PřF:F1421 Základní mat. metody ve Fyz.1 - Informace o předmětu
F1421 Základní matematické metody ve fyzice 1
Přírodovědecká fakultapodzim 2018
- Rozsah
- 3/0/0. 3 kr. (plus 2 za zk). Ukončení: zk.
- Vyučující
- prof. RNDr. Jana Musilová, CSc. (přednášející)
- Garance
- prof. RNDr. Jana Musilová, CSc.
Ústav teoretické fyziky a astrofyziky – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: prof. RNDr. Jana Musilová, CSc.
Dodavatelské pracoviště: Ústav teoretické fyziky a astrofyziky – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta - Rozvrh
- Po 17. 9. až Pá 14. 12. Po 8:00–10:50 F1 6/1014
- Předpoklady
- Středoškolská matematika, vítáno (avšak ne nutné) je zvládnutí základních operací při derivování a integrování na gymnaziální úrovni.
- Omezení zápisu do předmětu
- Předmět je otevřen studentům libovolného oboru.
- Cíle předmětu
- Předmět představuje tzv. "matematický kalkul". Jeho cílem je umožnit studentovi získat rychlý přehled, porozumění a přiměřenou výpočetní praxi v oblasti matematických disciplín potřebných pro sledování výuky v předmětech obecné fyziky v prvních semestrech studia. Jedná se především o základy matematické analýzy (diferenciální a integrální počet funkcí jedné a více proměnných, obyčejné diferenciální rovnice) a lineární algebry (vektorová algebra v dvojrozměrném a trojrozměrném prostoru). Současně se zápisem předmětu se doporučuje zápis prakticky zaměřeného předmětu F1422 Početní praktikum.
- Výstupy z učení
- Student bude po absolvování kursu schopen s porozuměním používat základní poznatky z matematické analýzy, algebry a teorie pravděpodobnosti (viz Osnova) při řešení fyzikálních problémů v rámci kurzu obecné fyziky.
- Osnova
- 1. Derivace a integrál funkce jedné proměnné, procvičení základních operací.
- 2. Derivace a integrál - aplikace na fyzikální problémy v mechanice.
- 3. Základy vektorové algebry v R-2 a R-3: vektory, operace s vektory, skalární a vektorový součin a jejich geometrická a fyzikální interpretace, počítání v bázích, přechody mezi bázemi.
- 4. Obyčejné diferenciální rovnice prvního a druhého řádu: separace proměnných, lineární diferenciální rovnice prvního řádu, fyzikální aplikace (rozpad jader, absorpce záření), lineární rovnice druhého řádu s konstantními koeficienty.
- 5. Obyčejné diferenciální rovnice a jejich jednoduché soustavy: fyzikální aplikace (pohybové rovnice částice, harmonický oscilátor, nabité částice v elektrickém a magnetickém poli, tlumené a vynucené kmity)
- 6. Křivočaré souřadnice.
- 7. Křivkový integrál: křivka, parametrizace, křivkový integrál prvního druhu a fyzikální aplikace (délka, hmotnost, těžiště, momenty setrvačnosti křivky), křivkový integrál druhého druhu a fyzikální aplikace (práce síly podél křivky).
- 8. Skalární funkce dvou a tří proměnných: derivace v daném směru, parciální derivace, gradient.
- 9. Skalární funkce dvou a tří proměnných: úplný diferenciál, kmenová funkce výrazu pro elementární práci (existence potenciálu).
- 10. Vektorové funkce dvou a tří proměnných: definice, Jacobiho zobrazení, integrální křivky vektorového pole (proudnice, siločáry, ...), diferenciální operátory.
- 11. Náhodné veličiny: pravděpodobnost; náhodná veličina, diskrétní a spojité rozdělení, charakteristiky rozdělení (střední hodnota, standardní odchylka, medián, ...), distribuční funkce.
- 12. Náhodné veličiny - aplikace: základy zpracování měření, fyzikální úlohy - Maxwellovo rozdělení rychlostí molekul plynu.
- Literatura
- povinná literatura
- MUSILOVÁ, Jana a Pavla MUSILOVÁ. Matematika pro porozumění i praxi I. Brno: VUTIUM, 2006, 281 s. Vysokoškolské učebnice. ISBN 80-214-2914-3. info
- MUSILOVÁ, Jana a Pavla MUSILOVÁ. Matematika II pro porozumění i praxi. první. Brno: VUTIUM (Vysoké učení technické v Brně), 2012, 697 s. ISBN 978-80-214-4071-5. info
- doporučená literatura
- KVASNICA, Jozef. Matematický aparát fyziky. Vyd. 2., opr. Praha: Academia, 1997, 383 s. ISBN 8020000887. info
- Výukové metody
- Přednáška: teoretická výuka s ukázkovými příklady.
- Metody hodnocení
- Ústní zkouška. Student při individuální rozpravě prokazuje teoretické znalosti z jednotlivých okruhů i schopnost aplikovat je na praktické matematické i fyzikální situace.
- Navazující předměty
- Další komentáře
- Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.
- Statistika zápisu (podzim 2018, nejnovější)
- Permalink: https://is.muni.cz/predmet/sci/podzim2018/F1421