Detail předmětu

Vektorový a maticový počet

FEKT-BKC-VMPAk. rok: 2023/2024

V části maticového počtu je pozornost zaměřena na vektorové prostory, základní pojmy, lineární kombinace vektorů,lineární závislost,nezávislost vektorů, báze, dimenze vektorového prostoru, maticovou algebru, vlastní čísla a vlastní vektory, maticové funkce a jejich aplikace.
V části numerických metody se probírá řešení nelineárních rovnic a maticových soustav lineárních rovnic, aproximace funkcí pomocí interpolačního polynomu, splajnu a metodou nejmenších čtverců, numerické derivování a integrování.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Zajišťuje ústav

Vstupní znalosti

Student by měl být schopen aplikovat znalosti vektorového počtu v reálném a komplexním oboru na úrovni střední školy.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Práce během semestru je hodnocena maximálně 30 body (tyto body je možné získat za písemky, domácí úkoly a doplňkové teoretické otázky). Dále je možné získat maximálně 10 prémiových bodů za prémiové domácí úkoly a vyšší aktivitu ve cvičení.
Pro získání zápočtu student musí mít alespoň 10 bodů za písemky. Kdo bude mít sice méně než 10, ale alespoň 5, může si jednu písemku na konci semestru opravit.
Závěrečná písemná zkouška je hodnocena maximálně 70 body. Skládá se ze 7 příkladů (4 z maticového počtu a 3 z numerických metod).
Pro úspěšné složení zkoušky musí student získat aspoň 10 bodů z části Maticový počet a aspoň 10 bodů z části Numerické metody.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty se základy vektorového a maticového počtu v reálném i komplexním oboru a základními numerickými metodami řešení systémů rovnic.
- rozhodnout, zda vektory jsou lineárně nezávislé a zda tvoří bázi vektorového prostoru ( v reálném i komplexním oboru)
- sčítat a násobit matice, spočítat determinant čtvercové matice do řádu 4x4, spočítat hodnost matice a inverzní matici
- vyřešit soustavu lineárních rovnic
- určovat definiční obory a načrtnout grafy elementárních funkcí;
- vypočítat vlastní čísla a vektory matice
- analyzovat typ matice pomocí vlastních čísel
- vypočítat exponenciálu matice pro jisté třídy matic
- najít kořen rovnice f(x)=0 metodou půlení intervalů, Newtonovou metodou, metodou prosté iterace, popsat tyto metody včetně podmínek konvergence
- řešit soustavu lineárních rovnic Gaussovou eliminací s výběrem hlavního prvku, Jacobiho a Gauss-Seidelovou iterační metodou a diskutovat výhody a nevýhody těchto metod
- aproximovat funkci pomocí splajnu (lineárního nebo kubického)
- funkci zadanou tabulkou bodů aproximovat metodou nejmenších čtverců pomocí přímky, případně paraboly nebo exponenciály
- vypočítat přibližnou hodnotu 1. nebo 2. derivace zadané funkce v zadaném bodě
- vypočítat přibližnou hodnotu určitého integrálu lichoběžníkovou a Simpsonovou metodou, popsat princip těchto metod, porovnat je z hlediska přesnosti

Základní literatura

FAJMON, B., HLAVIČKOVÁ, I., NOVÁK, M., Matematika 3. Elektronický text FEKT VUT, Brno, 2013 (CS)
SCHMIDTMAYER, J., Maticový počet a jeho použití v technice, SNTL Praha 1974 (CS)

Doporučená literatura

HRUZA, B., MRHAČOVÁ, H., Cvičení z algebry a geometrie. Ediční stř. VUT 1993, skriptum. (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BKC-SEE bakalářský 1 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Cvičení odborného základu

12 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Cvičení s počítačovou podporou

14 hod., povinná

Vyučující / Lektor