Didattica a Matematica

Corsi di Laurea in Matematica

DIMA - Dipartimento di Matematica

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Syllabus

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Il documento risulta suddiviso in 2 parti:

Parte A: argomenti che sono comuni a quasi tutti i laureati italiani nella classe matematica o che comunque sono ritenuti necessari da recuperare, indipendentemente dal curriculum scelto.

Parte B: per ogni curriculum, riporta gli argomenti funzionali a seguire il relativo percorso e pertanto da recuperare solo se è stato scelto quel curriculum.


PARTE A (indipendente dal curriculum)

Insiemi, applicazioni, surgettive, iniettive e bigettive; operazioni binarie e loro proprietà; relazioni di equivalenza, insiemi quozienti; cardinalità, insiemi numerabili e più che numerabili; permutazioni, binomio di Newton e induzione; gli interi: algoritmo euclideo e applicazioni; numeri primi e fattorizzazione unica; algebra modulare; teorema dei resti cinese; numeri complessi; polinomi; fattorizzazione unica per polinomi; criteri di irriducibilità.

Gruppi, sottogruppi ed omomorfismi; sottogruppi normali e quozienti; teorema di Lagrange; gruppi lineari, gruppi di permutazioni, gruppi finiti di ordine basso; teorema di struttura dei gruppi abeliani finitamente generati; forme canoniche; anelli, anelli commutativi, unitari, campi, domini di integrità, anelli ridotti; ideali; ideali primi, massimali, radicali, propri; quozienti di anelli; ideali in anelli quozienti; anelli euclidei, ad ideali principali e fattoriali; massimo  comune divisore in anelli; anelli di polinomi; localizzazioni; estensioni di campi, elementi algebrici e trascendenti; chiusura algebrica; funzioni simmetriche e teorema di Newton; il campo complesso è algebricamente chiuso.

Matrici, determinante, caratteristica e sistemi lineari; spazi e sottospazi vettoriali, applicazioni lineari, omomorfismi e matrici diagonalizzabili; spazi vettoriali euclidei, ortogonalizzazione, automorfismi ortogonali, proiezioni ortogonali; diagonalizzazione delle matrici simmetriche reali e delle matrici hermitiane.

Geometria analitica in R^2 e R^3: vettori, piani e rette nel piano e nello spazio; accenni a curve e superfici.

Spazi metrici; spazi topologici; continuità, omeomorfismi; assiomi di separazione; prodotti di spazi topologici; quozienti di spazi topologici; connessione; compattezza; complementi sugli spazi metrici.

Curve e superfici in R^3; curvatura gaussiana e teorema egregium.

Numeri reali; limiti; continuità; calcolo differenziale e integrale per funzioni reali di una variabile reale.

Successioni e serie numeriche e di funzioni, serie di potenze, serie di Taylor. Funzioni di più variabili reali: limiti, continuità, calcolo differenziale, formula di Taylor, estremi relativi; funzioni implicite, teorema di Dini, invertibilità locale, estremi condizionati.

Equazioni differenziali a variabili separabili; equazioni differenziali ordinarie, esistenza e unicità locale, prolungamento di soluzioni, equazioni e sistemi lineari.

Misura e integrale di Lebesgue; teoremi di passaggio al limite sotto il segno di integrale; cenni su teorema di Fubini e di integrazione per sostituzione; integrali dipendenti da parametro; curve e superfici; lunghezza e area; integrazione curvilinea e superficiale; forme differenziali di grado 1; integrazione di 1-forme differenziali su curve orientate; 1-forme differenziali chiuse ed esatte; teoremi del gradiente, del rotore e della divergenza.

Spazi normati, di Banach; operatori lineari e continui. Teoremi di Hahn Banach, uniforme limitatezza, mappa aperta e grafico chiuso; spazi di Hilbert, teoremi di Riesz e della proiezione. Spazi L^p. Convergenze di funzioni misurabili.

Introduzione alla modellistica di fenomeni aleatori: spazi di probabilità; probabilità condizionale e indipendenza; variabili aleatorie; speranza e varianza; leggi notevoli (binomiale, geometrica, poisson, uniforme, esponenziale, normale, gamma); vettori aleatori (vettori gaussiani); speranza condizionata; funzione caratteristica; convergenza q.c., in probabilità e in legge; legge dei grandi numeri e teorema del limite centrale.

Formulazione lagrangiana delle leggi della dinamica per sistemi olonomi; elementi della teoria della stabilità e teorema di Dirichlet-Lagrange sulla stabilità meccanica.

Teoria degli errori; soluzione numerica di sistemi lineari; approssimazione ai minimi quadrati di dati discreti.

Aspetti base della meccanica classica: Leggi di Newton. Bilanci energetici e leggi di conservazione. Sistemi di particelli e corpi rigidi. Leggi fondamentali della termodinamica.

Elettrostatica nel vuoto: campo elettrico e potenziale; sistemi di conduttori; elettrostatica in presenza di dielettrici (cenni); corrente elettrica stazionaria; campi magnetici stazionari nel vuoto; magnetismo nella materia (cenni); campi elettrici e magnetici variabili nel tempo; equazioni di Maxwell; correnti alternate; onde elettromagnetiche: spettro, energia, sorgenti; riflessione e rifrazione; interferenza e diffrazione.

Introduzione alla programmazione; implementazione di semplici algoritmi in linguaggi di programmazione evoluti con esperienza in laboratorio.

PARTE B (Matematica Generale)

Linguaggi del prim'ordine, teorie; calcolo della deduzione naturale, confronti con altri calcoli deduttivi; modelli, teorema di completezza, teorema di compattezza; aritmetica, funzioni ricorsive, rappresentabilità, teorema di incompletezza di Gödel e sue estensioni; soluzione di tre problemi proposti da Hilbert.

Spazi proiettivi, classificazione affine e proiettiva di coniche e quadriche.

Omotopia di funzioni continue; spazi omotopicamente equivalenti; gruppo fondamentale di uno spazio topologico puntato e sue proprietà funtoriali; rivestimenti di spazi topologici; gruppo fondamentale della circonferenza; prodotti liberi e prodotti amalgamati; teorema di Seifert-van Kampen.

Classificazione delle varietà topologiche di dimensione 1 e 2. Introduzione alle varietà algebriche complesse; curve proiettive e superfici di Riemann; genere di una curva; curve ellittiche; estensioni di campi.

Sottovarietà di R^n; varietà differenziabili; spazio tangente e campi vettoriali; teorema di Frobenius; calcolo tensoriale e forme differenziali; varietà riemanniane; operatori differenziali e integrazione su varietà; tensore di curvatura; geodetiche.

Serie di potenze e funzioni analitiche; derivazione complessa e funzioni olomorfe; teorema di Cauchy e sue conseguenze: equivalenza tra funzioni analitiche e olomorfe, principio del massimo modulo; serie di Laurent; teorema dei residui e sue applicazioni: calcolo di integrali, principio dell'argomento.

Complementi di teoria dela misura: teorema di Radon-Nikodym; misure complesse; funzioni a variazione limitata e assolutamente continue. Dualita' di spazi di funzioni continue.

PARTE B (Matematica Applicata)

Equazioni quasilineari del primo ordine; equazioni lineari classiche della Fisica Matematica: equazioni di  Laplace, di Poisson, del calore e delle onde; proprietà delle soluzioni dell'equazione di Laplace: proprietà di media, principio di massimo, stime dell'energia e loro conseguenze; proprietà delle soluzioni dell'equazione delle onde: curve caratteristiche, dominio di dipendenza e di influenza dei dati, velocità di propagazione finita; formule risolutive esplicite per domini con geometria semplice; alcune tecniche generali per ottenere formule risolutive esplicite: separazione di variabili, funzione di Green, metodo di riflessione, principio di Duhamel, medie sferiche, metodo di discesa.

Metodi iterativi per il calcolo di autovalori; decomposizione ai valori singolari; soluzione numerica di equazioni differenziali ordinarie.

Metodi iterativi per la soluzione di sistemi lineari, minimizzazione di forme quadratiche; metodi per la soluzione di equazioni non lineari; interpolazione e approssimazione di funzioni; formule di quadratura per l'integrazione numerica.

Formulazione di modelli; complessità computazionale; problemi NP; problemi su grafi: cammino minimo, alberi, flussi, matching; modelli lineari; algoritmo del simplesso e sue varianti; dualità e complementarità.

Indici statistici e rappresentazioni grafiche univariate e bivariate; statistica multivariata: cluster analysis, analisi in componenti principali, modello lineare.

Campionamento casuale semplice; intervalli di confidenza; test statistici; modello lineare multiplo e analisi della varianza da un punto di vista inferenziale.

PARTE B (Insegnamento della Matematica)

Linguaggi del prim'ordine, teorie; calcolo della deduzione naturale, confronti con altri calcoli deduttivi; modelli, teorema di completezza, teorema di compattezza; aritmetica, funzioni ricorsive, rappresentabilità, teorema di incompletezza di Gödel e sue estensioni; soluzione di tre problemi proposti da Hilbert.

Indici statistici e rappresentazioni grafiche univariate e bivariate; statistica multivariata: cluster analysis, analisi in componenti principali, modello lineare.

Campionamento casuale semplice; intervalli di confidenza; test statistici; modello lineare multiplo e analisi della varianza da un punto di vista inferenziale.