課程資訊
課程名稱
生命科學數學
Mathematics for Life Scientists 
開課學期
103-1 
授課對象
生命科學院  生態學與演化生物學研究所  
授課教師
謝志豪 
課號
LS5073 
課程識別碼
B21 U2170 
班次
 
學分
全/半年
半年 
必/選修
選修 
上課時間
星期三7,8(14:20~16:20) 
上課地點
生科3A 
備註
與郭鴻基、王慧瑜、沈聖峰合開
總人數上限:50人 
Ceiba 課程網頁
http://ceiba.ntu.edu.tw/1031Bio_Math 
課程簡介影片
 
核心能力關聯
本課程尚未建立核心能力關連
課程大綱
為確保您我的權利,請尊重智慧財產權及不得非法影印
課程概述

課程強調數學模式建立與動態系統的分析;透過簡單數學模式與重要生命科學實用例子說明1)控制方程式的建立;2)解與分析;3)數值模擬;4)科學銓釋等四個建模過程。分析重視多尺度、正負回饋以及穩定度問題,模式例子包含族群成長、掠食與被掠食交互作用、年齡結構、演替過程、行為模式、賽局理論、分子演化、渾沌系統、空間擴散模式等領域。課程也將強調重要數學觀念,並介紹因次分析與尺度分析於科學研究的應用。課程先需為略知微積分與基礎微分方程式知識。課程目的以數學模式強化科學研究能力,學生學習數學模式協助從資料建立理論,以及對理論的數質量化,並學習基礎入門的數值模擬與程式應用。 

課程目標
以數學模式強化科學研究能力,學生學習數學模式協助從資料建立理論,以及對理論的數質量化。 
課程要求
學生須積極參與課程,學期中有基礎數學分析及數值模擬等作業,作為學習評量的依據。最好先修過基礎微積分及普通生物學。 
預期每週課後學習時數
 
Office Hours
備註: 沒有考試,以基礎數學分析及數值模擬程式寫作等作業,作為學習評量的依據。 
指定閱讀
 
參考書目
Modeling the Dynamics of Life, Calculus and Probability for Life Scientists.
by Frederick R. Adler
Modeling Differential Equations in Biology, by C. H. Taubes (ISBN 978-0-521-70843-2)
 
評量方式
(僅供參考)
   
課程進度
週次
日期
單元主題
Week 1
9/17  Review of Basis of Calculus
Commonly Occurring Functions
 
Week 2
9/24  Taylor Expansion and Approximation 
Week 3
10/01  Introduction to Dynamic Modeling
Phase Plane and Graphical Analysis 
Week 4
10/08  Equations of Exponential and Periodic Solutions
e-1 scale, Residence Time, and Relaxation
Feedback, Fast and Slow Scales 
Week 5
10/15  Matrix operation 
Week 6
10/22  Introduction to programming 
Week 7
10/29  History of ecological modeling (analysis homework) 
Week 8
11/05  Species Interactions (competition & predator-prey)
Stability analysis (analysis homework) 
Week 9
11/12  Nonlinear Dynamic Modeling and Numerical Solution (computer practice homework) 
Week 10
11/19  Discrete Model, Analysis, Numerical Solution, and Chaos
(computer practice homework) 
Week 11
11/26  Stability and complexity of ecosystem 
Week 12
12/03  Somatic (body) growth and modeling 
Week 13
12/10  Age structure and life table analysis
(computer practice homework) 
Week 14
12/17  Metapopulations 
Week 15
12/24  Introduction to modeling evolution 
Week 16
12/31  Game Theory 
Week 17
1/07  Dynamic programming