Tópicos de Matemática Aplicada

MAP-2313

Professor: Pedro Tavares Paes Lopes





Horário:

Quarta-feira às 8:00 hs

Sexta-feira às 10:00 hs

Monitoria: Quarta-feira às 13:00 na sala 169 do bloco B.



Referências:

1) Fourier Analysis and Its Applications, Gerald B. Folland. (Deixei na biblioteca um reservado para consulta)

2) Matemática Superior para Engenharia - Vol. 2 - Erwin Kreyszig.



(NOVO) As Notas Finais com a REC já estão disponíveis. Ver abaixo.



Avaliação:

Provas (Prova 1 +Prova 2 )/2.

Listas (Por volta de um exercício a cada 2 semanas).



Data das Provas:

P1) 29 de Abril

P2) 24 de Junho



Psub) 01 de Julho

Prec) 15 de Julho



Notas das Provas:

Notas da P1

Notas Finais com SUB

Notas Finais com REC NOVO (Com as Notas da REC). Caso queira fazer revisão, marcar até sexta-feira por favor.

Gabarito da P1

Gabarito da P2



Atenção:

Quem não puder fazer alguma das provas acima (e tiver justificativa) poderá fazer a prova substitutiva. A regra de avaliação continuará a mesma: a média das provas feitas. (Lembramos também que colar = reprovação imediata)

Os alunos que fizerem todas as provas no período normal e que estiverem abaixo da média (somente os alunos com nota final menor do que 5), também poderão fazer a prova substitutiva. Neste caso a nota final será obtida substituindo a nota da menor nota das provas pela nota da SUB.





Rec:

Para aqueles que fizerem a Rec, a nota final será



em que M é a média final (antes da Rec) e Rec é a nota da Rec.





Problemas para fazer e entregar:

1) Exercício da primeira quinzena exercício quinzena 1 (O novo prazo é o dia 30 de março, já que não haverá aula segunda-feira)

2) Exercício da segunda quinzena exercício quinzena 2

3) Exercício da terceira quinzena exercício quinzena 3 (O novo prazo é o dia 29 de março)

4) Exercício da quarta quinzena exercício quinzena 4

5) Exercício da quinta quinzena exercício quinzena 5

6) Exercício da sexta quinzena exercício quinzena 6

7) Exercício da sétima quinzena exercício quinzena 7 (Opcional. Pode ser usado para substituir a pior nota dos exercícios anteriores, caso isto melhore a nota final)



Primeira Lista de Exercícios (para treinar. Não precisa entregar) Primeira Lista de Exercícios

Alguns exercícios resolvidos: Resolução de alguns exercícios da primeira lista de exercícios

Segunda Lista de Exercícios (para treinar. Não precisa entregar) Segunda Lista de Exercícios

Alguns exercícios resolvidos: Resolução de alguns exercícios da segunda lista de exercícios

Terceira Lista de Exercícios (para treinar. Não precisa entregar) Terceira Lista de Exercícios

Alguns exercícios resolvidos: Resolução de alguns exercícios da terceira lista de exercícios

Quarta Lista de Exercícios (para treinar. Não precisa entregar) Quarta Lista de Exercícios

Alguns exercícios resolvidos: Resolução de alguns exercícios da quarta lista de exercícios



Quarta-feira haverá aula de revisão e também resolução de exercícios.

Na gráfica do IME, no bloco B, tem uma pasta do curso. Lá se encontram todas as notas que eu fiz para a preparação das aulas. Elas podem ser úteis para guiar o estudo. Mas cuidado! São notas que não foram revisadas e que podem conter erros e imprecisões (na dúvida, consultem uns dos livros das referências ou perguntem a mim ou ao monitor)





O curso aula por aula:

Dia 24/02: Exemplos de equações da física matemática: Poisson, calor, onda e Schrödinger. Dedução da equação da onda (via equações de Maxwell) e do calor. Condições de Contorno.

Dia 26/02: Definição de operadores lineares de segunda ordem. Princípio da Superposição. Exemplo de Método de Separação de Variáveis.

Dia 02/03: Sistematização do Método de Separação de Variáveis. Início de série e coeficientes de Fourier.

Dia 04/03: Definição precisa de série e coeficientes de Fourier. Exemplo de cálculo de série. Desigualdade de Bessel.

Dia 09/03: Demonstração da convergência pontual das séries de Fourier de funções suaves por partes. Exemplos e relações interessantes obtidos através da série de Fourier.

Dia 11/03: Integração e derivação de séries de Fourier.

Dia 16/03: Tipos de convergência: Uniforme, pontual e absoluta. Teste M de Weierstrass. Demonstração da convergência uniforme e absoluta da série de Fourier de funções contínuas e suaves por partes. Séries de Fourier em intervalos.

Dia 18/03: Expansão seno e cosseno de funções f:[0,L]→C. Revendo as equações do calor e de onda.

Dia 30/03: Resolvendo o Problema do calor com condições de Neumann. Definição de Ortogonalidade. Produtos Internos em C^n e em espaços de função.

Dia 01/04: Bases de C^n. Escrevendo vetores e normas usando as bases. Escrevendo Séries de Fourier como expansões de funções em bases de L^2. Definição de convergência em L^2.

Dia 06/04: Desigualdade de Bessel. Igualdade de Parseval. Definição de Base de L^2.

Dia 08/04: Começo do estudo do problema de Sturm-Liouville. Equações formalmente auto-adjuntas e condições de contorno auto-adjuntas.

Dia 13/04: Definição do problema de Sturm-Liouville. Propriedades gerais do problema de Sturm-Liouville e o Teorema de Sturm-Liouville. Exemplos.

Dia 15/04: Exemplos do problema de Sturm-Liouville e aplicações a equação do calor com condição de Robin.

Dia 20/04: Mais exemplos do problema de Sturm-Liouville e diversos exemplos de como resolver uma equação (como a do calor e da onda) com condições não homogêneas.

Dia 27/04: Aula de exercícios e revisão.

Dia 29/04: Primeira Prova.

Dia 04/05: Equação da Onda e do Calor em mais dimensões. Problema de autovalores e autovetores do Laplaciano com condições de contorno de Dirichlet, Neumann e Robin. Propriedades dos autovalores.

Dia 06/05: O problema de Dirichlet no retângulo e na bola. A fórmula Integral de Poisson.

Dia 11/05: Transformada de Fourier. Motivação e dedução não rigorosa. Propriedades elementares da Transformada de Fourier.

Dia 13/05: Exemplos de Transformada de Fourier. Teorema de Inversão de Fourier (para funções contínuas e pertencentes a L1)

Dia 18/05: Fim da demonstração do teorema de inversão. Lema de Riemann-Lebesgue. Transformada de Fourier em L2. Teorema de Parseval (Plancherel). Definição do produto de convolução.

Dia 20/05: Propriedades do Produto de Convolução. Transformada de Fourier aplicada a um produto de convolução. Aproximação de funções usando produto de convolução. Aplicações da Transformada de Fourier: Resolução de EDOs e resolução da equação de calor na reta.

Dia 25/06: Aplicações da transformada de Fourier. Algumas observações finais sobre a resolução da equação do calor. Equação da onda e obtenção da fórmula de d'Alembert. Problema de Dirichlet no semiplano.

Dia 01/06: Comentários Finais sobre o problema de Dirichlet no semiplano. Aplicações da transformada de Fourier para problemas de Sturm-Liouville na reta e no semi-plano.

Dia 03/06: Resolução da equação do calor na semi-reta com condições de Neumann utilizando a transformada de Fourier cosseno. Definição de Função de Green e início do estudo de funções de Green para problemas de valor inicial.

Dia 08/06: Fórmula Geral das Funções de Green para problemas de valor inicial. Exemplos. Início do estudo de funções de Green para problemas de contorno (em uma dimensão).

Dia 10/06: Fórmula Geral das Funções de Green para problemas de contorno (em uma dimensão). Exemplos. Caso auto-adjunto.

Dia 15/06: Demonstração da Fórmula Geral das Funções de Green para problemas de contorno (em uma dimensão). Funções de Green para a equação do Calor e Onda (uma dimensão espacial) via série de Fourier e função de Green para o problema de Poisson no quadrado via série de Fourier dupla.

Dia 17/06: Uma breve introdução às Funções de Bessel.

Dia 22/06: Aula de exercícios.

Dia 14/06: Segunda Prova.