SCIENZE BIOLOGICHE, GEOLOGICHE E AMBIENTALIScienze Ambientali e NaturaliAnno accademico 2022/2023
1003112 - ANALISI MATEMATICA
Docente: Salvatore D'ASERO
Risultati di apprendimento attesi
Conoscenza e capacità di comprensione (knowledge and
understanding): lo studente apprenderà alcuni basilari concetti matematici e svilupperà le capacità di
calcolo e manipolazione dei più comuni oggetti dell'Analisi Matematica: fra questi, le successioni, le
serie numeriche, i limiti e le derivate per le funzioni di una variabile.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione (applying
knowledge and understanding): attraverso esempi legati alle scienze applicate, lo studente potrà
apprezzare l’importanza dell'Analisi Matematica in ambito scientifico e non solo come disciplina fine a se
stessa, ampliando in tal modo i propri orizzonti culturali.
Autonomia di giudizio (making judgements): lo studente potrà
affrontare con sufficiente rigore alcuni semplici ma significativi metodi dimostrativi dell'Analisi
Matematica per affinare le capacità logiche. Molte dimostrazioni saranno presentate in modo schematico e
intuitivo per coinvolgere gli studenti e stimolarli a raggiungere da soli l'obiettivo.
Abilità comunicative (communication skills): studiando
l'Analisi Matematica, e mettendosi alla prova mediante le esercitazioni guidate e i seminari, lo studente
apprenderà a comunicare con rigore e chiarezza sia oralmente che per iscritto. Imparerà che utilizzare un
linguaggio corretto è uno dei mezzi più importanti per comunicare con chiarezza il linguaggio scientifico, non solo
in ambito matematico.
Capacità di apprendimento (learning skills): gli studenti,
soprattutto i più volenterosi, saranno stimolati ad approfondire alcuni argomenti, anche mediante lavori di
gruppo.
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
Lezioni frontali. Prove di autovalutazione. Prove in itinere.
Qualora l’insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus
Prerequisiti richiesti
Conoscenze di base di aritmetica, algebra, geometria analitica nel piano, trigonometria.
Frequenza lezioni
Frequenza obbligatoria nel limite minimo previsto dal regolamento didattico del corso di laurea
Contenuti del corso
- Insiemi numerici. Introduzione di R per via assiomatica. Assioma di completezza. Topologia di R: Intervalli. Intorni
di un punto, punti di accumulazione e loro caratterizzazione,
punti isolati. Minimo e massimo di un insieme numerico. Minoranti, maggioranti, estremo
inferiore ed estremo superiore di un insieme numerico.
- Funzioni reali di una variabile reale. Definizione di funzione e di grafico di una funzione. Funzioni
iniettive, suriettive, biiettive. Funzioni monotone. Funzioni limitate.
Punti di minimo e di massimo assoluto. Punti di minimo e di massimo relativo. Funzioni composte.
Esempi di funzioni: funzioni lineari, funzione identità, funzioni quadratiche, funzione modulo o valore
assoluto, funzione segno, funzioni trigonometriche. Funzioni
inverse. Funzioni composte.
- Successioni numeriche. Definizione di successione numerica. Successioni monotone. Limite di una
successione: successione convergente, divergente positivamente, divergente negativamente.
Successioni irregolari o oscillanti. Successioni
infinitesime. Successioni infinitamente grandi. Successioni estratte. Teoremi sui limiti di successioni:
limitatezza delle successioni convergenti e controesempio, algebra dei limiti, teoremi di permanenza del
segno, teoremi di confronto, teoremi sulle successioni estratte.
- Serie numeriche. Definizione di serie numerica. Condizione necessaria per la convergenza di una serie
numerica e relativo controesempio. Serie geometrica. Serie numeriche a termini non negativi: criterio del confronto, criterio del confronto asintotico, criterio del rapporto e della radice, criterio di Raabe. Serie a segno variabile. Serie a segno alterno e criterio di Leibniz. Convergenza assoluta di una
serie numerica e sua relazione con la convergenza semplice: definizioni, teoremi, esempi e
controesempi.
- Funzioni reali di variabile reale. Definizioni di limite di funzione. Caratterizzazione sequenziale del limite di una
funzione e sue applicazioni alla non esistenza di limiti. Teoremi vari sui limiti di funzioni. Continuità di una
funzione in un punto. Continuità di una funzione in un insieme. Punti di discontinuità. Operazioni tra funzioni continue. Teorema di esistenza degli zeri. Teorema dei valori intermedi. Teorema di Weierstrass.
- Calcolo differenziale. Definizione di derivata prima di una funzione in un punto e relativa interpretazione
geometrica. Relazione tra continuità e derivabilità e relativi controesempi. Punti angolosi, di cuspide e di
flesso a tangente verticale. Derivate delle funzioni elementari. Regole di derivazione. Teorema di
derivazione delle funzioni composte. Teorema di derivazione delle funzioni inverse. Teoremi del calcolo differenziale: teorema di Fermat e relativo controesempio, teorema di
Rolle, Teorema di Lagrange. Corollari del Teorema di Lagrange. Teorema di De
L’Hôpital e relativi esempi e controesempi. Asintoti per il grafico di una funzione: orizzontali, verticali e
obliqui. Derivate di ordine superiore. Concavità, convessità e flessi. Formula di Taylor.
Studio di funzione.
- Calcolo combinatorio, statistica e probabilità. Disposizioni, permutazioni, combinazioni, semplici e
con ripetizione. Definizione di probabilità classica e di probabilità frequentista. Probabilità condizionata.
Moda, media e mediana. Cenni ai test di ipotesi. Applicazioni.
- Calcolo integrale per funzioni reali di una variabile reale. Elementi di teoria della misura secondo
Peano-Jordan. Integrale definito: definizione e proprietà. Funzioni primitive e loro caratterizzazione.
Definizione di integrale indefinito. Funzioni integrali e funzioni primitive: il Teorema Fondamentale del
Calcolo Integrale. Integrali indefiniti immediati. Metodi di integrazione: integrazione per decomposizione
Testi di riferimento
- S. Motta, M.A. Ragusa – Metodi e Modelli Matematici – Libreria CULC (2011).
- S. Motta, M.A. Ragusa, A. Scapellato – Metodi e Modelli Matematici. Esercizi e Complementi – Libreria CULC (2013).
- Dispense distribuite dal Docente
Programmazione del corso
| Argomenti | Riferimenti testi |
1 | Insiemi numerici | 1,2 |
2 | Funzioni reali di una variabile reale | 1,2 |
3 | Successioni numeriche | 1,2 |
4 | Serie numeriche | 1,2 |
5 | Funzioni continue | 1,2 |
6 | Calcolo differenziale | 1,2 |
7 | Calcolo combinatorio, statistica e probabilità | 1,2,3 |
8 | Calcolo integrale per funzioni reali di una variabile reale | 1,2 |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
L'esame finale consiste di una prova scritta e di un colloquio. Al colloquio si accede una volta superata la prova
scritta. Sia la prova scritta che il colloquio verranno valutati in trentesimi. La valutazione della prova scritta
incide parzialmente sulla formulazione del voto finale. La registrazione dell'esame avrà luogo solo dopo il
superamento del colloquio.
N.B.: La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo
dovessero richiedere
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
Saper dare una definizioni: estremi di un insieme numerico; varie definizioni di limite; teoremi sui limiti di
funzioni; funzioni continue e loro proprietà; funzioni derivabili e loro proprietà,
integrale indefinito e sue proprietà; integrale definito e sue proprietà, disposizioni, permutazioni e combinazioni; probabilità: definizioni, proprietà e applicazioni.Saper enunciare e dimostrare teoremi: teoremi fondamentali del calcolo
differenziale; formula di Taylor e sue applicazioni;
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