| Akademický rok 1999/2000 |
| Garant: | prof. RNDr. Ladislav Skula, DrSc. | |||
| Garantující pracoviště: | ÚM | |||
| Jazyk výuky: | čeština | |||
| Cíle předmětu: | ||||
| Seznámit studenty se skalárním součinem vektorů abstraktního vektorového prostoru. Provést diskusi pro matice vzhledem k diagonalizaci, resp. ortogonální diagonalizaci. Dalším úkolem předmětu je, aby studenti byli schopni řešit geometrické úlohy týkající se lineárních útvarů v rovině a v prostoru. Uvést všechny typy kuželoseček a kvadratik a naučit studenty provádět jejich úplnou klasifikaci z obecného tvaru. Vysvětlit studentům základní úlohy z oblasti polynomů. |
||||
| Výstupy studia a kompetence: | ||||
| Student získá znalosti jak ortogonalizovat systém abstraktních vektorů a seznámí se s Gram-Schmidtovým algoritmem. Student bude schopen získat bázi vlastního prostoru asociovaného s vlastním číslem matice. Pomocí těchto znalostí se student naučí provádět diagonalizaci, resp. ortogonální diagonalizaci matice. V analytické geometrii se studenti naučí řešit úlohy týkající se přímek a rovin. Využitím diagonalizace student zvládne určení druhu a tvaru kuželosečky a kvadriky z jejich obecné rovnice. Naučí se také řešit základní úlohy z oblasti polynomů (Hornerovo schéma a Euklidův algoritmu). |
||||
| Prerekvizity: | ||||
|   | ||||
| Obsah předmětu (anotace): | ||||
| Euklidovské prostory a diagonalizace matic: skalární součin vektorů, transformace souřadnic vektorů a ortogonální matice, vlastní hodnoty a diagonalizace matic. Základy analytické geometrie: lineární útvary (přímka, rovina, kuželosečky, kvadriky). Polynomy jedné neurčité: stupeň polynomu, kořen polynomu, algoritmus dělení se zbytkem, násobnost kořene, základní věta algebry, Eisensteinovo kritérium, Hornerovo schéma, Euklidův algoritmus, derivace polynomu. |
||||
| Metody vyučování: | ||||
|   | ||||
| Způsob a kritéria hodnocení: | ||||
| Podmínky udělení zápočtu: Absolvování cvičení, v případě větší absence vykonání náhradních úloh podle pokynů vedoucího cvičení. Splnění podmínek průběžné kontroly (průběžné kontrolní písemné práce) a podmínek závěrečné zápočtové písemné práce. Zkouška: Zkouška je písemná a ústní. Písemná zkouška prověřuje znalosti na konkrétních příkladech. Vyžaduje se 50% správně vyřešených úloh. Ústní zkouška vyžaduje znalost definic, vět a algoritmů z přednesené látky. |
||||
| Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky: | ||||
|   | ||||
| Typ (způsob) výuky: | ||||
| Přednáška | 14 × 3 hod. | nepovinná | ||
| Cvičení odborného základu | 14 × 2 hod. | povinná | ||
| Osnova: | ||||
| Přednáška | 1. Skalární součin vektorů: axiomy a základní vlastnosti skalárního součinu, norma vektoru, jednotkový vektor, Schwarzova nerovnost, Cauchyho nerovnost. 2. Úhel nenulových vektorů, ortogonalita, ortonarmalita, Gram-Schmidtův algoritmus. Transformace souřadnic vektorů a ortogonální matice: uspořádaná báze vektorového prostoru, matice přechodu. 3. Ortogonální matice, přímé a nepřímé ortogonální matice, souvislost s ortonormálnímibázemi. 4. Vlastní hodnoty a diagonalizace matic: vlastní hodnoty, vlastní vektory a vlastní prostory matice, charakteristický polynom matice, podobnost matic, stopa matice. 5. Diagonalizovatelné matice, aritmetická a geometrická násobnost vlastního čísla, algoritmus diagonalizace matice, ortogonálně diagonalizovatelné matice, algoritmus diagonalizace matice. 6. Analytická geometrie lineárních útvarů v rovině a prostoru: kartézské souřadnicové systémy v rovině a prostoru, jejich orientace, vektorový a smíšený součin ve V3, přímka v rovině a prostoru. 7. Rovina v prostoru, přímka v prostoru jako průsečnice dvou rovin, vzájemná poloha přímek a rovin, úhel přímek a rovin, vzdálenosti, poznámka o svazcích a trsech. 8. Analytická geometrie kvadratických útvarů v rovině: elipsa, hyperbola, parabola. 9. Obecná teorie kuželoseček. 10.Analytická geometrie kvadratických útvarů v prostoru: elipsoidy, hyperboloidy, paraboloidy, válcové a kuželové plochy. Poznámka o obecných válcových, kuželových a rotačních plochách. 11.Obecná teorie kvadrik. 12.Polynomy jedné neurčité: pojem polynomu nad C, stupeň polynomu, nulový polynom, hodnota polynomu v čísle, kořen polynomu, algoritmus dělení se zbytkem, násobnost kořene. 13.Základní věta algebry, rozklad na ireducibilní polynomy nad C a R, racionální kořeny polynomů nad Z, Eisensteinovo kritérium. 14.Hornerovo schéma, dělitelnost polynomů, Euklidův algoritmus, derivace polynomu. |
|||
| Cvičení odborného základu | 1. Ověřování axiomů skalárního součinu. 2. Norma vektoru, jednotkový vektor, úhel nenulových vektorů, ortogonalita, ortonormalita, normalizace ortogonální množiny vektorů, Gram-Schmidtův algoritmus. 3. Uspořádaná báze vektorového prostoru, souřadnicový vektor, matice přechodu, ortogonální matice. 4. Přímé a nepřímé ortogonální matice, souvislost s ortonormálními bázemi, vlastní hodnoty, vlastní vektory, vlastní prostory matice, charakteristickýpolynom matice. 5. Podobnost matic, stopa matice, aritmetická a geometrická násobnost vlastního čísla, algoritmus diagonalizace matice. 6. Algoritmus ortogonální diagonalizace matice, vektorový součin ve V3. 7. Smíšený součin ve V3, přímka v rovině a v prostoru, rovina v prostoru, přímka v prostoru jako průsečnice dvou rovin. 8. Vzdálenosti, svazky a trsy, elipsa, hyperbola. 9. Parabola, obecná teorie kuželoseček. 10.Elipsoidy, hyperboloidy, paraboloidy, kvadratické válcové a kuželové plochy. 11.Obecné válcové, kuželové a rotační plochy, obecná teorie kvadrik. 12.Dokončení obecné teorie kvadrik, operace s polynomy, stupeň polynomu, hodnota polynomu v čísle, kořen polynomu. 13.Algoritmus dělení se zbytkem, násobnost kořene, rozklad na ireducibilní polynomy nad C a R, racionální kořeny polynomů nad Z. 14.Eisensteinovo kritérium, Hornerovo schéma, Euklidův algoritmus, derivace polynomu. |
|||
| Literatura - základní: | ||||
| 1. Nicholson, W. K.: Elementary linear algebra with applications, , 0 | ||||
| 2. Searle, S. R.: Matrix Algebra Useful for Statistics, , 0 | ||||
| Literatura - doporučená: | ||||
| 1. Horák, P.: Algebra a teoretická aritmetika I., , 0 | ||||
| 2. Horák, P. - Janyška, J.: Analytická geometrie, , 0 | ||||
| 3. Janyška, J. - Sekaninová, A.: Analytická geometrie kuželoseček a kvadrik, , 0 | ||||
| Zařazení předmětu ve studijních programech: | |||||||||
| Program | Forma | Obor | Spec. | Typ ukončení | Kredity | Povinnost | St. | Roč. | Semestr |
| M2301-5 | prezenční studium | Matematické inženýrství | -- | zá,zk | 6 | Povinný | 1 | 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