which have a second algebraic order of accuracy. The proposed formulas explicitly take into consideration the parameter of bipyramid deformation, which is important when using irregular grids. The cubature formulas were constructed by applying two schemes for the location of interpolation nodes along the polyhedron axes: symmetrical and asymmetrical. The intervals of change in the elongation (compression) parameter of a bipyramid semi-axis have been determined, within which interpolation nodes of the constructed formulas belong to the integration region, while the weight coefficients are positive, which warrants the stability of calculations based on these cubature formulas. If the deformation parameter of the bipyramid is equal to unity, then both cubature formulas hold for the octahedron and have a third algebraic order of accuracy. The resulting formulas make it possible to find elements of the local stiffness matrix on a finite element in the form of a bipyramid. When calculating with a finite number of digits, a rounding error occurs, which has the same order for each of the two cubature formulas. The intervals of change in the elongation (compression) parameter of the bipyramid semi-axis have been determined, which meet the requirements, which are employed in the ANSYS software package, for deviations in the volume of the bipyramid from the volume of the octahedron. Among the constructed cubature formulas for a bipyramid, the optimal formula in terms of the accuracy of calculations has been chosen, derived from applying a symmetrical scheme of the arrangement of nodes relative to the center of the bipyramid. This formula is invariant in relation to any affinity transformations of the local bipyramid coordinate system. The constructed cubature formulas could be included in libraries of methods for approximate integration used by those software suites that implement the finite element method.Документ Mathematical modeling of the bioactive arterial wall(V. N. Karazin Kharkiv National University, 2018) Kizilova, N. N.; Solovyova (Philippova), E. N.Документ Отрицательное отражение волн как механизм увеличения проводимости разветвленных мягких волноводов(Белорусский государственный технологический университет, 2016) Соловьева (Филиппова), Елена Николаевна; Кизилова, Наталья НиколаевнаИсследуются закономерности распространения и отражения волн в заполненных вязкой жидкостью разветвленных в виде бинарных деревьев системах податливых трубок (мягких волноводах) как моделях кровеносных русел. Параметры моделей соответствуют результатам измерений на препаратах и медицинских изображениях. На основе модели распространения цилиндрических волн в толстостенных трубках из вязкоупругого материала проведены расчеты распределений волновой проводимости и коэффициента отражения как дерева в целом, так и его ветвей. Показано, что разветвленная структура позволяет существенно увеличить волновую проводимость системы трубок. Увеличение проводимости по направлению к корню дерева коррелирует с уменьшением коэффициента отражения волн на ветвлениях трубок. При определенных соотношениях между диаметрами и длинами трубок коэффициент отражения становится отрицательным и определяет подсасывающий эффект, что ведет к росту проводимости дерева. В артериальных системах этот механизм может реализовываться за счет биоактивности материала стенок артерий.Документ Conductivity of the coronary arterial trees for steady and wave blood flows(Харьковский национальный университет имени В. Н. Каразина, 2016) Solovyova (Philippova), H. N.Документ Modeling of pulse wave propagation and reflection along human aorta(University of Zielona Góra, Poland, 2018) Kizilova, N. N.; Solovyova (Philippova), H. N.; Mizerski, J. K.Документ Система моніторингу стану серцево-судинної системи людини на основі математичної моделі судинного русла(ПП Щербатих О. В., 2019) Соловйова (Філіппова), Олена Миколаївна; Кізілова, Наталія МиколаївнаДокумент Pulse wave propagation along human aorta: a model study(2020) Kizilova, N. N.; Mizerski, J. K.; Solovyova (Philippova), H. N.In the study, wave propagation along aorta is studied for different normal and pathological conditions in distal arteries. The mathematical model is based on the axisymmetric incompressible Navier-Stokes equations for blood and momentum equations for an incompressible viscoelastic arterial wall. The solution has been found as a superposition of forward and backward running waves. The blood pressure and flow curves measured by ultrasound in larger systemic arteries of ten healthy volunteers have been used for identification of the model parameters. It is shown that individual geometry plays an essential role in the location of positive and negative wave reflection sites along the aorta and, thus, in the pressure and flow patterns as well as blood distribution into the side branches. The model is validated by comparative study with the same dependencies computed previously on a 55-tube model as well as on the measurement data. The model can be used for determination of the individual parameters for patient-specific cardiovascular models and further in silico modeling of the outcomes of surgical and therapeutic procedures.Документ Математичне моделювання розповсюдження пульсових хвиль вздовж аорти людини(Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, 2018) Кізілова, Наталія Миколаївна; Соловйова (Філіппова), Олена МиколаївнаФізичні характеристики пульсових хвиль, які генеруються при скороченнях серця та розповсюджуються по артеріях, використовуються в медицині для діагностики системи кровообігу, стану артерій та кровопостачання в органи і тканини. За наявності ділянок зі значним відбиттям хвиль утворюються області з великими осциляціями тиску, що може привести до пошкодження ендотелію, утворенню атеросклеротичних бляшок, аневризми аорти тощо. Таким чином, актуальною є задача побудови біофізичної моделі аорти пацієнта за даними томографії та виявлення небезпечних ділянок зі значним відбиттям хвиль. Мета роботи. Дослідити закономірності розповсюдження та відбиття пульсових хвиль вздовж аорти та запропонувати нові методи діагностики порушень в системі кровообігу людини. Матеріали та методи. Для проведення розрахунків використані дані детальних вимірювань діаметрів та довжин сегментів аорти та її відгалужень на 5 трупних препаратах. Розрахунки хвильових провідностей та коефіцієнтів відбиття хвиль проведено на основі лінійної теорії пульсових хвиль Дж. Лайтхілла. Результати. Показано, що з точки зору біофізики аорта являє собою оптимальний хвилевод, який забезпечує близькі до нуля локальні відбиття хвиль. Більшість з розгалужень має негативний коефіцієнт відбиття, що сприяє руху крові та зменшенню навантаження на серце за рахунок ефекту підсмоктування. Розраховані значення коефіцієнтів розгалужень та швидкостей пульсових хвиль відповідають даним попередніх експериментальних вимірювань. Показано, що більшість розгалужень мають коефіцієнт оптимальності Мюрея близький до одиниці, тобто аорта забезпечує також оптимальну об’ємну витрату руху крові за період серцевого скорочення з мінімальними витратами енергії. Висновки. Таким чином, аорта та її відгалуження мають оптимальні біофізичні властивості, які забезпечують рух крові з мінімальними витратами енергії. Аорта як оптимальний хвилевод забезпечує розповсюдження пульсових хвиль майже без відбиття. Запропонований метод дослідження біофізичних властивостей аорти як хвилеводу може бути корисним для медичної діагностики, дозволяючи заздалегідь виявити небезпечні з погляду розвинення судинних патологій ділянки в індивідуальній геометрії русла пацієнта.Документ Дослідження руху в'язкої рідини у в'язкопружній камері з біоактивного матеріалу(Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, 2015) Соловйова (Філіппова), Олена Миколаївна; Кізілова, Наталія МиколаївнаРозглянуто модель артеріальної судинної мережі як єдиної в’язкопружної камери з біологічно активного (біоактивного) матеріалу. Біоактивність розглядається як властивість матеріалу стінок камери реагувати на будь-яке збільшення гідродинамічного тиску всередині камери та напруги зсуву стінки на внутрішній поверхні стінок. Така поведінка відповідає активній реакції артеріальної стінки на зміну артеріального тиску та умов кровотоку. Для в’язкопружного тіла Кельвіна–Фойгта та наявності локальних гідродинамічних, механічних та хімічних регуляцій математична постановка задачі зводиться до системи двох звичайних диференціальних рівнянь для тиску та об’єму камери. Коли механізм активного регулювання є чисто гідродинамічним, розв’язок проблеми можна знайти як розширення потужності за малим параметром. Отримано розв’язок задачі та порівняно з випадком пасивної в’язкопружної камери без регулювання. Розроблена модель може бути використана в медичній діагностиці для аналізу пульсової хвилі та кількісної оцінки в’язкопружних параметрів артеріальної стінки.Документ Mathematical modeling of bioactive arterial wall(Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, 2018) Solovyova (Philippova), H. N.; Kizilova, N. N.Biological tissues and their artificial substitutes are composed by different fibers and possess complex viscoelastic properties. Here the most popular 3-element and 5-element rheological models of human soft tissues as viscoelastic bodies are considered accounting for the time delay between the load and mechanical respond of the material.The obtained data compared to the experimental curves got on the vessel wall and heart tissues.Документ Модель руху крові по артеріальному руслу з урахуванням біоактивності стінки судин(Київський національний університет імені Тараса Шевченка, 2019) Соловйова (Філіппова), Олена Миколаївна; Кізілова, Наталія МиколаївнаВ роботі запропонована модифікація двовимірної моделі руху в’язкою нестисливою рідини уздовж деформованої товстостінної трубки із нестисливого в’язкопружного біоактивного матеріалу у зв’язку з моделюванням руху крові по артеріальному руслу. Рух в'язкої нестисливої рідини описується системою рівнянь, що складається з рівнянь Нав'є-Стокса і рівняння нерозривності. Поведінка матеріала стінки трубки описується 5-елементою реологічною моделлю з одним активним елементом. Розв’язок зв’язаної задачі розшукується при завданні граничних умов на поверхні поділу двух середовищ, причому зовнішня поверхня трубки вважається закріпленою. На кінці трубки задається нульвимірна модель Франка з урахуванням саморегуляції, що моделює мікроциркуляторне русло. Отримани дисперсійне співвідношення для швидкості розповсюдження хвиль c(ω) для випадку активних властивостей трубки, амплітуди швидкостей рідини, переміщень стінки та тисків рідини і трубки. Проведено чисельне моделювання для параметрів моделі, які відповідають здоровій та патологічній стінці артерій.Документ A system for monitoring the state of human cardiovascular system based on the most complete mathematical model of vascular bed(Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, 2019) Solovyova (Philippova), Е. N.; Kizilova, N. N.The structure of a new system for monitoring the state of the human cardiovascular system based on geometric and biomechanical models of the vascular bed as a branching tree of arteries is presented. The tree geometry has been obtained by averaging the data of postmortem measurements from five bodies, a statistical analysis of the patterns of the structure of vascular trees, and a new technique for generating an individual tree for a particular patient by performing several in vivo measurements. The developed biomechanical model allows for numerical calculations of pressures and blood flow velocities in each artery, storing information in a database, analyzing the distribution of blood volumes, calculating important diagnostic indices, identifying pathologies and planning surgical operations in silico.Документ Комп'ютерне моделювання в біомеханіці кровообігу(Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, 2019) Кізілова, Наталія Миколаївна; Соловйова (Філіппова), Олена МиколаївнаУ статті обговорюються можливості комп'ютерного моделювання для проведення розрахунків на детальних моделях кровоносної системи людини. Наведено короткий огляд існуючих математичних моделей і запропонована модель, яка дозволяє проводити розрахунки параметрів кровообігу – швидкості і тиску крові, переміщень стінок артерії – для складного дерева судин в реальному часі. На основі моделі проведено розрахунки параметрів кровообігу в моделі аорти (91 в'язкопружня трубка). Показано гарне відповідність результатів комп'ютерного моделювання вимірам тиску і швидкостей течії крові вздовж аорти.Документ Осциляції артеріальних судин з біоактивного матеріалу за наявності лінійного керування(Київський національний університет імені Тараса Шевченка, 2018) Соловйова (Філіппова), Олена Миколаївна; Кізілова, Наталія МиколаївнаДля діагностичного аналізу та інтерпретації параметрів пульсових хвиль, які вимірюються в артеріях пацієнта, потрібні відповідні математичні моделі, які найчастіше базуються на рівняннях Навє-Стокса для крові як в’язкоїрідини та рівняннях пасивної в’язкопружної стінки. Такі моделі не дозволяють виявити коротко- та довгострокові зміни артеріального тиску та діаметру артерій, що пов’язані з їх активної реакцією на локальні і глобальні зміни тиску та швидкості крові. За наявності біоактивності коливання тиску, які задаються скороченнями серця, приводять до різноспрямованих зсувів фаз кривих коливань тиску p(t) та діаметру артерій d(t), нелінійних залежностей між амплітудами їх коливань, а також відповідних залежностей від частоти. В роботі наведено короткий огляд математичних моделей біоактивних матеріалі, у тому числі нуль-, одно- і двовимірних. Задача зв’язаних коливань p(t) та d(t) за наявності регуляції через концентрації вазоактивних речовин зведена до нелінійного звичайного диференціального рівняння другого порядку. Досліджений розв’язок рівняння при різних наборах параметрів моделі, які відповідають артеріальним судинам людини. Проведено порівняльний аналіз поведінки пасивної та активної стінки. Отримані умови монотонної залежності напруженні-деформації, а також залежностей S-типу і N-типу. Запропоновано нові індекси для медичної діагностики.Документ Дисперсія хвиль в заповнених рідиною в'язкопружних трубках із закріпленою стінкою(Київський національний університет імені Тараса Шевченка, 2017) Соловйова (Філіппова), Олена Миколаївна; Кізілова, Наталія МиколаївнаУ зв’язку з дослідженням поширення пульсових хвиль в артеріях, в роботі вивчається дисперсія хвиль в заповнених в’язкою нестисливою рідиною трубках із нестисливого в’язкопружного матеріалу, поведінка якого відповідає моделі Зенера. Вважається, що рідина однорідна та ньютонівська, а її рух осесиметричний. Трубка вважається товстостінною, а її зовнішня поверхня нерухома, що відповідає глибоким артеріям, які закріплені до кісток, м’язів та інших тканин. Поширення осесиметричних хвиль у в’язкій нестисливій рідині описується рівняннями Нав’є-Стокса, а нестисливої стінки – рівняннями класичної теорії в’язкопружності. Залежність механічних властивостей стінки від частоти описується трьохелементною релаксаційною моделлю. Розв’язок розшукується у вигляді нормальної моди. Використовуючи умови неперервності компонент швидкостей та напружень на границі рідина-стінка та відсутність переміщень на зовнішній стінці трубки, отримано дисперсійне рівняння та досліджено його розв’язки. Чисельне моделювання проведено для параметрів моделі, які відповідають здоровій та патологічно зміненій стінці артерій. Показано, що у патологічно змінених артеріях швидкості різних гармонік суттєво відрізняються, а в здорових – відрізняються неістотно.