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SEMESTRE |
SETTIMANA |
DATA |
ARGOMENTI
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Settimana 1 |
1 (3/10/11 - 2 ore). |
[T] Capitolo 1
Simbologia di base: quantificatori universali.
Teoria ingenua degli insiemi.
Insiemi numerici e particolari sottoinsiemi.
Indeterminate, n-uple, vettori.
Sistemi di equazioni lineari. Significati geometrici.
Matrice dei coefficienti di un sistema lineare, vettore dei termini noti di un sistema lineare.
Matrice completa di un sistema lineare.
Esempi.
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2 (5/10/11 - 2 ore). |
Sistemi lineari omogenei e non omogenei.
Sistemi lineari compatibili ed incompatibili.
Un sistema lineare omogeneo e' sempre compatibile.
Descrizione dell'insieme delle soluzioni di un sistema lineare SL(m,n, IR)
in funzione di una soluzione particolare di esso e dell'insieme delle soluzioni del sistema lineare omogeneo
SLO(m,n, IR) associato al sistema di partenza.
Matrici quadrate: diagonali, triangolari superiori ed inferiori.
Operazioni tra matrici. matrice nulla e matrice opposta di una matrice data.
Trasposta di una matrice.
Matrici quadrate simmetriche ed antisimmetriche.
Pivots di una matrice. Matrici ridotte per righe.
Matrici ridotte a gradini (o a scala). Pivots principali.
Esempi.
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3 (6/10/11 - 2 ore). |
Sistemi lineari a gradini (o a scala). Pivots principali
e parametri indipendenti da cui dipendono le soluzioni del sistema.
Un SL(m,n, IR) ridotto a gradini e compatibile, con k pivots principali,
ammette soluzioni dipendenti da n-k parametri liberi.
Sistemi lineari equivalenti.
Operazioni elementari tra righe di una matrice. Modificazioni elementari e modificazioni di matrici.
Applicazioni ai sistemi lineari.
Algoritmo di riduzione di Gauss-Jordan.
Risoluzioni di sistemi lineari qualsiasi.
Esercizi ed esempi.
Esercizi riepilogativi di settimana I: FOGLIO 1 sul sito web
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| I |
Settimana 2 |
4 (10/10/11 - 2 ore). |
[T] Capitolo 2
Prodotto righe per colonne fra matrici.
Proprieta' elementari del prodotto tra matrici.
Il prodotto tra matrici, quando e' definito, e' associativo, distributivo ma non e' in generale commutativo.
Esistenza di zero-divisori.
Matrici riga e matrici colonna.
Trasposta di una matrice prodotto.
Matrice identita' nxn.
Simbolo di Kronecher.
Matrici invertibili nxn.
CNES per l'invertibilita' di matrici quadrate di ordine 2.
Esempi.
2 ORE ESERCITAZIONI EXTRA TENUTE DAL DOCENTE Aula 3 ore 15:45-17:30.
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5 (12/10/11 - 2 ore). |
Esempi: matrici diagonali invertibili.
Matrici invertibili ed unicita' di soluzioni di sistemi lineari.
Sottomatrici di una matrice data.
Rango di una matrice. Rango di una matrice e modificazioni elementari.
Applicazioni: Teorema di Rouche'-Capelli e legami con l'algoritmo di riduzione a scala di Gauss-Jordan.
Esempi. |
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6 (13/10/11 - 2 ore). |
[T] Capitolo 3
Determinanti di matrici quadrate: proprieta' elementari.
Funzione determinante come funzione lineare sulle colonne o sulle righe.
Calcolo del determinante di una matrice 2 x 2
Calcolo del determinante di una matrice 3 x 3 (metodo di Sarrus)
Cofattore o complemento algebrico di un elemento di una matrice quadrata.
Calcolo del determinante secondo lo sviluppo di Laplace rispetto ad una riga o ad una colonna.
Rango di una matrice qualsiasi e determinanti di sue sottomatrici quadrate.
Una matrice nxn ha rango massimo n se e solo se il suo determinante e' non nullo.
Caratterizzazione di invertibilita' di una matrice quadrata per mezzo del suo determinate.
Esercizi ed esempi.
Esercizi riepilogativi di settimana II: FOGLI 2a e 2b sul sito web
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| I |
Settimana 3 |
7 (17/10/11 - 2 ore). |
Matrice dei cofattori e matrice aggiunta di una matrice quadrata.
Determinazione dell'inversa di una matrice quadrata, invertibile, mediante l'utilizzo del determinante e
della matrice aggiunta.
Applicazioni: formule di Cramer per determinare le soluzioni di sistemi lineari non omogenei quadrati e di
rango massimo.
Minori di ordine k di una matrice rettangolare M e rango di M.
Teorema di Kronecher: caratterizzazione del rango di una matrice qualsiasi
mediante lo studio dei minori massimali e matrici orlate (senza dimostrazione)
Teorema di Binet (senza dimostrazione)
Conseguenza: determinante di una matrice inversa.
Esempi.
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8 (19/10/11 - 2 ore). |
[T] Capitolo 4
Segmenti orientati e segmenti equipollenti.
Relazione di equipollenza di segmenti.
Nozione di vettore geometrico e di spazio dei vettori geometrici
Somma tra vettori geometrici: regola del parallelogramma.
Vettore geometrico nullo, vettore geometrico opposto.
Operazioni tra vettori geometrici.
Spazi vettoriali reali: assiomi ed esempi.
Esempi di spazi vettoriali: IR^n, le matrici, le funzioni reali di variabile reale,
i polinomi di grado limitato, ecc....
Esempi.
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9 (20/10/11 - 2 ore). |
LEZIONE SOPPRESSA CAUSA ALLAGAMENTO ROMA.
N.B. LE DUE ORE VERRANNO RECUPERATE IL GIORNO 3/11/2011 ORE 16:00-18:00 AULA 2
Esercizi riepilogativi di settimana III: FOGLIO 3 sul sito web
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| I |
Settimana 4 |
10 (24/10/2011 - 2 ore). |
Sottospazi vettoriali: sottospazi propri e sottospazi banali. Esempi.
Le soluzioni di un sistema lineare omogeneo SLO(p,q) di p equazioni in q indeterminate costituisce sempre
un sottospazio di IR^q.
Sottospazi vettoriali di matrici: matrici tirangolari superiori (inferiori),
matrici diagonali, matrici simmetriche, matrici antisimmetriche, ecc....
Sottospazio intersezione e sottospazio somma di due sottospazi.
Somma diretta di sottospazi. Significato geometrico della somma diretta.
Esempi ed esercizi.
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11 (26/10/2011 - 2 ore). |
M(n,n; IR) e' somma diretta dei sottospazi Sym(n,n;IR) (matrici simmetriche) e Antisym(n,n;IR) (matrici antisimmetriche),
M(n,n; IR) e' SOLO somma dei sottospazi Triangsup(n,n; IR) (matrici triangolari superiori) e Trianginf(n,n; IR)
(matrici triangolari inferiori): la somma non e' diretta dato che l'intersezione dei
due sottospazi e' costituita dalle matrici diagonali.
Sistemi di vettori.
Combinazioni lineari di vettori di V.
Vettori linearmente indipendenti e vettori linearmente dipendenti.
r vettori sono linearmente dipendenti se e solo se ciascuno di essi puo'
essere espresso come combinazione lineare dei rimanenti.
Significato geometrico.
W : = Lin {v_1,...,v_r} e' sempre un sottospazio di V.
Ogni vettore di V si scrive in modo unico come combinazione lineare dei vettori v_1, ...v_r se, e solo se,
i vettori v_1,...,v_r sono vettori linearmente indipendenti.
Sistemi di generatori di uno spazio vettoriale.
Spazi vettoriali finitamente generati o di dimensione finita.
IR^n e' finitamente generato: esempi.
M(p,q; IR) e' finitamente generato: matrici elementari.
Lo spazio vettoriale delle funzioni reali di variabile reale (o dei polinomi in un'indeterminata)
ha dimensione infinita.
Esercizi ed esempi.
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12 (27/10/2011 - 2 ore). |
Basi di uno spazio vettoriale di dimensione finita.
Teorema di estrazione di una base da un sistema di generatori di V.
Teorema di estensione ad una base di V a partire da un sistema di vettori linearmente indipendenti in V.
Tutte le basi di uno spazio vettoriale V hanno la stessa cardinalita'.
Ogni spazio di dimensione finita ammette una base.
Definizione di DIMENSIONE di uno spazio vettoriale V: e' una buona definizione (i.e. non dipende dalla base
prescelta ma e' una proprieta' intrinseca dello spazio vettoriale).
NB 2 ORE DI ESERCITAZIONE EXTRA TENUTE DAL DOCENTE: AULA 2 ORE 16:00 18:00.
Esercizi riepilogativi di settimana IV: FOGLI 4a, 4b e 4c sul sito web
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| I |
Settimana 5 |
13 (31/10/2011- 2 ore). |
LEZIONE SOPPRESSA PER PONTE FESTIVITA' OGNISANTI (STUDENTI FUORISEDE)
LE DUE ORE VERRANNO RECUPERATE IL GIORNO 10/11/2011 AULA 2 ORE 16:00-18:00
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14 (2/11/2011- 2 ore). |
{0} e' finitamente generato ma non ha basi.
Applicazioni: basi e dimensioni di sottospazi propri di V.
Per ogni intero non negativo k minore o uguale a dim(V) esistono sottospazi di V di dimensione k.
dim(IR^n) = n; base canonica di IR^n. Altre basi di IR^n.
dim(M(p x q; IR)) = pq: base canonica di M(p x q; IR) (matrici elementari).
dim(IR[X]_{<= d}) = d+1: base canonica data da 1, X, X^2, ....., X^d.
Dimensione dello spazio vettoriale prodotto di due spazi vettoriali.
Esercizi ed esempi.
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15 (3/11/2011- 2 ore). |
Aula 4, 11:30 - 13:30 (ORARIO CANONICO)
Dimensioni di sottospazi vettoriali noti: Sym(3 x 3; IR), Antisym (3 x 3; IR), Diag (3x3; IR),
Triangsup(3x3; IR), Trianginf(3x3; IR): basi canoniche.
Lo spazio delle matrici 3 x 3 risulta decomposto in somma diretta dei sottospazi di
matrici simmetriche e di matrici antisimmetriche.
Nel caso 3 x 3 lo spazio delle matrici dipende da 9 parametri liberi,
le matrici simmetriche dipendono da 6 parametri liberi, le matrici antisimmetriche da 3 parametri liberi.
Equivalentemente, dim(M(3,3;IR)) = 9, dim(Sym(n,n;IR)) = 6, dim(Antisym(3,3;IR)) = 3.
Estensione di una base di un sottospazio W di V ad una base per tutto lo spazio V.
Sottospazi supplementari in V e loro dimensione.
Equazioni cartesiane e parametriche di sottospazi vettoriali di IR^n.
Codimensione di un sottospazio proprio W di V.
Se V = IR^n, la codimensione di W e' il numero minimo di equazioni cartesiane indipendenti per
descrivere il sottospazio W.
Componenti di vettori rispetto alle differenti basi di uno spazio vettoriale V.
Matrici M_e(v) di sistemi di vettori v rispetto ad una base e.
Aula 2, 16:00 - 18:00 (RECUPERO 2 ORE PERSE 20/10/2011 CAUSA ALLUVIONE)
Dimensione del Lin (v) e rango della matrice M_e(v).
Matrice cambiamento di base (o di passaggio) da una base e ad una base v di V.
Matrice di trasformazione delle componenti (o delle coordinate) di un vettore in due basi diverse.
Esercizi riepilogativi di settimana V: FOGLI 5a e 5b sul sito web
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| I |
Settimana 6 |
16 (7/11/2011 - 2 ore). |
[T] Capitolo 9
Applicazioni lineari tra spazi vettoriali.
Dominio, codominio ed insieme immagine di un'applicazione lineare.
Un'applicazione lineare f:V -> W e' individuata univocamente dalle immagini dei vettori di una base di V.
Nucleo ed immagine di un'applicazione lineare.
Il nucleo e' un sottospazio vettoriale di V.
Esercizi ed esempi.
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17 (9/11/2011- 2 ore). |
L'immagine e' un sottospazio vettoriale di W.
Applicazioni lineari iniettive e suriettive.
Caratterizzazione di iniettivita' per mezzo del Ker(f).
Caratterizzazione di suriettivita' per mezzo della dimensione di Im(f).
Generatori del sottospazio immagine di un'applicazione lineare.
Teorema di Nullita' piu' Rango: dim(V) = dim(Ker(f)) + dim(Im(f)).
Applicazioni: (a) se dim(V) > dim(W) ogni applicazione lineare NON E' MAI INIETTIVA.
(b) se dim(V) < dim(W) ogni applicazione lineare NON E' MAI SURIETTIVA
Applicazioni biiettive (o Isomorfismi) di spazi vettoriali.
Spazi vettoriali isomorfi: esempi e controesempi.
Due spazi vettoriali sono isomorfi se, e solo se, hanno la stessa dimensione.
Se due spazi vettoriali sono isomorfi vuol dire che ESISTE almeno un'isomorfismo definibile tra essi, ma non
che tutte le applicazioni lineari tra essi sono biiettive: esempi e controesempi.
Esercizi ed esempi.
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18 (10/11/2011- 2 ore). |
Aula 4, 11:30 - 13:30 (ORARIO CANONICO)
Formula di Grassmann.
Applicazioni lineari e matrici rappresentative in basi date.
Calcolo di una base del Ker(f) e di una base di Im(f).
Calcolo di equazioni cartesiane e parametriche del Ker(f) e dell'Im(f).
Esercizi ed esempi.
ORE AGGIUNTIVE Aula 2, 16:00 - 18:00 (RECUPERO 2 ORE PERSE 31/10/2011 CAUSA PONTE FESTIVITA' OGNISANTI)
Determinazione dell'insieme delle controimmagini di un vettore.
Significato del teorema di Rouche'-Capelli e del teorema di Nullita' piu' Rango in termini
di applicazioni lineari ed insieme delle controimmagini di un vettore.
Rango di una matrice: significato geometrico come dimensione dell'immagine
dell'applicazione lineare associata alla matrice data.
Esercizi ed esempi.
Esercizi riepilogativi di settimana VI: FOGLI 6a, 6b, 6c, 6d sul sito web
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| I |
Settimana 7 |
19 (14/11/2011- 2 ore). |
Somma di applicazioni lineari e matrice rappresentativa in date basi.
Moltiplicazione di uno scalare per un'applicazione lineare e matrice rappresentativa in date basi.
Composizione di applicazioni lineari: condizioni di compatibilita' e matrice rappresentativa in varie basi.
Applicazioni lineari tra spazi vettoriali e variazioni delle matrici rappresentative in basi diverse per via
delle matrici cambiamento di base.
Rango di un'applicazione lineare come oggetto INVARIANTE per cambiamenti di base.
Il rango di un'applicazione lineare F coincide con la dimensione dell'immagine dell'applicazione F.
Esercizi ed esempi.
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20 (16/11/2011 - 2 ore). |
[T] Capitolo 10
Applicazioni lineari di uno spazio vettoriale in se' = Operatori lineari (o Endomorfismi) di spazi vettoriali.
Automorfismi di spazi vettoriali.
Matrici rappresentative in basi diverse di un medesimo operatore.
Matrici quadrate coniugate (o simili).
Relazione di CONIUGIO o SIMILITUDINTE tra matrici quadrate.
Due matrici rappresentano lo stesso operatore lineare se e solo se sono coniugate (equiv. simili).
Problema della diagonalizzabilita' di un'applicazione lineare.
Nozione di autovalore (reale) e di autovettore di un operatore lineare.
Calcolo degli autovalori di una matrice rappresentante in una data base un operatore lineare.
Polinomio caratteristico di una matrice.
Esercizi ed esempi.
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21 (17/11/11 - 2 ore) |
V_a(F) = Autospazio di un autovalore a dell'operatore F.
Un autospazio e' sempre un sottospazio di V.
Autospazio come Ker(F - a I).
Autovettori relativi ad autovalori distinti sono linearmente indipendenti.
Un operatore lineare F su uno spazio vettoriale V e' diagonalizzabile se e solo se esiste una base
per V costituita da autovettori di F.
CNES per la diagonalizzabilita' di un operatore in termini delle dimensioni degli autospazi.
Teorema di Hamilton-Cayley (senza dimostrazione).
Due matrici simili (o coniugate) hanno lo stesso polinomio caratteristico. In particolare hanno
stessa traccia e stesso determinate.
I coefficienti del polinomio caratteristico di una matrice sono INVARIANTI
per classi di coniugio o similitudine.
Nozione di Polinomio caratteristico di un operatore lineare.
Nozione di traccia, determinante ed autovalori di un operatore.
Significati geometrici o meccanici.
Molteplicita' algebrica e geometrica di un autovalore e relazione tra le due molteplicita'.
CNES per la diagonalizzabilita' di un operatore lineare f mediante le molteplicita' algebriche e geometriche
degli autovalori (reali) di F.
Esempi: Diagonalizzabilita' di endomorfismi in dimensione 2 ed in dimensione 3.
Esercizi.
NB 2 ORE DI ESERCITAZIONE EXTRA TENUTE DAL DOCENTE: AULA 2 ORE 16:00 18:00.
Esercizi riepilogativi di settimana VII: FOGLI 7a, 7b, 7c sul sito web
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| I |
Settimana 8 |
22 (21/11/11 - 2 ore). |
[T] Capitolo 5
Prodotti scalari su spazi vettoriali.
Prodotto scalare standard in IR^n.
Proprieta' del prodotto scalare standard.
Esempi di prodotti scalari nello spazio vettoriale non finitamente generato IR[T].
Altri tipi di prodotti scalari su IR^n.
Prodotti scalari e matrici simmetriche: matrice di prodotto scalare in una base data.
Fissato un prodotto scalare, il valore del prodotto scalare e' invariante per cambiamenti di base.
Esercizi.
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23 (23/11/11 - 2 ore). |
LEZIONE IN AULA B3
Matrici simmetriche definite positive come matrici di prodotti scalari in base canonica.
Se M simmetrica e' diagonalizzabile (E LO SARA' PER TEOREMA SPETTRALE DEGLI OPERATORI AUTOAGGIUNTI), M
e' semidefinita positiva se e solo se tutti i suoi autovalori sono positivi.
Teorema dei minori principali o di Jacobi-Sylvester (SENZA DIMOSTRAZIONE per n >2).
Spazi vettoriali euclidei.
Vettori ortogonali rispetto ad un prodotto scalare prefissato.
La nozione di ortogonalita' dipende strettamente dal prodotto scalare fissato sullo spazio vettoriale
euclideo (V, <,>). Esempi.
Un sistema di vettori a due a due ortogonali e' un sistema di vettori linearmente indipendenti.
Basi ortogonali di uno spazio vettoriale euclideo.
Proiezione ortogonale di un vettore su un altro.
Esempi.
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24 (24/11/11- 2 ore). |
LEZIONE IN AULA A4
Procedimento di ortogonalizzazione di Gram-Schmidt.
Sottospazio ortogonale ad un insieme S di vettori di V.
L'ortogonale di un sottoinsieme S ha sempre una struttura di sottospazio vettoriale.
Complemento ortogonale di un sottospazio.
Somma diretta ortogonale in uno spazio vettoriale euclideo.
Norma di un vettore.
Versori. Versorizzazione di un vettore.
Diseguaglianza di Cauchy-Schwarz. Angoli convessi tra 2 vettori.
Basi ortonormali di uno spazio vettoriale euclideo.
Esercizi ed esempi
Esercizi riepilogativi di settimana VIII: FOGLI 8a e 8b sul sito web
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Settimana 9 |
25 (28/11/11- 2 ore). |
Matrice del prodotto scalare in una base ortonormale di V.
Decomposizione di un vettore secondo le sue componenti rispetto ad una base ortonormale.
Matrici ortogonali.
Relazione di CONGRUENZA tra matrici.
Le matrici cambiamento di base tra due basi ortonormali sono matrici ORTOGONALI.
In basi ortonormali le nozioni di congruenza e quella di similitudine (o coniugio) coincidono.
Proiezioni ortogonali su sottospazi.
Esercizi ed esempi.
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26 (30/11/11- 2 ore). |
[T] Capitolo 6.
Spazi Affini: azione per traslazione su uno spazio affine. Dimensione di uno spazio affine.
Rette in uno spazio affine. Vettore direttore di una retta affine.
Equazioni parametriche di rette in uno spazio affine.
Varieta' lineari in uno spazio affine.
Giacitura di una varieta' lineare in uno spazio affine.
Riferimenti cartesiani in uno spazio affine.
Coordinate di punti in uno spazio affine.
Mutue posizioni di rette in uno spazio affine: rette incidenti, parallele e sghembe.
In un piano affine le uniche possibilita' sono rette incidenti o rette parallele.
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27 (1/12/11 - 2 ore). |
Riferimenti cartesiani. Coordinate cartesiane.
Equazioni di varieta' lineari e rilettura di Rouche'-Capelli.
Spazi euclidei: riferimenti cartesiani ortonormali, distanza fra due punti.
Ipersfere in spazi euclidei.
Teasformazioni di spazi affini e di spazi euclidei.
Affinita' ed affinita' lineari in uno spazio affine.
Proprieta' geometriche delle affinita'.
Figure geometriche affinemente equivalenti.
Proprieta' affini e geometria affine.
I punti fissi di un'affinita' sono o l'insieme vuoto oppure una varieta' lineare.
Esercizi riepilogativi di settimana IX: FOGLIO 9 sul sito web
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| I |
Settimana 10 |
28 (5/12/11 - 2 ore). |
Isometrie ed isometrie lineari in uno spazio euclideo.
Figure geometriche isometriche (equiv. congruenti).
Proprieta' metriche (o euclidee) e Geometria Euclidea.
Un'isometria e' SEMPRE un'affinita'. Non e' vero il viceversa.
Due figure isometriche sono anche affinemente equivalenti; non e' vero il viceversa.
Affinita': le affinita' non conservano la distanza o gli angoli ma conservano l'appartenenza
ed il parallelismo.
Le isometrie oltre a conservare tutte le proprieta' conservate dalle affinita', conservano anche
la distanza, gli angoli, ecc..
Isometrie dirette ed inverse: definizione matriciale e significato geometrico.
Orientazioni di spazi vettoriali: basi positivamente e negativamente orientate.
Trasformazioni lineari ed orientazioni di uno spazio vettoriale.
Le isometrie lineari dirette conservano l'orientazione di basi mentre quelle inverse
non conservano l'orientazione di basi.
[T] Capitolo 7.
Aree di parallelogrammi e di triangoli
con un vertice nell'origine ed interpretazione via determinanti.
Aree di triangoli qualsiasi.
Esercizi.
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29 (7/12/11 - 2 ore). |
Equazioni cartesiane e parametriche di rette e di punti nel piano cartesiano: passaggio dalle une alle altre.
Giacitura di una retta, vettore direttore di una retta, parametri direttori di una retta.
Vettore normale ad una retta.
Mutue posizioni di due rette in IR^2 ed intersezioni: rette parallele, incidenti o coincidenti.
Formule di Geometria in IR^2: distanza tra 2 punti, retta per due punti, retta per un punto e parallela
(oppure perpendicolare) ad una data, proiezione ortogonale di un punto su una retta, distanza punto-retta, ecc....
Angolo convesso fra due rette orientate
Punto medio di un segmento, punto simmetrico rispetto ad un altro.
Fasci di rette propri in IR^2.
Esercizi riepilogativi di settimana X: FOGLIO 10 sul sito web
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30 (8/12/11 - 2 ore) |
FESTIVITA' ACCADEMICA IMMACOLATA
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| I |
Settimana 11 |
31 (12/12/11- 2 ore). |
Fasci di rette impropri in IR^2.
Condizioni lineari sui fasci. Applicazioni.
Trasformazioni notevoli del piano cartesiano: equazioni di traslazioni.
Equazioni di rotazioni attorno all'origine di angolo t.
Equazioni di rotazioni di angolo t attorno ad un punto qualsiasi del piano cartesiano.
Equazioni di simmetrie rispetto ad un punto P.
Equazioni di simmetrie rispetto ad una retta qualsiasi del piano.
Rotazioni, simmetrie e orientazioni.
Esercizi.
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32 (14/12/11 - 2 ore). |
Dilatazioni e deformazioni: sono affinita' ma non isometrie.
Due rette di IR^2 sono sempre fra loro congruenti (e quindi anche affinemente equivalenti).
Forme canoniche metriche (o anche affini) di rette.
Circonferenze nel piano cartesiano come luoghi geometrici.
Equazioni parametriche e cartesiane di circonferenze di dato centro e dato raggio. Passaggio dalle une alle altre.
Rette tangenti, secanti ed esterne ad una circonferenza.
Intersezioni tra due circonferenze.
Equazione della retta tangente in un punto appartenente ad una circonferenza.
Equazioni delle due rette tangenti ad una circonferenza uscenti da un punto esterno al cerchio determinato.
Applicazioni di isometrie ed affinita': trasformazioni di figure geometriche tipo rette, circonferenze, quadrati, rettangoli,
rombi, triangoli, punti simmetrici rispetto ad un centro, retta simmetrica rispetto ad una retta, ecc...
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33 (15/12/11 - 2 ore). |
[T] Capitolo 8
Prodotto vettoriale nello spazio vettoriale IR^3, come proprieta' esclusiva di IR^3.
Proprieta' del prodotto vettoriale.
Determinazione di basi ortonormali di IR^3, positivamente orientate, per mezzo del prodotto vettoriale.
Applicazioni del prodotto vettoriale: prodotto misto in IR^3, volumi di parallelepipedi in IR^3
con spigoli dati.
Orientazione di terne di vettori e basi orientate positivamente (equivalentemente, equiorientate
con la base canonica).
Simbolo di RICCI come prodotto misto dei vettori della base canonica.
Spazio cartesiano IR^3. Sottovarieta' lineari: punti, rette e piani.
Equazioni parametriche e cartesiane di rette di IR^3.
Passaggio da equazioni parametriche a cartesiane e viceversa.
Giacitura, vettore direttore e parametri direttori di una retta.
Esercizi.
NB 2 ORE DI ESERCITAZIONE EXTRA TENUTE DAL DOCENTE: AULA 2 ORE 16:00-18:00.
Esercizi riepilogativi di settimana XI: FOGLIO 11 sul sito web
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| I |
Settimana 12 |
34 (19/12/11 - 2 ore). |
LEZIONE SOPPRESSA CAUSA INCIDENTE DOCENTE. VERRA' RECUPERATA IL 12/1/2012 ORE 16:00-18:00 AULA 2.
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35 (21/12/11 - 2 ore). |
Equazioni parametriche e cartesiane di piani di IR^3.
Passaggio da equazioni parametriche a cartesiane e viceversa.
Giacitura e parametri di giacitura di un piano.
Vettore normale ad un piano.
Piano vettoriale normale ad una retta.
Mutue posizioni di rette e piani in IR^3.
Intersezioni. Interpretazioni geometriche del teorema di Rouche'- Capelli.
Rette sghembe in IR^3.
Esercizi
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36 (22/12/11 - 2 ore). |
Fasci e stelle di piani in IR^3.
Stelle di rette in IR^3.
Fasci di rette su un piano di IR^3.
Formule di Geometria in IR^3: retta per due punti, retta per un punto e parallela ad una retta,
retta per un punto e perpendicolare ad un piano, piano per 3 punti non allineati, piano per un punto e
parallelo ad un piano dato, proiezione ortogonale di una retta su un piano,
distanza punto-piano, distanza tra due rette sghembe, ecc....
Sfere di IR^3: equazioni parametriche e cartesiane.
Piani secanti, esterni e tangenti ad una sfera. Coniche sezioni.
Centro e raggio di una circonferenza sezione piana di una sfera.
Esercizi riepilogativi di settimana XII: FOGLIO 12 sul sito web
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Settimana 13 |
37 ( 9/01/2012 - 2 ore). |
Trasformazioni notevoli dello spazio cartesiano IR^3: traslazioni.
Riflessioni rispetto ad un piano, ad una retta e ad un punto di IR^3.
Rotazione di dato angolo attorno all'asse x_i orientato positivamente (cioe' attorno al
vettore e_i della base canonica).
Formule di rotazione attorno ad una retta vettoriale orientata. Rotazioni attorno ad una retta
orientata non passante per l'origine.
Trasformazioni di figure geometriche (rette, piani, cubi, prismi, parallelepipedi, ecc....).
Due piani e due rette di IR^3 sono sempre fra loro congruenti (e quindi anche affinemente equivalenti).
Forme canoniche metriche (ed affini) di piani in IR^3.
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38 (11/01/2012 - 2 ore). |
[T] Capitolo 11.
Operatori ortogonali di uno spazio vettoriale euclideo: proprieta'.
Gli operatori ortogonali sono sempre a rango massimo (i.e. sono automorfismi)
Gli autovalori reali degli operatori ortogonali sono esclusivamente + 1 e - 1.
In base ortonormale un operatore ortogonale si rappresenta con una matrice ortogonale.
Esempio con le rotazioni di IR^3 attorno ad un asse: una rotazione che non sia di angolo
0 o 360 gradi ha 1 come unico autovalore semplice, gli altri due o sono complessi coniugati,
oppure sono entrambi -1 quando l'angolo e' 180 gradi. L'autospazio relativo all'autovalore uno e'
la retta vettoriale asse di rotazione.
Gli operatori ortogonali non sempre sono diagonalizzabili.
Operatori autoaggiunti di uno spazio vettoriale euclideo: proprieta'.
In base ortonormale un operatore autoaggiunto si rappresenta con una matrice simmetrica.
In basi ortonormali distinte, le matrici (simmetriche) che rappresentano lo stesso operatore autoaggiunto
sono congruenti per mezzo della matrice cambiamento di base.
In basi ortonormali operatori autoaggiunti e matrici simmetriche sono concetti equivalenti. NON E' VERO in
qualsiasi base (controesempi).
Forme quadratiche su IR^n.
Matrice simmetrica associata ad una forma quadratica.
Forma quadratica associata ad una matrice simmetica.
In basi ortonormali, operatori autoaggiunti, matrici simmetriche e forme quadratiche sono TRE CONCETTI EQUIVALENTI.
Esempi.
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39 (12/01/2012 - 2 ore). |
Rappresentazione di una forma quadratica in basi differenti determina
matrici congruenti.
Una matrice simmetrica ammette sempre autovalori reali (dimostrazione completa nel caso
2x2 e 3x3).
Teorema spettrale degli operatori autoaggiunti. Conseguenze e formulazioni equivalenti
Trasformazioni di coordinate che diagonalizzano una forma quadratica.
Rango di una forma quadratica. Forme quadratiche (semi)definite positive,
(semi)definite negative ed indefinite.
Conseguenze e formulazioni equivalenti del Teorema Spettrale.
Autovettori di un operatore autoaggiunto, relativi ad autovalori diversi, sono ortogonali.
Conseguenze ed applicazioni.
ORE AGGIUNTIVE Aula 2, 16:00 - 18:00 (RECUPERO 2 ORE PERSE 19/12/2011 CAUSA INCIDENTE DOCENTE)
Segnatura di una forma quadratica.
Teorema di Sylvester.
Riduzione a forma canonica di Sylvester di una forma quadratica.
Esercizi riepilogativi di settimana XIII: FOGLIO 13 sul sito web
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Settimana 14 |
40 (16/01/2012- 2 ore). |
[T] Capitolo 12
Generalita' sui polinomi di secondo grado in due indeterminate.
Coniche del piano ed equazioni cartesiane: forma quadratica, lineare e termine noto dell'equazione di una conica.
Matrice simmetrica completa di una conica e matrice simmetrica della forma quadratica associata.
Coniche reali e supporti.
Coniche congruenti e coniche affinemente equivalenti.
Matrice completa di un'isometria o di un'affinita' di IR^2.
Equazione matriciale di coniche congruenti ed affinemente equivalenti.
Coniche congruenti sono anche affinemente equivalenti; non e' vero il viceversa.
Il rango di una conica e' una proprieta' metrica (equivalentemente affine).
Il rango della forma quadratica di una conica e' una proprieta' metrica (equivalentemente affine).
Il segno del determinante della matrice simmetrica della forma quadratica
di una conica e' una proprieta' metrica (equivalentemente affine).
Parabole.
Coniche a centro: ellisse ed iperbole.
Classificazione metrica (o euclidea) delle coniche. Forme canoniche metriche delle coniche.
Classificazione affine delle coniche. Forme canoniche affini delle coniche.
Esercizi.
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41 (18/01/2012 - 2 ore). |
Lista delle forme canoniche metriche delle coniche di IR^2: esistono 9 tipologie di coniche
dal punto di vista metrico ma
esistono infinite forme canoniche metriche delle coniche (anche per una fissata tipologia).
Studio delle proprieta' geometriche delle forme canoniche metriche delle coniche.
Forme canoniche affini delle coniche di IR^2: esistono 9 tipologie di coniche dal punto di vista affine e per ogni tipologia
esiste un'unica forma canonica affine.
Passaggio dalla forma canonica metrica alla forma canonica affine di una conica per mezzo del Teorema di Sylvester.
Algoritmo di riduzione a forma canonica affine di una conica. Affinita' tra i due riferimenti.
Esempi.
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42 (19/01/2012 - 2 ore). |
Algoritmo di riduzione a forma canonica metrica di una conica di IR^2.
Isometria tra i due riferimenti.
Esercizi ed esempi.
Esercizi riepilogativi di settimana VI: FOGLIO 14 sul sito web
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Settimana 15 |
43 (23/01/2012 - 2 ore).
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[T] Capitolo 13
Classificazione di una quadrica in IR^3 per mezzo dello studio della matrice
simmetrica completa, di quella della parte omogenea di grado due della quadrica e della forma quadratica
ad essa associata.
Proprieta' metriche (i.e. invarianti per isometrie di IR^3) di una quadrica.
Proprieta' affini (i.e. invarianti per affinita' di IR^3) di una quadrica.
Quadriche generali.
Quadriche semplicemente, doppiamente o triplamente degeneri.
Significato geometrico di generale, semplicemente, doppiamente e triplamente degenere.
Paraboloidi. Quadriche a centro: ellissoidi ed iperboloidi.
Quadriche semplicemente degeneri: Coni e Cilindri.
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44 (25/01/2012 - 2 ore). |
Piano tangente in un punto P ad una superficie definita da un polinomio F(X_1, X_2, X_3) = 0 (derivate parziali
e sviluppo di Taylor in piu' indeterminate)
Classificazione dei punti non singolari (rispettivamente singolari) di una quadrica mediante l'utilizzo
delle derivate parziali.
La sezione tangenziale di una quadrica a punti reali in un suo punto non singolare e' sempre una conica
degenere.
Forme canoniche metriche delle quadriche di IR^3. Classificazione per mezzo delle
matrici simmetriche associate e della forma quadratica.
Studio della geometria delle forme canoniche metriche delle quadriche e delle loro sezioni piane.
Ellissoidi: piani, assi e centro di simmetria. Coniche sezioni con opportuni piani.
Sezioni tangenziali di un ellissoide generale a punti reali.
Esercizi ed esempi.
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45 (26/01/2012 - 2 ore). |
Ellissoidi generali a punti immaginari.
Iperboloidi a due falde. Piani, assi e centro di simmetria. Coniche sezioni con opportuni piani. Sezioni tangenziali.
L'iperboloide ad una falda e' doppiamente rigato. Rette di una medesima schiera sono sghembe; rette di
schiere diverse si intersecano in un punto. Sezioni tangenziali.
Esercizi ed esempi.
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| I |
Settimana 16 |
46 (30/01/2012- 2 ore). |
Paraboloide ellittico. Studio delle sue sezione piane. Sezioni tangenziali.
Paraboloide iperbolico. E' doppiamente rigato. Studio delle sue sezioni piane. Sezioni tangenziali.
Cono immaginario.
Cono quadrico reale e sue generatrici. Studio delle sue sezioni piane. Generatrici di un cono reale.
Sezioni tangenziali.
Cilindro Immaginario.
Cilindri a punti reali: ellittico, parabolico ed iperbolico. Studio delle sezioni piane. Generatrici di un cilindro.
Sezioni tangenziali.
Il piano tangente in un punto liscio P di un cono e/o di un cilindro e' costante lungo tutta la generatrice passante
per P.
Quadriche dopppiamente degeneri: Piani incidenti e piani paralleli. Luogo singolare.
Quadriche triplamente degeneri: Piano doppio.
Tabella fondamentale delle forme canoniche metriche ed affini delle quadriche: esistono 17 tipologie
di quadriche euclidee ed affini; esistono infinite quadriche non congruenti all'interno di una medesima tipologia.
Esercizi riepilogativi su QUADRICHE: FOGLIO 15 sul sito web.
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47 (01/02/2012- 2 ore). |
Esercizi su quadriche.
Fondamenti di Geometria Proiettiva
Ampliamento della retta e del piano affine con elementi all'infinito.
Retta e piano proiettivi. Coordinate omogenee.
legami tra coordinate affini e coordinate omogenee.
Elementi impropri (o all'infinito) della retta e del piano affine.
La retta proiettiva ha 2 carte (o schermi) affini principali.
Il piano proiettivo ha 3 carte (o schermi) affini principali.
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48 (02/02/2012- 2 ore). |
Le equazioni di luoghi geometrici del piano proiettivo sono esclusivamente equazioni omogenee nelle
tre coordinate omogenee.
Punti impropri di rette affini. Chiusura proiettiva di rette affini.
Due rette proiettive distinte sono sempre incidenti.
Nel piano proiettivo tutti i fasci di rette sono a centro.
Punti all'infinito delle coniche del piano affine: l'ellisse e' esterna alla retta all'infinito,
la parabola e' tangente alla retta all'infinito, l'iperbole e' secante la retta all'infinito.
Classificazione affine delle coniche per mezzo dello studio del loro comportamento all'infinito.
Esercizi riepilogativi su GEOMETRIA PROIETTIVA: FOGLIO 16 sul sito web
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