Lectures on mathematics for programmes of applied geology. Scalar and vector fields. Double and triple integrals, geometrical and physical applications. Infinite series; power series, Fourier series. Convergence of series.
Please note, the lectures are given in Czech language only.
Last update: Hladíková Hana, RNDr., Ph.D. (26.09.2022)
Skalární a vektorové pole. Dvojné a trojné integrály. Nekonečné řady.
Přednáška pro aplikované geologické obory.
Last update: Hladíková Hana, RNDr., Ph.D. (26.09.2022)
Literature -
Hradilek L., Stehlík E., 1990: Matematika pro geology I. SNTL, 426 str.
Hradilek L., Stehlík E., 1991: Matematika pro geology II. SNTL, 419 str.
Hradilek L., Stehlík E., 1986: Matematika pro geology II. SPN, 329 str., skriptum
Hradilek L., Stehlík E., 1987: Matematika pro geology III. SPN, 338 str., skriptum
K. Rektorys a spolupracovníci: Přehled užité matematiky I, II, Prometheus 1995
Last update: Hladíková Hana, RNDr., Ph.D. (03.10.2022)
Hradilek L., Stehlík E., 1990: Matematika pro geology I. SNTL, 426 str.
Hradilek L., Stehlík E., 1991: Matematika pro geology II. SNTL, 419 str.
Hradilek L., Stehlík E., 1986: Matematika pro geology II. SPN, 329 str., skriptum
Hradilek L., Stehlík E., 1987: Matematika pro geology III. SPN, 338 str., skriptum
K. Rektorys a spolupracovníci: Přehled užité matematiky I, II, Prometheus 1995
A. Klíč a kolektiv: Matematika I ve strukturovaném studiu I. VŠCHT, Praha 2013 ).
D. Turzík a kolektiv: Matematika II ve strukturovaném studiu II. VŠCHT, Praha 2014 .
L.Heřmánek a kolektiv: Sbírka příkladů z matematiky I. VŠCHT, Praha 2013 (také 2008).
J. Štěpánek: Matematika pro přírodovědce I, Univerzita Karlova, Karolinum, Praha 1997 (1990).
J. Štěpánek: Matematika pro přírodovědce II. Univerzita Karlova, Karolinum, Praha 1997 (1990).
N. Krylová, M. Štědrý: Sbírka příkladů z matematiky I, Karolinum 2006 (nebo PřF UK, Praha 1994).
Last update: Hladíková Hana, RNDr., Ph.D. (03.10.2022)
Requirements to the exam -
Please note, the lectures are given in Czech language only.
Last update: Hladíková Hana, RNDr., Ph.D. (02.10.2022)
Zápočet:
Aktivní účast
Zkouška:
Písemná a ústní část
Last update: Hladíková Hana, RNDr., Ph.D. (29.09.2025)
Syllabus -
Scalar and vector fields. The equation of a curve and of a surface. Differentiating vector functins. Gradient, divergence, curl. Laplacian.
Multiple integrals. Double and triple integrals. Polar, cylindrical and sherical coordinates. Geometrical and physical applications. Improper multiple integrals.
Infinite series. Sequences. Infinite series. Tests for convergence. Absolute convergence.
Last update: Hladíková Hana, RNDr., Ph.D. (18.09.2024)
Diferenciální rovnice: pojem řešení obyčejné diferenciální rovnice; počáteční úloha; diferenciální rovnice 1. řádu se separovatelnými proměnnými; lineární diferenciální rovnice 1.řádu – věta o existenci jednoznačnosti řešení počáteční úlohy, výpočet řešení metodou variace konstanty nebo metodou odhadu; jednoduché aplikace diferenciálních rovnic 1. řádu.
Diferenciální počet funkcí více reálných proměnných: Euklidovský prostor En, metrika; pojem skalární a vektorové funkce více proměnných, limita, spojitost, parciální derivace, gradient, totální diferenciál, derivace složených funkcí více proměnných; Taylorova věta pro funkce více proměnných; věta o implicitních funkcích (jedné i více proměnných) a její užití; extrémy funkcí dvou proměnných.
Dvojný a trojný integrál: definice, podmínky existence, Fubiniho věta, věta o substituci (polární, sferické a cylindrické souřadnice), aplikace.
Křivkový integrál: měřitelná křivka v E2 a E3, křivkový integrál skalární a vektorové funkce, potenciální vektorové pole, potenciál.
Nevlastní Riemannův integrál: definice, výpočet podle definice, kriteria konvergence integrálu nezáporných funkcí, absolutní konvergence.
Nekonečné řady. Řada konvergentní, divergentní. Základní kritéria konvergence. Absolutně konvergentní řada, neabsolutně konvergentní řada. Mocninná řada. Poloměr konvergence; derivování a integrování mocninné řady. Taylorova řada.
Last update: Hladíková Hana, RNDr., Ph.D. (07.08.2025)
Learning outcomes -
The student will be able to:
Functions of Several Variables
Define and interpret functions of several variables
Compute partial derivatives and the gradient
Apply directional derivatives and the total differential
Use the chain rule for composite functions
Find local extrema using second derivatives
Apply the implicit function theorem
Taylor Polynomial and Approximation
Construct Taylor polynomials for functions of one or more variables
Estimate approximation error using the remainder of the Taylor series
Use polynomials for local approximation of functions
Integral Calculus
Work with improper integrals and determine their convergence
Compute double and triple integrals in various coordinate systems
Apply Fubini’s theorem and change of variables
Evaluate line integrals of the first and second kind
Interpret integrals geometrically and physically
Vector Analysis
Work with vector fields, gradient, divergence, and curl
Apply Gauss’s theorem to compute flux
Apply Stokes’s theorem to compute circulation
Interpret vector calculus in the context of physical phenomena
Series
Analyze numerical series and determine their convergence
Work with power series and determine their radius of convergence
Construct Taylor series for functions and determine the interval of convergence
Expand functions into Fourier series and interpret their significance
Differential Equations
Recognize types of ordinary differential equations (ODEs)
Use methods such as separation of variables and variation of constants for first-order ODEs
Interpret solutions in the context of real-world applications
Last update: Hladíková Hana, RNDr., Ph.D. (07.08.2025)
Výsledky učení podle témat
Student bude schopen:
1. Funkce více proměnných
- definovat a interpretovat funkce více proměnných,
- spočítat parciální derivace a gradient,
- aplikovat směrovou derivaci a totální diferenciál,
- použít řetězové pravidlo pro složené funkce,
- nalézt lokální extrémy pomocí druhých derivací,
- aplikovat větu o implicitní funkci.
2. Taylorův polynom a aproximace
- sestrojit Taylorův polynom funkce jedné i více proměnných,
- odhadnout chybu aproximace pomocí zbytku Taylorovy řady,
- použít polynomy k lokální aproximaci funkcí.
3. Integrální počet
- pracovat s nevlastními integrály a určit jejich konvergenci,
- vypočítat dvojný a trojný integrál v různých souřadnicích,
- aplikovat Fubiniho větu a změnu proměnných,
- vypočítat křivkový integrál prvního a druhého typu,
- interpretovat integrály geometricky a fyzikálně.
4. Vektorová analýza
- pracovat s vektorovými poli, gradientem, divergencí a rotací,
- aplikovat Gaussovu větu pro výpočet toku,
- aplikovat Stokesovu větu pro výpočet cirkulace,
- interpretovat vektorový počet v kontextu fyzikálních jevů.
5. Řady
- analyzovat číselné řady a určit jejich konvergenci,
- pracovat s mocninnými řadami a určit jejich poloměr konvergence,
- sestrojit Taylorovu řadu funkce a určit interval konvergence.
7. Diferenciální rovnice
- rozpoznat typy obyčejných diferenciálních rovnic (ODR),
- použít pro diferenciální rovnice prvního řádumetody separace proměnných a variaci konstant,
- interpretovat řešení v kontextu reálných aplikací.
Last update: Hladíková Hana, RNDr., Ph.D. (07.08.2025)