• 제목/요약/키워드: 수학적 모델링 문제

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에너지 수급 센서망에서 다중 우선순위 패킷의 QoS를 보장하는 에너지 관리 및 패킷 스케쥴링 기법의 수학적 모델링 (Mathematical Modeling of Energy Management and Packet Scheduling to Guarantee QoS of Multi-level Priority Packets in Energy Harversting Sensors Networks)

  • 김성렬;유영환
    • 한국정보과학회:학술대회논문집
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    • 한국정보과학회 2012년도 한국컴퓨터종합학술대회논문집 Vol.39 No.1(D)
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    • pp.216-218
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    • 2012
  • 최근 센서 네트워크의 제약적 전력 공급 문제를 해결하기 위한 하나의 방법으로 에너지 수급 센서 기술이 연구되고 있다. 에너지 수급 센서의 수급 효율은 가변적인 환경에 의존하기 때문에 수급률을 고려한 저전력 통신 기법이 요구된다. 또한 다중 우선순위 데이터가 존재하는 네트워크에선 에너지 수급률과 배터리 잔량을 고려한 차별적인 데이터 처리가 필요하다. 이에 본 논문에서는 각 계층들이 에너지 소모에 미치는 영향을 고려하며 동시에 높은 우선순위 데이터의 빠른 처리를 가능하게 하는 패킷 스케쥴링 기법 및 에너지 관리 방법을 제안하고 이를 수학적 모델링을 통해 분석할 것이다.

수학 정보과학 융합을 위한 창의적 문제해결 활동 개발: 영재 학생을 대상으로 한 모자 게임을 중심으로 (Development of Creative Problem-Solving Activities for Integrating Mathematics and Information Science: Focusing on the Hat Game for Mathematically Gifted Students)

  • 서지영;윤상균
    • 한국수학교육학회지시리즈E:수학교육논문집
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    • 제36권3호
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    • pp.439-467
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    • 2022
  • 미래 사회에는 지식뿐만 아니라 창의성과 협동심, 융합적 사고 등을 포함하는 다양한 역량이 필요하다. 본 연구는 중요한 수학 교과 역량인 수학 문제해결력, 의사소통 능력 등의 함양을 기대하며 수학 정보과학 융합을 위한 프로그램을 개발하였다. 선행지식이 크게 요구되지 않고, 일상언어와 쉽게 접할 수 있는 도구만으로 동기유발이 가능하며 다자간 협력이 필수적인 창의적 문제해결 활동 기반 프로그램이다. 활동의 참가자 수가 증가함에 따라 수학의 유용성과 엄밀성을 경험할 수 있으며, 이론적 원리는 유한체 위에서의 행렬 이론을 바탕으로 한다. 또한 정보과학에서 주요 주제 중 하나인 오류정정코드와의 관련성을 강조할 수 있도록 구성하였다. 본 프로그램의 실세계 맥락이 수학적 의사소통 능력의 함양과 수학의 가치 경험 기회 제공에 도움이 되기를 바라고, 코딩을 수반하지 않는다는 점에서 교사들의 접근성이 높기를 기대한다.

개혁 미분 방정식 수업에 기반한 학습자의 고유치 고유벡터 개념 발생 및 이해 (Students' Conceptual Development of Eigenvalue and Eigenvector in Reformed Differential Equation Course)

  • 신경희
    • 한국수학사학회지
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    • 제17권4호
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    • pp.133-152
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    • 2004
  • 18세기 오일러와 베르누이에 의해 최초로 등장했던 고유치의 개념 발생의 장은 탄성을 가진 물체의 변위에 관련된 미분 방정식의 풀이 해법 문제였다. 역사 발생적 원리에 따라 용수철에 매달린 물체의 변위 문제를 모델로 개혁 미분 방정식 수업에 기반한 학습자의 고유치 고유벡터의 효과적인 개념 발생의 가능성을 논한다. 소그룹 토의 학습으로 진행된 교수 학습 모델의 실제 적용 과정과 방법, 효과적인 인지변화에 대한 교수학적 요인과 학생들의 수학에 대한 정의적 태도의 변화를 진술한다.

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수학적 모델링 과정을 반영한 교과서 문제 재구성 예시 및 적용 (Reconstruction and application of reforming textbook problems for mathematical modeling process)

  • 박선영;한선영
    • 한국수학교육학회지시리즈A:수학교육
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    • 제57권3호
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    • pp.289-309
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    • 2018
  • There has been a gradually increasing focus on adopting mathematical modeling techniques into school curricula and classrooms as a method to promote students' mathematical problem solving abilities. However, this approach is not commonly realized in today's classrooms due to the difficulty in developing appropriate mathematical modeling problems. This research focuses on developing reformulation strategies for those problems with regard to mathematical modeling. As the result of analyzing existing textbooks across three grade levels, the majority of problems related to the real-world focused on the Operating and Interpreting stage of the mathematical modeling process, while no real-world problem dealt with the Identifying variables stage. These results imply that the textbook problems cannot provide students with any chance to decide which variables are relevant and most important to know in the problem situation. Following from these results, reformulation strategies and reformulated problem examples were developed that would include the Identifying variables stage. These reformulated problem examples were then applied to a 7th grade classroom as a case study. From this case study, it is shown that: (1) the reformulated problems that included authentic events and questions would encourage students to better engage in understanding the situation and solving the problem, (2) the reformulated problems that included the Identifying variables stage would better foster the students' understanding of the situation and their ability to solve the problem, and (3) the reformulated problems that included the mathematical modeling process could be applied to lessons where new mathematical concepts are introduced, and the cooperative learning environment is required. This research can contribute to school classroom's incorporation of the mathematical modeling process with specific reformulating strategies and examples.

패턴과 일반화를 강조한 대수 접근법 고찰 (A Study on Approaches to Algebra Focusing on Patterns and Generalization)

  • 김성준
    • 대한수학교육학회지:학교수학
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    • 제5권3호
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    • pp.343-360
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    • 2003
  • 초등수학에서 중등수학으로의 이행에서 대수는 중요한 역할을 한다. 그리고 학교수학에서 어떻게 대수를 도입하는가 하는 문제는 중등수학 전반에서 그 성공여부를 결정짓는 중요한 요소가 된다. 일반적으로 학교대수는 대수 기호를 형식적으로 도입하는 전통적인 접근법을 따르고 있다. 이것은 대수를 일반화된 산술이라는 관점에서 보는 것으로, 여기서 문제는 이러한 접근법에서 학생들이 많은 어려움을 경험한다는데 있다. 따라서 이 글은 이러한 어려움을 해결하기 위한 하나의 대안으로 형식적인 대수 지도 방법을 대신하여 패턴과 일반화 측면을 강조하여 대수를 지도하는 방법에 대해 살펴보고자 한다. 이것은 대수를 도입하는 다양한 관점 곧, 문제해결과 모델링, 일반화된 산술을 비롯하여 함수를 포함하며, 동시에 대수에 내재된 패턴을 통해 대수학습에서 핵심으로 다루어지는 일반화라는 사고 양식을 이끌어내기 위한 것이다. 이를 위해 이 글은 먼저 대수와 패턴, 일반화 사이의 관계를 살펴보고, 그리고 패턴과 일반화를 강조한 대수 접근법이 대수 수업의 실제에서 어떻게 제시될 수 있는가에 대해 살펴볼 것이다.

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컴퓨터 대수체계(CAS) 대비 중등대수교육 기초 연구 (Comparative Study in Algebra Education with CAS: Korea and US cases)

  • 장경윤
    • 대한수학교육학회지:학교수학
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    • 제10권2호
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    • pp.297-317
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    • 2008
  • 본 연구는 중등학교에서 CAS도입을 대비한 기초연구로 CAS 환경에서 모델링 문제해결 과정과 CAS 활용방식을 조사하였다. 수학교육과정 배경과 CAS 장착 정도가 문제해결과정과 CAS 사용전략에 변인이 될 가능성을 고려하여 비교연구로 수행하였으며 한 미 고등학교 2학년생 각 8명과 26명이 연구에 참여하였다. 연구결과 고전적 상자문제에서 CAS는 기호조작명령어와 그래프로 문제해결에 도움이 되었으나 수학적 개념이나 통찰을 대신하지 않았으며, 수학적 모델의 분석과 풀이, 결과 적용과 해석, CAS사용에 있어서 집단간 질적인 차이를 보였다. 수업을 통해 CAS 장착이 비교적 안정된 미국학생들 다수가, 한국 학생들과 대조적으로, 중간값 정리를 적용하여 해의 범위를 추정하는데 CAS를 사용하였으며 여러 표상의 연결을 시도하였다. CAS는 지필기법을 대신하는 데 그치지 않고, 실수의 소수표현과 대수적 표현, 수감각과 함수의 성질, 여러 표상의 연결성 등 대수통찰에 주목하게 하는 등 CAS의 가능성과 억제력은 대수교육에서 인식론적 변화와 교육과정 변화를 초래하는 것으로 나타났다.

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흑백게임의 역사와 수학적 모델링 (History of mathematical modeling on the Black-Out Game)

  • 김덕선;류창우;송영무;이상구
    • 한국수학사학회지
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    • 제22권1호
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    • pp.53-74
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    • 2009
  • 흑백게임은 흑 또는 백색의 돌이 가득 찬 일정한 크기의 바둑판 위에서 하는 게임으로, 하나의 돌을 클릭하면 자기 자신과 자신의 위, 아래, 왼쪽, 오른쪽의 버튼의 색이 모두 같이 변하는 규칙을 가지고, 선택적으로 돌을 골라 클릭하여 바둑판 위의 모든 돌이 한 가지 색으로 통일되면 이기는 게임이다. 이는 컴퓨터게임의 형태로도 소개되어 규칙에 따라 버튼을 선택적으로 누름으로서 모든 버튼을 하나의 색으로 통일하는 게임으로 잘 알려져 있다. 이 단순한 게임 안에는 다양한 수학적 모델링 이론이 포함되어 있고, 많은 사람들이 흑백게임의 일반적인 승리전략을 얻기 위하여 다양한 시도를 해왔다. 이 과정에서, 흑백게임은 다양한 이름을 가지게 되었고, 외국에서는 Blackout, Lights Out, Merlin Game, ${\sigma}$+Game등 다양한 이름으로 불리며, 현재도 활발하게 연구가 진행되고 있다. 본 연구는 흑백게임의 발전과정과 국내외 연구결과를 분석하며, 기존의 미해결 문제에 대한 답을 제공하고, 교육적 활용에 대하여 연구한다.

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자기 상관계수를 이용한 우선순위 기반의 정황인지 협동 시스템 충돌 해결 모델 (Conflict Resolution Model based on Priority Using Auto-Correlation Coefficient of binary variables in Situation Aware Collaboration System)

  • 채희서;이동현;김도훈;인호
    • 한국정보과학회:학술대회논문집
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    • 한국정보과학회 2006년도 가을 학술발표논문집 Vol.33 No.2 (B)
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    • pp.77-82
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    • 2006
  • Situation awareness는 유비쿼터스 환경에서 사용자의 상황에 맞는 적절한 서비스를 제공하기 위한 방법으로, 다양한 context와 action이력을 기술하여 협동 시스템을 표현할 수 있는 Situation Aware-Interface Definition Language(SA-IDL) 접근방법이 유용하다. 하지만, SA-IDL로 다수의 상황인지 서비스를 만들게 될 때 서비스 단독으로는 문제가 없을지라도 여러 개의 서비스들 사이에서는 충돌문제가 발생할 수 있다. 이런 충돌을 검출해내고 해결하기 위해서, 을 수학적으로 모델링된 SA-IDL을 통해, 충돌을 수학적으로 정의하여 기술하고, graph theory적인 접근 방법과 자기 상관계수를 통한 마크호프 예측 기법으로 해결하고자 한다.

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이동 에이전트 시스템 기반의 병렬 계산을 위한 효율적인 분산 방법 (An Efficient Distribution Method for Parallel Computation Based on a Mobile Agent System)

  • 김경하;김영균;김영학;오길호
    • 한국정보과학회:학술대회논문집
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    • 한국정보과학회 2000년도 봄 학술발표논문집 Vol.27 No.1 (A)
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    • pp.615-617
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    • 2000
  • 인터넷 상에 분산되어 있는 다수의 일반 컴퓨터들을 이용하여 높은 컴퓨팅 파워를 요구하는 응용문제를 병렬분산 처리함으로써 값 비싼 고성능의 수퍼컴퓨터를 사용하는 것 보다 경제적인 효과를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 다중 에이전트 시스템을 이용해서 가장 병렬 시스템을 구성하고, 기존 방법들 보다 더 효과적인 방법으로 워커 에이전트와 작업 패키지를 분산하고 결과를 얻는 새로운 방법을 제안한다. IBM의 Aglet 시스템을 이용하여 이동 컴퓨팅 환경을 모델링 하였고, 제안된 분산 기법에 관한 성능 모델을 수학적으로 유도하여 그 결과를 기존 결과와 비교함으로써 본 논문에서 제안된 방법이 더 효율적임을 보인다.

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유전 알고리즘을 이용한 동적 시스템의 파라미터 동정에 관한 연구 (The Study of Parameter Identification of Dynamical Systems us ins Genetic Algorithms)

  • 김수정;김영탁;문희근;김관형;이상배
    • 한국지능시스템학회:학술대회논문집
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    • 한국퍼지및지능시스템학회 2002년도 추계학술대회 및 정기총회
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    • pp.203-206
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    • 2002
  • 동적 시스템의 동정은 시스템의 관측된 데이터를 가지고 동적 모델의 수학적 모델을 찾는 문제를 다루는 것이다. 기존의 고전적인 방법으로는 차분 방정식(ARX 또는 ARMAX) 또는 상태 공간 표현에 관한 계수들을 추정하기 위해서 회귀 기법 등을 사용하였다. 그러나 이러한 고전적인 방법들은 파라미터가 비선형이고, 실세계 문제에서 모델링 오차나 측정 잡음을 수반하게 되면 탐색의 어려움을 가지게 된다. 따라서 이러한 문제점을 극복하고자 퍼지 이론이나 신경망 이론 둥이 이용되었으나 본 논문에서는 비선형 동적 시스템의 파라미터 동정에 최근 복잡한 최적화 문제를 해결하는 도구로 점점 관심을 받고 있는 유전 알고리즘을 동정 알고리즘으로 제안하고, 비선형 동적 시스템의 파라미터 동정에 유전 알고리즘을 응용한 몇 가지 예를 제시하고자 한다.