Учебная программа Дисциплины б1 «Математический анализ» по специальности 090302 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем»



Скачать 247.4 Kb.
страница1/2
Дата09.07.2014
Размер247.4 Kb.
ТипУчебная программа
  1   2
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского»

Радиофизический факультет

Кафедра математики


УТВЕРЖДАЮ

Декан радиофизического факультета
____________________Якимов А.В.

«18» мая 2011 г.

Учебная программа
Дисциплины С2.Б1 «Математический анализ»
по специальности 090302 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем»

Нижний Новгород

2011 г.

1. Цели и задачи дисциплины

Содержание дисциплины «Математический анализ» направлено на обучение студентов основам дифференциального и интегрального исчисления функций одного и многих переменных, включая теорию пределов, числовых и функциональных рядов, методы решения дифференциальных уравнений в частных производных.
2. Место дисциплины в структуре программы специалиста

Дисциплина «Математический анализ» относится к дисциплинам базовой части математического и естественнонаучного цикла основной образовательной программы по специальности 090302 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем», преподается в 1–3 семестрах.
3. Требования к уровню освоения содержания дисциплины

Изучение дисциплины «Математический анализ» обеспечивает овладение следующими общекультурными компетенциями:

  • способностью к логически правильному мышлению, обобщению, анализу, критическому осмыслению информации, систематизации, прогнозированию, постановке исследовательских задач и выбору путей их решения на основании принципов научного познания (ОК-9);

  • способностью самостоятельно применять методы и средства познания, обучения и самоконтроля для приобретения новых знаний и умений, в том числе в новых областях, непосредственно не связанных со сферой деятельности, развития социальных и профессиональных компетенций, изменения вида своей профессиональной деятельности (ОК-10).

Изучение дисциплины «Математический анализ» обеспечивает овладение следующими профессиональными компетенциями:

  • способностью выявлять естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, и применять соответствующий физико-математический аппарат для их формализации, анализа и выработки решения (ПК-1);

  • способностью применять математический аппарат, в том числе с использованием вычислительной техники, для решения профессиональных задач (ПК-2);

  • способностью применять методологию научных исследований в профессиональной деятельности, в том числе в работе над междисциплинарными и инновационными проектами (ПК-5).


В результате изучения дисциплины студенты должны:

иметь представление:

  • об основных понятиях теории множеств;

  • об основных свойствах функции действительного переменного и способах задания функции;

  • о функциях многих переменных;

  • о комплексных числах и функциях комплексного переменного;

  • о роли и месте дифференциальных уравнений в обыкновенных и частных производных в теоретических и прикладных расчетах будущих специалистов в области информационных технологий;

знать:

  • основные понятия теории пределов, дифференциального и интегрального исчисления функции одной и многих переменных;

  • теории кратных интегралов, теории рядов;

  • элементы теории конформных отображений и теории вычетов;

уметь:

  • вычислять пределы числовых последовательностей и пределы функций;

  • вычислять производные и применять их к исследованию функций и построению графиков;

  • вычислять как неопределенные, так и определенные интегралы и применять их к решению геометрических, механических и физических задач;

  • исследовать ряды на сходимость;

  • применять теорию вычетов к решению инженерных задач;

  • интегрировать типовые дифференциальные уравнения и системы линейных дифференциальных уравнений;

  • применять метод Фурье (метод разделения переменных) для решения задач математической физики.


4.Объем дисциплины и виды учебной работы

Общая трудоемкость дисциплины составляет 16 зачетных единиц, 576 часов.


Виды учебной работы

Всего часов

Семестры

Общая трудоёмкость дисциплины

576

1

2

3

Аудиторные занятия

306

119

119

68

Лекции

136

51

51

34

Практические занятия (ПЗ)

170

68

68

34

Семинары (С)

-

-

-

-

Лабораторные работы (ЛР)

-

-

-

-

Другие виды аудиторных занятий

-

-

-

-

Самостоятельная работа

198

66

66

66

Курсовой проект (работа)

-

-

-

-

Расчетно-графическая работа

-

-

-

-

Реферат

-

-

-

-

Другие виды самостоятельной работы

-

-

-

-

Вид итогового контроля (зачет, экзамен)

экзамен (72), зачет

экзамен (36)

экзамен (36)

зачет


5. Содержание дисциплины

5.1. Разделы дисциплины и виды занятий


№ п/п

Раздел дисциплины

Лекции

ПЗ (или С)

ЛР

1

Действительные функции.

4

4




2

Теория пределов.

9

12




3

Непрерывность функции.

3

8




4

Дифференциальное исчисление функций одной переменной.

15

20




5

Интегральное исчисление функций одной переменной.

20

24




6

Дифференциальное исчисление функций многих переменных.

18

24




7

Двойные и тройные интегралы.

17

20




8

Числовые, функциональные и степенные ряды.

16

24




9

Дифференциальные уравнения в обыкновенных производных

17

17




10

Дифференциальные уравнения в частных производных (уравнения математической физики)

17

17





5.2. Содержание разделов дисциплины
1. Действительные функции.

Общее определение функции. Область определения и область изменения. Функция действительного переменного. Способы задания функции. Свойства функции. Определение графика функции. Графики элементарных функций (прямая, парабола, кубическая парабола, окружность, гипербола, показательная и логарифмическая функции, тригонометрические функции). Обратные тригонометрические функции и их свойства. Определение гиперболических функций в сравнении с определением круговых тригонометрических функций. Выражение гиперболических функций через показательные функции. Графики гиперболических функций. Вывод формул гиперболической тригонометрии. График сложной функции. График функции, заданной параметрически. Полярные координаты. Графики функций в полярной системе координат.

Понятие множества. Операции с множествами. Структура множества действительных чисел (натуральные, целые, рациональные и иррациональные числа, алгебраические и трансцендентные числа). Основные понятия во множестве действительных чисел (сегмент, интервал, полуинтервал, -окрестность, несобственные числа, ограниченное множество, верхние и нижние границы, аксиома существования верхних и нижних границ).
2. Теория пределов.

Понятие последовательности действительных чисел. Предел последовательности. Геометрический смысл предела последовательности. Теорема о единственности предела. Ограниченность сходящейся последовательности. Предельные переходы в равенствах и неравенствах. Монотонные последовательности. Подпоследовательность, частичные пределы, верхний и нижний пределы последовательности действительных чисел. Критерий Коши сходимости последовательности.

Предел функции действительного переменного по Коши и по Гейне. Геометрический смысл предела функции действительного переменного. Арифметические операции над функциями, имеющими предел. Односторонние пределы. Классификация бесконечно малых и бесконечно больших величин. Эквивалентные бесконечно малые и бесконечно большие величины. Первый и второй замечательные пределы. Таблица эквивалентных бесконечно малых.
3. Непрерывность функции.

Непрерывность функции действительного переменного. Арифметические действия с непрерывными функциями. Непрерывность сложной функции. Односторонняя непрерывность. Теорема о существовании и непрерывности обратной функции. Свойства непрерывных функций. Классификация точек разрыва.
4. Дифференциальное исчисление функций одной переменной.

Производные и односторонние производные, бесконечные производные. Геометрический и физический смысл производной. Правила дифференцирования и таблица производных. Дифференциал и его геометрический смысл. Производная сложной функции. Производные и дифференциалы высших порядков. Формула Лейбница. Инвариантность формы первого и неинвариантность формы высших дифференциалов. Параметрически заданные функции и их дифференцирование. Основные теоремы дифференциального исчисления Ролля, Лагранжа, Коши. Правило Лопиталя раскрытия неопределенностей. Формула Тейлора и ее связь с задачей приближенного вычисления значений функции. Признаки монотонности. Экстремумы и правила их нахождения. Выпуклость, вогнутость и точки перегиба. Асимптоты. Применение дифференциального исчисления к исследованию функций и построению графиков.
5. Интегральное исчисление функций одной переменной.

Понятие первообразной и неопределенного интеграла. Свойства неопределенного интеграла. Таблица неопределенных интегралов. Техника интегрирования (непосредственное интегрирование с помощью таблиц, интегрирование внесением под знак дифференциала, замена переменной, интегрирование по частям, приведение квадратного трехчлена к каноническому виду). Разложение многочлена с действительными коэффициентами на множители. Представление правильной рациональной дроби в виде суммы простейших рациональных дробей. Интегрирование простейших дробей. Интегрирование рациональных функций. Сведение интегралов от иррациональных и тригонометрических функций к интегрированию рациональных функций.

Определенный интеграл. Свойства определенного интеграла. Классы интегрируемых функций. Формула Ньютона-Лейбница. Теорема о среднем. Приложение определенного интеграла к вычислению площадей плоских фигур, площадей поверхности тел вращения и некоторых объемов. Длина дуги кривой. Понятие о двух типах несобственных интегралов.
6. Дифференциальное исчисление функций многих переменных.

Понятие к-мерного Эвклидова пространства. Понятие функции многих переменных. Геометрическая интерпретация функции двух переменных. Примеры поверхностей в пространстве. Пределы и непрерывность. Двойные и повторные пределы. Непрерывность по совокупности переменных и по отдельной переменной. Дифференциальное исчисление функций многих переменных. Частные производные. Дифференцируемость функции многих переменных. Необходимые условия дифференцируемости. Достаточные условия дифференцируемости функции многих переменных. Теоремы о взаимосвязи между дифференцируемостью, непрерывностью и существованием частных производных функции многих переменных. Производная сложной функции. Дифференциал функции многих переменных. Дифференцирование неявных функций. Теоремы о существовании неявной функции. Функциональные определители. Существование системы неявных функций. Производные и дифференциалы высших порядков. Равенство смешанных производных. Производная по направлению. Градиент. Связь производной по направлению с градиентом. Условие возрастания (убывания) функции в точке. Исследование функций многих переменных, условие постоянства, условие монотонности в указанном направлении. Экстремум функции многих переменных. Условный экстремум. Правило множителей Лагранжа.
7. Двойные и тройные интегралы.

Определение двойного интеграла. Свойства двойного интеграла. Приведение двойного интеграла к повторному. Криволинейные координаты на плоскости. Полярные и эллиптические координаты. Замена переменных в двойном интеграле. Тройной интеграл. Сведение тройного интеграла к повторному. Замена переменных в тройном интеграле. Сферические и цилиндрические координаты.
8. Числовые, функциональные и степенные ряды.

Числовые ряды. Сходящиеся и расходящиеся ряды. Критерий Коши сходимости числового ряда. Необходимое условие сходимости. Достаточные признаки сходимости знакоположительных рядов: мажорантный и предельный признаки сравнения, Даламбера, Коши, интегральный признак Коши. Абсолютная и условная сходимость. Общий достаточный признак сходимости знакопеременных рядов. Признак Лейбница для знакочередующихся рядов. Умножение рядов. Перестановка членов ряда. Функциональные ряды. Поточечная и равномерная сходимость. Нахождение области сходимости функционального ряда. Признак Вейерштрасса равномерной сходимости. Свойства равномерно сходящихся рядов (равномерная сходимость и непрерывность, равномерная сходимость и почленное интегрирование и дифференцирование рядов), Степенной ряд. Радиус сходимости. Дифференцирование и интегрирование степенного ряда. Ряд Тейлора.
9. Дифференциальные уравнения в обыкновенных производных.

Определение дифференциального уравнения (ДУ) в обыкновенных производных и его решения. Интегрирование ДУ первого порядка с разделяющимися переменными, однородных ДУ, сводимых к однородным, ДУ в полных производных. Теорема о существовании интегрирующего множителя. Теорема о количестве интегрирующих множителей. Теорема существования и единственности решения ДУ, разрешённого относительно производной. Методы интегрирования ДУ, неразрешённых относительно производной, включая ДУ Лагранжа и Клеро. Методы понижения порядка ДУ. Операторный метод решения линейных неоднородных ДУ (ЛНДУ) n-го порядка с постоянными коэффициентами. Теорема об общем решении ЛНДУ. Метод вариации произвольных постоянных для ЛНДУ n-го порядка. Метод Эйлера для решения систем линейных однородных ДУ. Введение в численные методы интегрирования ДУ в обыкновенных производных (метод Эйлера, методы Рунге-Кутты).
10. Дифференциальные уравнения в частных производных (уравнения математической физики).

Классификация ДУ в частных производных (ДУЧП) второго порядка. Вывод уравнений поперечных колебаний струны, продольных колебаний стержня, колебаний тока и напряжения в длинной линии в качестве примера ДУЧП гиперболического типа. Типы граничных условий. Задача Штурма-Лиувилля. Свойства собственных значений и собственных функций задачи Штурма-Лиувилля. Метод разделения переменных (метод Фурье) для ДУЧП гиперболического типа. Решение задач с неоднородными граничными условиями. Колебания струны или стержня в среде с сопротивлением. Метод Даламбера для бесконечной и полуограниченной струны (или стержня). Вывод уравнения колебаний прямоугольной мембраны. Метод Фурье для решения задачи математической физики о колебаниях прямоугольной мембраны в среде без сопротивления. Уравнения параболического типа и задачи, приводящие к ним. Метод Фурье для решения задач параболического типа. Уравнения эллиптического типа и задачи, приводящие к ним. Метод Фурье для задач эллиптического типа.
5.3. План практических занятий


  1. Построение графиков элементарных функций. Обратные тригонометрические функции.

  2. Действия с графиками. Построение эскизов графиков сложных функций

  3. Построение графиков параметрически заданных функций в полярной системе координат.

  4. Вычисление предела последовательности.

  5. Вычисление предела функции с помощью алгебраических преобразований.

  6. Вычисление предела функции с помощью 1-го и 2-го замечательных пределов.

  7. Вычисление пределов с использованием таблицы эквивалентных бесконечно малых. Сравнение бесконечно малых величин.

  8. Непрерывность функции, классификация точек разрыва.

  9. Контрольная работа по теме “Пределы последовательностей и функций”.

  10. Дифференцирование явно заданных функций.

  11. Производные обратной, неявно и параметрически заданной функции.

  12. Дифференциал функции.

  13. Производные и дифференциалы высших порядков.

  14. Правила Лопиталя.

  15. Формула Тейлора.

  16. Исследование функций и построение графиков.

  17. Контрольная работа по теме “Дифференцирование функций”.

  18. Интегрирование с помощью таблицы интегралов.

  19. Интегрирование внесением под знак дифференциала.

  20. Замена переменной в неопределенном интеграле

  21. Интегрирование по частям.

  22. Интегрирование квадратного трехчлена.

  23. Интегрирование рациональных функций.

  24. Интегрирование иррациональных функций.

  25. Интегрирование тригонометрических функций.

  26. Вычисление определенного интеграла.

  27. Приложение определенного интеграла к вычислению площадей и длин дуг.

  28. Контрольная работа по теме “Интегрирование”.

  29. Частные производные функции многих переменных.

  30. Дифференцирование сложной функции.

  31. Дифференцирование неявно заданной функции.

  32. Дифференцирование функции, заданной параметрически.

  33. Замена переменных в выражениях, содержащих частные производные.

  34. Абсолютный и условный экстремум функции многих переменных.

  35. Двойные интегралы (непосредственное вычисление).

  36. Замена переменных в двойных интегралах (полярные координаты).

  37. Замена переменных в двойных интегралах (общий случай).

  38. Вычисление тройного интеграла.

  39. Замена переменных в тройном интеграле (цилиндрические координаты).

  40. Замена переменных в тройном интеграле (сферические координаты).

  41. Контрольная работа по теме “Двойные и тройные интегралы”.

  42. Числовые ряды (сходимость по определению, признаки сравнения).

  43. Признаки сходимости знакоположительных рядов (Даламбера, Коши, интегральный).

  44. Знакопеременные ряды. Абсолютная и условная сходимость, признак Лейбница.

  45. Функциональные ряды. Равномерная сходимость функциональных рядов

  46. Степенные ряды. Нахождение радиуса и интервала сходимости.

  47. Ряд Тейлора. Разложение функций в ряд Тейлора.

  48. Контрольная работа по теме “Числовые, функциональные и степенные ряды”.

  49. Ряды Фурье. Теорема разложения. Разложение периодических функций в ряд Фурье.

  50. Интегрирование рядов Фурье. Равенство Парсеваля.

  51. Дифференциальные уравнения (ДУ) с разделяющимися переменными. Однородные ДУ первого порядка и ДУ, приводимые к однородным.

  52. ДУ в полных дифференциалах. Линейные неоднородные ДУ первого порядка.

  53. ДУ первого порядка, неразрешённые относительно производной. Уравнения Лагранжа и Клеро.

  54. ДУ, допускающие понижение порядка.

  55. Метод вариации произвольных постоянных для линейных неоднородных ДУ (ЛНДУ) порядка выше первого.

  56. Операторный метод решения линейных неоднородных ДУ. Свойства обратного оператора.

  57. Операторный метод решения линейных неоднородных ДУ с помощью разбиения обратного оператора на простые дроби.

  58. Метод Эйлера решения систем линейных однородных ДУ.

  59. Контрольная работа по теме “Дифференциальные уравнения в обыкновенных производных”.

  60. Свободные колебания ограниченной струны в среде без сопротивления. Метод Фурье.

  61. Колебания ограниченных струн и стрежней под действием распределённых сил.

  62. Продольные колебания ограниченного стержня с упруго закреплёнными концами.

  63. Продольные колебания ограниченного стержня под действием граничной силы и граничного режима.

  64. Телеграфные уравнения.

  65. Колебания прямоугольной мембраны.

  66. Распространение тепла в ограниченном стержне.

  67. Метод Фурье для уравнений эллиптического типа.


6. Лабораторный практикум.
  1   2

Похожие:

Учебная программа Дисциплины б1 «Математический анализ» по специальности 090302 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем» iconУчебная программа Дисциплины б18 «Инженерная графика» по специальности 090302 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем»
Цель курса – познакомить студентов с основами цифровой обработки аналоговых сигналов
Учебная программа Дисциплины б1 «Математический анализ» по специальности 090302 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем» iconУчебная программа Дисциплины б4 «Дискретная математика» по специальности 090302 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем»
Целью преподавания дисциплины «Дискретная математика» является подготовка специалистов к деятельности в сфере разработки, исследования...
Учебная программа Дисциплины б1 «Математический анализ» по специальности 090302 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем» iconУчебная программа Дисциплины б2 «Алгебра и геометрия» по специальности 090302 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем»
Дисциплины направлено на изучение разделов аналитической геометрии и высшей алгебры, необходимых для понимания других разделов математики...
Учебная программа Дисциплины б1 «Математический анализ» по специальности 090302 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем» iconУчебная программа Дисциплины р6 «Операционные системы» по специальности 090302 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем»
Рассматриваются вопросы организации долговременного хранения информации. Подробно рассматриваются наиболее распространенные современные...
Учебная программа Дисциплины б1 «Математический анализ» по специальности 090302 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем» iconУчебная программа Дисциплины р9 «Электродинамика» по специальности 090302 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем»
«Электродинамика» направлено на изучение теории электромагнитного поля, физических принципов построения волноведущих и антенных устройств...
Учебная программа Дисциплины б1 «Математический анализ» по специальности 090302 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем» iconУчебная программа Дисциплины б7 «Информатика» по специальности 090302 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем»
Основной упор при этом делается на изучение методики постановки и решения вычислительных задач на современных эвм, на формирование...
Учебная программа Дисциплины б1 «Математический анализ» по специальности 090302 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем» iconРабочая программа По дисциплине «Метрология и электрорадиоизмерения в телекоммуникационных системах» Для специальности 090106 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем»
Государственными требованиями к обязательному минимуму содержания основной образовательной программы по специальности: 090106 – Информационная...
Учебная программа Дисциплины б1 «Математический анализ» по специальности 090302 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем» iconАннотация к рабочей программе учебной дисциплины «Математика. Математический анализ»
Дисциплина учебного плана подготовки бакалавра по направлению 090900. 62 Информационная безопасность (профиль «Безопасность автоматизированных...
Учебная программа Дисциплины б1 «Математический анализ» по специальности 090302 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем» iconИсследование схем смещения и стабилизации точки покоя
По дисциплине «Электроника и схемотехника» по специальности 090106 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем» для...
Учебная программа Дисциплины б1 «Математический анализ» по специальности 090302 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем» iconИнформационная безопасность телекоммуникационных систем

Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org