DIPARTIMENTO DI MATEMATICA E INFORMATICA Corso di laurea in Matematica Anno accademico 2017/ anno

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1 DIPARTIMENTO DI MATEMATICA E INFORMATICA Corso di laurea in Matematica Anno accademico 2017/ anno ANALISI MATEMATICA I 18 CFU - 1 e 2 semestre Docenti titolari dell'insegnamento ORNELLA NASELLI - - MAT/05-9 CFU naselli@dmi.unict.it Edificio / Indirizzo: Dipartimento di Matematica e Informatica - studio n. 360 Telefono: Orario ricevimento: RAFFAELA GIOVANNA CILIA - - MAT/05-9 CFU cilia@dmi.unict.it Edificio / Indirizzo: Dipartimento di Matematica ed Informatica Viale A. Doria 6 Telefono: Orario ricevimento: web.dmi.unict.it/docenti/raffaela.giovanna.cilia OBIETTIVI FORMATIVI Lo studente acquisirà i principali concetti dell Analisi Matematica e sarà guidato a collegarli a concetti appresi in altre discipline. Apprenderà le principali tecniche dimostrative dell Analisi Matematica. In particolare, il corso si propone i seguenti obiettivi: Conoscenza e capacità di comprensione (knowledge and understanding): lo studente familiarizzerà con l insieme dei numeri reali e la sua struttura e comprenderà la motivazione di tanti procedimenti che probabilmente, nei suoi studi precedenti, aveva appreso in modo meramente tecnico. Sarà in grado, a questo punto, di comprendere il concetto di limite e di giustificare le principali proprietà dei limiti, per le successioni e per le funzioni di una variabile reale. Imparerà a riconoscere le principali proprietà analitiche di una funzione. Saprà individuare il carattere di una serie numerica. Alcuni approfondimenti saranno affidati agli studenti più volenterosi che, da soli o in gruppo, potranno presentarli in brevi seminari. Capacità di applicare conoscenza e comprensione (applying knowledge and understanding): lo studente non si limiterà ad imparare i singoli concetti ma riuscirà a collegarli e sarà condotto, in particolare, a riflettere sulle proprietà di struttura (e.g. topologiche) che stanno alla base dei vari argomenti studiati. Potrà, inoltre, esercitare la propria capacità di utilizzare le proprie conoscenze in situazioni diverse da quelle in cui sono state presentate: ad esempio, sarà invitato a dimostrare autonomamente dei risultati simili a quelli studiati, e a svolgere numerosi esercizi di applicazione dei teoremi studiati. Ciò avverrà attraverso esercitazioni guidate in classe e

2 attraverso esercizi sia manipolativi che dimostrativi che gli saranno proposti per lo studio individuale. Autonomia di giudizio (making judgements): lo studente potrà studiare degli argomenti non svolti a lezione per abituarsi ad approfondire autonomamente le proprie conoscenze e a confrontare il linguaggio usato in diversi libri. Imparerà a riconoscere alcuni errori comuni durante le esercitazioni guidate. Potrà inoltre confrontarsi criticamente con gli altri studenti durante le ore di tutorato per individuare le soluzioni più corrette. Abilità comunicative (communication skills): attraverso l ascolto delle lezioni e la lettura dei libri consigliati, lo studente familiarizzerà con il linguaggio matematico. Mediante le esercitazioni guidate e i seminari, apprenderà a comunicare in modo chiaro e rigoroso sia oralmente che per iscritto. Imparerà che utilizzare un linguaggio corretto è uno dei mezzi più importanti per acquisire la mentalità matematica. Capacità di apprendimento (learning skills): lo studente sarà guidato ad acquisire un metodo di studio che gli permetta di accostarsi ad un argomento nuovo riconoscendo subito quali sono i prerequisiti necessari. Svilupperà, inoltre, le capacità di calcolo e di manipolazione degli oggetti matematici studiati. Lo studente continuerà ad acquisire i principali concetti dell'analisi Matematica e sarà guidato a collegarli ai concetti appresi in Algebra, in Topologia generale o concetti che apprenderà in Fisica. Apprenderà le principali tecniche dimostrative dell'analisi Matematica. In particolare, studierà il calcolo differenziale e le sue applicazioni, l'integrazione di una funzione di una sola variabile, i metodi risolutivi delle equazioni differenziali ordinarie, studiera' la teoria delle successioni e delle serie di funzioni. In particolare, il corso si propone i seguenti obiettivi: Conoscenza e capacità di comprensione (knowledge and understanding): lo studente familiarizzerà con il calcolo differenziale delle funzioni di una variabile e conoscerà tante sue importanti applicazioni. Apprenderà i metodi di integrazione e la teoria dell'integrazione di Rienmann legata alla teoria della misura secondo Peano. Sarà in grado di passare al concetto di successione di funzioni e serie di funzioni. Apprenderà i metodi risolutivi delle equazioni differenziali che incontrerà nelle altre discipline. La teoria relativa alle equazioni differenziali sarà invece rinviata al secondo anno. Alcuni approfondimenti saranno affidati agli studenti più volenterosi che, da soli o in gruppo, potranno presentarli in brevi seminari. Capacità di applicare conoscenza e comprensione (applying knowledge and understanding): lo studente non si limiterà ad imparare i singoli concetti ma riuscirà a collegarli e sarà condotto, in particolare, a riflettere sulle proprietà di struttura (e.g. topologiche) che stanno alla base dei vari argomenti studiati. Potrà, inoltre, esercitare la propria capacità di utilizzare le proprie conoscenze in situazioni diverse da quelle in cui sono state presentate: ad esempio, sarà invitato a dimostrare autonomamente dei risultati simili a quelli studiati, e a svolgere numerosi esercizi di applicazione dei teoremi studiati. Ciò avverrà attraverso esercizi sia manipolativi che dimostrativi che gli saranno proposti per lo studio individuale. Autonomia di giudizio (making judgements): lo studente potrà studiare degli argomenti non svolti a lezione per abituarsi ad approfondire autonomamente le proprie conoscenze e a confrontare il linguaggio usato in diversi libri. Potrà inoltre confrontarsi criticamente con gli altri

3 studenti durante le ore di tutorato per individuare le soluzioni più corrette. Abilità comunicative (communication skills): attraverso l ascolto delle lezioni e la lettura dei libri consigliati, lo studente continuerà a migliorare nell'uso del linguaggio matematico che sarà sempre più idoneo ad esprimere correttamente ed elegantemente concetti matematici sempre più sottili e sofisticati. Capacità di apprendimento (learning skills): lo studente sarà guidato ad acquisire un metodo di studio che gli permetta di accostarsi ad un argomento nuovo riconoscendo subito quali sono i prerequisiti necessari. Svilupperà, inoltre, le capacità di calcolo e di manipolazione degli oggetti matematici studiati. PREREQUISITI RICHIESTI Nessuna propedeuticità. I prerequisiti sono quelli richiesti per l accesso al Corso di laurea. I contenuti del modulo I. FREQUENZA LEZIONI Fortemente consigliata. Il corso sarà supportato da attività integrative e tutorato. fortemente consigliata. CONTENUTI DEL CORSO Il programma dettagliato sarà pubblicato alla fine del corso. Sul portale Studium sarà possibile seguire quotidianamente il diario delle lezioni. Gli argomenti trattati sono: 1. Numeri reali e complessi, struttura dell insieme dei numeri reali, generalità sulle funzioni, funzioni elementari (circa 30 ore) 2. Successioni e loro limiti, serie numeriche (circa 25 ore) 3. Limiti e continuità per una funzione reale di una variabile reale (circa 20 ore) Si fa presente che tutti gli argomenti trattati sono indispensabili per acquisire una buona conoscenza della materia e tutti saranno oggetto delle prove d esame. Per alcuni teoremi non verrà richiesta la dimostrazione. Per conoscere il grado di approfondimento con cui saranno presentati i singoli argomenti basterà seguire il diario delle lezioni (pubblicato quotidianamente su Studium). Si ricorda comunque che la frequenza delle lezioni e la partecipazione attiva ad esse e alle attività

4 integrative agevoleranno l apprendimento. I contenuti del corso sono: Calcolo differenziale per funzioni di una sola variabile Calcolo integrale: integrale di Rienmann. Integrale indefinito. Integrali impropri. Successioni di funzioni Serie di funzioni. Metodi risolutivi delle equazioni differenziali. Su studium lo studente trovera' successivamente il programma dettagliato. Su studium troverà anche il diario delle lezioni che sarà aggiornato alla fine di ogni lezione. TESTI DI RIFERIMENTO 1. G. Emmanuele, Analisi Matematica 1, Pitagora (nuova edizione) 2. C.D. Pagani, S. Salsa, Analisi Matematica 1, Zanichelli 3. J.P. Cecconi, G. Stampacchia, Analisi Matematica vol. 1, Liguori 4. G. De Marco, Analisi uno, Zanichelli N.B. Si farà principalmente riferimento al libro indicato con il n. 1 ma gli studenti potranno consultare gli altri per confronti e approfondimenti. Per gli esercizi: 5. P. Marcellini, C. Sbordone, Esercitazioni di Matematica, vol. 1, Liguori 1) G. Emmanuele Analisi Matematica I Pitagora 2) G. Emmanuele Analisi Matematica II Foxwell and Davies Lo studente puo' consultare anche i seguenti testi 3. C.D. Pagani, S. Salsa, Analisi Matematica 1, Zanichelli 4. J.P. Cecconi, G. Stampacchia, Analisi Matematica vol. 1, Liguori 5. G. De Marco, Analisi uno, Zanichelli

5 PROGRAMMAZIONE DEL CORSO * Argomenti Riferimenti testi 1 * Numeri reali e complessi; struttura dell'insieme dei numeri reali (circa 16 ore) 1, cap. 1 e 2 2 * Generalità sulle funzioni; funzioni elementari (circa 14 ore) 1, cap. 1 3 * Successioni; serie numeriche (circa 25 ore) 1, cap. 3 e 4 4 * Funzioni reali di una variabile reale: limiti e continuità (circa 20 ore) 1, cap. 5 * Argomenti Riferimenti testi 1 * Calcolo differenziale 1 capitoli 6 e 7 2 * Integrale indefinito 1 capitolo 8 3 * Integrale di Rienmann 1 capitolo 9 4 * Metodi risolutivi delle quazioni differenziali ordinarie 1 capitolo 10 5 * Successoni e serie di funzioni 2 capitolo 12 * 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 Sul Portale Studium - Documenti verranno pubblicati appunti relativi ad alcune parti del programma. Eventuali dispense saranno disponibili su Studium. Inoltre su studium sara' inserito il diario delle lezioni. VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO

6 L esame comprenderà una prova scritta ed una orale. La prova scritta prevede la risoluzione di alcuni esercizi, tecnici e dimostrativi, e può prevedere alcuni quesiti a risposta aperta. La prova orale è mirata particolarmente a verificare la chiarezza espositiva e la capacità di collegare fra loro diversi argomenti. Per un teorema, potrà essere chiesto di esporre la dimostrazione dettagliata oppure solo la linea dimostrativa: la prima serve ad appurare il livello di precisione raggiunto, la seconda a valutare se lo studente ha raggiunto un acquisizione consapevole e non puramente mnemonica delle tecniche dimostrative. Per verificare la capacità di studiare autonomamente, lo studente sarà invitato a riferire, se lo desidera, su un argomento non trattato a lezione. L'esame consiste in una prova scritta ed una prova orale. La prova scritta prevede la risoluzione di alcuni esercizi tecnici e teorici. La prova orale mira alla verifica della conoscenza dei contenuti, della chiarezza espositiva e della capacità di collegare fra loro diversi argomenti con spirito critico e con rigore logico. Per un teorema, potrà essere chiesto di esporre la dimostrazione dettagliata oppure solo la linea dimostrativa: la prima serve ad appurare il livello di precisione raggiunto, la seconda a valutare se lo studente ha raggiunto un acquisizione consapevole e non puramente mnemonica delle tecniche dimostrative. Per verificare la capacità di studiare autonomamente, lo studente sarà invitato a riferire, se lo desidera, su un argomento non trattato a lezione. DATE DEGLI APPELLI L esame relativo al modulo 1 (prova di fine corso) si svolgerà durante il periodo di sospensione delle lezioni (1/2/18 20/2/18), la prova orale sarà svolta alcuni giorni dopo la prova scritta. Le date dell'esame finale di Analisi Matematica 1 si trovano al link 0dEsami Si veda il calendario degli esami nella pagina del corso di laurea Matematica Triennale. 0dEsami PROVE IN ITINERE Non sono previste. La prova di fine corso (cfr. il quadro successivo) costituisce prova in itinere per l'insegnamento di Analisi Matematica 1.

7 Non ne sono previste. PROVE DI FINE CORSO Alla fine del modulo ci sarà un esame non obbligatorio, che non darà luogo all acquisizione di crediti, in quanto i 18CFU relativi all insegnamento di Analisi Matematica I verranno acquisiti solo dopo che sarà stato superato anche l esame relativo al secondo modulo. La prova sul primo modulo, in ogni caso, non è propedeutica a quello sul secondo modulo. Gli studenti che lo desiderano potranno anche sostenere un unico esame su entrambi i moduli. Coloro che hanno superato l esame parziale dovranno sostenere l esame sul secondo modulo entro il 10/10/18, in caso contrario ripeteranno anche l esame relativo al primo modulo. La prova di fine corso si svolgera' nelle date previste per l'insagnamento di Analisi Matematica I. Chi ha superato l'esame relativo al modulo 1, superando, entro il 10 ottobre, le prove (scritta ed orale) relative al modulo 2,. acquisira' i 18 crediti relativi all'insegnamento di Analisi Matematica 1. Coloro i quali non hanno svolto o non hanno superato l'esame relativo al primo modulo e coloro i quali, pur avendo superato tale esame, non sostengono o non superano l'esame relativo al secondo modulo, entro il 10 ottobre, dovranno sostenere un esame completo su tutti gli argomenti dei due moduli. E' data allo studente la possibilita' di sostenere prima l'esame relativo al secondo modulo impegnandosi pero' a sostenere l'esame relativo al primo modulo entro il 10 ottobre. Decorso tale termine, quindi, in ogni caso lo studente dovra' sostenere l'esame completo. ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI Si possono trovare i compiti degli anni precedenti sul portale Studium, alla voce "Documenti". Esempi per la prova orale: - Definizione e proprietà dell'estremo superiore. Esempi di insiemi: non limitato, limitato ma non dotato di massimo, ecc. - Teorema di Weierstrass. Esempio di funzione che verifica tutte le ipotesi del teorema tranne una e non verifica la tesi. - Serie numeriche: legame fra convergenza semplice e assoluta. - Connessi in R e proprietà delle funzioni continue in un connesso. Per gli esercizi si possono vedere quelli assegnati negli anni precedenti che saranno presenti su studium. Le domande orali avranno lo scopo di verificare la conoscenza dell'argomento ma anche la

8 capacita e la capacita' di relazionare l'argomento con altri del corso Ad esempio, a proposito del Teorema di Lagrange, si potra' chiedere la dimostrazione del Teorema oppure quali sono le ripercussioni sulla tesi del Teorema quando viene meno una delle ipotesi. Si puo' altresi' chiedere un'applicazione o l'uso del Teorema in un'altra parte del programma ad esempio quale ruolo ha il teorema, o una sua applicazione, nella teoria della integrazione indefinita. E' data molta importanza agli esempi e contro-esempi che corredano la teoria. Lo studente puo' proporre quelli illustrati a lezione, ma e' auspicabile che, alla luce di quelli presentati dal docente, sia in grado di costruirne altri.