Detail předmětu
Maticový a tenzorový počet
FEKT-MMATAk. rok: 2014/2015
Definice matice. Základní pojmy. Rovnost a nerovnost matic. Transponování matic. Některé druhy matic. Determinant, základní vlastnosti. Základní operace s maticemi. Speciální tvary matic. Lineární závislost a nezávislost. Řád a hodnost matice. Inverzní matice.
Řešení lineárních algebraických rovnic. Linéární a kvadratické formy. Spektrální vlastnosti matic, vlastní čísla, vlastní vektory a charakteristické rovnice. Lineární prostor, dimenze. Linearní transformace souřadnic vektoru.
Kovariantní a kontravariantní souřadnice vektoru a jejich transformace. Definice tenzoru. Tenzor kovariantní, kontravariatní a smíšený. Operace s tenzory. Operace s tenzory. Součet dvou tenzorů. Násobek tenzoru reálným číslem. Úžení tenzorů. Symetrie a antisymetrie tenzorů.
Jazyk výuky
Počet kreditů
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
- definovat pojem matice, soustavy lineárních rovnic a jejího řešení, vektorového prostoru, jeho dimenze a báze, součtu a průniku vektorových prostorů, skalárního součinu, ortogonálního průmětu, aproximace ortogonálním průmětem, ortogonálního doplňku, vlastního vektoru a vlastního čísla matice, kvadratické formy, duálního vektorového prostoru, kovariantní a kontravariantní báze, kovariantního, kontravariantního a smíšeného tenzoru, tenzorového a antisymetrického součinu, antilineární formy;
- vysvětlit obsah výše uvedených pojmů a jejich vzájemné souvislosti;- aplikovat nejdůležitější teorémy maticového a tenzorového počtu při řešení konkrétních úloh;
- vypočítat řešení obecné soustavy lineárních rovnic;
- určit dimenzi a bázi vektorového prostoru;
- vypočítat matici přechodu mezi bázemi a nové souřadnice vektoru;
- vypočítat součet a průnik vektorových prostorů;
- vypočítat ortogonální průměty vektorů a matice ortogonálních projekcí;
- vypočítat vlastní vektory a vlastní hodnoty matice;
- vypočítat diagonální tvar samoadjungované matice a příslušné ortogonální transformační matice;
- určit deficitnost kvadratické formy;
- určit typ kvadratické plochy;
- vypočítat souřadnice vektorů, lineárních forem a tenzorů ve standardní, kovariantní a kontravariantní bázi;
- vypočítat tenzorový a antisymetrický (vnější) součin tenzorů,
- vyjmenovat hlavní aplikace maticového a tenzorového počtu vně matematiky.
Prerekvizity
- popsat nejdůležitější číselné množiny (přirozená, celá, racionální, reálná a komplexní čísla);
- vysvětlit základní vlastnosti výše uvedených číselných množin zejména s ohledem na jejich mohutnost a existenci řešení algebraických rovnic.
- aplikovat základní pravidla pro práci s komplexními čísly;
- aplikovat základní pravidla pro úpravy algebraických výrazů;
- vypočítat řešení jednoduchých soustav lineárních rovnic dosazovací metodou;
- vypočítat kořeny kvadratické rovnice;
- vypočítat kořeny vybraných rovnic n-tého stupně pomocí Hornerova schématu;
- vypočítat derivace a integrály jednoduchých funkcí jedné reálné proměnné, zejména funkcí elementárních;
- vypočítat řešení velmi jednoduché obyčejné diferenciální rovnice metodou separace proměnných.
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Způsob a kritéria hodnocení
Osnovy výuky
Determinant čtvercové komplexní matice.
Operace s maticemi, speciální tvary matic. Inverzní matice.
Použití matic k řešení soustav lineárních algebraických rovnic.
Lineární, bilineární a kvadratické formy. Definitnost kvadratických forem.
Spektrální vlastnosti matic.
Lineární prostor, báze, dimenze.
Lineární transformace souřadnic vektoru.
Kovariantní a kontravariantní souřadnice vektoru.
Definice tenzoru.
Tenzor kovariantní, kontravariantní, smíšený.
Operace s tenzory.
Symetrie a antisymetrie tenzorů druhého řádu.
Učební cíle
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Základní literatura
Boček L.: Tenzorový počet, SNTL Praha 1976.
Demlová, M., Nagy, J., Algebra, STNL, Praha 1982.
Havel V., Holenda J.: Lineární algebra, SNTL, Praha 1984.
Hrůza B., Mrhačová H.: Cvičení z algebry a geometrie. Ediční stř. VUT 1993, skriptum
Kolman, B., Elementary Linear Algebra, Macmillan Publ. Comp., New York 1986.
Kolman, B., Introductory Linear Algebra, Macmillan Publ. Comp., New York 1991.
Krupka D., Musilová J., Lineární a multilineární algebra, Skriptum Př. f. MU, SPN, Praha, 1989.
Schmidtmayer J.: Maticový počet a jeho použití, SNTL, Praha, 1967.
Zařazení předmětu ve studijních plánech
- Program EEKR-M1 magisterský navazující
obor M1-EST , 1 ročník, letní semestr, teoretická nadstavba
obor M1-EVM , 1 ročník, letní semestr, teoretická nadstavba
obor M1-EEN , 1 ročník, letní semestr, teoretická nadstavba
obor M1-TIT , 1 ročník, letní semestr, teoretická nadstavba
obor M1-KAM , 1 ročník, letní semestr, teoretická nadstavba
obor M1-SVE , 1 ročník, letní semestr, teoretická nadstavba - Program EEKR-M magisterský navazující
obor M-SVE , 1 ročník, letní semestr, teoretická nadstavba
obor M-EVM , 1 ročník, letní semestr, teoretická nadstavba
obor M-EEN , 1 ročník, letní semestr, teoretická nadstavba
obor M-TIT , 1 ročník, letní semestr, teoretická nadstavba
obor M-EST , 1 ročník, letní semestr, teoretická nadstavba
obor M-KAM , 1 ročník, letní semestr, teoretická nadstavba
obor M-SVE , 2 ročník, letní semestr, teoretická nadstavba
obor M-TIT , 2 ročník, letní semestr, teoretická nadstavba
obor M-EST , 2 ročník, letní semestr, teoretická nadstavba - Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)
obor ET-CZV , 1 ročník, letní semestr, teoretická nadstavba
- Program AUDIO-P magisterský navazující
obor P-AUD , 1 ročník, letní semestr, volitelný mimooborový
obor P-AUD , 2 ročník, letní semestr, volitelný mimooborový
Typ (způsob) výuky
Přednáška
Vyučující / Lektor
Osnova
Determinant čtvercové komplexní matice.
Operace s maticemi, speciální tvary matic. Inverzní matice.
Použití matic k řešení soustav lineárních algebraických rovnic.
Lineární, bilineární a kvadratické formy. Definitnost kvadratických forem.
Spektrální vlastnosti matic.
Lineární prostor, báze, dimenze.
Lineární transformace souřadnic vektoru.
Kovariantní a kontravariantní souřadnice vektoru.
Definice tenzoru.
Tenzor kovariantní, kontravariantní, smíšený.
Operace s tenzory.
Symetrie a antisymetrie tenzorů druhého řádu.
Cvičení na počítači
Vyučující / Lektor
Osnova
Spektrální vlastnosti matic.
Operace s tenzory.