Obiettivi formativi
Al termine dell'attivita' formativa lo studente dovra' aver acquisito una solida comprensione e conoscenza delle nozioni elementari del calcolo differenziale ed integrale per funzioni di piu' variabili reali e della teoria delle equazioni differenziali ordinarie. Il corso pone enfasi sugli aspetti di calcolo piuttosto che sugli aspetti piu' teorici della disciplina.
In particolare, nell'ambito degli argomenti trattati nel programma, lo studente dovra' essere in grado di
1. utilizzare gli strumenti del calcolo differenziale ed integrale per funzioni di piu' variabili reali e la teoria delle equazioni differenziali ordinarie per la risoluzione di problemi di media difficolta';
2. analizzare e valutare la coerenza e la correttezza di argomentazioni e risultati ottenuti da lui o da altri;
3. comunicare in modo chiaro e preciso contenuti matematici utilizzando correttamente il lessico scientifico specifico della disciplina.
Prerequisiti
Solida conoscenza di Analisi Matematica 1 e Geometria.
Contenuti dell'insegnamento
Calcolo differenziale ed integrale per funzioni di piu' variabili reali ed equazioni differenziali ordinarie.
Programma esteso
1) Preliminari di algebra lineare e topologia. Algebra lineare e geometria: spazi vettoriali, norma e prodotto scalare e disuguaglianza di Cauchy--Schwarz; applicazioni lineari e matrici, autovalori e diagonalizzazione delle matrici simmetriche, forme quadratiche; elementi di geometria analitica nel piano e nello spazio. Topologia: punti interni, di accumulazione e di frontiera; insiemi aperti ed insiemi chiusi; insemi compatti ed insiemi connessi. 2) Calcolo differenziale. Limiti e continuita': limiti per funzioni di piu' variabili reali; funzioni continue di piu' variabili reali; teoremi di Weierstrass e dei valori intermedi. Calcolo differenziale: derivate direzionali e parziali, funzioni differenziabili scalari e vettoriali, gradiente e suo significato; piano tangente, vettori tangenti e normali al grafico di una funzione; differenziabilita' della funzione composta; funzioni con gradiente nullo; funzioni differenziabili di classe C1. Teorema di inversione locale. Diffeomorfismi e cambi di variabile. Funzioni di classe C2: funzioni di classe C2, teorema di Schwarz e matrice Hessiana; formula di Taylor del secondo ordine; massimi e minimi locali e globali, punti di sella; condizioni necessarie e/o sufficienti per l'ottimizzazione di funzioni. Superfici: teorema della funzione implicita e moltiplicatori di Lagrange. 3) Curve e campi vettoriali. Curve orientate: semplici, chiuse, lisce e regolari; lunghezza di una curva e rettificabilita' delle curve lisce; curve equivalenti e ascissa curvilinea. Campi vettoriali: integrale curvilineo di un campo vettoriale; campi conservativi e potenziali; campi irrotazionali. 4) Integrali multipli Integrazione: insiemi misurabili e misura secondo Peano--Jordan; integrale e sue proprieta'; funzioni integrabili; formule di riduzione e teorema di Fubini. Cambio di variabili negli integrali multipli: teorema di cambiamento di variabili negli integrali multipli; significato geometrico dello Jacobiano per le trasformazioni lineari; cambiamento di coordinate polari piane, sferiche e cilindriche. 5) Equazioni Differenziali Ordinarie Equazioni differenziali ordinarie: definizioni ed esempi; teoremi di esistenza locale ed unicita'; soluzioni massimali e soluzioni globali; risoluzione di alcuni tipi di equazioni scalari (lineari, a variabili separabili, di Bernoulli). Equazioni differenziali lineari del secondo ordine: sistema fondamentale di soluzioni; formula di variazione delle costanti arbitrarie di Lagrange.
Bibliografia
E. ACERBI - G. BUTTAZZO "Secondo corso di analisi matematica", Pitagora, Bologna 2016
Metodi didattici
Lezioni frontali ed esercitazioni (4 + 2 ore per settimana).
Modalità verifica apprendimento
La verifica dell'apprendimento avviene in forma tradizionale attraverso un esame finale costituito da una prova scritta e da un colloquio orale. Non sono previste prove intermedie.
La prova scritta consiste di esercizi a risposta multipla e a risposta aperta relativi al programma svolto. Il colloquio orale e' subordinato al superamento della prova scritta (votazione non inferiore a 18/30) e verte sulla discussione della prova scritta e su tutto il programma svolto a lezione. Il voto finale e' ottenuto come media pesata dei voti delle due parti (1/3 e 2/3).
Altre informazioni
Il corso si svolge a ritmo sostenuto ed e' essenziale lavorare costantemente durante il semestre.
Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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