Detail předmětu

Matematika II

FSI-2MAk. rok: 2019/2020

Diferenciální a integrální počet funkcí více proměnných včetně problémů hledání extrémů, výpočtu limit, derivací, diferenciálů, dvojných a trojných integrálů. Dále jsou probírány křivkové a plošné integrály ve skalárním i vektorovém poli. Součástí cvičení je práce s matematickým softwarem MAPLE.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

8

Garant předmětu

prof. RNDr. Miroslav Doupovec, CSc., dr. h. c.

Zajišťuje ústav

Ústav matematiky (ÚM)

Výsledky učení předmětu

Studenti získají základní znalosti z diferenciálního a integrálního počtu funkcí více proměnných. Budou schopni aplikovat tyto znalosti v technických problémech. Po absolvování předmětu budou studenti připraveni pro studium fyziky, mechaniky a dalších technických disciplín.

Prerekvizity

Lineární algebra, diferenciální a integrální počet funkcí jedné proměnné.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.

Způsob a kritéria hodnocení

POŽADAVKY NA UDĚLENÍ ZÁPOČTU: V rámci cvičení jsou zařazeny 2 kontrolní práce (každá maximálně za 12 bodů) a dále semestrální práce z počítačové podpory (maximálně 1 bod). Celkem je v rámci cvičení možno získat maximálně 25 bodů. Podmínkou udělení zápočtu je získání alespoň 6 bodů z každé kontrolní práce. Studentům, kteří nesplní podmínky zápočtu, bude v průběhu prvních dvou týdnů zkouškového období umožněno napsat opravný test.

FORMA ZKOUŠEK:
Zkouška má povinnou písemnou (případně ústní) část.
Písemná část trvá 120 minut, přičemž budou zadány 4 otázky specifikované níže:
1. otázka: Základní vlastnosti funkcí více proměnných: definiční obory, parciální derivace, gradient, směrové derivace apod. (max. 10 bodů)
2. otázka: Diferenciální počet funkcí více proměnných: Taylorův polynom, extrémy, funkce zadané implicitně (max. 25 bodů)
3. otázka: Dvojný a trojný integrál (max. 20 bodů)
4. otázka: Křivkový a plošný integrál (max. 20 bodů)
Součástí výše uvedených otázek může být i teoretická otázka.

PRAVIDLA KLASIFIKACE
1. Výsledky ze cvičení (maximálně 25 bodů)
2. Výsledky z písemné zkoušky (maximálně 75 bodů)

Klasifikační hodnocení studenta:
0-49 bodů: F
50-59 bodů: E
60-69 bodů: D
70-79 bodů: C
80-89 bodů: B
90-100 bodů: A

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty se základy diferenciálního a integrálního počtu funkcí více proměnných tak, aby byli schopni studovat technické předměty a obory a řešit příslušné inženýrské problémy. Dalším úkolem předmětu je rozvíjet logické myšlení studentů.

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

Účast na přednáškách je doporučená, účast na cvičeních je povinná a kontrolovaná. Výuka probíhá dle týdenních rozvrhů.
Způsob nahrazování zameškané výuky je plně v kompetenci učitele.

Základní literatura

Rektorys K. a spol.: Přehled užité matematiky I,II (SNTL Praha, 1988)
Satunino, L.S., Hille, E., Etgen, J.G.: Calculus: One and Several Variables, Wiley 2002
Sneall D.B. - Hosack J.M.: Calculus, An Integrated Approach
Thomas G. B.: Calculus (Addison Wesley, 2003)
Thomas G.B. - Finney R.L.: Calculus and Analytic Geometry, 7th edition

Doporučená literatura

Děmidovič B. P.: Sbírka úloh a cvičení z matematické analýzy
Eliáš J., Horváth J., Kajan J.: Zbierka úloh z vyššej matematiky I, II, III, IV (Alfa Bratislava, 1985)
Karásek J.: Matematika II (skriptum VUT)
Mezník I. - Karásek J. - Miklíček J.: Matematika I pro strojní fakulty (SNTL 1992)
Rektorys K. a spol.: Přehled užité matematiky I,II (SNTL, 1988)
Thomas G.B., Finney R.L.: Calculus and Analytic Geometry (7th edition)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program B3S-P bakalářský

    obor B-STI , 1 ročník, letní semestr, povinně volitelný
    obor B-KSB , 1 ročník, letní semestr, povinný

  • Program B3A-P bakalářský

    obor B-MET , 1 ročník, letní semestr, povinný

  • Program B-PDS-P bakalářský 1 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Šremr, Ph.D.
doc. Mgr. Petr Vašík, Ph.D.
prof. RNDr. Miroslav Doupovec, CSc., dr. h. c.
prof. RNDr. Jan Čermák, CSc.

Osnova

1.týden: Funkce více proměnných: základní pojmy, limita a spojitost, parciální derivace.
2.týden: Parciální derivace vyšších řádů, gradient, směrová derivace, diferenciál prvního řádu a vyšších řádů, tečná rovina ke grafu funkce dvou proměnných.
3.týden: Taylorův polynom, lokální extrémy funkcí více proměnných.
4.týden: Vázané extrémy, globální extrémy.
5.týden: Funkce zadané implicitně.
6.týden: Dvojný a trojný integrál, Fubiniova věta: výpočet na normálních množinách.
7.týden: Věta o substituci, cylindrické a sférické souřadnice.
8.týden: Aplikace dvojného a trojného integrálu.
9.týden: Křivky a jejich orientace, křivkový integrál prvního druhu a jeho aplikace.
10.týden: Křivkový integrál druhého druhu a jeho aplikace, Greenova věta.
11.týden: Nezávislost křivkového integrálu na integrační cestě, potenciál, operátory nabla a delta, divergence a rotace vektorového pole.
12.týden: Plochy (parametrické rovnice, pojem orientace plochy), plošný integrál prvního druhu a jeho aplikace.
13.týden: Plošný integrál druhého druhu a jeho aplikace, Gaussova-Ostrogradského a Stokesova věta.

Cvičení

44 hod., povinná

Vyučující / Lektor

RNDr. Ludmila Chvalinová, CSc.
prof. Aleksandre Lomtatidze, DrSc.
doc. Mgr. Petr Vašík, Ph.D.
doc. Mgr. Zdeněk Opluštil, Ph.D.
doc. RNDr. Jiří Tomáš, Dr.
Mgr. Jan Pavlík, Ph.D.
Mgr. Jana Hoderová, Ph.D.
prof. Mgr. Pavel Řehák, Ph.D.
doc. RNDr. Jiří Klaška, Dr.
doc. Ing. Jiří Šremr, Ph.D.
doc. Mgr. et Mgr. Aleš Návrat, Ph.D.
Ing. Lucie Fedorková
Mgr. Jana Procházková, Ph.D.
Mgr. Viera Štoudková Růžičková, Ph.D.
prof. RNDr. Jan Čermák, CSc.

Osnova

První týden: výpočet nevlastních integrálů a aplikace Riemannova integrálu. Další týdny: cvičení k přednáškám z předchozího týdne.

Cvičení s počítačovou podporou

8 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. RNDr. Miroslav Doupovec, CSc., dr. h. c.

Osnova

Počítačová podpora probíhá na bázi programu MAPLE v počítačové učebně. Povinná témata: Nakreslení grafu funkce více proměnných (zadané explicitně), nakreslení grafu funkce více proměnných (zadané parametricky nebo implicitně), extrémy funkcí více proměnných (grafické znázornění).