Obiettivi formativi Conoscenza e comprensione dei concetti e delle tecniche di base dell’algebra lineare e della geometria analitica nel piano e nello spazio e capacità di applicarle allo studio e alla risoluzione di…
Scheda dell'insegnamento
Obiettivi formativi
Obiettivi formativi Conoscenza e comprensione dei concetti e delle tecniche di base dell’algebra lineare e della geometria analitica nel piano e nello spazio e capacità di applicarle allo studio e alla risoluzione di semplici problemi anche nell'ambito di altri insegnamenti. Conoscenza e capacità di comprensione Buona conoscenza teorica e pratica di matrici, sistemi lineari e altre nozioni fondamentali di algebra lineare e capacità di comprensione di queste tematiche anche nell'ambito di altri insegnamenti. Capacità di applicare conoscenza e comprensione Capacità di utilizzare le competenze acquisite per risolvere semplici problemi su matrici, sistemi lineari e altre nozioni fondamentali di algebra lineare anche per sviluppi richiesti in altri insegnamenti. Autonomia di giudizio Buona capacità di riconoscere, inquadrare e impostare la risoluzione di semplici problemi su matrici, sistemi lineari e altre nozioni fondamentali di algebra lineare, eventualmente selezionando opportunamente tra i metodi appresi. Abilità comunicativa Buona capacità di esposizione di concetti e tecniche di base di algebra lineare nonché di metodi risolutivi di semplici problemi. Capacità di apprendimento Buona capacità di apprendimento delle questioni di carattere matematico in altri insegnamenti, in forza della comprensione del carattere logico-deduttivo della disciplina.
Programma
Nota: di ogni concetto vengono trattati definizioni, proprietà, relazioni e/o operazioni, esempi, eventuali rappresentazioni grafiche, teoremi; un *asterisco indica quelli completi di dimostrazione (ma non le brevi dimostrazioni di enunciati più semplici). L'ordine di trattazione degli argomenti a lezione non è necessariamente quello qui indicato. Gli argomenti in ciascuno dei capoversi saranno trattati in un numero indicativo di sette-otto ore.
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Sommatorie e produttorie: termini, indici, estremi.
Numeri naturali e principio di induzione: varie forme del principio di induzione.
Binomio di Newton: permutazioni, combinazioni semplici, coefficiente binomiale, *binomio di Newton.
Numeri complessi: campi, piano cartesiano dei numeri complessi, teorema fondamentale dell'algebra, coordinate cartesiane e polari, formula di Eulero.
Spazi vettoriali: combinazioni lineari, generatori, dipendenza lineare, basi, dimensione, *esistenza e unicità delle coordinate, teorema di estensione a base, teorema di estrazione di base, *dimensione di sottospazi vettoriali, somma e somma diretta di sottospazi vettoriali, *relazione tra somma diretta di due sottospazi vettoriali e loro intersezione, *teorema di Grassmann.
Matrici: matrici, operazioni, matrici speciali, determinante, formula di Sarrus, sviluppo di Laplace, teorema di Binet, matrice inversa, minori, rango, operazioni di riga, eliminazione di Gauss (o riduzione per righe).
Spazi affini e sistemi lineari: sottospazi affini, sottospazi vettoriali associati, dimensione, sistemi di equazioni lineari, omogeneità, risolubilità, *teorema di Rouché-Capelli, spazio delle soluzioni, teorema di Cramer.
Applicazioni lineari: applicazioni lineari, nucleo, immagine, *relazione tra iniettività e nucleo, suriettività, biiettività, *esistenza e unicità dell'applicazione lineare assegnata su una base, nullità, rango, *teorema di nullità più rango, matrici associate, cambiamenti di base, *relazione tra matrici ortogonali e basi ortonormali.
Endomorfismi lineari e loro diagonalizzazione: autovettori, autovalori, autospazi, polinomio caratteristico e suoi coefficienti, *invarianza del polinomio caratteristico, molteplicità algebrica e geometrica di autovalori e loro relazione, *condizioni di diagonalizzabilità di endomorfismi, diagonalizzazione di endomorfismi, endomorfismi simmetrici, teorema spettrale nel caso reale (*ortogonalità di autovettori di autovalori distinti).
Forme bilineari reali e loro diagonalizzazione: forme bilineari reali, matrici associate, cambiamenti di base, minori principali, forme bilineari speciali, criteri per il riconoscimento di forme bilineari speciali, forme quadratiche, segnatura di forme bilineari simmetriche, teorema di Sylvester, criterio di Cartesio, diagonalizzazione di forme bilineari simmetriche.
Prodotti scalari: prodotti scalari, norma, *formule di polarizzazione, *identità del parallelogramma, disuguaglianza di Cauchy-Schwarz, angolo tra vettori, proiezione ortogonale, basi ortogonali e ortonormali, procedimento di Gram-Schmidt, matrici ortogonali, complemento ortogonale.
Geometria analitica di sottospazi affini di R^3: punti, rette, piani, tipologie di equazioni, conversione tra tipi di equazioni, posizioni reciproche, fasci di rette e piani, intersezioni.
Modalità d'esame
L'esame di profitto consiste in una prova scritta (o due prove scritte parziali d'esonero) e una orale. La prova scritta dura dalle due alle tre ore. Per sostenere la prova orale occorre aver superato una prova scritta o entrambe le prove scritte parziali. La valutazione finale risulta da quella di entrambe le prove con pari peso, sebbene la prova orale non riceva una valutazione autonoma.
La preparazione dell'esaminando viene verificata in ciascuna prova (scritta od orale) mediante la risoluzione di esercizi sugli argomenti svolti a lezione (modalità prevalente nella prova scritta) e l'enunciazione e la dimostrazione di teoremi illustrati a lezione (modalità prevalente nella prova orale). Nella prova scritta potranno essere presenti anche quesiti a risposta chiusa; nella prova orale si discuterà anche l'elaborato della prova scritta.
Testi di riferimento
Testi consigliati (ma non obbligatori):
Teoria:
- Appunti delle lezioni scaricabili dalla pagina web del corso
- M. Abate, C. de Fabritiis, Geometria analitica con elementi di algebra lineare, McGraw-Hill
Esercizi:
- Raccolta di tracce di esercizi d'esame scaricabili dalla pagina web del corso
- M. Abate, C. de Fabritiis, Esercizi di geometria, McGraw-Hill
(Qualsiasi testo di algebra lineare di livello universitario.)
Codice insegnamento 10629290