• 제목/요약/키워드: 포물선 방정식

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수학 응용소프트웨어를 활용한 효과적인 이차곡선의 지도방안

  • 김한희;박일영;박용범
    • 한국수학교육학회지시리즈E:수학교육논문집
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    • 제10권
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    • pp.125-141
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    • 2000
  • 현행 교육과정에서는 서로 만나는 두 직선의 둘레로 회전하여 얻는 곡면 즉 직원뿔을 꼭지점을 지나지 않는 평면으로 잘라 만들어지는 원추곡선 중에서 원을 제외한 포물선, 타원, 쌍곡선에 대한 시각적 직관적 개념 형성 지도가 미흡한 실정이다. 이에 시각적, 직관적 개념 형성에 적합한 상황과 대상을 제공할 수 있는 컴퓨터 응용소프트웨어를 이용하여 이차곡선을 도입하고 Computer Algebra System을 적용한 MathView를 이용하여 포물선, 타원, 쌍곡선 방정식의 개념 지도 방안을 구안하였다.

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3차원 포물선방정식을 이용한 음파의 수평굴절 모의 (Simulation of acoustic waves horizontal refraction using a three-dimensional parabolic equation model)

  • 나영남;손수욱;한주영;이근화
    • 한국음향학회지
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    • 제41권2호
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    • pp.131-142
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    • 2022
  • 본 연구에서는 동해 수심변화가 큰 해양환경 하에서 음파의 수평굴절 모의 가능성을 고찰하고자 포물선방정식 기반의 3차원 모델을 도입한다. 이 모델은 상관항과 비상관항을 분리함으로써 근사적 해를 제공한다. 가상 수심분포(25 km × 4 km)에 대해 주파수 75 Hz인 음원을 가정하여 모의한 결과는 전달손실의 수평분포 상 분명한 수평굴절을 보인다. 이 굴절 정도는 전파 거리에 비선형적으로 증가하고 횡방향 수심 경사도에 비례하여 증가한다. 실제 수심분포(25 km × 8 km)에 대한 모의 결과도 이러한 수평굴절을 잘 보인다. 수평굴절은 동일 자료 내에서는 해상도별로 수평음장분포가 크게 변하지 않는데, 이는 모델이 모의 전 수심자료에 대해 내삽을 하기 때문이다. 반면, 수심자료 종류가 다를 경우 수평음장 분포는 크게 달라진다.

연속적인 단일 산란 근사를 이용한 2차원 양방향 포물선 방정식 알고리즘 (2D Two-Way Parabolic Equation Algorithm Using Successive Single Scattering Approach)

  • 이근화
    • 한국음향학회지
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    • 제25권7호
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    • pp.339-345
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    • 2006
  • 본 논문에서는 다중 산란 현상을 해석할 수 있는 2차원 양방향 포물선 방정식 알고리즘을 제안했다. 본 논문에서 제안한 방법은 단일 산란 근사의 연속적인 적용에 바탕을 두고 있다. 각각의 거리 독립 구역의 수직 경계에 연속 조건을 적용하여 단일 산란 근사와 Split-Step Pade 법으로 거리 방향으로 전진해 가며 외향파를 계산하고 내향파 성분은 저장한다. 이어서 저장된 내향파 성분을 역 거리 방향으로 역 전파 시키고 경계에서 외향파 성분을 저장한다. 이러한 과정을 전진 방향을 바꾸어 가며 해가 수렴할 때까지 반복하여 완전 해를 계산한다. 본 논문에서 제안된 방법은 기존의 방법 [J. F. Lingevitch et al., 5. Accost. Soc. Am. 112(2), 476-480 (2002)] 에 비해 수치적으로 구현하기 간단하며 전산자원 소모가 적다.

단면적이 일정한 직사각형 중공단면을 갖는 아치의 자유진동 (Free Vibrations of Arches with Rectangular Hollow Section having Constant Area)

  • 이태은;이병구;박광규
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제21권4호
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    • pp.357-364
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    • 2008
  • 본 논문은 단면적이 일정한 직사각형 중공단면을 갖는 아치의 자유진동에 관한 연구이다. 아치의 자유진동을 지배하는 미분방정식을 극좌표계에서 유도하였으며, 이 미분방정식에는 회전관성효과를 고려하였다. 본 연구에서는 원호아치에 비해 구조적 안정성이 우수한 포물선형 아치를 대상아치의 선형으로 결정하였으며, 고정-고정, 고정-회전, 회전-회전의 단부조건을 고려하였다. 미분방정식을 효율적으로 해석하여 정확한 고유진동수를 산정할 수 있는 수치해석 알고리즘을 개발하고, 문헌과 본 연구의 결과를 비교하여 본 연구에서 유도된 이론식 및 수치해석 과정의 타당성을 검증하였으며, 단면폭비, 두께비 및 형상비 등과 같은 제 변수 변화에 따른 무차원 고유진동수의 변화를 고찰하였다.

대학수학에서, 다양한 좌표계의 소개

  • 김병무
    • 한국수학교육학회지시리즈E:수학교육논문집
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    • 제15권
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    • pp.215-222
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    • 2003
  • 직교좌표의 중요성과 극좌표의 이용을 알리고, 포물선좌표의 정의와 타원좌표의 정의를 소개하고 또 타원좌표를 이용하여 그래프를 그려본다. 타원좌표를 이용한 그래프 그리기를 통해 수학에 대한 흥미와 즐거움을 학생들에게 느끼도록 한다. 다양한 좌표계를 이용한 그래프 그리기를 비교해보고 매개변수로 표현된 방정식의 그래프 그리기에 대해 여러 가지 좌표계에 대한 유용성을 알아본다. Mathematica를 이용하여 여러 가지 좌표계에서 관심있는 곡선의 방정식을 만들어보고 그래프를 그려보며 유용한 좌표계에 대해 알아본다.

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수중 음 전달에 대한 내부파의 영향 (The Effect of Internal Waves on Acoustic Propagation)

  • 최병호;성우제;박정수
    • 한국음향학회지
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    • 제19권5호
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    • pp.46-52
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    • 2000
  • 본 논문에서는 수중 음 전달에 대한 내부파의 영향을 파악하기 위하여 내부파에 의한 음속의 변화량을 수치적으로 구현하고 이를 바탕으로 내부파가 존재할 경우의 음 전달 실험을 수치적으로 수행하였다. 음 전달 수치 실험의 결과를 한국 동해에서 수행된 음향 실험 자료와 비교하였다. 수중 음 전달 수치 실험을 위해서는 Galerkin방법을 이용한 고차포물선 방정식법(SNUPE)를 사용하였다. 음 전달에 대한 내부파의 영향을 파악하기 위하여 불규칙 계수(Scintillation index)를 사용하였고 이를 실제 음향 실험 자료와 비교하였다.

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정다각형 단면을 갖는 일정체적 변단면 기둥의 정확탄성곡선 (Elastica of Tapered Columns of Regular Polygon Cross-Section with Constant Volume)

  • 이병구;오상진;모정만
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제8권3호통권28호
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    • pp.79-87
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    • 1996
  • 본 논문에서는 단순지지된 일정체적의 정다각형 단면을 갖는 변단면 기둥의 정확탄성곡선(elastica)을 산출할 수 있는 수치해석법을 개발하였다. 정확탄성곡선의 미분방정식은 Bernoulli-Euler 보 이론으로 유도하였고, 미분방정식의 수치적분은 Runge-Kutta method를 이용하였다. 미분방정식의 고유치인 지점의 단면회전각은 Regula-Falsi method를 이용하여 계산하였다. 변단면의 단면 깊이의 변화식으로는 직선식, 포물선식 및 정현식의 3가지 함수식을 채택하였다. 또한 유도된 미분방정식을 이용하여 대상기둥의 좌굴하중을 산출하고 이로부터 최강기둥의 단면비와 좌굴하중을 결정하였다.

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낮은 포물선 아치의 탄성 면내좌굴에 관한 근사식 (Approximate Solution for In-Plane Elastic Buckling of Shallow Parabolic Arches)

  • 문지호;윤기용;이종원;이학은
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제18권4호
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    • pp.427-436
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    • 2006
  • 고전 좌굴 이론의 경우 좌굴 발생전 아치의 거동을 선형으로 가정하며, 전좌굴 변형을 무시한다. 이러한 가정은 비대칭 좌굴이 발생하는 깊은 아치의 경우 타당한 것으로 알려져 있다. 하지만 아치의 라이즈가 낮아지는경우 전좌굴 발선형성은 무시할 수 없으며, 비대칭 좌굴 강도보다 대칭 좌굴 강도가 낮아져 아치는 대칭좌굴에 의해 강도가 결정될 수 있다. 본 연구는 아치의 비선형 지배 미분 방정식을 이용하여 양단 힌지를 갖는 낮은 포물선 아치의 거동에 관한 연구를 수행하고 이러한 결과를 유한 요소 해석을 이용하여 검증하였다. 마지막으로 양단 힌지를 갖는 낮은 포물선 아치의 대칭 좌굴 강도에 관한 근사식을 제안하였다.

광역에 적용가능한 포물선형 파랑모형 (A Parabolic Wave Model Applicable to Large Area)

  • 이정렬
    • 한국해안해양공학회지
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    • 제8권3호
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    • pp.246-255
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    • 1996
  • 2차 미분항을 보정하는 포물선형 완경사 방정식을 유도하여 광역에 적용할 수 있는 새로운 접근 방법을 제시한다. 즉, 어느 주기의 파에 대해서도 충분히 큰 파의 주기로 대체되도록 하여 격자의 제약으로 인한 어려움이 제거되었다. 큰 주기의 파로 변형시키되 파속이 유지되도록 파장을 늘리고 또한 파의 군속도도 유지시켜 큰 격자에 대해서도 파의 천수 및 굴절 현상이 제대로 반영되도록 하였고 파의 회절현상은 실제 입력조건에 의한 결과와 근사한 결과를 낳도록 시도되었다. 개발된 본 수치 모형은 파랑에너지의 집중(focus)을 유발하는 Ito and Tanimoto(1972)의 천퇴구조에 적용되어 만족할 만한 결과를 얻었다.

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