Detail předmětu
Matematika III
FSI-3MAk. rok: 2017/2018
Předmět má seznámit studenty se základy teorie nekonečných řad a se základními pojmy a metodami řešení obyčejných a parciálních diferenciálních rovnic. Tyto poznatky tvoří nezbytný teoretický základ pro studium fyzikálních a inženýrských disciplin. Předmět zahrnuje následující témata:
Nekonečné řady. Číselné řady. Funkční řady. Mocninné řady.
Taylorovy řady a rozvoje funkcí v Taylorovy řady. Fourierovy řady a rozvoje funkcí ve Fourierovy řady.
Obyčejné diferenciální rovnice. Diferenciální rovnice prvního řádu.
Lineární diferenciální rovnice vyšších řádů. Soustavy lineárních diferenciálních rovnic prvního řádu.
Parciální diferenciální rovnice. Klasifikace.
Jazyk výuky
Počet kreditů
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
diferenciálních rovnic. Na vybraných úlohách se seznámí s konstrukcí
diferenciální rovnice jako matematického modelu dané úlohy, s problémy
existence a jednoznačnosti jejího řešení a s výběrem vhodné metody
řešení. Naučí se posuzovat otázky konvergence nekonečných řad
a možnosti rozvojů funkcí v Taylorovy a Fourierovy řady.
Prerekvizity
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Způsob a kritéria hodnocení
podmínek průběžné kontroly znalostí. Získání minimálně poloviny všech možných 20 bodů
z obou kontrolních prací, z nichž první se koná v osmém a
druhá ve třináctém výukovém týdnu. Pokud student tuto podmínku
nesplní, lze v odůvodněných případech stanovit podmínku náhradní.
Zkouška: Zkouška prověřuje znalosti definic a vět (zejména schopnost
jejich užití na vybraných úlohách) a praktickou dovednost při řešení
příkladů. Zkouška je písemná (příp. i ústní). Písemná zkouška se skládá z testové části (8 příkladů) a praktické části (4 příklady).
Témata testové části: Číselné a funkční řady, Fourierovy řady, ODR a jejich vlastnosti, řešení ODR metodou nekonečných řad a pomocí Laplaceovy transformace, jednoduchá fyzikální úloha, základy teorie PDR.
Témata praktické části: Rozvoj dané funkce do Taylorovy řady, řešení ODR 1. řádu, řešení lineární ODR vyššího řádu, řešení soustavy lineárních ODR 1. řádu.
Do klasifikačního hodnocení se zahrnuje výsledek písemné zkoušky (maximálně 75 bodů), hodnocení ze cvičení (maximálně 20 bodů) a hodnocení ze cvičení s počítačovou podporou (maximálně 5 bodů).
Klasifikační hodnocení studenta: výborně (90-100 bodů), velmi dobře
(80-89 bodů), dobře (70-79 bodů), uspokojivě (60-69 bodů), dostatečně (50-59 bodů), nevyhovující (0-49 bodů).
Učební cíle
řešení obyčejných a parciálních diferenciálních rovnic a se
základy teorie nekonečných řad. Úkolem předmětu je ukázat, že
poznatky z teorie diferenciálních rovnic se uplatňují zejména
ve fyzice a technických vědních oborech, a že základní znalosti
nekonečných řad jsou předpokladem při řešení rozličných úloh.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Základní literatura
Doporučená literatura
Čermák, J.: Sbírka příkladů z Matematické analýzy III a IV, Brno, 1998. (CS)
Logan, J.D.: A First Course in Differential Equations. New York, Springer, 2006. (EN)
Zařazení předmětu ve studijních plánech
- Program B3A-P bakalářský
obor B-MTI , 2 ročník, zimní semestr, povinný
obor B-MET , 2 ročník, zimní semestr, povinný - Program B3S-P bakalářský
obor B-KSB , 2 ročník, zimní semestr, povinný
obor B-STI , 2 ročník, zimní semestr, povinný - Program M2I-P magisterský navazující
obor M-STG , 1 ročník, zimní semestr, povinný
obor M-VSR , 1 ročník, zimní semestr, povinný
obor M-PRI , 1 ročník, zimní semestr, povinný
obor M-AIŘ , 1 ročník, zimní semestr, povinný
obor M-STM , 1 ročník, zimní semestr, povinný
obor M-SLE , 1 ročník, zimní semestr, povinný
obor M-FLI , 1 ročník, zimní semestr, povinný
obor M-TEP , 1 ročník, zimní semestr, povinný
obor M-ENI , 1 ročník, zimní semestr, povinný
obor M-ADI , 1 ročník, zimní semestr, povinný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
Vyučující / Lektor
Osnova
2. Funkční a mocninné řady. Typy konvergence a základní vlastnosti.
3. Taylorovy řady a rozvoje funkcí v Taylorovy řady.
4. Fourierovy řady. Otázky konvergence a rozvoje funkcí.
5. ODR. Základní pojmy. Analytické metody řešení ODR 1. řádu. Existence a jednoznačnost řešení.
6. ODR vyššího řádu. Vlastnosti a metody řešení homegenní lineární ODR vyššího řádu.
7. Vlastnosti a metody řešení nehomogenní lineární ODR vyššího řádu.
8. Laplaceova transformace a její užití při řešení lineární ODR.
9. Soustavy ODR 1. řádu. Vlastnosti a metody řešení homogenních lineárních soustav 1. řádu.
10. Vlastnosti a metody řešení nehomogenních lineárních soustav 1. řádu
11. Stabilita řešení ODR. Okrajový problém pro ODR 2. řádu.
12. PDR. Základní pojmy.
13. Klasifikace PDR 2. řádu a základní metody řešení.
Cvičení
Vyučující / Lektor
RNDr. Rudolf Hlavička, CSc.
doc. Ing. Jiří Šremr, Ph.D.
doc. András Rontó
prof. Mgr. Pavel Řehák, Ph.D.
Mgr. Jitka Zatočilová, Ph.D.
Ing. Tomáš Kisela, Ph.D.
Ing. Hana Druckmüllerová, Ph.D.
doc. Mgr. Zdeněk Opluštil, Ph.D.
Ing. Barbora Navrátilová
doc. Ing. Petr Tomášek, Ph.D.
doc. Mgr. Petr Vašík, Ph.D.
Osnova
2. Číselné řady.
3. Funkční a mocninné řady.
4. Taylorovy řady.
5. Fourierovy řady.
6. Analytické metody řešení ODR 1. řádu.
7. Pokračování předcházejícího cvičení.
8. Homogenní lineární ODR vyššího řádu.
9. Nehomogenní lineární ODR vyššího řádu.
10. Laplaceova transformace při řešení lineárních ODR.
11. Homogenní soustavy lineárních ODR 1. řádu.
12. Nehomogenní soustavy lineár. ODR 1. řádu.
13. Fourierova metoda řešení PDR.
Cvičení s počítačovou podporou
Vyučující / Lektor
Osnova