Matematika pro fyziky I - NOFY161
Anglický název: Mathematics for Physicists I
Zajišťuje: Kabinet výuky obecné fyziky (32-KVOF)
Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
Platnost: od 2024
Semestr: zimní
E-Kredity: 8
Rozsah, examinace: zimní s.:4/2, Z+Zk [HT]
Počet míst: neomezen
Minimální obsazenost: neomezen
4EU+: ne
Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
Stav předmětu: vyučován
Jazyk výuky: čeština
Způsob výuky: prezenční
Garant: doc. RNDr. Dušan Pokorný, Ph.D.
prof. Mgr. Milan Pokorný, Ph.D., DSc.
Vyučující: doc. RNDr. Dušan Pokorný, Ph.D.
doc. RNDr. Ondřej Souček, Ph.D.
Mgr. Dalibor Šmíd, Ph.D.
RNDr. Karel Tůma, Ph.D.
Třída: Fyzika
Kategorizace předmětu: Fyzika > Matematika pro fyziky
Neslučitelnost : NMAF061
Záměnnost : NMAF061
Je neslučitelnost pro: NMAF061
Je záměnnost pro: NMAF061
Výsledky anket   Termíny zkoušek   Rozvrh ZS   Nástěnka   
Anotace -
Základní přednáška z matematiky pro 2. ročník fyziky navazující na Matematickou analýzu (I + II), kódy NOFY151, NOFY152 a Lineární algebru (I+II) , kódy NOFY141, NOFY142.
Poslední úprava: Kudrnová Hana, Mgr. (30.06.2020)
Cíl předmětu -

Základní přednáška z matematiky pro 2. ročník fyziky navazující na Matematickou analýzu (I + II), kódy NOFY151,

NOFY152 a Lineární algebru (I+II) , kódy NOFY141, NOFY142.

Poslední úprava: Pokorný Milan, prof. Mgr., Ph.D., DSc. (21.09.2022)
Podmínky zakončení předmětu

Zápočet: úspěšné napsání zápočtových písemek.

Udělený zápočet je podmínkou účasti na zkoušce.

Zkouška: bude sestávat ze dvou částí, početní (písemné) a teoretické (ústní).

Na výsledku zkoušky se obě části podílejí stejnou měrou. Podrobnosti viz webové stránky přednášejícího.

Poslední úprava: Pražák Dalibor, doc. RNDr., Ph.D. (13.10.2023)
Literatura
  • Kopáček, J. a kol.: Matematika pro fyziky, díly III-V, skriptum MFF UK, Matfyzpress
  • Záznamy přednášek
Poslední úprava: Pokorný Milan, prof. Mgr., Ph.D., DSc. (21.09.2022)
Metody výuky

přednáška + cvičení

Poslední úprava: Pokorný Milan, prof. Mgr., Ph.D., DSc. (21.09.2022)
Požadavky ke zkoušce

Zkouška bude písemná a bude mít 2 části, početní a teoretickou. Student musí úspěšně složit obě části zkoušky.

Požadavky u zkoušky odpovídají sylabu předmětu v rozsahu, který byl probrán na přednášce a cvičení.

Poslední úprava: Pokorný Milan, prof. Mgr., Ph.D., DSc. (21.09.2022)
Sylabus -
1. Posloupnosti a řady funkcí
Bodová a stejnoměrná konvergence. Weierstrassovo kritérium, Abelovo, Dirichletovo a Leibnizovo kritérium.Limita a spojitost, záměna limit, záměna limity a součtu řady, záměna limity a derivace, sumy a derivace, neurčitého integrálu a limity (sumy), určitého integrálu a limity (sumy). Abelova věta o konvergenční kružnici u mocninných řad.

2. Vícerozměrný integrál
Elementy teorie míry, vnější míra, míra, měřitelné množiny a jejich vlastnosti, Lebesgueova míra a její vlastnosti, pojem "skoro všude". Měřitelné funkce a operace s nimi. Lebesgueův integrál a jeho základní vlastnosti. Fubiniho věta a věta o substituci, regulární substituce. Věty o limitních přechodech: Leviho, Lebesgueova, Fatouova, integrabilní majoranty. Integrály s parametrem, limita, spojitost a derivování podle parametru.

3 Lebesgueovy prostory

Definice, norma, základní vlastnosti. Husté podmnožiny. Aproximace pomocí zhlazení regularizátorem.

3. Křivkový integrál
Křivka, jednoduchá křivka, uzavřená křivka. Tečný a normálový vektor. Křivkový integrál 1. a 2. druhu, souvislost obou integrálů, nezávislost na parametrizaci. Potenciál vektorového pole. Výpočet integrálu druhého druhu pomocí potenciálu. Nulová rotace a souvislost s existencí potenciálu.

4. Plošný integrál
2D plocha v dimenzi 3 a její normálový vektor. Plošný integrál 1. druhu a jeho interpretace. Orientovaná plocha, spojité pole jednotkových normál. Plošný integrál 2. druhu. Souvislost mezi integrálem 1. a 2. druhu. Grammův determinant a různá zadání plochy. Gauss-Ostrogradského věta, věta o divergenci, integrální reprezentace divergence, Greenovy formule. Stokesova věta, integrální interpretace rotace. Poznámky o plošném integrálu v dimenzi n.

5. Fourierovy řady
Fourierovy koeficienty a Fourierova trigonometrická řada. Riemann-Lebesgueovo lemma a jeho důsledky. Riemannova věta o lokalizaci. Dirichletovo integrální jádro. Fourierovy řady pro dostatečně hladké funkce. Besselova nerovnost a Parsevalova rovnost pro L2 funkce. Derivování a integrování Fourierových řad člen po členu. Abstraktní Fourierovy řady: Hilbertův prostor, ortogonální systém, Fourierovy řady v Hilbertových prostorech, separabilní Hilbertův prostor, ekvivalence separability a existence úplné ortonormální báze, abstraktní Besselova nerovnost a Parsevalova rovnost, souvislost s úplností OG systému. Různé ortogonální systémy, aplikace: prostory s vahami, souvislost ortogonálních systémů s vlastními funkcemi diferenciálních operátorů. Ortogonální systémy polynomů: Legendreovy, Laguerrovy, Hermiteovy, Čebyševovy apod.

Poslední úprava: Pokorný Milan, prof. Mgr., Ph.D., DSc. (21.09.2022)