AST an der AKAD Hochschule Stuttgart

Karteikarten und Zusammenfassungen für AST an der AKAD Hochschule Stuttgart

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Beispielhafte Karteikarten für AST an der AKAD Hochschule Stuttgart auf StudySmarter:

Was unterscheidet ein „white box“ Modell von einem “black box“ Modell?

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Ist eine Ansammlung von fünf Hühnern ein System oder nicht? Warum?

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Was ist der Unterschied zwischen einem Systemparameter und einem Umweltparameter?

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Nennen Sie außer chaotischen Systemverhaltens weitere Möglichkeiten, die ein unbestimmbares Systemverhalten zur Folge haben.

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Der Mathematiker Albrecht Beutelspacher formulierte zum Thema Exponentialfunktion folgende Problemstellung: Ein Zeitungsblatt ist 0,1 mm dick. Wie oft müssen Sie es falten, damit die Zeitung so dick ist, dass sie bis zum Mond reicht?Formulieren Sie die Antwort und nennen Sie mögliche Strategiefehler, die beim spontanen Beantworten dieser Frage vermutlich gemacht werden.

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Nennen Sie 5 Vorteile, die durch die Betrachtung von Teilsystemen entstehen.

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Nennen Sie drei wichtige Punkte, die bei er Modellbildung zu beachten sind.

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Was wird durch eine Sensitivitätsanalyse bestimmt?

Beispielhafte Karteikarten für AST an der AKAD Hochschule Stuttgart auf StudySmarter:

Wodurch zeichnen sich chaotische Systeme aus?

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Ist eine Thermoskanne ein offenes, ein geschlossenes oder ein isoliertes System?

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Welche der folgenden Größen wirkt auf das System Fischteich, wenn Mischpopulationen aus mehreren Fischen betrachtet werden?

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Betrachten Sie das Beispiel „Füllstand einer Badewanne“.
a) Welche Dimension besitzt das System?
b) Welche Größe oder Größen können als Zustandsgröße bzw. -größen verwendet werden.
c) Wie viele Differentialgleichungen sind zur vollständigen Systembeschreibung notwendig?

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AST

Was unterscheidet ein „white box“ Modell von einem “black box“ Modell?
Bei einem “black box“ Modell wird nicht die genaue Funktionsweise innerhalb eines Systems abgebildet. Das System wird anhand einer mathematischen Formel beschrieben, die das Systemverhalten im betrachteten Bereich liefert. Das Modell ermöglicht keine korrekte Simulation von geänderten Bedingungen, da nur die berücksichtigten Bereiche simuliert werden. (Zeigt nur Ausschnitt des Systems)
Das „white box“ Modell liefert die genaue Funktionsweise innerhalb des Modells. Hier werden also auch die Wirkungsbeziehungen mathematisch dargestellt. Das „white box“ Modell ermöglicht damit Prognosen des Systemverhaltens bei Änderungen der Parameter. (Zeigt 100% des Systems)

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Ist eine Ansammlung von fünf Hühnern ein System oder nicht? Warum?
Bei einer beliebigen Ansammlung von fünf Hühnern handelt es sich meist nicht um ein System. Es handelt sich um ein bloßes Nebeneinander von einzelnen Systemen. Nimmt man ein Huhn weg, bleibt es immer noch ein Haufen Hühner. Handelt es sich nicht um eine beliebige Ansammlung von Hühnern, sondern um einen Hühnerhof, dann handelt es sich um ein System. Das System Hühnerhof setzt sich aus einzelnen Teilsystemen wie z.B. den Hühnern zusammen. Innerhalb eines Hühnerhofes gibt es eine bestimmte Organisationsstruktur zwischen den einzelnen Hühnern z.B. Hierarchien Und die Stellung des Hahns. Diese Strukturen unterscheiden dieses System von einer beliebigen Ansammlung von Hühnern.

AST

Was ist der Unterschied zwischen einem Systemparameter und einem Umweltparameter?
Systemparameter sind Größen innerhalb eines Systems, welche nicht von außen vorgegeben werden. Es handelt sich um Kenngrößen des Systems, z.B. Verbrauchsraten, Wachstumsraten oder auch physikalische Konstanten. Sie können konstant sein, oder sich mit der Zeit verändern. 
Umweltparameter sind dem System von außen vorgegeben, es handelt sich dabei um Umwelteinwirkungen, welche konstant sind oder sich mit der Zeit verändern.

AST

Nennen Sie außer chaotischen Systemverhaltens weitere Möglichkeiten, die ein unbestimmbares Systemverhalten zur Folge haben.
- bewusst handelnde Akteure verhalten sich irrational, indem sie unerwartet handeln. (Vor allem in sozialen Systemen kann dadurch Unbestimmtheit des Systems entstehen)
- Zufälligkeiten der Umwelt (Erdbeben, Überschwemmung, Verteilung von Samen, etc. machen Systemverhalten unbestimmbar)

AST

Der Mathematiker Albrecht Beutelspacher formulierte zum Thema Exponentialfunktion folgende Problemstellung: Ein Zeitungsblatt ist 0,1 mm dick. Wie oft müssen Sie es falten, damit die Zeitung so dick ist, dass sie bis zum Mond reicht?Formulieren Sie die Antwort und nennen Sie mögliche Strategiefehler, die beim spontanen Beantworten dieser Frage vermutlich gemacht werden.
Zeitungspapier hat die Dicke von 0,1 mm. Mit jeder Faltung verdoppelt sich die Imke. Artus folgt: 2*(2*(....*(2*0,0000001 km) = 2^n * 0,0000001 km.
Entfernung zum Mond rund 350000 km.
Das ergibt 42 Faltungen (Stapel ist dann rund 440000 km hoch).

Zu Beginn ist der Gedanke vertreten, dass sehr viele Faltungen benötigt werden. Man beschränkt sich lediglich auf Ausschnitte der Gesamtsituation und unterschätzt die Dynamik, die durch den Faltvorgang entsteht. Das exponentielle Verhalten wird zu Beginn nicht wahrgenommen. 

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Nennen Sie 5 Vorteile, die durch die Betrachtung von Teilsystemen entstehen.
Wichtige Vorteile, die durch die Betrachtung von Teilsystemen entstehen:
- Spezialisten können bei der Untersuchung der Teilsysteme helfen
- Durch die vorübergehende Entkopplung der Systeme können Problemstellen leichter identifiziert werden.
- Negative Einflüsse können leichter identifiziert und entkoppelt werden.
- Die Wirkungsweise der einzelnen Teilsysteme mit nur wenigen Zustandsgrößen sind leichter nachvollziehbar als ein System mit vielen Zustandsgrößen (mehr als 6).
- Sind Teilsysteme gut verstanden, können für diese einfachere Darstellungen, ohne die Detaillierung der inneren Vorgänge, innerhalb des Gesamtsystems gewählt werden. Dadurch wird die Komplexität reduziert.
- Das Verhalten des Gesamtsystems ist durch die Aufteilung in Teilsysteme einfacher zu verstehen. Dadurch wird es übersichtlicher.
- Es können Regelungen für die einzelnen Teilsysteme entworfen werden.

AST

Nennen Sie drei wichtige Punkte, die bei er Modellbildung zu beachten sind.
Bei der Modellbildung muss man einige Punkte beachten:
-Die Frage nach dem Modellzweck ist ein zentraler Punkt: Wozu soll das Modell verwendet werden?
- Wenn der Modellzweck klar ist, kann die Frage nach den einzelnen Modellgrößen beantwortet werden.
- Weiterhin sollte der Detaillierungsgrad des Modells festgelegt werden. Dieser hängt mit dem Zweck zusammen, und mit der Frage, ob man mit dem Modell qualitative oder quantitative Aussagen machen will.
- Der Modellierungszweck bestimmt auch mit welcher Genauigkeit der zeitliche Verlauf modelliert werden muss.

alle Punkte hängen direkt oder indirekt mit dem Modellzweck zusammen.

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Was wird durch eine Sensitivitätsanalyse bestimmt?
Mithilfe einer Sensitivitätsanalyse wird der Einfluss der einzelnen Parameter auf das Systemverhaltens untersucht. Hierbei wird bestimmt, welche Auswirkungen die Änderungen eines Parameters auf die einzelnen Systemvariablen hat. Die Änderung wird anhand der Systemstruktur durch die Ableitung der Variablen nach den einzelnen Parametern berechnet.

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Wodurch zeichnen sich chaotische Systeme aus?
Chaotische Systeme sind dadurch gekennzeichnet, dass sie bei nur minimalen Änderungen der Anfangsbedingungen, z.B. nach der dritten Nachkommastelle, ein geändertes Systemverhalten aufweisen. Trotzdem ist es immer möglich, das zukünftige Verhalten durch Attraktionsbereiche einzugrenzen. Beispiele sind das Wetter und ein Doppelpendel.

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Ist eine Thermoskanne ein offenes, ein geschlossenes oder ein isoliertes System?
Bei einer idealisierten Vorstellung der Thermoskanne handelt es sich um ein isoliertes System, da die Flüssigkeit die Temerpatur beibehält. Es wird daher keine Energie mit der Umgebung ausgetauscht. In der Realität ist dies nicht der Fall, den spätestens nach zwei Tagen hat der Tee in der Kanne nicht mehr die gleiche Temperatur wie am Anfang. Es handelt sich daher streng genommen um ein geschlossenes System. Hier wird mit der Umgebung keine Materie aber Energie in Form von Wärme ausgetauscht.

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Welche der folgenden Größen wirkt auf das System Fischteich, wenn Mischpopulationen aus mehreren Fischen betrachtet werden?
Wasserqualität

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Betrachten Sie das Beispiel „Füllstand einer Badewanne“.
a) Welche Dimension besitzt das System?
b) Welche Größe oder Größen können als Zustandsgröße bzw. -größen verwendet werden.
c) Wie viele Differentialgleichungen sind zur vollständigen Systembeschreibung notwendig?
a) Bei dem System „Füllstand einer Badewanne“ handelt es sich um ein System der Dimension eins. Es enthält einen Systemspeicher, nämlich den Wasserspeicher Badewann.
b) Das System kann durch mehrere Zustandsgrößen beschrieben werden z.B. über die FüllstandHöhe, die vorhandene Wassermenge in der Badewanne oder das Füllgewicht der Badewanne. All diese Größen können durch das entsprechende Wissen über die Badewannengeometrie und die Wasserdichte berechnet werden. Es existiert damit nur eine unabhängige Größe zur Beschreibung des Füllstandes. Dadurch ergibt sich eins als Dimension des Systems.
c) Das Systemverhalten kann mit nur einer Differentialgleichung beschrieben werden.

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