Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu - Centralny punkt logowaniaNie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Analiza matematyczna I

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 1000-M1AM1nz Kod Erasmus / ISCED: 11.1 / (0541) Matematyka
Nazwa przedmiotu: Analiza matematyczna I
Jednostka: Wydział Matematyki i Informatyki
Grupy: Mat+Ekon, I st, stacjonarne, 1 rok, przedmioty obowiązkowe
Mat+Inf, I st., stacjonarne, 1 rok, przedmioty obowiązkowe
Wszystkie przedmioty z WMiI
Punkty ECTS i inne: 6.00
zobacz reguły punktacji
Język prowadzenia: polski
Rodzaj przedmiotu:

przedmiot obowiązkowy

Całkowity nakład pracy studenta:

30 godz. – wykład

4 godz. - egzamin

60 godz. - ćwiczenia:

40 godz. - praca własna - bieżące przygotowanie do zajęć, studiowanie literatury,

30 godz. praca własna - przygotowanie do egzaminu.


RAZEM: 164 godz.

6 pkt. ECTS

Efekty uczenia się - wiedza:

(Wspólne dla kursów: 1000-M1AM1nz, 1000-M1AM1nl, 1000-M1AM2nz, 1000-M1AM2nl, 1000-M1AM3n)


[Efekty dla poszczególnych kursów znajdują się w opisach bieżących cykli dydaktycznych]


Po ukończeniu łącznie kursów 1000-M1AM1nz, 1000-M1AM1nl, 1000-M1AM2nz, 1000-M1AM2nl, 1000-M1AM3n student:


W1: definiuje podstawowe pojęcia analizy matematycznej, w tym m.in. takie pojęcia graniczne jak kresy zbiorów, granice ciągów i funkcji, pochodne funkcji i odwzorowań przestrzeni euklidesowych oraz całki Riemanna i Lebesgue'a (K_W04) (kody odnoszą się do efektów dla studiów 1 stopnia na kierunku

matematyka).


W2: klasyfikuje funkcje elementarne oraz przedstawia ich definicje i podstawowe własności (K_W04);


W3: wylicza i formułuje podstawowe twierdzenia analizy matematycznej, ilustruje je przykładami i przestawia ich uzasadnienia (K_W02, K_W04);

Efekty uczenia się - umiejętności:

(Wspólne dla kursów: 1000-M1AM1nz, 1000-M1AM1nl, 1000-M1AM2nz, 1000-M1AM2nl, 1000-M1AM3n)


[Efekty dla poszczególnych kursów znajdują się w opisach bieżących cykli dydaktycznych]


Po ukończeniu łącznie kursów 1000-M1AM1nz, 1000-M1AM1nl, 1000-M1AM2nz, 1000-M1AM2nl, 1000-M1AM3n student:


U1: analizuje takie własności jak zbieżność ciągu, szeregu (liczbowego i funkcyjnego) i funkcji, monotoniczność i wypukłość/wklęsłość funkcji, różniczkowalność funkcji i odwzorowań, całkowalność funkcji, dostosowując poznane kryteria i metody (K_U07, K_U08, K_U10, K_U11, K_U12) (kody odnoszą się do efektów dla studiów 1 stopnia na kierunku

matematyka);


U2: wyznacza kresy zbiorów, granice ciągów i funkcji, sumy szeregów, pochodne funkcji i odwzorowań, całki nieoznaczone i oznaczone, w tym całki krzywoliniowe, oraz rozwiązania podstawowych równań różniczkowych zwyczajnych (K_U07, K_U08, K_U10, K_U11, K_U12, K_U19);


U3: wyznacza ekstrema i ekstrema związane funkcji, asymptoty funkcji, styczne do wykresów funkcji różniczkowalnych, rozwinięcia funkcji w szereg potęgowy lub trygonometryczny, przeprowadza analizę przebiegu zmienności funkcji elementarnych i rysuje ich wykresy (K_U10);


U4: stosuje przedstawione pojęcia i twierdzenia rachunku różniczkowego i całkowego do znajdowania najmniejszych i największych wartości funkcji, pól figur i objętości brył, długości krzywych oraz przybliżonych wartości pierwiastków równań (K_U10, K_U11, K_U12);


U5: stosuje podstawowe pojęcia topologii metrycznej przestrzeni euklidesowych do opisu własności odwzorowań podzbiorów tych przestrzeni (K_U08);


U6: potrafi w sposób zrozumiały, w mowie i na piśmie,

przedstawiać poprawne rozumowania matematyczne,

formułować twierdzenia i definicje z obszaru analizy matematycznej (K_U23);


U7: poprawnie stosuje rachunek zdań i kwantyfikatorów oraz elementy teorii mnogości do wyrażenia pojęć i faktów analizy matematycznej (K_U01, K_U02, K_U04).

Efekty uczenia się - kompetencje społeczne:

(Wspólne dla kursów: 1000-M1AM1nz, 1000-M1AM1nl, 1000-M1AM2nz, 1000-M1AM2nl, 1000-M1AM3n)


[Efekty dla poszczególnych kursów znajdują się w opisach bieżących cykli dydaktycznych]


Po ukończeniu łącznie kursów 1000-M1AM1nz, 1000-M1AM1nl, 1000-M1AM2nz, 1000-M1AM2nl, 1000-M1AM3n student:


K1: przekazuje innym swoją wiedzę i przemyślenia z zachowaniem uczciwości intelektualnej (K_K01)


K2: ma świadomość ograniczoności swojej wiedzy, zdolność krytycznego spojrzenia na rozważane zagadnienie i umiejętność szukania rozwiązań w oparciu o zasady logiki i różne źródła informacji (K_K02, K_K03, K_K04).

Metody dydaktyczne:

Wykład prowadzony metodą tradycyjną. Wprowadzane pojęcia i fakty ilustrowane przykładami.


Ćwiczenia z bezpośrednim udziałem nauczyciela akademickiego wzbogacone o zestawy zadań do indywidualnego rozwiązania.

Metody dydaktyczne podające:

- wykład informacyjny (konwencjonalny)

Metody dydaktyczne poszukujące:

- ćwiczeniowa
- klasyczna metoda problemowa

Skrócony opis:

(Wspólny opis dla kursów: 1000-M1AM1nz, 1000-M1AM1nl, 1000-M1AM2nz, 1000-M1AM2nl, 1000-M1AM3n)

[opis poszczególnych kursów znajduje się w Informacjach o zajęciach w danym cyklu dydaktycznym]

Jest to podstawowy kurs analizy matematycznej obejmujący m.in.

rachunek różniczkowy i całkowy funkcji jednej i wielu zmiennych oraz elementy równań

różniczkowych zwyczajnych. Szczególną uwagę poświęca się wprowadzeniu i badaniu

własności funkcji elementarnych pojawiających się w matematyce szkolnej. Dokładnie

omawiane są pojęcia graniczne takie jak kresy zbiorów, granica ciągu i funkcji, zbież-

ność szeregu, pochodna funkcji i całka Riemanna (obecnie wszystkie pojęcia graniczne

wycofywane są z programu szkolnego i dla wielu osób są to pojęcia nowe). W ramach

wykładu przybliżane są podstawowe wiadomości z zakresu przestrzeni metrycznych,

całki Lebesgue’a i teorii szeregów Fouriera.

Pełny opis:

(Wspólny opis dla kursów: 1000-M1AM1nz, 1000-M1AM1nl, 1000-M1AM2nz, 1000-M1AM2nl, 1000-M1AM3n)

[opis poszczególnych kursów znajduje się w Informacjach o zajęciach w danym cyklu dydaktycznym]

1. Pojęcia wstępne 

* Podstawowe oznaczenia z logiki i rachunku zbiorów

* Pojęcie funkcji, funkcje różnowartościowe, ,,na'' i odwracalne

2. Liczby rzeczywiste 

* Uwagi historyczne i podejście ,,naturalne''

* Definicja aksjomatyczna i uwagi o konstrukcji Dedekinda i Cantora

* Wnioski z aksjomatów ciała uporządkowanego, wartość bezwzględna

* Podzbiory liczb naturalnych, całkowitych i wymiernych; Zasada Indukcji Matematycznej

* Wnioski z aksjomatu kresu górnego

3. Funkcje elementarne 

* Ogólne własności funkcji rzeczywistych (monotoniczność, okresowość, parzystość, ograniczoność)

* Wielomiany i funkcje wymierne

* Funkcje trygonometryczne i cyklometryczne

* Konstrukcja potęgi o wykładniku rzeczywistym, funkcja wykładnicza i logarytmiczna

4. Ciągi liczbowe 

* Prawie wszystkie i nieskończenie wiele wyrazów ciągu

* Granica ciągu, własności ciągów zbieżnych

* Ciągi monotoniczne, liczba e

* Zasada zupełności Cauchy'ego, twierdzenie Bolzano-Weierstrassa

* Punkty skupienia, granice dolna i górna ciągu

5. Granica i ciągłość funkcji 

* Definicje Heinego i Cauchy'ego granicy funkcji w punkcie

* Własności granic

* Granice niewłaściwe i granice w nieskończoności

* Ciągłość i jednostajna ciągłość funkcji, własności funkcji ciągłych określonych na przedziałach

* Ciągłość funkcji elementarnych

* Granica górna i granica dolna funkcji, półciągłość funkcji

6. Rachunek różniczkowy funkcji jednej zmiennej 

* Definicja pochodnej, warunki równoważne i interpretacja graficzna

* Własności pochodnej: suma, iloczyn, iloraz, złożenie, funkcja odwrotna

* Pochodne funkcji elementarnych

* Różniczka funkcji i jej związek z pochodną

* Twierdzenia o wartości średniej: Rolle'a, Lagrange'a, Cauchy'ego

* Reguła de L'Hospitala

* Pochodne wyższych rzędów, twierdzenie Taylora i jego zastosowania

* monotoniczność, wypukłość i asymptoty; badanie przebiegu zmienności funkcji

7. Rachunek całkowy funkcji jednej zmiennej 

* Funkcja pierwotna

* Całkowanie przez podstawienie i przez części, całkowanie funkcji wymiernych, podstawienia Eulera

* Konstrukcja całki Riemanna poprzez sumy górne i dolne, sumy Riemanna, interpretacja geometryczna, funkcje całkowalne

* Twierdzenia o wartości średniej

* Podstawowe twierdzenie rachunku całkowego

* Zastosowania geometryczne i fizyczne całki oznaczonej

* Całki niewłaściwe

8. Szeregi liczbowe 

* Zbieżność szeregu, warunek konieczny zbieżności

* Kryteria zbieżności dla szeregów o wyrazach nieujemnych i dowolnych

9. Ciągi i szeregi funkcyjne, szeregi potęgowe 

* Zbieżność punktowa i jednostajna ciągów i szeregów funkcyjnych, kryteria zbieżności jednostajnej

* Różniczkowanie i całkowanie ciągów i szeregów funkcyjnych

* Promień i obszar zbieżności szeregu potęgowego

* Rozwijanie funkcji w szereg Taylora

* Szeregi trygonometryczne, rozwijanie funkcji w szereg Fouriera

10. Przestrzenie metryczne 

* Przykłady przestrzeni metrycznych i własności metryki, przestrzeń R^n jako przestrzeń metryczna

* Ciągi zbieżne w przestrzeniach metrycznych

* Zbiory otwarte i domknięte, charakteryzacja ciągowa zbiorów domkniętych

* Ciągłość odwzorowań przestrzeni metrycznych

* Przestrzenie zupełne, Zasada Banacha

* Zbiory zwarte i spójne

11. Granice i ciągłość funkcji wielu zmiennych 

12. Rachunek różniczkowy funkcji wielu zmiennych

* Pochodna kierunkowa, cząstkowa, gradient funkcji i ich interpretacje geometryczne

* Pochodna odwzorowania, macierz Jacobiego

* Własności pochodnej: suma, iloczyn, złożenie, reguła łańcucha

* Pochodne wyższych rzędów

* Twierdzenie Taylora

* Ekstrema lokalne

* Twierdzenie o funkcji uwikłanej i o lokalnym odwracaniu odwzorowań

* Ekstrema związane (warunkowe), hiperpowierzchnie, przestrzeń styczna

13. Elementy analizy zespolonej

* Funkcje elementarne zmiennej zespolonej

* Pochodna funkcji zmiennej zespolonej

* Funkcje holomorficzne i ich własności

14. Całka funkcji wielu zmiennych 

* Przestrzenie i funkcje mierzalne

* Miara Lebesgue'a, zbiory miary zero

* Całka Lebesgue'a i jej związek z całką Riemanna

* Twierdzenie Fubiniego

* Zamiana zmiennych w całce; współrzędne biegunowe, sferyczne i walcowe

* Zastosowania całki podwójnej i potrójnej

15. Elementy równań różniczkowych zwyczajnych 

* Twierdzenia o istnieniu i jednoznaczności rozwiązań

* Podstawowe typy równań różniczkowych skalarnych, metoda rozdzielonych zmiennych

* Układy równań różniczkowych liniowych

* Stabilność punktów równowagi

16. Całki krzywoliniowe i powierzchniowe 

* Całka krzywoliniowa i jej interpretacja fizyczna

* Twierdzenie Greena

* Niezależność całki od drogi całkowania

* Całka powierzchniowa i twierdzenie Gaussa

Literatura:

Literatura podstawowa

1. L. Górniewicz i R. Ingarden, Analiza matematyczna dla fizyków, t. I i II, Wydawnictwo UMK, Toruń 1996.

2. W. Kryszewski, Wykład analizy matematycznej, Wyd. Nauk. UMK, Toruń 2009.

3. G. M. Fichtenholz, Rachunek różniczkowy i całkowy, t. I–III, PWN, Warszawa

(wiele wydań).

4. A. Birkholc, Analiza matematyczna dla nauczycieli, PWN, Warszawa 1980.

5. W. Rudin, Podstawy analizy matematycznej, PWN, Warszawa 1996.

6. K. Kuratowski, Rachunek różniczkowy i całkowy, PWN, Warszawa (wiele wydań).

7. F. Leja, Rachunek różniczkowy i całkowy, PWN, Warszawa (wiele wydań).

8. M. Spivak, Analiza na rozmaitościach, PWN, Warszawa 2006.

Literatura uzupełniająca (zbiory zadań)

1. W. Krysicki i L. Włodarski, Analiza matematyczna w zadaniach, t. I i II, PWN,

Warszawa (wiele wydań).

2. J. Banaś i S. Wędrychowicz, Zbiór zadań z analizy matematycznej, WNT, Warszawa (wiele wydań).

3. W. Kaczor, Zadania z analizy matematycznej, cz. 1 i 2, PWN, Warszawa 2005.

4. M. Gewert i Z. Skoczylas, Analiza matematyczna 1 oraz Analiza matematyczna 2, Definicje, twierdzenia, wzory oraz Przykłady i zadania, Matematyka dla Studentów Politechnik, Oficyna Wydawnicza GiS, wydania z ostatnich lat.

5. G. N. Berman, Zbiór zadań z analizy matematycznej,Wyd. Pracowni Komp. Jacka Skalmierskiego, Gliwice 1999.

6. K. Niedziałomski, R. Kowalczyk, C. Obczyński, Granice i pochodne. Metody rozwiązywania zadań, PWN, Warszawa 2013.

7. T. Radożycki, Rozwiązujemy zadania z analizy matematycznej, cz. I, Wydawnictwo Oświatowe FOSZE, Rzeszów 2010.

8. T. Radożycki, Rozwiązujemy zadania z analizy matematycznej, cz. I, Wydawnictwo Oświatowe FOSZE, Rzeszów 2013.

Metody i kryteria oceniania:

Przewiduje się następujące egzaminy:

1. Po pierwszym semestrze (na zakończenie przedmiotu 1000-M1AM1nz),

2. Po drugim semestrze (na zakończenie przedmiotu 1000-M1AM1nl),

3. Po czwartym semestrze (na zakończenie przedmiotu 1000-M1AM2nl, obejmuje materiał przedmiotów 1000-M1AM2nz i 1000-M1AM2nl),

4. Po piątym semestrze (na zakończenie przedmiotu 1000-M1AM3n).

Egzaminy na pierwszym i drugim roku są pisemne i ustne. Egzamin po piątym semestrze jest egzaminem ustnym (w zależności od liczby studentów może być przeprowadzony również egzamin pisemny).

Egzaminy weryfikują osiągnięcie następujących efektów kształcenia:

W1, W2 (1000-M1AM1nz), W3, U1-U7, K1, K2.

Ćwiczenia w każdym semestrze kończą się zaliczeniem na ocenę. Ocenę wystawia się na postawie śródsemestralnych kolokwiów. W uzgodnieniu z koordynatorem w skład oceny mogą wchodzić również wyniki krótkich sprawdzianów i aktywności studentów.

Ćwiczenia weryfikują osiągnięcie następujących efektów kształcenia:

U1 - U5, U7, K1, K2.

[Kryteria oceniania znajdują się w opisach poszczególnych cykli dydaktycznych]

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2017/18" (zakończony)

Okres: 2017-10-01 - 2018-02-25
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 60 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 50 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Dorota Gabor
Prowadzący grup: Dorota Gabor, Piotr Górny, Piotr Kokocki
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Ćwiczenia - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2018/19" (zakończony)

Okres: 2018-10-01 - 2019-02-24
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 60 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 50 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Dorota Gabor
Prowadzący grup: Dorota Gabor, Krzysztof Jasiński, Krzysztof Leśniak, Mateusz Maciejewski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Ćwiczenia - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2019/20" (zakończony)

Okres: 2019-10-01 - 2020-02-28
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 60 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 60 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Dorota Gabor
Prowadzący grup: Dorota Gabor, Krzysztof Jasiński, Robert Skiba
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Ćwiczenia - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2020/21" (zakończony)

Okres: 2020-10-01 - 2021-02-21
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 60 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 60 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Dorota Gabor
Prowadzący grup: Dorota Gabor, Mateusz Maciejewski, Robert Skiba
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Ćwiczenia - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin
Uwagi:

Wykład zdalny (asynchroniczny). Notatki oraz filmy z komentarzem do notatek dostępne będą na stronie przdmiotu na platformie moodle.

Zasady dotyczące ćwiczeń prowadzonych stacjonarnie bez zmian.

Egzamin stacjonarny w formie zależnej od aktualnych zaleceń sanitarnych: pisemny i ustny, tak jak w poprzednich latach lub tylko pisemny rozszerzony o część odpowiadającą egzaminowi ustnemu.

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2021/22" (jeszcze nie rozpoczęty)

Okres: 2021-10-01 - 2022-02-27
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 60 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 60 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Dorota Gabor
Prowadzący grup: Aurelia Dymek, Dorota Gabor
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Ćwiczenia - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin
Uwagi:

Wykład zdalny (asynchroniczny). Notatki oraz filmy z komentarzem do notatek dostępne będą na stronie przdmiotu na platformie moodle.

Zasady dotyczące ćwiczeń prowadzonych stacjonarnie bez zmian.

Egzamin stacjonarny w formie zależnej od aktualnych zaleceń sanitarnych: pisemny i ustny, tak jak w poprzednich latach lub tylko pisemny rozszerzony o część odpowiadającą egzaminowi ustnemu.

Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu.