PROGRAMA DETALLADO DE LA ASIGNATURA MATEMÁTICA III (transición)

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA DE LA FUERZA ARMADACICLO BÁSICO DE INGENIERÍA SEMESTRE

ASIGNATURA 4 to.MATEMÁTICA III CÓDIGO

HORAS MAT- 21234TEORÍA PRÁCTICA LABORATORIO UNIDADES DE CRÉDITO PRELACIÓN

3 5 0 5 MAT-21224 – MAT-211131. OBJETIVO GENERAL

Aplicar correcta y eficientemente las técnicas del análisis matemático de varias variables y las ecuaciones diferenciales en la resolución de problemas geométricos y físicos.

2. SINOPSIS DE CONTENIDOEl estudio de esta asignatura dará a los alumnos de ingeniería una herramienta y una base fundamental para la comprensión de las diversas asignaturas del plan de estudio de su carrera contribuyendo a la formación y desarrollo del razonamiento analítico, lógico, deductivo y crítico del alumno.UNIDAD 1. Derivadas Parciales.UNIDAD 2. Integración múltiple. UNIDAD 3. Funciones Vectoriales. UNIDAD 4. Cálculo vectorial. UNIDAD 5. Ecuaciones diferenciales de primer orden. UNIDAD 6. Ecuaciones diferenciales lineales de orden superior. UNIDAD 7. Sistema de ecuaciones diferenciales.

3. ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS GENERALESDiálogo Didáctico Real: Actividades presenciales (comunidades de aprendizaje), tutorías y actividades electrónicas.Diálogo Didáctico Simulado: Actividades de autogestión académica, estudio independiente y servicios de apoyo al estudiante.

ESTRATEGIA DE EVALUACIÓNLa evaluación de los aprendizajes del estudiante y en consecuencia, la aprobación de la asignatura, vendrá dada por la valoración obligatoria de un conjunto de elementos, a los cuales se les asignó un valor porcentual de la calificación final de la asignatura. Se sugieren algunos indicadores y posibles técnicas e instrumentos de evaluación que podrá emplear el docente para tal fin.

Realización de actividades teórico-prácticas. Realización de actividades de campo. Aportes de ideas a la Comunidad (información y difusión). Experiencias vivenciales en el área profesional Realización de pruebas escritas cortas y largas, defensas de trabajos, exposiciones, debates, etc. Actividades de Auto-evaluación / co-evaluación y evaluación del estudiante.

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE CONTENIDO ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN

BIBLIOGRAFÍA

Resolver problemas matemáticos relativos a límites, continuidad y cálculo diferencial de una función de varias variables.

UNIDAD 1. DERIVADAS PARCIALES.

1.1. Funciones de varias variables. Definición, límites y continuidad. Derivadas parciales. Incremento y diferenciales. Regla de la cadena.

1.2. Gradiente. Derivada Direccionales.1.3. Planos tangentes y rectas normales a las

superficies. Derivada de una función compuesta. Regla de la cadena. Derivada de funciones definidas implícitamente.

1.4. Máximos y mínimos de las funciones de dos variables. Valores extremos. Puntos críticos. Criterio del Hessiano.

1.5. Multiplicadores de Lagrange. Aplicaciones.

Realización de Pruebas Cortas.Realización de Pruebas Parciales. Realización de Talleres.Realización de ExposicionesRealización de Trabajo Escrito

Apostol, Tom. (1995).Cálculo. Volumen II. Reverté.

Demidovich, B. Problema y Ejercicios de Análisis Matemático. Paraninfo.

Resolver problemas matemáticos donde intervengan integrales múltiples.

UNIDAD 2. INTEGRACIÓN MÚLTIPLE.

2.1. Integrales dobles. Evaluación de integrales dobles. Cálculo de áreas. Momentos y centros de masa. Integrales dobles en coordenadas polares.

2.2. Integrales triples. Integrales en coordenadas cilíndricas y esféricas. Área de una superficie.

2.3. Transformaciones de coordenadas. Cambio de variables. Jacobiano de una transformación.

Realización de Pruebas Cortas.Realización de Pruebas Parciales. Realización de Talleres.Realización de ExposicionesRealización de Trabajo Escrito.

Edwards C.h., Penney D. (1987). Cálculo y Geometría Analítica. México. Prentice Hall.

Larson, H. (1991). Cálculo con Geometría Analítica.

Stewart J. (2001). Cálculo Multivariable. Thomson.

Calcular derivadas e integrales de funciones vectoriales para su posterior aplicación en la resolución de problemas físicos y relativos al movimiento en el espacio.

UNIDAD 3. FUNCIONES VECTORIALES.

3.1. Derivadas e integrales de funciones vectoriales. Límite y continuidad de funciones vectoriales de un escalar. Derivadas y propiedades. Integración. Propiedades.

3.2. Movimiento en el espacio. Curvas, movimiento en el espacio y ecuaciones paramétricas.

Realización de Pruebas Cortas.Realización de Pruebas Parciales. Realización de Talleres.Realización de ExposicionesRealización de Trabajo Escrito

3.3. Curvatura tangencial y normal de la aceleración. Curvatura y vector normal. Posición, velocidad, aceleración.

Resolver problemas matemáticos, aplicando los operadores, divergencia, rotacional y laplaciano, a funciones vectoriales.

UNIDAD 4. CÁLCULO VECTORIAL.

4.1. Campos vectoriales, integrales de línea.Campos vectoriales y escalares.

4.2. Independencia de la trayectoria. Integral de línea.

4.3. Teorema de GREEN. Integrales de superficie

4.4. Divergencia y rotacional. Teorema de la divergencia de Grauss. Teorema de stokes

4.5. El Laplaciano. Problemas relacionados con el operador laplaciano. Motivación de la ubicuidad del operador laplaciano. Propiedades del operador laplaciano. Operador laplaciano en diversos sistemas de coordenadas. Coordenadas cartesianas. Coordenadas cilíndricas. Coordenadas esféricas. Coordenadas curvilíneas ortogonales. Función armónica. Generalizaciones del Laplaciano. Operador de Laplace-Beltrami. Operador de Laplace-deRham.

4.6. Integrales de superficie. Vectores Unitarios. Diferenciales de superficie. Integral de superficie escalar sobre campos vectoriales. Integral de superficie escalar sobre campos Escalares.

4.7. Teorema de la Divergencia. Teorema de la divergencia en el plano.

4.8. Teorema de STOKES. Formulación General.

Realización de Pruebas Cortas.Realización de Pruebas Parciales. Realización de Talleres.Realización de ExposicionesRealización de Trabajo Escrito

Marsden, I., Thomas, A. (1991). Cálculo vectorial. Addison – Wesley Iberoamericana.

Resolver analíticamente ecuaciones diferenciales de variables separables, ecuaciones de primer orden, ecuaciones de Bernoulli y de cualquier ecuación de Riccati.

UNIDAD 5. ECUACIONES DIFERENCIALES DE PRIMER ORDEN.

5.1. Ecuaciones diferenciales. Definiciones y terminología. Teorema de existencia y unicidad. Ecuación diferencial

Realización de Pruebas Cortas.Realización de Pruebas Parciales. Realización de Talleres.Realización de ExposicionesRealización de Trabajo Escrito

Marsden, I., Thomas, A. (1991). Cálculo vectorial. Addison – Wesley Iberoamericana.

Purcell E., Vardeg D., Rigdon S. (2007).Cálculo.

exacta.Variable separable.Factor integrante.

5.2. Ecuación diferencial lineal de primer orden. Operador diferencial lineal de primer orden. Ecuación de Bernoulli. Ecuación de Riccati.. Ecuación de CLairaut.

Novena Edición. México. Pearson Educación.

Resolver analíticamente cualquier ecuación diferencial lineal de segundo orden, homogénea, con coeficiente constante, ecuaciones diferenciales lineales homogéneas, de cualquier orden y ecuaciones diferenciales lineales con coeficientes en serie de potencias.

UNIDAD 5. ECUACIONES DIFERENCIALES LINEALES DE ORDEN SUPERIOR.

CONTENIDOS:

6.1. Ecuación diferencial lineal de segundo orden. Operadores diferenciales lineales de segundo orden.

6.2. Solución general de la ecuación homogénea. Ecuación característica. Caso de raíces reales y diferentes. Caso de raíces complejas. Caso de raíz doble.

6.3. Solución de la ecuación no homogénea. Solución relativa al segundo miembro de la ecuación no homogénea: casos particulares. método de variación de los parámetros. Métodos de los coeficientes indeterminados. Solución completa de la ecuación no homogénea.

6.4. Ecuaciones diferenciales de orden “N”. El operador “L”. Ecuación de Euler. Utilización de las series de potencias en la resolución de ecuaciones diferenciales.

Realización de Pruebas Cortas.Realización de Pruebas Parciales. Realización de Talleres.Realización de ExposicionesRealización de Trabajo Escrito

Edwards C.h., Penney D. (1987). Ecuaciones Diferenciales Elementales y Problemas con condiciones en la fontera. Prentice Hall.

Resolver sistemas lineales de dos y tres ecuaciones diferenciales que tengan autovalores reales y autovalores complejos.

UNIDAD 7. SISTEMAS DE ECUACIONES DIFERENCIALES.

7.1. Ecuaciones diferenciales. Introducción. Sistemas de ecuaciones diferenciales lineales con coeficientes constantes. Ecuación Característica. Resolución de sistemas.

Realización de Pruebas Cortas.Realización de Pruebas Parciales. Realización de Talleres.Realización de ExposicionesRealización de Trabajo Escrito

Edwards C.h., Penney D. (1987). Ecuaciones Diferenciales Elementales y Problemas con condiciones en la fontera. Prentice Hall.

BIBLIOGRAFÍA

Apostol, Tom. (1995).Cálculo. Volumen II. Reverté. Demidovich, B. Problema y Ejercicios de Análisis Matemático. Paraninfo. Edwards C.h., Penney D. (1987). Cálculo y Geometría Analítica. México. Prentice Hall. Edwards C.h., Penney D. (1987). Ecuaciones Diferenciales Elementales y Problemas con condiciones en la fontera. Prentice Hall. Larson, H. (1991). Cálculo con Geometría Analítica. Leithold, Louis. (1998).El Cálculo con Geometría Analítica. Harla. México. Marsden, I., Thomas, A. (1991). Cálculo vectorial. Addison – Wesley Iberoamericana. Purcell E., Vardeg D., Rigdon S. (2007).Cálculo. Novena Edición. México. Pearson Educación. Simmons G. (2002). Cálculo y Geometría Analítica. España. Mc Graw Hill. Stewart J. (2001). Cálculo Multivariable. Thomson. Thomas G., Finney R. (1987).Cálculo con Geometría Analítica. Volumen I y II. México. Addison-Wesley Iberoamericana, S.A. Zill, D. (1999). Ecuaciones Diferenciales con Aplicaciones de modelado”. Internacional, Thomson.