Fornire i concetti e gli strumenti fondamentali del calcolo differenziale e integrale per funzioni da R in R, delle serie numeriche e dei numeri complessi; fornire alcuni concetti e strumenti di base del calcolo…
Scheda dell'insegnamento
Obiettivi formativi
Fornire i concetti e gli strumenti fondamentali del calcolo differenziale e integrale per funzioni da R in R, delle serie numeriche e dei numeri complessi; fornire alcuni concetti e strumenti di base del calcolo differenziale e integrale in più variabili e delle equazioni differenziali ordinarie; fornire, attraverso esempi e applicazioni pratiche, un’intuizione dell’utilità dell’Analisi Matematica nella descrizione quantitativa di un fenomeno. Risultati di apprendimento attesi: Saper leggere, comprendere e manipolare (per esempio rappresentare graficamente, approssimare, riscalare, calcolare esattamente) gli oggetti matematici introdotti durante il corso (per esempio serie, funzioni, integrali, gradienti, equazioni differenziali). Conoscerne e comprenderne le principali proprietà.
Conoscenza e capacità di comprensione: Acquisire la padronanza del calcolo differenziale e integrale, dalle funzioni scalari ai campi vettoriali, comprendendo le basi analitiche delle equazioni differenziali.
Capacità di applicare conoscenza: Risolvere problemi di analisi multivariabile, calcolare integrali di superficie e di volume, e integrare equazioni differenziali del primo e secondo ordine.
Autonomia di giudizio: Dimostrare capacità critica nel verificare le ipotesi di teoremi complessi (es. Stokes, Divergenza) prima della loro applicazione formale.
Abilità comunicative: Esprimere concetti matematici con rigore formale, utilizzando correttamente la simbologia dell'analisi moderna.
Capacità di apprendimento: Sviluppare un metodo di studio analitico propedeutico a corsi avanzati di Fisica Matematica e Analisi Superiore.
Programma
1. Ripasso
1.1. Funzioni
1.2. Funzioni Inverse
1.3. Funzioni Goniometriche (o Funzioni Trig.)
1.4. Risoluzione di Equazioni Goniometriche (o Equazioni Trig.)
1.5. Funzioni Esponenziali
1.6. Funzioni Logaritmiche
1.7. Equazioni Esponenziali e Logaritmiche
1.8. Grafici Comuni
2. Limiti
2.1. Retta Tangente e Tassi di Variazione
2.2. Il Limite
2.3. Limiti Unilateri (o Limiti da un Lato)
2.4. Proprietà dei Limiti
2.5. Calcolo dei Limiti
2.6. Limiti Infiniti
2.7. Limiti all'Infinito
2.8. Continuità
2.9. La Definizione di Limite
3. Derivate
3.1. La Definizione di Derivata
3.2. Interpretazione della Derivata
3.3. Formule di Derivazione
3.4. Regola del Prodotto e del Quoziente
3.5. Derivate delle Funzioni Goniometriche (o Funzioni Trig.)
3.6. Derivate delle Funzioni Esponenziali e Logaritmiche
3.7. Derivate delle Funzioni Iperboliche
3.8. Regola della Catena
3.9. Derivate di Ordine Superiore
4. Applicazioni delle Derivate
4.1. Tassi di Variazione
4.2. Punti Critici
4.3. Valori Minimi e Massimi
4.4. Ricerca degli Estremi Assoluti
4.5. La Forma di un Grafico, Parte I
4.6. Il Teorema del Valor Medio
4.7. Problemi di Ottimizzazione
4.8. La Regola di L’Hospital e Forme Indeterminate
4.9. Approssimazioni Lineari
4.10. Differenziali
5. Integrali
5.1. Integrali Indefiniti
5.2. Calcolo degli Integrali Indefiniti
5.3. Regola di Sostituzione per gli Integrali Indefiniti
5.4. Problema dell'Area
5.5. Definizione dell'Integrale Definito
5.6. Calcolo degli Integrali Definiti
5.7. Regola di Sostituzione per gli Integrali Definiti
6. Applicazioni degli Integrali
6.1. Valore Medio di una Funzione
6.2. Area Tra Curve
6.3. Volumi di Solidi di Rivoluzione / Metodo degli Anelli
6.4. Volumi di Solidi di Rivoluzione / Metodo dei Cilindri
6.5. Altri Problemi di Volume
6.6. Lavoro
Capitolo 1: Spazio 3-Dimensionale
Il Sistema di Coordinate 3D
Equazioni di Rette
Equazioni di Piani
Superfici Quadriche
Funzioni di Più Variabili
Funzioni Vettoriali
Calcolo con Funzioni Vettoriali
Vettori Tangente, Normale e Binormale
Lunghezza d'Arco con Funzioni Vettoriali
Curvatura
Velocità e Accelerazione
Coordinate Cilindriche
Coordinate Sferiche
Capitolo 2: Derivate Parziali
Limiti
Derivate Parziali
Interpretazioni delle Derivate Parziali
Differenziali
Regola della Catena
Derivate Direzionali
Capitolo 3: Applicazioni delle Derivate Parziali
Piani Tangenti e Approssimazioni Lineari
Vettore Gradiente, Piani Tangenti e Rette Normali
Minimi e Massimi Relativi
Minimi e Massimi Assoluti
Moltiplicatori di Lagrange
Integrali Multipli
Integrali Doppi
Integrali Iterati
Integrali Doppi su Regioni Generali
Integrali Doppi in Coordinate Polari
Integrali Tripli
Integrali Tripli in Coordinate Cilindriche
Integrali Tripli in Coordinate Sferiche
Cambio di Variabili
Area di Superficie
Area e Volume Riveduti
Capitolo 4: Integrali di Linea
Campi Vettoriali
Integrali di Linea – Parte I
Integrali di Linea di Campi Vettoriali
Teorema Fondamentale degli Integrali di Linea
Campi Vettoriali Conservativi
Teorema di Green
Capitolo 5: Integrali di Superficie (Surface Integrals)
Rotore (Curl) e Divergenza
Superfici Parametriche
Integrali di Superficie di Campi Vettoriali
Teorema di Stokes
Teorema della Divergenza
Capitolo 6: Equazioni Differenziali (Differential Equations)
Concetti Base (Basic Concepts)
Definizioni
Campi di Direzione
Considerazioni Finali
Equazioni Differenziali del Primo Ordine (First Order Differential Equations)
Equazioni Lineari
Equazioni a Variabili Separabili
Equazioni Differenziali di Bernoulli
Sostituzioni
Equazioni Differenziali del Secondo Ordine - Concetti Base (Second Order Differential Equations Basic Concepts)
Radici Reali
Radici Complesse
Radici Ripetute
- 1. Ripasso 1.1. Funzioni1.2. Funzioni Inverse1.3. Funzioni Goniometriche (o Funzioni Trig.)1.4. Risoluzione di Equazioni Goniometriche (o Equazioni Trig.)1.5. Funzioni Esponenziali1.6. Funzioni Logaritmiche1.7. Equazioni Esponenziali e Logaritmiche1.8. Grafici Comuni
- 2. Limiti 2.1. Retta Tangente e Tassi di Variazione2.2. Il Limite2.3. Limiti Unilateri (o Limiti da un Lato)2.4. Proprietà dei Limiti2.5. Calcolo dei Limiti2.6. Limiti Infiniti2.7. Limiti all'Infinito2.8. Continuità2.9. La Definizione di Limite
- 3. Derivate 3.1. La Definizione di Derivata3.2. Interpretazione della Derivata3.3. Formule di Derivazione3.4. Regola del Prodotto e del Quoziente3.5. Derivate delle Funzioni Goniometriche (o Funzioni Trig.)3.6. Derivate delle Funzioni Esponenziali e Logaritmiche3.7. Derivate delle Funzioni Iperboliche3.8. Regola della Catena3.9. Derivate di Ordine Superiore
- 4. Applicazioni delle Derivate 4.1. Tassi di Variazione4.2. Punti Critici4.3. Valori Minimi e Massimi4.4. Ricerca degli Estremi Assoluti4.5. La Forma di un Grafico, Parte I4.6. Il Teorema del Valor Medio4.7. Problemi di Ottimizzazione4.8. La Regola di L’Hospital e Forme Indeterminate4.9. Approssimazioni Lineari4.10. Differenziali
- 5. Integrali 5.1. Integrali Indefiniti5.2. Calcolo degli Integrali Indefiniti5.3. Regola di Sostituzione per gli Integrali Indefiniti5.4. Problema dell'Area5.5. Definizione dell'Integrale Definito5.6. Calcolo degli Integrali Definiti5.7. Regola di Sostituzione per gli Integrali Definiti
- 6. Applicazioni degli Integrali 6.1. Valore Medio di una Funzione6.2. Area Tra Curve6.3. Volumi di Solidi di Rivoluzione / Metodo degli Anelli6.4. Volumi di Solidi di Rivoluzione / Metodo dei Cilindri6.5. Altri Problemi di Volume6.6. Lavoro
- Capitolo 1: Spazio 3-Dimensionale Il Sistema di Coordinate 3DEquazioni di RetteEquazioni di PianiSuperfici QuadricheFunzioni di Più VariabiliFunzioni VettorialiCalcolo con Funzioni VettorialiVettori Tangente, Normale e BinormaleLunghezza d'Arco con Funzioni VettorialiCurvaturaVelocità e AccelerazioneCoordinate CilindricheCoordinate Sferiche
- Capitolo 2: Derivate Parziali LimitiDerivate ParzialiInterpretazioni delle Derivate ParzialiDifferenzialiRegola della CatenaDerivate Direzionali
- Capitolo 3: Applicazioni delle Derivate Parziali Piani Tangenti e Approssimazioni LineariVettore Gradiente, Piani Tangenti e Rette NormaliMinimi e Massimi RelativiMinimi e Massimi AssolutiMoltiplicatori di LagrangeIntegrali Multipli Integrali DoppiIntegrali IteratiIntegrali Doppi su Regioni GeneraliIntegrali Doppi in Coordinate PolariIntegrali TripliIntegrali Tripli in Coordinate CilindricheIntegrali Tripli in Coordinate SfericheCambio di VariabiliArea di SuperficieArea e Volume Riveduti
- Capitolo 4: Integrali di Linea Campi VettorialiIntegrali di Linea – Parte IIntegrali di Linea di Campi VettorialiTeorema Fondamentale degli Integrali di LineaCampi Vettoriali ConservativiTeorema di Green
- Capitolo 5: Integrali di Superficie (Surface Integrals)Rotore (Curl) e DivergenzaSuperfici ParametricheIntegrali di Superficie di Campi VettorialiTeorema di StokesTeorema della Divergenza
- Capitolo 6: Equazioni Differenziali (Differential Equations)Concetti Base (Basic Concepts)DefinizioniCampi di DirezioneConsiderazioni FinaliEquazioni Differenziali del Primo Ordine (First Order Differential Equations)Equazioni LineariEquazioni a Variabili SeparabiliEquazioni Differenziali di BernoulliSostituzioniEquazioni Differenziali del Secondo Ordine - Concetti Base (Second Order Differential Equations Basic Concepts)Radici RealiRadici ComplesseRadici Ripetute
Modalità d'esame
La valutazione finale terrà conto della capacità dello studente di integrare le diverse competenze acquisite:
Prova Scritta (Focus RAA 2 e 3): Valuta la capacità di applicare le conoscenze a problemi numerici e geometrici. Errori di calcolo lievi pesano meno della scelta errata della strategia risolutiva.
Prova Orale (Focus RAA 1, 4 e 5): Valuta il rigore espositivo, la conoscenza dei teoremi e la capacità di apprendimento autonomo.
Graduazione del voto: * Il mancato raggiungimento della soglia minima nel RAA 2 (applicazione pratica) preclude il superamento dell'esame.
L'eccellenza nel RAA 4 (comunicazione scientifica) e RAA 3 (giudizio critico) è necessaria per aspirare ai voti di fascia alta (27-30).
Testi di riferimento
1)https://openstax.org/details/books/calculus-volume-1
2) Canuto Tabacco
Editore : Springer Verlag
Analisi matematica 1. Teoria ed esercizi
Modulo: ANALYSIS II
N/D
Modulo: ANALYSIS I
N/D
Codice insegnamento AID-a6b0465b-34a