science >> Wetenschap >  >> Wiskunde

Gebruik van Calculus in het dagelijks leven

Het is een eeuwenoude vraag in wiskundelessen: wanneer ga ik dit ooit in het echte leven gebruiken? In tegenstelling tot rekenkundige berekeningen of financiën, heeft calculus mogelijk geen voor de hand liggende toepassingen in het dagelijks leven. Mensen profiteren echter dagelijks van de toepassingen van calculus, van computeralgoritmen tot het modelleren van de verspreiding van ziekten. Hoewel je misschien niet elke dag een lastige differentiaalvergelijking oplost, is calculus nog steeds overal om je heen.

Zoekmachines

Algoritmen worden dagelijks gebruikt door grote zoekmachines om te helpen verfijn zoekopdrachten naar de persoon achter het toetsenbord. Algoritmen zijn berekeningen die worden gebruikt om een ​​grote hoeveelheid gegevens en variabelen samen te stellen in een vergelijking en zo het best mogelijke antwoord uit te spugen. Deze algoritmen maken zoekmachines zo goed in het snel vinden van het juiste antwoord. Ze houden rekening met variabelen zoals de geografische locatie van de gebruiker, de webgeschiedenis en hoe nuttig andere gebruikers soortgelijke webpagina's hebben gevonden om een ​​geschikt zoekresultaat te creëren. Al deze variabelen worden gebruikt om de regels en beperkingen van opeenvolgende calculusvergelijkingen te definiëren die de meest logische en effectieve resultaten opleveren.

Weermodellen

Het weer is nauwkeuriger voorspeld dan ooit tevoren. Een deel van de verbetering is te danken aan technologie, zoals computermodellering die calculus gebruikt en in staat is om naderend weer nauwkeuriger te voorspellen. Deze computerprogramma's gebruiken ook soorten algoritmen om mogelijke weersomstandigheden in een regio toe te wijzen. Net zoals in de computeralgoritmen, worden weersvoorspellingen bepaald door rekening te houden met veel variabelen, zoals windsnelheid, vochtniveau en temperatuur. Hoewel computers het zware werk van het zeven van enorme hoeveelheden gegevens doen, zijn de basisprincipes van meteorologie gebaseerd op differentiaalvergelijkingen, waardoor meteorologen kunnen bepalen hoe veranderingen in de temperaturen en druk in de atmosfeer kunnen wijzen op veranderingen in het weer.

Verbetering van de volksgezondheid

Het gebied van de epidemiologie - de studie naar de verspreiding van besmettelijke ziekten - is sterk afhankelijk van calculus. Dergelijke berekeningen moeten rekening houden met drie belangrijke factoren: die mensen die vatbaar zijn voor een ziekte, degenen die zijn geïnfecteerd met de ziekte en degenen die er al van zijn hersteld. Met deze drie variabelen kan calculus worden gebruikt om te bepalen hoever en snel een ziekte zich verspreidt, waar deze vandaan komt en hoe deze het beste kan worden behandeld. Calculus is vooral belangrijk in gevallen zoals deze, omdat de snelheid van infectie en herstel in de loop van de tijd verandert, dus de vergelijkingen moeten dynamisch genoeg zijn om te reageren op de nieuwe modellen die elke dag evolueren.

Architectuur

Calculus wordt gebruikt om de architectuur niet alleen van gebouwen te verbeteren, maar ook van belangrijke infrastructuren zoals bruggen. Bruggen zijn complexe constructies omdat ze in staat moeten zijn verschillende gewichten in grote ruimtes te ondersteunen. Bij het ontwerpen van een brug moet rekening worden gehouden met factoren zoals gewicht, omgevingsfactoren en afstand. Daarom worden wiskunde, zoals differentiaalrekening en integraalrekening, vaak gebruikt om het meest robuuste ontwerp te maken. Het gebruik van calculus zorgt ook voor een verandering in de manier waarop andere architectuurprojecten worden ontworpen, waardoor de grenzen van welke soorten vormen kunnen worden gebruikt om de mooiste gebouwen te maken. Hoewel veel gebouwen bogen hebben met perfecte symmetrie, kan calculus bijvoorbeeld worden gebruikt om doorgangen te creëren die niet symmetrisch zijn, samen met andere vreemde vormen die nog steeds structureel gezond kunnen zijn.