Analiza matematyczna I

"Z A T W I E R D Z A M”
………………………………………………
dr hab. inż. Stanisław Cudziło, prof. WAT
Dziekan Wydziału Nowych Technologii i Chemii
Warszawa, dnia ..........................
SYLABUS PRZEDMIOTU
NAZWA PRZEDMIOTU: ANALIZA MATEMATYCZNA I
Wersja anglojęzyczna: Mathematical analysis I
WTCFXCSI-AI
Kod przedmiotu:
Podstawowa jednostka organizacyjna (PJO):
Wydział Nowych Technologii i Chemii
(prowadząca kierunek studiów)
Kierunek studiów:
Fizyka Techniczna
Specjalność:
wszystkie specjalności
Poziom studiów:
studia pierwszego stopnia
Forma studiów:
studia stacjonarne
Język prowadzenia: polski
Sylabus ważny dla naborów od roku akademickiego 2012/2013
1. REALIZACJA PRZEDMIOTU
Osoby prowadzące zajęcia (koordynatorzy): dr hab. Włodzimierz Domański,
dr hab. Marek Kojdecki, dr hab. Józef Kołakowski
PJO/instytut/katedra/zakład: Wydział Cybernetyki / Instytut Matematyki i Kryptologii / Zakład Analizy
Matematycznej i Matematyki Stosowanej
2. ROZLICZENIE GODZINOWE
forma zajęć, liczba godzin/rygor
(x egzamin, + zaliczenie, # projekt)
semestr
punkty
ECTS
razem
wykłady
ćwiczenia
laboratoria
II
90 /x
40
40 /+
10 /-
7
razem
90 /x
40
40 /+
10 /-
7
projekt
seminarium
3. PRZEDMIOTY WPROWADZAJĄCE WRAZ Z WYMAGANIAMI WSTĘPNYMI


Wstęp do matematyki. Student powinien znać i umieć wykorzystać: symbole i elementarne pojęcia logiki i teorii mnogości, rachunek zdań, prawa rachunku zdań, określenia i właściwości liczb
całkowitych, wymiernych, niewymiernych i rzeczywistych, rachunek zbiorów, określenie i właściwości funkcji i relacji.
Algebra z geometrią. Student powinien znać i umieć wykorzystać: podstawowe struktury algebraiczne, liczby rzeczywiste i zespolone, podstawowe pojęcia, określenia i twierdzenia algebry liniowej i geometrii analitycznej; właściwości wielomianów; rachunek wektorowy i macierzowy,
przestrzenie wektorowe, układy liniowych równań algebraicznych i metody ich rozwiązywania;
analityczne konstrukcje prostych i płaszczyzn, krzywe i powierzchnie drugiego stopnia; wektory i
wartości własne odwzorowań liniowych; formy kwadratowe.

Matematyka z I semestru studiów I stopnia. Student powinien znać w elementarnym zakresie
i umieć wykorzystać: funkcje elementarne; podstawowe pojęcia, określenia i twierdzenia rachunku
różniczkowego i całkowego funkcji jednej zmiennej rzeczywistej.
4. ZAKŁADANE EFEKTY KSZTAŁCENIA
Symbol
Efekty kształcenia
Student, który zaliczył przedmiot,
odniesienie do efektów kształcenia dla
kierunku
W01
Ma podstawową wiedzę, stanowiącą bazę dla zrozumienia i studiowania przedmiotów kierunkowych, w zakresie analizy matematycznej. Zna określenie przestrzeni metrycznej. Zna pojęcia granicy,
ciągłości, różniczki i pochodnej odwzorowania między przestrzeniami metrycznymi. Zna symbole i podstawowe pojęcia rachunku
różniczkowego i całkowego funkcji jednej zmiennej rzeczywistej
oraz rachunku różniczkowego funkcji wielu zmiennych rzeczywistych.
K_W01, K_W02
W02
Zna podstawowe pojęcia, określenia i twierdzenia rachunku różniczkowego i całkowego funkcji jednej zmiennej rzeczywistej oraz
podstawowe pojęcia, określenia rachunku różniczkowego funkcji
wielu zmiennych rzeczywistych. Zna i rozumie pojęcia ciągu i szeregu liczbowego oraz ciągu i szeregu w przestrzeni metrycznej..
Rozumie pojęcia granicy i ciągłości odwzorowania, funkcji, funkcji
pochodnej i całki oznaczonej. Zna podstawowe sposoby i wzory
znajdowania pochodnych oraz całek oznaczonych i nieoznaczonych.
K_W01, K_W02
U01
Umie posługiwać się w podstawowym zakresie językiem analizy
matematycznej, wykorzystując właściwe symbole i odpowiednie
twierdzenia. Umie obliczać granice ciągów, także wyrażeń nieoznaczonych, wykorzystując wzory i twierdzenia. Umie zbadać zbieżność prostych szeregów liczbowych i funkcyjnych, stosując odpowiednie twierdzenia. Umie obliczać granice i badać ciągłość funkcji
jednej zmiennej. Umie znajdować pochodne według określenia i z
wykorzystaniem wzorów i twierdzeń. Umie obliczać proste całki
nieoznaczone, stosując odpowiednie twierdzenia i wzory, w tym
całki funkcji wymiernych. Umie obliczać pochodne cząstkowe. Umie
znajdować różniczki i pochodne odwzorowań między przestrzeniami metrycznymi. Umie wykorzystać rachunek różniczkowy do badania i znajdowania ekstremów funkcji jednej lub wielu zmiennych.
K_U10, K_U17
U02
Umie formułować i rozwiązywać proste problemy z wykorzystaniem
rachunku różniczkowego i całkowego funkcji jednej zmiennej oraz
rachunku różniczkowego funkcji wielu zmiennych i przestrzeni metrycznych.
K_U10, K_U17
K01
Rozumie potrzebę ciągłego dokształcania się i odświeżania wiedzy,
w szczególności związanej ze złożoną strukturą matematyki.
K_K01
5. METODY DYDAKTYCZNE





wykład z możliwym wykorzystaniem technik audiowizualnych,
ćwiczenia rachunkowe ułatwiające opanowanie, zrozumienie i usystematyzowanie wiedzy wyniesionej z wykładów i własnych studiów studentów oraz nabycie umiejętności rachunkowych,
ćwiczenia laboratoryjne z wykorzystaniem programów uczących i programów narzędziowych,
ułatwiające opanowanie, zrozumienie i usystematyzowanie wiedzy wyniesionej z wykładów i własnych studiów studentów oraz nabycie umiejętności rachunkowych,
podanie zadań do samodzielnego rozwiązania i tematów do studiowania,
pisemna praca kontrolna.
6. TREŚCI PROGRAMOWE
liczba godzin
lp
temat/tematyka zajęć
1.
Przestrzenie metryczne. 1. Punkty i zbiory w przestrzeniach metrycznych; zbiory otwarte, domknięte, brzegowe,
spójne, zwarte. Przestrzenie euklidesowe. 2. Zbieżność
ciągów w przestrzeniach metrycznych. Przestrzenie zupełne.
Ciągi liczbowe. 3. Ciągi liczbowe. Twierdzenia o granicach.
Wyrażenia nieoznaczone. Liczba e.
6
6
2.
Granica funkcji. 1. Granica w punkcie odwzorowania między
przestrzeniami metrycznymi. Granica w punkcie funkcji wektorowej wielu zmiennych rzeczywistych. Granica w punkcie
funkcji jednej zmiennej rzeczywistej. 2. Granice właściwe
i niewłaściwe funkcji jednej zmiennej rzeczywistej. Wyrażenia
nieoznaczone. Granice funkcji elementarnych. Twierdzenia
o granicach funkcji. Asymptoty.
4
4
3.
Ciągłość funkcji. 1. Ciągłość odwzorowania między przestrzeniami metrycznymi. Ciągłość w punkcie funkcji wektorowej wielu zmiennych rzeczywistych. 2. Ciągłość z warunkiem
Lipschitza. Zasada Banacha. 3. Ciągłość funkcji jednej
zmiennej. Właściwości funkcji ciągłych. Homeomorfizm.
4
6
4.
Różniczki i pochodne. 1. Różniczka odwzorowania między
przestrzeniami metrycznymi. Pochodna Frécheta. Pochodna
funkcji wektorowej wielu zmiennych rzeczywistych. Pochodna
słaba. 2. (L) Iloraz różnicowy, różniczka i pochodna funkcji
jednej zmiennej rzeczywistej. Pochodne funkcji elementarnych. Pochodne wyższych rzędów. 3. Właściwości funkcji
różniczkowalnych jednej zmiennej rzeczywistej. Wzór Taylora. 4. (R+L) Zastosowania pochodnych. Badanie funkcji.
5. Pochodne cząstkowe. Wzór Taylora dla skalarnej funkcji
wielu zmiennych rzeczywistych. 6. Ekstrema skalarnych
funkcji wielu zmiennych rzeczywistych.
12
10
5.
Szeregi w przestrzeniach metrycznych. 1. Szeregi w przestrzeniach metrycznych. Szeregi liczbowe rzeczywiste i zespolone. Kryteria zbieżności. 2. Zbieżność warunkowa i bezwzględna szeregu liczbowego. Szeregi przemienne. Kryteria
zbieżności. Przykłady; liczby e i π. 3. Ciągi i szeregi funkcyjne. Szereg Taylora dla funkcji jednej zmiennej rzeczywistej.
4. Zastosowania wzoru Taylora. Przykłady rozwinięć TayloraMclaurina.
6
8
6.
Całka nieoznaczona. 1. (R+L) Określenie całki nieoznaczonej. Całkowanie przez części. Całkowanie przez podstawienie. 2. (R+L) Całkowanie funkcji wymiernych. 3. Całkowanie
funkcji trygonometrycznych. Wzory redukcyjne. 4. (L) Całkowanie funkcji niewymiernych.
8
6
6
40
40
10
Razem – studia stacjonarne
wykł. ćwicz.
lab.
proj.
semin.
4
Tematy ćwiczeń rachunkowych (R) i laboratoryjnych (L) podane są z kolejnymi numerami, a materiał
wykładów może być rozłożony inaczej; prace kontrolne przeprowadzane są podczas ćwiczeń.
7. LITERATURA
podstawowa:
R. Rudnicki: Wykłady z analizy matematycznej; WN PWN, Warszawa, 2001.
L. Górniewicz, R.S. Ingarden; Analiza matematyczna dla fizyków, tom 1; PWN, Warszawa, 1981.
F. Leja: Rachunek różniczkowy i całkowy; PWN, Warszawa, 1976.
W. Krysicki, L. Włodarski, Analiza matematyczna w zadaniach, część I i II; PWN, Warszawa, 2002.
uzupełniająca:
W. Kołodziej: Analiza matematyczna; PWN, Warszawa, 1978.
G.M. Fichtenholz: Rachunek różniczkowy i całkowy, tom I, II i III; PWN, Warszawa, 1976.
R. Leitner: Zarys matematyki wyższej, część I i II; WNT, Warszawa, 1994.
R. Leitner, J. Zacharski: Zarys matematyki wyższej, część III; WNT, Warszawa, 1994.
R. Leitner, M. Matuszewski: Z. Rojek, Zadania z matematyki wyższej, część I i II; WNT, Warszawa,
1998.
W. Leksiński, J. Nabiałek, W. Żakowski: Matematyka. Definicje, twierdzenia, przykłady, zadania; WNT,
Warszawa, 1992.
W. Stankiewicz: Zadania z matematyki dla wyższych uczelni technicznych, część I; WNT, Warszawa,
1995.
W. Stankiewicz, J. Wojtowicz: Zadania z matematyki dla wyższych uczelni technicznych, część II;
WNT, Warszawa, 1995.
R. Pratap: Matlab 7 dla naukowców i inżynierów; WN PWN, Warszawa, 2010.
8. SPOSOBY WERYFIKACJI ZAKŁADANYCH EFEKTÓW KSZTAŁCENIA







Przedmiot zaliczany jest na podstawie egzaminu sprawdzającego wiedzę (W01 i W02) i umiejętności (U01 i U02).
Egzamin przeprowadzany jest w formie pisemnej lub pisemnej i ustnej.
Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest zaliczenie ćwiczeń rachunkowych i laboratoryjnych.
Ćwiczenia rachunkowe zaliczane są na podstawie wyników prac kontrolnych przeprowadzanych
pod bezpośrednią kontrolą podczas zajęć (U01, U02, W01, W02) lub w formie zadań do samodzielnego rozwiązania (U01, U02).
Ćwiczenia laboratoryjne zaliczane są łącznie z ćwiczeniami rachunkowymi na podstawie wyników
prac kontrolnych przeprowadzanych pod bezpośrednią kontrolą podczas zajęć (U01, U02, W01,
W02) lub w formie zadań do samodzielnego rozwiązania (U01, U02) oraz na podstawie sprawozdań z wybranych ćwiczeń.
Dodatkowo studenci otrzymują wskazówki do samodzielnego studiowana z zachętą do korzystania z różnorodnych źródeł wiedzy (U03 i K01).
Skala ocen: dostatecznie (3) – student zna i rozumie większość wyłożonych zagadnień, umie
rozwiązywać najprostsze zadania rachunkowe, rozumie treść najważniejszych twierdzeń; dobrze
(4) – student zna i rozumie znaczną większość wyłożonych zagadnień, umie formułować i rozwiązywać najprostsze zadania rachunkowe oraz interpretować ich wyniki za pomocą twierdzeń; bardzo dobrze (5) – student zna i rozumie wszystkie wyłożone zagadnienia, umie formułować i rozwiązywać zadania rachunkowe oraz interpretować ich wyniki za pomocą twierdzeń; dość dobrze
(3,5) i ponad dobrze (4,5) – pośrednio między dostatecznie i dobrze oraz między dobrze i bardzo
dobrze.
autor sylabusa
................................
dr hab. Marek Kojdecki
kierownik Zakładu Analizy Matematycznej
i Matematyki Stosowanej
odpowiedzialnego za przedmiot
................................
dr hab. Marek Kojdecki