Математический анализ 1

Бакалавриат 2023/2024

Лучший по критерию «Новизна полученных знаний»

Статус: Курс обязательный (Прикладной анализ данных и искусственный интеллект)

Направление: 01.03.02. Прикладная математика и информатика

Кто читает: Департамент информатики

Где читается: Санкт-Петербургская школа физико-математических и компьютерных наук

Когда читается: 1-й курс, 1-4 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Андреева Инга Александровна, Гладкая Анна Владимировна, Жукова Алена Михайловна, Павлов Дмитрий Александрович, Сафроненко Евгений Владимирович, Ходунов Павел Андреевич, Храбров Александр Игоревич

Язык: русский

Кредиты: 10

Контактные часы: 196

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Дисциплина базовой части профессионального цикла. Данная дисциплина служит основой для профессиональной ориентации студентов при выборе дисциплин из вариативной части Программы. Дисциплина направлена на формирование у студентов теоретических знаний и практических навыков по основам математического анализа.

Цель освоения дисциплины

Формирование у студентов теоретических знаний и практических навыков по основам математического анализа.

Планируемые результаты обучения

Знает понятия множества, отношения, основные аксиомы вещественных чисел, принцип математической индукции, супремум и инфимум. Знает понятие предела последовательности, умеет их вычислять. Умеет проводить сравнение скорости возрастания последовательностей. Знает и умеет применять теорему Больцано-Вейерштрасса. Знает понятие фундаментальные последовательности, критерий Коши, верхний и нижний пределы. Умеет исследовать сходимость рядов.
Знает различные определения предела функций в точке и их равносильности, умеет вычислять односторонние пределы. Знает различные определения непрерывных функций, их равносильность. Умеет проводить арифметические действия с непрерывными функциями, знает и умеет доказывать теоремы о стабилизации знака и о непрерывности композиции. Умеет вычислять предел lim sin x/x. Знает определение степенной функции и ее свойства.
Дает определение производной и дифференцируемости функции в точке. Знает геометрический и физический смысл производной, арифметические действия с дифференцируемыми функциями, дифференцируемость композиции и обратной функции. Умеет вычислять производные элементарных функций, использовать теоремы Ферма и Ролля, Лагранжа и Коши. Знает формулу Тейлора для многочленов, раскладывает sin x, cos x и ex в ряд.
Умеет доказывать иррациональность числа e. Знает необходимое и достаточные условия экстремума, дает определение выпуклых функций. Дает определение первообразной и неопределенного интеграла, примеры функций не имеющих первообразную. Умеет производить замену переменной в неопределенном интеграле и знает формула интегрирования по частям. Умеет вычислять определенный интеграл, проводит замену переменной в определенном интеграле. Умеет доказывать иррациональность числа π.
Дает определение равномерной непрерывности функций. Умеет проводить оценку разности интеграла и интегральной суммы. Знает интегрируемость по Риману, формулу трапеций, формулу Эйлера-Маклорена для второй производной. Знает свойства несобственных интегралов, понятие абсолютной сходимости, признаки Абеля и Дирихле. Умеет вычислять интеграл от произведения монотонной и периодической функций.
Дает определение метрического пространства, индуцированной метрики, скалярного произведения и нормы. Дает определения предела по Коши и по Гейне. Критерий Коши, непрерывных отображений. Знает доказательство теоремы Кантора для отображений метрических пространств. Определяет путь, носитель пути, простой путь, гладкий путь. Умеет вычислять длину кривой, заданной параметрически, длину графика функции и длину кривой, заданной в полярных координатах.
Знает критерий сходимости ряда с неотрицательными членами, признак сравнения, признаки Коши и Признак Даламбера. Дает определение абсолютной и условной сходимости, умеет проводить оценку суммы знакочередующегося ряда. Дает определение поточечной и равномерной сходимости последовательности функций. Использует критерии равномерной сходимости. Знает отличие поточечной и равномерной сходимость рядов. Формулирует необходимое условие равномерной сходимости ряда.
Дает определение степенных рядов, радиуса и круга сходимости. Знает матрицу Якоби, градиент, производную по направлению. Умеет вычислять частные производные. Умеет определять локальные экстремумы, стационарные точки. Знает достаточные условия экстремума. Использует метод множителей Лагранжа для поиска экстремума. Умеет вычислять расстояние от точки до гиперплоскости.

Содержание учебной дисциплины

Раздел 1. Последовательности вещественных чисел. Пределы и непрерывность функций.
Раздел 2. Дифференциальное и интегральное исчисление
Раздел 3. Приложение интегрального исчисления и несобственные интегралы. Метрические и нормированные пространства
Раздел 4. Числовые и функциональные ряды. Функции нескольких переменных

Элементы контроля

Домашнее задание №1
Домашнее задание №1 выдается студентам в одном варианте и состоит из 7 задач. Каждой задаче присвоен свой балл. Срок выполнения домашнего задания - 2 недели. Форма представления обучающимися домашнего задания - представленные в письменном виде решения задач.
Экзамен №2
Письменный экзамен №2 проводится в форме ответов на вопросы экзаменационного билета. Экзаменационный билет формируется по одному вопросу из первой и второй части перечня вопросов к экзамену. На подготовку ответа выделяется 2,5 часа.
Домашнее задание №2
Домашнее задание №2 выдается студентам в одном варианте и состоит из 6 задач. Каждой задаче присвоен свой балл. Срок выполнения домашнего задания - 2 недели. Форма представления обучающимися домашнего задания - представленные в письменном виде решения задач.
Домашнее задание №4
Домашнее задание №4 выдается студентам в одном варианте и состоит из 7 задач. Каждой задаче присвоен свой балл. Срок выполнения домашнего задания - 2 недели. Форма представления обучающимися домашнего задания - представленные в письменном виде решения задач.
Домашнее задание №5
Домашнее задание №5 выдается студентам в одном варианте и состоит из 9 задач. Каждой задаче присвоен свой балл. Срок выполнения домашнего задания - 2 недели. Форма представления обучающимися домашнего задания - представленные в письменном виде решения задач.
Домашнее задание №6
Домашнее задание №6 выдается студентам в одном варианте и состоит из 11 задач. Каждой задаче присвоен свой балл. Срок выполнения домашнего задания - 2 недели. Форма представления обучающимися домашнего задания - представленные в письменном виде решения задач.
Домашнее задание №7
Домашнее задание №7 выдается студентам в одном варианте и состоит из 8 задач. Каждой задаче присвоен свой балл. Срок выполнения домашнего задания - 2 недели. Форма представления обучающимися домашнего задания - представленные в письменном виде решения задач.
Экзамен №1
Письменный экзамен №1 проводится в форме ответов на вопросы экзаменационного билета. Экзаменационный билет формируется по одному вопросу из первой и второй части перечня вопросов к экзамену. На подготовку ответа выделяется 2,5 часа.
Домашнее задание №3
Домашнее задание №3 выдается студентам в одном варианте и состоит из 5 задач. Каждой задаче присвоен свой балл. Срок выполнения домашнего задания - 2 недели. Форма представления обучающимися домашнего задания - представленные в письменном виде решения задач.
Домашнее задание №8
Домашнее задание №8 выдается студентам в одном варианте и состоит из 7 задач. Каждой задаче присвоен свой балл. Срок выполнения домашнего задания - 2 недели. Форма представления обучающимися домашнего задания - представленные в письменном виде решения задач.
Коллоквиум №1
Коллоквиум №1 проводится в форме ответов на вопросы билета. Билет содержит два вопроса. На подготовку ответа выделяется 2,5 часа.
Коллоквиум №2
Коллоквиум №2 проводится в форме ответов на вопросы билета. Билет содержит два вопроса. На подготовку ответа выделяется 2,5 часа.
Контрольная работа №2
Формат: письменная работа продолжительностью в одну пару (1 час 20 минут).
Контрольная работа №1
Формат: письменная работа продолжительностью в одну пару (1 час 20 минут).

Промежуточная аттестация

2023/2024 учебный год 2 модуль
Преподаватель учитывает работу на практических занятиях и оценку за текущий контроль (домашние задания). Отекущий = 0,15*Од/з1 + 0,15*Од/з2 + 0,15*Од/з3 + 0,15*Од/з4 + 0,2*К/р1 + 0,2*К/р2. Результирующая оценка за дисциплину рассчитывается следующим образом: ОРезультирующая = 0,3*Отекущий + 0,35*Околлоквиум1 + 0,35*Оэкзамен1
2023/2024 учебный год 4 модуль
Преподаватель учитывает работу на практических занятиях и оценку за текущий контроль (домашние задания). Отекущий = 0,15*Од/з5 + 0,15*Од/з6 + 0,15*Од/з7 + 0,15*Од/з8 + 0,2*К/р1 + 0,2*К/р2. Результирующая оценка за дисциплину рассчитывается следующим образом: ОРезультирующая = 0,3*Отекущий + 0,35*Околлоквиум2 + 0,35*Оэкзамен2

Список литературы

Авторы

Кольцов Сергей Николаевич
Храбров Александр Игоревич
Спицина Кристина Станиславовна

Программа дисциплины