Akademický rok 2021/2022 |
Garant: | prof. RNDr. Jan Franců, CSc. | |||
Garantující pracoviště: | ÚM | |||
Jazyk výuky: | čeština či angličtina | |||
Cíle předmětu: | ||||
Cílem kurzu je seznámit posluchače s parciálními diferenciálními rovnicemi, zejména rovnicemi matematické fyziky, jejich základními vlastnostmi a jejich použitím v matematickém modelování, naučit formulovat počáteční a okrajové úlohy modelující vybrané konkrétní fyzikální situace. Seznámit s klasickými metodami řešení a naučit řešit jednoduché úlohy matematické fyziky. |
||||
Výstupy studia a kompetence: | ||||
Základy teorie parciálních diferenciálních rovnic a přehled o možnostech jejich využití při matematickém modelování. Dovednost sestavit matematický model konkrétních vybraných fyzikálních situací a v jednoduchých případech spočítat řešení. | ||||
Prerekvizity: | ||||
Řešení algebraických rovnic a soustav lineárních rovnic, diferenciální a integrální počet funkce jedné a více proměnných, obyčejné diferenciální rovnice. | ||||
Obsah předmětu (anotace): | ||||
Parciální diferenciální rovnice - základní pojmy. Rovnice prvního řádu. Klasifikace a kanonický tvar rovnic druhého řádu. Odvození vybraných rovnic matematické fyziky, formulace počátečních a okrajových úloh. Klasické metody: metoda charakteristik, Fourierova metoda řad, metoda integrální transformace, metoda Greenovy funkce. Principy maxima. Vlastnosti řešení eliptických, parabolických a hyperbolických rovnic. |
||||
Metody vyučování: | ||||
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. | ||||
Způsob a kritéria hodnocení: | ||||
Zkouška se skládá z praktické a teoretické části. Praktická část: řešení zadaných příkladů 1. rovnice prvního řádu, 2. rovnice druhého řádu, klasifikace a převedení na kanonický tvar 3. formulace počáteční okrajové úlohy pro rovnici vedení tepla v tyči nebo kmitání struny a její řešení Fourierovou metodou řad. Teoretická část: 3 otázky z probrané teorie. |
||||
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky: | ||||
V případě absence student si musí doplnit zameškanou látku samostudiem ze skript. |
||||
Typ (způsob) výuky: | ||||
Přednáška | 10 × 2 hod. | nepovinná | ||
Osnova: | ||||
Přednáška | 1. Úvod, rovnice prvního řádu. 2. Rovnice druhého řádu, klasifikace a kanonický tvar. 3.-4. Odvození vybraných rovnic matematické fyziky a formulace počátečních a okrajových úloh. 5. Metoda charakteristik. 6. Fourierova metoda řad. 7. Metoda integrální transformace. 8. Metoda Greenových funkcí. 9. Principy maxima a harmonické funkce. 10. Souhrn, srovnání vlastností řešení hyperbolických, parabolických a eliptických rovnic. |
|||
Literatura - základní: | ||||
1. Arsenin, V. J.: Metody matematičeskoj fyziky i specialnyje funkcii, Nauka, Moskva 1974, překlad do slovenštiny: Matematická fyzika. Základné rovnice a špeciálne funkcie. Alfa, Bratislava, 1977. | ||||
2. Evans, L. C.: Partial differential equations, American Math. Society Providence 1998. | ||||
3. Sobolev, S. L.: Partial differential equations of mathematical physics Pergamon Press, Oxford 1964 | ||||
4. T. A. Bick: Elementary boundary value problems. Marcel Dekker, New York 1993 | ||||
5. Williams, W. E.: Partial Differential Equations, Clarendon Press, Oxford 1980. | ||||
Literatura - doporučená: | ||||
1. J. Franců: Parciální diferenciální rovnice. Akad. nakl. CERM, Brno 2011 | ||||
2. V. J. Arsenin: Matematická fyzika, Alfa, Bratislava 1977 | ||||
3. Drábek, P., Holubová, G.: Elements of Partial Differential Equations, De Gruyter, Berlin, 2014 | ||||
4. Renardy, M., Rogers, R., C.: An introduction to partial differential equations, Springer, New York 2004. |
Zařazení předmětu ve studijních programech: | |||||||||
Program | Forma | Obor | Spec. | Typ ukončení | Kredity | Povinnost | St. | Roč. | Semestr |
D-FIN-P | prezenční studium | --- bez specializace | -- | drzk | 0 | Doporučený kurs | 3 | 1 | L |
D-FIN-K | kombinované studium | --- bez specializace | -- | drzk | 0 | Doporučený kurs | 3 | 1 | L |
Vysoké učení technické v Brně
Fakulta strojního inženýrství
Technická 2896/2,
616 69 Brno
IČ 00216305
DIČ CZ00216305
+420 541 141 111
+420 726 811 111 – GSM O2
+420 604 071 111 – GSM T-mobile