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K 3. K 2. i(t). i’. K 6. K 4. G. K 1. K 5. I ESONERO MODELLI DI SISTEMI BIOLOGICI II 16/5/08 TEMA 1 Il modello di figura relativo al metabolismo del glucosio (modello minimo 6) è descritto dalle equazioni (modello riparametrizzato): dG/dt = (p 1 -X) G+ p 4 G(0) = Gss +D/V
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K3 K2 i(t) i’ K6 K4 G K1 K5 • I ESONERO MODELLI DI SISTEMI BIOLOGICI II 16/5/08 • TEMA 1 • Il modello di figura relativo al metabolismo del glucosio (modello minimo 6) è descritto dalle equazioni (modello riparametrizzato): • dG/dt = (p1-X) G+ p4 G(0) = Gss +D/V • dX/dt = p2X + p3 i(t) • Y(t)=G X(0) = X0 • Se ne analizzi l’identificabilità con il metodo delle trasformazioni di similitudine rispetto ai parametri: p1 p2 p3 p4 e V. Si ricordi che dalle condizioni in stazionario G(0)=GSS X(0)=0 si ha p4=p1GSS • 2. Si illustrino i modelli del ciclo cellulare di pura crescita, indicando i principali limiti.
K3 K2 i(t) i’ K5 K4 G K1 • I ESONERO MODELLI DI SISTEMI BIOLOGICI II 9/6/2006 • TEMA 2 • 1. Si illustri il modello epidemiologico base e le ipotesi su cui è fondato. Si ricavi e si illustri il significato dell’integrale di • Kendall. • 2.Il modello di figura è il modello minimo 7. Le cui equazioni riparametrizzate sono: • dG/dt = (p1 + p2X)G + p3/(1 + p4X) G(0) = Gss+D/V p3 ingresso costante di valore incognito • dX/dt = p5X + i(t) X(0) = X0 • Y(t) = G(t) • Dall’analisi in condizioni stazionarie ottiene p3=p1 Gss • Se ne verifichi l’identificabilità con il metodo delle trasformazioni di similitudine rispetto ai parametri p1 p2 p3 p4 p5.
I ESONERO MODELLI DI SISTEMI BIOLOGICI II 9/6/2006 • TEMA 3 • Si illustri ilmodello SIR e le ipotesi che ne sono alla base. Si analizzi per tale modello la stabilità rispetto al punto di equilibrio non banale • Si analizzi l’identificabilità del modello SIR rispetto ai parametri b, g e m usando il metodo delle trasformazioni di similitudine.
I ESONERO MODELLI DI SISTEMI BIOLOGICI II 9/6/2006 • TEMA 4 • Si illustrino i modelli epidemiologici a due popolazioni • Si illustri il modello epidemiologico SIRS e se ne analizzi la stabilità rispetto al punto di equilibrio banale.
I ESONERO MODELLI DI SISTEMI BIOLOGICI II 9/6/2006 • TEMA 5 • Si illustri il modello epidemiologico base e le ipotesi su cui è fondato. Si ricavino per tale modello i parametri i: intensità dell’epidemia e altezza della curva epidemica h. • Si consideri il modello epidemiologico base in cui si assuma nota la dimensione della popolazione e siano le condizioni iniziali: • x(0)=N-b, y(0)=b, z(0)=0. L’uscita misurata sia la w=dz/dt. • Si dimostri l’identificabilità del modello base con il metodo delle trasformazioni di similitudine per i parametri b, g e b
K3 K2 i(t) i’ K6 K4 G K1 K5 • I ESONERO DI MODELLI DI SISTEMI BIOLOGICI 16/5/08 • TEMA 6 • Il modello di figura relativo al metabolismo del glucosio (modello minimo 6) è descritto dalle equazioni (modello riparametrizzato): • dG/dt = (p1-X) G+ p4 G(0) = Gss +D/V • dX/dt = p2X + p3 i(t) X(0) = 0 • Y=G • Se ne analizzi l’identificabilità con il metodo dello sviluppo in serie dell’uscita rispetto ai parametri: p1 p2 p3 e V • 2. Si illustrino i modelli del ciclo cellulare di pura crescita, indicando i principali limiti.
I ESONERO MODELLI DI SISTEMI BIOLOGICI II 9/6/2006 • TEMA 7 • Si illustrino i modelli di crescita cellulare in cui si tiene conto della fase G0 • Si consideri il modello di figura con condizioni iniziali x1(0)=x2(0)=0 e in cui l’uscita misurata sia y1(t)=x2, y2(t)=x1+x2 • Si analizzi l’identificabilità con il metodo dello sviluppo in serie dell’uscita. u(t) k ax2/(b+x2) x1 x2 k y1(t) S y2(t)
I ESONERO MODELLI DI SISTEMI BIOLOGICI II 9/6/2006 • TEMA 8 • Si consideri il modello compartimentale di figura: • In cui l’ingresso al compartimento 2 viene modificato secondo la U2*= U2/ (k21+x1), quello all’ingresso 1 secondo la U1*=U1+k12x2 e le condizioni iniziali siano x1(0)=x2(0)=0. Dimostrare l’identificabilità del modello con il metodo delle trasformazioni di similitudine. • 2. Analisi del modello epidemiologico SIR k01 U1 x1 k21 k12 x2 k02 U2 y
I ESONERO MODELLI DI SISTEMI BIOLOGICI II 9/6/2006 • TEMA 9 • Si illustrino i modelli di crescita cellulare in cui si tiene conto dell’interazione età-volume • Si consideri il modello di figura con condizioni iniziali x1(0)=x2(0)=0 e in cui l’uscita misurata sia y1(t)=x2, y2(t)=x1+x2 • Si analizzi l’identificabilità con il metodo delle trasformazioni di similitudine. u(t) k ax2/(b+x2) x1 x2 k y1(t) S y2(t)
I ESONERO MODELLI DI SISTEMI BIOLOGICI II 9/6/2006 • TEMA 10 • Si consideri il modello compartimentale di figura: • In cui l’ingresso al compartimento 2 viene modificato secondo la U2*= U2/ (k21+x1) e le condizioni iniziali siano x1(0)=x2(0)=0. Dimostrare l’identificabilità del modello con il metodo dello sviluppo in serie dell’uscita. • 2. Modello della diffusione dell’AIDS k01 U1 x1 k21 k02 x2 U2 y