Úvod
Vítejte na stránce cvičení předmětu matematik pro fyziky I - V [NOFY151,152,161,162,163]. Matematická analýza připomíná krále ze známé perské Pohádky tisíce a jedné noci. Jednotlivé odvyprávěné příběhy zde představují příklady, které zdárně spočítáte. Spočtete-li jich takto tisíc (a jeden), můžete si být jisti, že hlavu neztratíte.
Podmínka zápočtu, portfolia
Nutnou a postačující podmínkou je zisk 13 bodů (z celkových 25 možných), tyto body se zohledňují u zkoušky při nerozhodné známce. Bude od Vás očekáváno, že se k úspěšnému absolvování předmětu budete věnovat počítání příkladů z analýzy minimálně 2 hodiny denně. Tomuto požadavku jsem proto uzpůsobil své cvičení. V průběhu cvičení si vedete Portfolio všech spočítaných úloh, které momentálně řešíte, toto portfolio pak průběžně nahráváte na sdílené úložiště (k němuž máte přístup já a Vy). Sestavil jsem sbírku úloh, které můžete řešit do portfolia (jedná se však o minimum, ve sbírce i na mých stránkách máte odkazy na další sbírky, v nichž najdete úlohy na dané okruhy). Osobní přítomnost na cvičení není vyžadována, neboť na cvičení se primárně věnuji Vašim portfoliím.
Zisk bodů, kolokvia
V průběhu semestru u Vás bude hodnoceno a kontrolováno dosažení početních a teoretických dovedností z třech různých okruhů, a to formou kolokvia. Kolokvium je malé zkoušení ve skupině min 2 a max 6 studentů, při němž z části řešíte úlohy samostatně z daného tématu (formou písemného testu, za každý můžete získat až 6 bodů), z části spolupracujete na vyřešení společné úlohy (po 1 bodu) a z části se doptávám na řešení úloh z Vašeho Portfolia (s důrazem na vysvětlení konkrétních vět, které při řešení používáte, až 3 body). Absolvování kolokvia si domlouváte mezi sebou, případně vypíši termíny, rád bych ale, aby splnění okruhu bylo možné kdykoli v průběhu semestru, čili až v momentě, kdy se cítíte připraveni. Doporučuji absolvovat kolokvia vždy koncem kalendářního měsíce (vizte kalendář v kartách jednotlivých semestrů).
Zkouška
Vizte stránky přednášejícího doc. M. Bulíčka tady
MAF 1
Témata a Sbírky příkladů
- i) Limita a derivace:
- • Limita posloupnosti [Děm kap.I §2][Ber 245.–267.][Kop_I kap.2][Kuz §1.3 Z1.-6., Z20.]
- • Limita funkce [Děm kap.I §5,7][Ber 268.–401.][Kop_I kap.3][Kuz §1.3 Z7.-20.]
- • Derivace [Děm kap.II §1-5][Ber 466.–773., 1006.–1052.][Kop_I kap.4][Kuz §2.3 Z1.-14., Z17.-18., Z20.]
- • l'Hospitalovo pravidlo [Děm kap.II §9][Ber 1324.–1370.][Kop_I kap.5]
- • Taylorův rozvoj [Děm kap.II §10][Ber 1498.–1528.][Kop_I kap.5]
- ii) Primitivní funkce: [Děm kap.III][Ber 1676.–2230.][Kop_I kap.7][HolKa kap. 1][Kuz §4.3 Z1., Z3., Z5.-7., Z13.]
- iv) Hlubší vlastnosti funkcí:
- • Monotonie [Děm kap.II §6-8][Ber 1152.–1184., 1267.–1317.]
- • Extrémy [Děm kap.II §11,13][Ber 1185.–1259.]
- • Průběh funkce [Děm kap.II §12][Ber 1371.–1481.][Kop_I kap.6][Kuz §3.3]
- iii) Integrál:
- • Výpočet integrálu [Děm kap.IV §1-4][Ber 1592.–1675., 2231.–2346., 2366.–2454.][Kop_I kap.8][HolKa kap. 2][Kuz §4.3 Z2., Z4., Z8.-12.]
- • Aplikace integrálu [Děm kap.IV §5-11][Ber 2455.–2726.][Kop_I kap.8][HolKa kap. 3][Kuz §4.3 Z14.-22.]
Kalendář
Cv1: Úvod | Vietovy vzorce | Hornerovo schéma | Nerovnice | Komplexní čísla | Elementární funkce + jejich rozšíření do C | Přehled důkazů a důkazy vhledem | Důkazy indukcí
Cv2: Zobrazení | Supremum | Definice limity | Výpočty limit algebraických fcí | Limity s elem. fcemi
Cv3: Spojitost | Limity řešené substitucí | Limity v nevlastních bodech + policajti | Derivace definice a tabulka
Cv4: L'Hospital (předpoklad: pokud limity existují) | O-o notace + ekvivalence silná =^~ a slabá ~ | Peanova věta (bez důkazu) + Výpočty limit rozvojem
Říjnové kolokvium (LIMITY)
Cv5: Primitivní funkce I, Per Partes, parciální zlomky, základní substituce
Cv6: Primitivní funkce II Metoda Ostrogradského, Goniometrické a hyperbolické substituce
Cv7: Primitivní funkce III, Weierstrassova substituce, pokročilejší substituce
Cv8: Taylorův polynom (Peanova věta, Lagrangeův zbytek) | Limita posloupnosti (Heineho a Weierstrassova věta)
Listopadové kolokvium (PRIMITIVNÍ FUNKCE)
Cv9: Hlubší vlastnosti funkcí (glob. extrémy, spojitost, jednostranné derivace) | Průběh funkce přehled
Cv10: Průběh funkce I
Cv11: Průběh funkce II
Prosincové/lednové kolokvium (PRŮBĚH FUNKCE)
Cv12: Integrál I: Výpočet integrálu pomocí Riemannovy a Newtonovy definice | Aplikace integrálu
MAF 2
Témata a Sbírky příkladů
- i) Diferenciální rovnice:
- • Separabilní [Ber 3902, 3905]
- • Homogenní [Ber 3938, 3940, 3985, 4025]
- • Lineární na variaci [Ber 3955, 3957][Kuz 92/4/17, 92/4/24]
- • Bernoulliova [Ber 4038, 4042, 4045][Kuz 93/6/2, 93/6/8]
- • Autonomní [Ber 4192, 4194, 4195][Kuz 98/11/4, 98/11/24]
- • Lineární s KK se speciální pravou stranou [Ber 4322, 4319, 4277]
- • Lineární s KK na wronskián: [Ber 4281, 4282][Kuz 103/16/29]
- • Eulerova: [Ber 4242, 4292]
- ii) Řady:
- • Nulita [Děm 2673]
- • Srovnávací a limitní kritéria [Děm 2586, 2588, 2589.1, 2626][Ber 2747, 2753, 2770][Kuz 107/2/12, 108/3/1, 108/3/3, 109/3/21]
- • Podílové/Odmocninové kritérium [Děm 2587, 2589, 2589.2][Kuz 110/4/31, 110/5/9]
- • Integrální kritérium [Děm 2617, 2618, 2632]
- • Gaussovo kritérium [Děm 2601, 2605, 2638, 2645]
- • Absolutní konvergence [Děm 2595, 2596, 2664]
- • Leibnitzovo, Dirichletovo a Abelovo kritérium [Děm 2667, 2668, 2690*][Kuz 114/7/30]
- • Rozvoj O [Děm 2677, 2680, 2681]
- • Mocninné řady [Děm 2816, 2819, 2826]
- iii) Funkce více proměnných:
- • Limita [Děm 3183.1., 3188, 3203][Ber 3004, 3005, 3006]
- • Totální diferenciál [Děm 3238, 3241, 3243, 3251, 3252, 3253]
- • Implicitní funkce [Děm 3399.1, 3402, 3405][Ber 3158, 3324]
- • ODR ve tvaru tot. dif. [Ber 4050, 4059 μ=μ(y), 4060 μ=μ(x), 4061 μ=μ(x), 4088 μ=μ(x/y)] (integryrujuščij množitel = integrační faktor)
- • Lokální extrémy (Hessova matice) [Děm 3625, 3626, 3633, 3642][Ber 3268]
- iv) Globální extrémy:
- • Jen parametrizace [Děm 3675][Ber 3281, 3283]
- • Lagrangeovy multiplikátory [Děm 3676, 3678][Ber 3282]
YouTube testy
Videa: 20040524, 20140001, 20140002, 20140003, 20140004, 20140005, 20150522, 20150529, 20150605, 20150611
Kalendář
Cv1: Integrál II: Vlastnosti integrálu | Konvergence Newtonova int. | Konv. Newt. int. s reálným i přirozeným parametrem | Výpočet integrálu pomocí symetrií a ze znalosti jeho konvergence
Cv2: Integrál III: Limitní přechody | Slavné integrály, které se mi budou hodit
Cv3: ODR I Přehled ODR | Hom., Lin., LKK se spec. pr. str.
Cv4: ODR II: Lineární obecná a Bernoulliova | Autonomní
Cv5: ODR III: Soustava LR Wronského metodou | Ortogonální systémy křivek | Substituce a Křivost
Březnové kolokvium (OBYČEJNÉ DIFERENCIÁLNÍ ROVNICE)
Cv6: Číselné řady I: Kritéria konvergence číselných řad
Cv7: Číselné řady II: Řady s obecnými členy
Cv8: Číselné řady III | Mocninné řady (Určování konvergence mocninné řady, integrování a derivování)
Cv9: Metrika a prostory (topologie ℝⁿ, úvod a definice, int, ext, der + důkazy intA, Omezenost, Kompaktnost | Banachova věta o kontrakci)
Dubnové kolokvium (ČÍSELNÉ A MOCNINNÉ ŘADY) Příprava včetně řešení
Cv10: Limita fce více proměnných | Heine ve více dimenzích, metoda řezů | Parciální derivace, Gradient, Totální diferenciál a Taylorovy rozvoje | Řetízkové pravidlo
Cv11: Lokální extrémy, Hessova matice | Globální extrémy | Vázané extrémy, Lagrangeovy multiplikátory
Cv12: Věta o implicitní funkci
Cv13: Transformace proměnných
Květnové kolokvium (DIFERENCIÁLNÍ POČET VÍCE PROMĚNNÝCH)
MAF 3
Témata a Sbírky příkladů
- i) Variační počet [Kop_II kap.4]
- ii) Stejnoměrná konvergence [Ber 2817.–2824.][Děm kap. V §4][HolKa kap. 13][Kop_II kap. 6]
- iii) Záměna limity/řady/integrálu dle SK [Ber 2833.–2836.]
- iv) Fubiniho věta [Ber 3466.–3769.][Čer kap.20][Děm kap.VIII §1-10][Kop_III kap.2]
- v) Lebesgueova a Leviho věta [Děm kap.VII §1-2][Kop_III kap. 1.3]
- vi) Feynmanova metoda na integrály s parametrem [Čer kap.20][Děm kap.VII §3][Kop_III kap. 3]
- vii) Křivkový integrál 1. druhu [Ber 3770.–3805.][Děm kap.VIII §11][Kop_III kap. 4]
- viii) Křivkový integrál 2. druhu [Ber 3806. – 3844.][Děm kap.VIII §11-12][Kop_III kap. 4]
- ix) Plošný integrál 1. druhu [Ber 3876. –3886.][Děm kap.VIII §14][Kop_III kap. 4]
- x) Plošný integrál 2. druhu [Ber 3887. – 3900.][Děm kap.VIII §14-17][Kop_III kap. 4]
- xi) Fourierovy řady [Ber 4366. – 4395.][Čer kap. 20][Děm kap.V §6][HolKa kap. 15][Kop_IV kap. 1]
YouTube testy
Kalendář
Cv1: Variační počet I
Cv2: Variační počet II
Cv3: Stejnoměrná konvergence | Záměnné věty | Bodová konvergence řad
Cv4: Stejnoměrná konvergence řad
Říjnové kolokvium (VARIAČNÍ POČET A STEJNOMĚRNÁ KONVERGENCE) Příprava [řešení]
Cv5: Fubini I (přímo + standardní substituce)
Cv6: Fubini II (s generickou substitucí)
Cv7: Lebesgue + Levi | Spojitost integrálu na parametru | Feynmanova metoda I
Cv8: Feynmanova metoda II
Listopadové kolokvium (FUBINIHO VĚTA A FEYNMANOVA METODA) Příprava [řešení]
Cv9: Křivkový integrál, věta o potenciálu, Greenova věta
Cv10: Plošný integrál 1. a 2. druhu
Cv11: Integrální věty Stokesova a Gauss-Ostrogradského
Cv12: Vektorový a tenzorový počet
Prosincové/lednové kolokvium (KŘIVKOVÝ A PLOŠNÝ INTEGRÁL) Příprava
Cv13: Orthogonální polynomy
MAF 4
Témata a Sbírky příkladů
- i) Fourierovy řady [Ber 4366. – 4395.][Čer kap. 20][Děm kap.V §6][HolKa kap. 15][Kop_IV kap. 1]
- ii) Fce kompl. prom. čili především 'Contour integration' [QN³][Kop_IV kap. 2][Bec]
- iii) Fourierova transformace [Kop_V kap. 2 §2.C]
- iv) Distribuce [Kop_V kap. 2 §2.B]
- v) Fourierova transformace temperovaných distribucí [Kop_V kap. 2 §2.C]
- vi) Speciální funkce [Kop_V kap. 2 §2.A][Děm kap.VII §4]
YouTube testy
Kalendář
Cv1: Trigonometrické Fourierovy řady a jejich stejnoměrná konvergence
Cv2: (Komplet komplexka zde) Elementární komplexní fce | Komplexní logaritmus, obecná mocnina
Cv3: Křivkový integrál | Primitivní funkce | Odhady křivkového integrálu | Cauchyho věta
Cv4: Laurentova řada, singularity, rezidua (poznámky vizte Residuová věta zde)
Březnové kolokvium (FOURIEROVY ŘADY) Příprava
Cv5: Residuová věta I (brožura řešených integrálů vizte níže!)
Cv6: Residuová věta II
Cv7: Residuová věta III | Fourierova transformace I (jednorozměrná)
Cv8: Gamma a přidružené funkce | Fourierova transformace II (vícerozměrná)
Dubnové kolokvium (RESIDUOVÁ VĚTA) Příprava [řešení]
Cv9: Fourierova transformace III (radiální funkce)
Cv10: Distribuce I
Cv11: Distribuce II
Cv12: Fourierova transformace temperovaných distribucí I
Cv13: Fourierova transformace temperovaných distribucí II
Květnové kolokvium (FOURIEROVA TRANSFORMACE A DISTRIBUCE) Příprava
Sbírky příkladů
- [SPok] Sady Pokorného (pokrývají všechny semestry)
- [Kop_I–V] KOPAČEK A KOL., Příklady z matematiky nejen pro fyziky I – V
- [Bec] BECK D., Brožura komplexních integrálů (nabízím studentský projekt: nateXání brožury a její vydání tištěně!)
- [HolKa] HOLICKÝ & KALENDA, Metody řešení vybraných úloh z matematické analýzy
- [Děm] DĚMIDOVIČ B, Sbírka úloh
- [Ber] BERMAN G. N., Sbornik zadač po kursu matematičeskogo analyza [en,ru]
- [Kuz] KUZNĚCOV L.A., Sbornik zadač po vyššej matematike
- [Čer] ČERNÝ ILJA, Inteligentní Kalkulus (jen online)
- [QN³] NGUYEN QUAN, Contour integration (playlist), (desítky řešených příkladů na komplexní integrály) ačkoli je Quan nyní zatím studentem 3. ročníku univerzity v Melbourne, vytvořil něco, co je momentálně to nejlepší, co může YT nabídnout
Skripta
- ČERNÝ R. & POKORNÝ M., Matematická analýza pro fyziky I., II., III., IV., V.
- BECK M. & MARCHESI G., A First Course in Complex Analysis
Tabulky
Software a další služby
- MATHEMATICA 13.1 (volná licence) Pokyny zde
- MS OFFICE 365 (pouze online) + (free) FAKULTNÍ MAIL zde
- STUDENTSKÉ ÚLOŽIŠTĚ (10GB, přístupné ze všech serverů MFF) Pokyny zde
- ONLINE 3D PLOTTER CalcPlot3D
- INTEGRAL CALCULATOR integral-calculator
- COMPLEX PLOTTER complex-function-plotter
- EQ WORLD
MINIMUM
Sbírka úloh do Portfolia