ISTITUZIONI DI MATEMATICHE
Anno accademico 2023/2024 - 1° annoCrediti: 10
SSD: MAT/05 - ANALISI MATEMATICA
Organizzazione didattica: 250 ore d'impegno totale, 168 di studio individuale, 56 di lezione frontale, 26 di esercitazione
Semestre: 1°
Risultati di apprendimento attesi
L’insegnamento di Analisi Matematica I - Modulo A ha la finalità di fornire le conoscenze di base sull'insieme dei numeri reali, sull'insieme dei numeri complessi,
sullo studio delle successioni e delle serie numeriche, e sulle funzioni reali di una variabile reale.
In particolare, gli obiettivi del suddetto insegnamento, declinati secondo i descrittori di Dublino, sono i seguenti:
- Conoscenza e capacità di comprensione (Knowledge and understanding): Lo studente apprenderà alcuni basilari concetti matematici e svilupperà le capacità di calcolo e di manipolazione dei più comuni oggetti dell'Analisi Matematica di base: fra questi, i numeri complessi, i limiti e le derivate per le funzioni reali di una variabile reale.
- Capacità di applicare conoscenza e comprensione (Applying knowledge and understanding): Lo studente sarà in grado di applicare le conoscenze acquisite nei processi basilari di modellizzazione matematica di problemi classici dell'Ingegneria.
- Autonomia di giudizio (Making judgements): Lo studente sarà stimolato ad approfondire autonomamente le proprie conoscenze e a svolgere esercizi sugli argomenti trattati. Sarà fortemente consigliato il confronto costruttivo fra studenti e il confronto costante con il docente in modo che lo studente possa monitorare criticamente il proprio processo di apprendimento.
- Abilità comunicative (Communication skills): La frequenza delle lezioni e la lettura dei testi consigliati aiuteranno lo studente a familiarizzare con il rigore del linguaggio matematico. Attraverso la costante interazione con il docente, lo studente imparerà a comunicare con rigore e chiarezza le conoscenze acquisite, sia in forma orale che scritta. Alla fine del corso lo studente avrà imparato che il linguaggio matematico è utile per comunicare con chiarezza in ambito scientifico.
- Capacità di apprendimento (Learning skills): Lo studente sarà guidato nel processo di perfezionamento del proprio metodo di studio. In particolare, attraverso opportune esercitazioni guidate sarà in grado di affrontare autonomamente nuovi argomenti riconoscendo i prerequisiti necessari per la loro comprensione.
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
Prerequisiti richiesti
A supporto di tutti gli studenti che volessero ripassare i prerequisiti richiesti, si suggerisce il MOOC (Massive Open Online Courses) di matematica di base. Il MOOC di matematica di base è un corso online, ad accesso libero e gratuito, prodotto e pubblicato dal CISIA per fornire a studenti e studentesse del quarto e del quinto anno della Scuola Secondaria Superiore un ausilio per accrescere la preparazione in matematica e per affrontare al meglio i corsi di laurea. Le aree scientifiche per cui è stato realizzato il MOOC di Matematica di base sono agraria, economia, farmacia, ingegneria e scienze. I capitoli che lo compongono variano a seconda dell’area scientifica di interesse. Gli argomenti che compongono il MOOC di matematica di base si basano sui sillabi di riferimento delle sezioni di matematica dei test d’ingresso CISIA. Per frequentare il MOOC è necessario accedere all’area riservata TOLC e all’area esercitazione e posizionamento sul sito del CISIA, da cui si viene reindirizzati alla piattaforma Federica Weblearning
Frequenza lezioni
Contenuti del corso
- Risoluzione delle varie tipologie di equazioni, disequazioni e loro insiemi
- Calcolo delle probabilità
- Frequenza, eventi
- Calcolo combinatorio
- Combinazioni, ripetizioni, Permutazioni
- Statistica
- Popolazione statistica, media, moda, quantili
- Insiemi numerici
- Numeri naturali, numeri interi, numeri razionali, numeri reali. Generalità sull'insieme N dei numeri naturali sull'insieme Z dei numeri interi e sull'insieme Q dei numeri razionali. L'insieme R dei numeri reali. Alcune conseguenze degli assiomi sui numeri reali*. Intervalli. Valore assoluto di un numero reale. Massimo, minimo, estremo superiore e inferiore di un insieme numerico. L'insieme N dei numeri naturali.
- Limiti di successioni
- Cenni di topologia. Definizioni di base, limiti, operazioni, caratterizzazione sequenziale del limite di funzione, successioni monotone, successioni estratte. Forme indeterminate. Successioni di Cauchy. Numero di Nepero. Limiti notevoli.
- Funzioni e limiti.
- Funzioni. Definizioni di base sulle funzioni. Funzione composta. Funzione inversa. Funzioni reali di una variabile reale: funzioni monotone, funzioni affini e funzioni lineari, funzioni pari e funzioni dispari, funzioni limitate e funzioni illimitate, punti di minimo e di massimo globale. Operazioni con le funzioni.
- Limiti. Teoremi sui limiti. Algebra dei limiti. Forme indeterminate. Teoremi del confronto. Limiti laterali e teorema sul limite delle funzioni monotone*. Teorema sul limite della funzione composta*.
- Funzioni continue e confronto locale.
- Funzioni continue. Definizione di funzione continua e risultati di base. Continuità delle funzioni elementari e operazioni tra funzioni continue. Punti di singolarità: singolarità eliminabile, singolarità di prima e di seconda specie. Proprietà delle funzioni continue: proprietà locali e proprietà globali.
- Teorema di esistenza degli zeri e sua generalizzazione, Teorema dei valori intermedi. Insiemi sequenzialmente compatti e loro caratterizzazione. Teorema di Weierstrass. Le funzioni inverse. Iniettività e stretta monotonia per funzioni continue. Teorema di continuità della funzione inversa*. Limiti notevoli. Funzioni uniformemente continue. Teorema di Cantor. Asintoti.
Integrali Integrali indefiniti, Proprietà degli integrali, teoremi sugli integrali, definizione di integrale, significato geometrico dell'integrale, Teoremi sugli integrali, risoluzione di un integrale. Integrali indefiniti e loro risoluzione.
Testi di riferimento
Per la teoria:
- P. Marcellini, C. Sbordone, Analisi Matematica uno, Liguori.
- C. Pagani, S. Salsa, Analisi Matematica, vol I, Zanichelli.
- Materiale fornito dal docente
- P. Marcellini, C. Sbordone, Esercitazioni di Matematica I, Liguori.
- T.Caponetto, G.Catania, Esercizi di Analisi Matematica, Culc.
- Materiale fornito dal docente
Programmazione del corso
Argomenti | Riferimenti testi | |
---|---|---|
1 | ELEMENTI DI TEORIA DEGLI INSIEMI | 1 CAP.1 |
2 | NUMERI REALI | 1, CAP. 1-2 |
3 | NUMERI COMPLESSI | 1, CAP.3 |
4 | LIMITI DI SUCCESSIONE | 1, CAP.3 |
5 | SERIE NUMERICHE | 1, CAP.11 |
6 | LIMITI DI FUNZIONI E FUNZIONI CONTINUE | 1, CAP.4 |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO
MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO
Prove di autovalutazione
Durante i periodi di Attività Formativa verranno somministrate alcune prove di autovalutazione. Tali prove di autovalutazione hanno lo scopo di guidare lo studente nell’apprendimento graduale dei contenuti esposti durante le lezioni. Inoltre, le prove di autovalutazione consentono al docente di implementare rapidamente eventuali attività integrative mirate a supporto degli studenti in vista degli esami.Struttura dell'esame
L’esame di Istituzioni di Matematichr potrà essere superato mediante due modalità:
Modalità 1:
La modalità 1 prevede due prove in itinere durante il corso. Il superamento delle prove si intende con una votazione di almeno 18/30.
Le date della prova intermedia che si svolgerà esclusivamente in forma scritta sono reperibili sul sito web del corso di laurea.
Struttura dei compiti in itinere.
Nei compiti in itinere verranno proposti 12 domande a risposta multipla, due esercizi e due domande di teoria. La durata della prova è di 120 minuti.
Valutazione delle prove intermedie e voto finale.
Il massimo voto ottenibile nella prova intermedia scritta è pari a 30/30.
Modalità 2:
La modalità 2 prevede una prova scritta composta da esercizi e domande di teoria. Se si risponde correttamente a tutte le domande di teoria e si consegue un punteggio almeno pari a 18/30 si ha la facoltà di non sostenere la prova orale e confermare il voto dello scritto, se si raggiunge un punteggio pari almeno a 12/30 si può sostenere la prova orale.
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
Tutti gli argomenti menzionati nel programma possono essere richiesti in sede d’esame.
La frequenza delle lezioni, lo studio sui testi consigliati e lo studio del materiale fornito dal docente (dispense di teoria e raccolte di esercizi svolti e proposti) consentono allo studente di avere una idea chiara e dettagliata dei quesiti che possono essere proposti in sede d’esame. Si veda Studium per testi d'esame assegnati, esercizi svolti, etc.
Una adeguata esposizione della teoria prevede l’utilizzo del linguaggio rigoroso caratteristico della disciplina nonché la presentazione di semplici esempi e controesempi che chiariscano i concetti esposti (definizioni, proposizioni, teoremi, corollari).
La prova orale e i quesiti di teoria previsti nella prova intermedia scritta relativa al Modulo A dell’insegnamento di Analisi Matematica I vertono su tutti i contenuti di teoria esposti nel Syllabus (si veda la sezione di “Contenuti del corso”).
Le principali tipologie di esercizi relativi ai contenuti del Modulo A dell'insegnamento di Analisi Matematica I sono le seguenti:
- Ricerca degli estremi di un insieme numerico. Ricerca di punti interni, di frontiera, di accumulazione di un dato insieme numerico.
- Esercizi sui numeri complessi.
- Calcolo di limiti di successioni.
Calcolo di un integrale - Calcolo di limiti di funzioni reali di una variabile reale. Studio della continuità, limitatezza, invertibilità di una funzione