Detail předmětu

Vybrané partie z matematiky II.

FEKT-XPC-VPMAk. rok: 2022/2023

Obsahem předmětu jsou základy výpočtu řešení  dynamických  systémů užitím Diracovy delta funkce a váhové funkce, řešení normovaných  systémů, podmínky existence a jednoznačnosti řešení systémů diferenciálních rovnic v matocovém tvaru , fundamentální matice řešení, výpočet obecného a partikulárního řešení eliminační metodou , metodou vlastních čísel  a metodou variace konstant. Dále je pozornost zaměřena na teorii diskrétních systémů reprezentovaných diferenčními rovnicemi a metody řešení lineárních  i nelineárních diferenčních rovnic, řešení homogenních diferenčních rovnic s proměnnými koeficienty pomocí sumace, faktoriálové funkce a Gamma funkce včetně  řešení  nehomogeních systémů  eliminační metodou. Pomocí numerické diferenciální transformační metody jsou řešeny  dynamické systémy se zpětnou  vazbou včetně  singulárních úloh v závislosti na konstantním  i proporciálním zpoždění.  Dále se jedná  o základy  frakcionálních  derivací  a   řešení  frakcionálních systémů pomocí  frakcionálních  integrálních  transformací a semi-analytických  metod.

Zajišťuje ústav

Výsledky učení předmětu

Studenti by po absolvování kursu měli být schopni :
 - aplikovat váhovou funkci a delta funkci na řešení lineárních diferenciálních rovnic.
 - zvolit optimální metodu řešení systémů diferenciálních rovnic
 - vypočítat řešení lineárních i nelineárních diferenčních rovnic a systémů diferenčních rovnic užitím  charakteristické  rovnice  (sumace,  gamma funkce)
 - řešit funkcionální dynamické  systémy užitím diferenciální transformační metody                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          -  řešit  frakcionální  systémy pomocí frakcionálních integrálních  transformací

Prerekvizity

Student by měl být schopen aplikovat znalosti z analytické geometrie a matematické analýzy na úrovni středoškolského studia: umět vysvětlit pojmy obecné a parametrické rovnice křivek a ploch a elementárních funkcí.
Z předmětů BMA1, BMA2 jsou požadovány základní znalosti diferenciálního počtu funkce jedné proměnné a více proměnných, integrálního počtu funkce jedné proměnné a základní metody řešení lineárních diferenciálních rovnic s konstantními koeficienty. Především by student měl umět derivovat (včetně parciálních derivací) a integrovat.

Literatura

KRUPKOVÁ, V.: Diferenciální a integrální počet funkce více proměnných,skripta VUT Brno, VUTIUM 1999, 123s. (CS)
BRABEC, J., HRUZA, B.: Matematická analýza II,SNTL/ALFA, Praha 1986, 579s. (CS)
PODLUBNY, I., Fractional Differential Equations: an Introduction to Fractional derivatives, Fractional Differential equations, Vol. 198 (1998). Academic press. (CS)

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují  demonstrační přednášky a cvičení s počítačovou podporou. 

Způsob a kritéria hodnocení

Práce během semestru je hodnocena maximálně 30 body (tyto body je možné získat za písemky a domácí úkoly).
Závěrečná písemná zkouška je hodnocena maximálně 70 body a skládá se ze 7 příkladů 


Jazyk výuky

čeština

Osnovy výuky

1) Derivace a integrál Diracovy delta funkce, váhová  funkce
2) Řešení diferenciálních rovnic n-tého řádu užitím váhových funkcí
3) Systémy diferenciálních rovnic v maticovém tvaru a jejich vlastnosti 
4) Metody řešení  nehomogenních   systémů
5) Metoda vlastních čísel a vlastních vektorů
6) Metoda variace konstant  pro obecné  tvary systémů  diferenciálních  rovnic
7) Operátor diference a sumace, klasifikace diferenčních  rovnic
8) Metody  řešení diferenčních  rovnic s  konstantními i proměnnými  koeficienty
9)  Metody  řešení  systémů diferenčních  rovnic 
10) Diferenciální transformační metoda pro spojité  dynamické  systémy,  singulární úlohy 
11) Diferenciální transformační metoda pro systémy se zpětnou  vazbou v závislosti na konstantním  a proporcionálním  zpoždění.
12)  Základy  frakcionálního  počtu
13) Řešení  frakcionálních  systémů 

Cíl

Cílem předmětu je seznámit studenty se základy nevlastních vícerozměrných integrálů, systémů diferenciálních rovnic včetně vyšetřování stability řešení diferenciálních rovnic a aplikací speciálních funkcí při řešení dynamických systémů.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-AUD bakalářský

    specializace AUDB-ZVUK , libovolný ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný
    specializace AUDB-TECH , libovolný ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný

  • Program BPC-AMT bakalářský, libovolný ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný
  • Program BKC-EKT bakalářský, libovolný ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný
  • Program BPC-EKT bakalářský, libovolný ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný
  • Program BPC-IBE bakalářský, libovolný ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný
  • Program BKC-MET bakalářský, libovolný ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný
  • Program BPC-MET bakalářský, libovolný ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný
  • Program BKC-SEE bakalářský, libovolný ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný
  • Program BPC-SEE bakalářský, libovolný ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný
  • Program BPC-TLI bakalářský, libovolný ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný
  • Program BKC-TLI bakalářský, libovolný ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný
  • Program BIT bakalářský, 2. ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný

  • Program IT-BC-3 bakalářský

    obor BIT , 2. ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný

  • Program BIT bakalářský, 2. ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Cvičení odborného základu

12 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Cvičení s počítačovou podporou

14 hod., povinná

Vyučující / Lektor

eLearning