Detail předmětu

Matematika I

FCH-BCT_MAT1Ak. rok: 2012/2013

Vektorové prostory. Matice, elementární maticové úpravy a hodnost matice. Souřadnice vektorů vzhledem k bázi, determinant, systémy lineárních rovnic. Skalární součin, ortogonální a ortonormální báze. Vektorový a smíšený součin, význam a aplikace. Základy analytické geometrie, lineární a kvadratické útvary v rovině a v prostoru. Reálná funkce jedné reálné proměnné, definiční obor, obor hodnot. Elementární funkce. Inverzní funkce k funkcím goniometrickým. Základní věta algebry a její důsledky pro racionální funkce. Limita, pravidla pro výpočet limity. Derivace, její geometrický a fyzikální význam, pravidla pro derivování. Derivace složené funkce, L’Hospitalovo pravidlo, Taylorův polynom. Primitivní funkce, neurčitý integrál, základní metody integrace. Určitý integrál Riemannův a Newtonův, nevlastní integrál. Geometrické a fyzikální aplikace určitého integrálu. Pojem diferenciální rovnice, diferenciální rovnice separovatelné, lineární diferenciální rovnice 1. řádu. Lineární diferenciální rovnice vyššího řádu s konstantními koeficienty homogenní a nehomogenní se speciální pravou stranou.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

4

Výsledky učení předmětu

Znalosti, dovednosti a kompetence studentů se projeví v následujících oblastech
1. Student zvládne bezpečně práci s maticemi a řešení systémů lineárních rovnic.
2. Student bude vybaven znalostí elementárních funkcí a jejich vlastností, zvládne pojem limity a derivace a pochopí jejich význam. Naučí se počítat derivace reálných funkcí jedné reálné proměnné a limit s využitím ekvivalentních úprav a L´Hospitalova pravidla. Zvládne úlohu na vyšetření průběhu reálné funkce jedné reálné proměnné.
3. Student bude vybaven znalostmi pojmu neurčitého a určitého integrálu včetně nevlastního. Naučí se základním metodám jejich výpočtu a seznámí se se základními aplikacemi.
4. Student se seznámí s nejjednoduššími typy diferenciálních rovnic, metodami jejich řešení a některými aplikacemi.
5. Student bude umět řešit jednoduché úkoly, zejména fyzikální a chemické povahy vyskytující se v odborných předmětech.

Prerekvizity

Základní znalosti matematiky ve středoškolském rozsahu. Lineární a kvadratické rovnice, nerovnice, základy analytické geometrie lineárních útvarů v rovině a v prostoru.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Zápočet je udělen každému studujícímu, který nemá neomluvenou absenci, aktivně se účastní cvičení a získá požadovaný počet bodů ve třech testech, které se píší během semestru. Udělení zápočtu je nutnou podmínkou pro konání zkoušky. Zkouška je písemná a ústní. Účast na přednáškách je nepovinná. Do celkového hodnocení předmětu se započítává bodové hodnocení ze cvičení.

Osnovy výuky

1. Vektorové prostory, lineární závislost a nezávislost vektorů, báze, dimenze. Základní analytická vyjádření přímky v rovině a v prostoru a roviny v prostoru.
2. Reálné funkce jedné reálné proměnné a jejich vlastnosti.
3. Matice a základní maticové operace, hodnost a determinant.
4. Limita, spojitost a derivace, geometrický, fyzikální a chemický význam, L´Hospitalovo pravidlo, výpočet derivace pomocí základních vzorců a pravidel.
5. Inverzní matice, soustavy lineárních rovnic, Gaussova eliminační metoda.
6. Diferenciál a jeho aplikace, Taylorův polynom a jeho aplikace.
7. Vyšetření průběhu reálné funkce jedné reálné proměnné.
8. Neurčitý integrál a základní metody výpočtu – metoda per partes a substituce I. a II. typu.
9. Integrace goniometrických funkcí, racionálních lomených funkcí a některých funkcí iracionálních, univerzální goniometrická substituce. Určitý integrál.
10. Nevlastní integrál, geometrické a fyzikální aplikace určitého integrálu.
11. Základní pojmy z teorie obyčejných diferenciálních rovnic. Diferenciální rovnice separovatelné, výpočet lineárních diferenciálních rovnic 1. řádu metodou variace konstanty.
12. Lineární diferenciální rovnice vyššího řádu s konstantními koeficienty homogenní a nehomogenní se speciální pravou stranou. Řešení metodou neurčitých koeficientů.
13. Základy analytické geometrie kvadratických útvarů v rovině a v prostoru. Metoda nejmenších čtverců.

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit se prostřednictvím přednášek, cvičení a elearningu se základními pojmy matematiky, nezbytnými pro zvládnutí kurzů fyziky, chemie a inženýrských disciplín. Cílem je rovněž osvojit si základní principy matematického myšlení a učit se je aplikovat ve výše uvedených předmětech.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Aktivní účast na cvičeních a získání minimálně 50 % bodů z každého ze tří testů jsou nutnou podmínkou pro získání zápočtu. V testech se prověřují nejen získané početní dovednosti, ale i schopnost jejich aplikace na jednoduchá praktická zadání. Student je kromě uznání testů za účelem získání zápočtu motivován i ziskem co největšího počtu bodů, které se mu započítávají do celkového hodnocení předmětu. Pokud studující některý test nesplní, má možnost opravy.

Základní literatura

Bayer J., Polcerová M.: Analytická geometrie v příkladech. Skriptum FCH VUT v Brně (CS)
Karásek J., Mezník I.: Matematika pro strojní fakulty. SNTL Praha (CS)
Škrášek J., Tichý Z.: Základy aplikované matematiky 1 SNTL Praha 1989, ISBN 80-03-00150-1 (CS)
Švarc S., Krupková V., Studená V.: Matematická analýza I. Skriptum VUT Brno (CS)
Veselý P., Matematika pro bakaláře. VŠCHT Praha (CS)

Doporučená literatura

Bican L.: Lineární algebra. Academia Praha (CS)
Bubeník, F.: Mathematics for Engineers. ČVUT Praha (CS)
Eliáš J., Horváth J., Kajan J., Šulka R.: Zbierka úloh z vyššej matematiky. ALFA Bratislava (CS)
Howard A., Irl B., Stephen D.: Calculus. John Wiley and Sons (CS)
Jordan, D.W., Smith, P.,: Mathematical Techniques. Oxford (CS)
Karásek J.: Matematika II. Skriptum FSI VUT v Brně (CS)
Rektorys K.: Přehled užité matematiky, díl I, II. Prometheus Praha. (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPCP_CHCHT bakalářský

    obor BPCO_CHM , 1 ročník, zimní semestr, povinný
    obor BPCO_CHTOZP , 1 ročník, zimní semestr, povinný
    obor BPCO_SCH , 1 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program BKCP_CHCHT bakalářský

    obor BKCO_SCH , 1 ročník, zimní semestr, povinný
    obor BKCO_CHTOZP , 1 ročník, zimní semestr, povinný
    obor BKCO_CHM , 1 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program BKCP_CHTP bakalářský

    obor BKCO_PCH , 1 ročník, zimní semestr, povinný
    obor BKCO_BT , 1 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program BPCP_CHTP bakalářský

    obor BPCO_BT , 1 ročník, zimní semestr, povinný
    obor BPCO_CHP , 1 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program BPCP_OOB bakalářský

    obor BPCO_KROO , 1 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program BKCP_OOB bakalářský

    obor BKCO_KROO , 1 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program BPCP_CHCHT bakalářský

    obor BPCO_CHMN , 1 ročník, zimní semestr, povinný
    obor BPCO_CHTOZP , 1 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program CKCP_CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor CKCO_CZV , 1 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program BPCP_CHCHT_AKR bakalářský

    obor BPCO_CHM , 1 ročník, zimní semestr, povinný
    obor BPCO_CHTOZP , 1 ročník, zimní semestr, povinný
    obor BPCO_SCH , 1 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Konzultace v kombinovaném studiu

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor