ANALISI MATEMATICA II - canale 1

MAT/05 - 9 CFU - 1° semestre

Docente titolare dell'insegnamento

PIETRO ZAMBONI
Email: zamboni@dmi.unict.it
Edificio / Indirizzo: DMI, viale A. Doria 6, 95125 Catania
Telefono: 0957383058
Orario ricevimento: consultare il sito http://www.dmi.unict.it/~zamboni/


Obiettivi formativi

Fine del corso è far acquisire agli studenti gli elementi e le tecniche indispensabili per studiare il carattere delle successioni e delle serie di funzioni, calcolare i limiti di funzioni di più variabili, trovare i massimi e i minimi di funzioni di più variabili, risolvere le equazioni e i sistemi differenziali, calcolare integrali doppi e tripli,riconoscere le forme differenziali esatte, calcolare l'integrale di una forma differenziale.


Prerequisiti richiesti

E' richiesto saper
risolvere equazioni e disequazioni, calcolare l'estremo superiore e l'estremo inferiore di un insieme numerico, calcolare i limiti di funzioni e di successioni, riconoscere i punti di continuità delle funzioni, classificare le singolarità delle funzioni, calcolare le derivate delle funzioni, determinare i punti di minimo e di massimo delle funzioni, studiare il carattere di una serie numerica, calcolare integrali definiti ed indefiniti. E' richiesta la conoscenza della teoria degli spazi vettoriali.



Frequenza lezioni

Lo studente è tenuto a frequentare almeno il 70% delle lezioni.



Contenuti del corso

  1. SUCCESSIONI E SERIE DI FUNZIONI. Successioni di funzioni reali di variabile reale. Convergenza puntuale ed uniforme. Caratterizzazione della convergenza uniforme mediante la successione degli estremi superiori. Criterio di convergenza puntuale ed uniforme di Cauchy. Teoremi dello scambio dei limiti, di continuità, di derivabilità*, di passaggio al limite sotto il segno d'integrale. Serie di funzioni reali di variabile reale. Convergenza puntuale ed uniforme. Criterio di Cauchy. Convergenza assoluta e totale. Teorema di Weierstrass. Confronto fra i vari tipi di convergenza. Teoremi di continuità, derivabilità e di integrazione per serie. Serie di potenze. Raggio di convergenza. Teorema del raggio. Teorema di Cauchy-Hadamard. Teorema di Abel*. Proprietà della funzione somma di una serie di potenze. Serie di Taylor. Condizioni per la sviluppabilità in serie di Taylor. Sviluppi notevoli. Serie di Fourier. Condizioni sufficienti per la convergenza delle serie di Fourier*.

 

  1. FUNZIONI DI PIU' VARIABILI. Spazi euclidei. Funzioni tra spazi euclidei. Operazioni tra funzioni. Funzione composta e funzione inversa. Limiti di funzioni tra spazi euclidei. Successioni di vettori. Teoremi che caratterizzano i limiti mediante le successioni e le restrizioni. Funzioni continue. Funzioni continue e connesione. Teorema di esistenza degli zeri. Funzioni continue e compattezza. Teorema di Heine-Borel. Teorema di Weierstrass. Funzioni uniformemnte continue. Teorema di Cantor. Funzioni lipschitziane. Derivate direzionali e parziali per funzioni scalari. Funzioni dfferenziabili. Condizioni necessarie di dfferenziabilità. Teorema del differenziale totale. Derivate e differenziale primo per funzioni vettoriali. Derivabilità della funzione composta. Derivate e differenziali di ordine superiore. Teorema di Schwartz*. Formula di Taylor al primo e al secondo ordine. Teorema del gradiente nullo. Funzioni positivamente omogenee. Identità di Eulero. Massimi e minimi relativi per funzioni di più variabili. Teorema di Fermat. Richiami sulle forme quadratiche. Caratterizzazione del segno di una forma quadratica. Condizione necessaria del secondo ordine. Condizioni sufficienti del secondo ordine. Ricerca degli estremi assoluti. Funzioni definite implicitamente (per funzioni scalari di due variabili). Teorema di U. Dini (per funzioni scalari di due variabili). Funzioni definite implicitamente (per funzioni scalari di n+1 variabili). Teorema di U. Dini (per funzioni scalari di n+1 variabili)*.Funzioni definite implicitamente (caso vettoriale). Teorema di U. Dini (caso vettoriale)*.

  2. EQUAZIONI DIFFERENZIALI. Equazioni differenziali ordinarie di ordine n. Sistemi di n equazioni differenziali ordinarie del primo ordine in n funzioni incognite. Equivalenza tra equazioni e sistemi. Problema di Cauchy. Definizione di soluzione. Teorema di esistenza e unicità in piccolo e in grande per il problema di Cauchy*. Condizione sufficiente per la lipschitzianeità. Sistemi lineari. Globalità della soluzione di un sistema lineare. Struttura dell'insieme delle soluzioni. Matrice wronskiana. Metodo di Lagrange. Sistemi lineari a coefficienti costanti: costruzione di una base dello spazio delle soluzioni nel caso di autovalori semplici. Equazioni differenziali lineari di ordine superiore. Equazione di Eulero. Risoluzione di alcuni tipi particolari di equazioni differenziali non lineari: equazioni a variabili separabili;equazioni omogenee; equazioni lineari del primo ordine; equazioni di Bernoulli.

  3. MISURA E INTEGRAZIONE. Cenni sulla teoria della misura secondo Lebesgue in R^n: Misura elementare degli intervalli e dei plurintervalli. Misura degli aperti limitati e dei compatti. Nozione di misurabilità per insiemi limitati e non limitati. Proprietà della misura: numerabile additività*, monotonia, continuità verso l'alto*, verso il basso*, sottrattività Completezza della misura. Funzioni misurabili. Cenni sulla teoria dell'integrazione secondo Lebesgue in R^n: Integrazione delle funzioni limitate negli insiemi misurabili di misura finita. Teorema della media. Integrazione di arbitrarie funzioni misurabili definite in insiemi misurabili. Significato geometrico dell'integrale. Criteri di sommabilità. Passaggio al limite sotto il segno di integrale. Teoremi di B.Levi*, e di Lebesgue*. Integrazione per serie. Teorema di invadenza. Teorema di derivazione sotto il segno di integrale*. Teoremi di Fubini* e di Tonelli*. Formule di riduzione per gli integrali doppi e tripli. Cambiamenti di variabili negli integrali*. Omotetia in R^n. Coordinate polari nel piano. Coordinate sferiche e cilindriche nello spazio.

  4. CURVE E FORME DIFFERENZIALI. Curve in R^n. Curve semplici, chiuse, piane, di Jordan. Curva unione. Curve regolari e generalmente regolari. Cambi di parametrizzazione. Curve rettificabili. Rettificabilità delle curve regolari*. Ascissa curvilinea. Integrali curvilinei. Definizione di Forma differenziale lineare. Integrale curvilineo di una forma differenziale. Forme differenziali esatte. Primo criterio di integrabilità. Circuitazione di una forma differenziale. Forme differenziali chiuse. Insiemi aperti stellati. Teorema di Poincarè *. Insiemi semplicemente connessi. Criterio di integrabilità in insiemi semplicemente connessi *. Domini regolari. Formule di Gauss Green *. Equazioni differenziali esatte.



Testi di riferimento

1. Di Fazio G., Zamboni P., Analisi Matematica 2, Monduzzi Editoriale.

2. Fanciullo M. S., Giacobbe A., Raciti F., Esercizi di Analisi matematica 2, Medical Books

3. D'Apice C., Manzo R. Verso l'esame di Matematica, vol. 1 e 2, Maggioli editore



Programmazione del corso

 *ArgomentiRiferimenti testi
1*SUCCESSIONI E SERIE DI FUNZIONITesto 1 cap. 1, Testo 2, cap. 1 
2*FUNZIONI DI PIU' VARIABILITesto 1 cap. 2, 3,4, 5, 6, 7. Testo 2 cap. 2 
3*EQUAZIONI DIFFERENZIALITesto 1 cap. 4, Testo 3 vol. 1, cap. 4 pagg. 269-277. 
4*MISURA E INTEGRAZIONE SECONDO LEBESGUETesto 1 cap. 5, Testo 2 cap. 3, Testo 3 vol. 1, cap. 5 e 6 
5*CURVE E FORME DIFFERENZIALITesto 1 cap. 6, Testo 2 cap. 4, Testo 3 vol. 2, cap. 3. 
* Conoscenze minime irrinunciabili per il superamento dell'esame.

N.B. La conoscenza degli argomenti contrassegnati con l'asterisco è condizione necessaria ma non sufficiente per il superamento dell'esame. Rispondere in maniera sufficiente o anche più che sufficiente alle domande su tali argomenti non assicura, pertanto, il superamento dell'esame.


Materiale didattico

http://www.dmi.unict.it/~zamboni/



Verifica dell'apprendimento


MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO

La prova d'esame è composta da una prova scritta e una eventuale prova orale.


DATE DEGLI APPELLI

Si possono trovare in

http://portalestudente.unict.it

www.dieei.unict.it/ing.informatica


PROVE IN ITINERE

Non previste.


PROVE DI FINE CORSO

Non previste.




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