Diario del corso di Analisi
Matematica II Anno Accademico 2018/2019 --
Laurea Triennale in Ingegneria Medica, Ingegneria Civile e Ambientale Prof. Carlo Sinestrari
Lezione del 24/9/2018:
Lezione del 25/9/2018:
Lezione del 27/9/2018:
Lezione del 28/9/2018:
Lezione dell'1/10/2018: Lezione del 2/10/2018:
Lezione del 4/10/2018:
Lezione del 5/10/2018:
Lezione dell'8/10/2018:
Lezione del 9/10/2018:
Lezione del'11/10/2018:
Lezione del 12/10/2018:
Lezione del 15/10/2018:
Lezione del 16/10/2018:
Lezione del 18/10/2018:
Lezione del 19/10/2018:
Lezione del 22/10/2018:
Lezione del 23/10/2018:
Lezione del 25/10/2018:
Lezione del 26/10/2018:
Lezione del 5/11/2018:
Lezione del 6/11/2018:
Lezione del 8/11/2018:
Lezione del 9/11/2018:
Lezione del 12/11/2018:
Lezione del 13/11/2018:
Lezione del 15/11/2018:
Lezione del 16/11/2018:
Lezione del 19/11/2018:
Lezione del 20/11/2018:
Lezione del 22/11/2018:
Lezione del 23/11/2018:
Lezione del 26/11/2018:
Lezione del 27/11/2018:
Lezione del 29/11/2018:
Lezione del 30/11/2018:
Lezione del 3/12/2018:
Lezione del 4/12/2018:
Lezione del 6/12/2018:
Lezione del 7/12/2018:
Lezione del 10/12/2018:
Lezione del 11/12/2018:
Lezione del 13/12/2018:
Lezione del 14/12/2018:
Lezione del 17/12/2018:
Lezione dell'18/12/2018:
Lezione del 20/12/2018:
Lezione del 21/12/2018:
Lezione del 7/1/2019:
Lezione dell'8/1/2019 (mattina):
Lezione dell'8/1/2019 (pomeriggio):
Lezione del 10/11/2018:
Lezione dell'11/1/2019:
Dimostrazione del teorema di unicità.
Proprietà dell'intervallo massimale di esistenza (senza dim.).
Esistenza globale per equazioni con secondo membro a crescita lineare
(senza dim). Estensione
al caso di equazioni e sistemi differenziali di ordine generale.
Equazioni differenziali lineari: caratterizzazione dell'integrale
generale come spazio vettoriale.
Lezione del 14/1/2019:
Equazioni differenziali lineari a coefficienti costanti. Calcolo esplicito
dell'integrale generale nel caso omogeneo, equazione caratteristica.
Casi in cui l'equazione omogenea possiede una soluzione particolare
di forma simile al termine non omogeneo. Esercizi ed esempi.
Lezione del 15/1/2019 (mattina):
Metodo della variazione delle costanti per ricavare una soluzione
particolare dell'equazione non omogenea. Esempi. L'equazione
dell'oscillatore armonico: comportamento delle soluzioni.
Risonanza.
Lezione del 15/1/2019 (pomeriggio):
Esercizi di riepilogo.
Lezione del 17/1/2019:
Esercizi su equazioni differenziali.
Lezione del 18/1/2019 (pomeriggio):
Esercizi su equazioni differenziali. Esercizi su integrali
di funzioni complesse.
Prodotto scalare, norma e distanza in Rn,
definizioni e proprietà (senza dim.).
Limiti di successioni in Rn, definizione.
Nozioni di base di topologia in Rn: intorni sferici,
insiemi aperti e chiusi, parte interna, chiusura e frontiera di
un insieme. Punti isolati e punti di accumulazione. Esempi.
Funzioni di più variabili, esempi. Grafico, insiemi di livello.
Limiti e continuità per funzioni di più variabili,
definizione e proprietà di base.
Teorema di Bolzano-Weierstrass in Rn (con dimostrazione).
Teorema di Weierstrass per funzioni di più variabili.
Teorema di Heine-Cantor. Esercizi sul calcolo dei limiti.
L'esistenza di un unico limite lungo le rette è condizione necessaria
ma non sufficiente per l'esistenza del limite in due variabili.
Derivate parziali, definizioni ed esempi. Derivate direzionali.
La derivabilità non implica la continuità in più
variabili.
Differenziabilità di funzioni a più variabili.
La differenziabilità implica la continuità
e l'esistenza delle derivate direzionali (con dimostrazione).
Piano tangente. Il teorema del differenziale totale
(con dimostrazione).
Derivate successive, teorema di Schwarz (con dim.).
Massimi e minimi, definizioni ed esempi.
Teorema di Fermat (condizione necessaria del primo ordine per massimi
e minimi), con dim. Esempi. Richiami di algebra lineare: matrici simmetriche,
autovalori, forme quadratiche.
Formula di Taylor del secondo ordine in più variabili (senza dim.).
Condizione necessaria e condizione sufficiente del secondo ordine per
un massimo o minimo locale (con dim.). Esempi.
Tecniche per lo studio di punti critici con determinante hessiano nullo.
Esempi ed esercizi.
Teorema del valor medio di Lagrange in più variabili. (con dim.)
Insiemi convessi e funzioni convesse, proprietà (senza dim.).
Esercizi su massimi e minimi.
Esercizi su massimi e minimi in due e tre variabili.
Funzioni a valori vettoriali. Matrice jacobiana. Derivazione di funzione
composta (con dim.). Funzioni implicite, teorema di Dini in due
variabili (senza dim).
Curve cartesiane nel piano, punti regolari, retta tangente.
Massimi e minimi vincolati. Criterio dei moltiplicatori di Lagrange
(con dim.)
Esercizi su massimi e minimi liberi.
Esercizi su massimi e minimi liberi e vincolati.
Funzioni implicite e massimi/minimi vincolati in tre variabili, il caso
di una e di due equazioni. Massimi e minimi vincolati su insiemi
definiti da un vincolo di disuguaglianza.
Massimi e minimi su insiemi limitati definiti da più vincoli
di disuguaglianza. Esercizi.
Integrale di Riemann in due variabili per funzioni limitate
su un rettangolo e su un insieme limitato generale:
definizione e proprietà.
Esempio di funzione non integrabile.
Formule di riduzione per integrali su un rettangolo.
Esempi.
Giustificazione intuitiva delle formule di riduzione.
Misura di Peano-Jordan, definizione. Esempio di insieme non
misurabile. Insiemi di misura nulla: proprietà ed esempi.
Un insieme è misurabile se e solo se la frontiera ha misura nulla.
Esempi di insiemi misurabili. Integrabilità
di funzioni continue su insiemi misurabili. Domini normali.
Insiemi normali nel piano, formula di riduzione. Baricentro di insiemi.
Esercizi.
Esercizi. Formula di cambiamento di variabili negli integrali doppi.
Coordinate polari nel piano.
Esercizi su integrali doppi.
Interpretazione del determinante jacobiano come fattore di area nel cambio
di coordinate. Teorema di inversione locale (cenni).
Esercizi su integrali doppi.
Integrali tripli. Insiemi normali in R3, formule di
riduzione "per fili" e "per strati". Baricentro e momento di inerzia di
un solido di R3. Esercizi.
Coordinate sferiche e cilindriche in R3. Rappresentazione
di porzioni di sfere, cilindri e coni nei vari sistemi di coordinate.
Esercizi.
Esercizi su integrali tripli.
Integrali multipli impropri. Definizione di integrale improprio per funzioni
positive e per funzioni a segno variabile che convergono assolutamente.
Proprietà di convergenza dell'integrale di una potenza in un intorno
dell'origine e nel suo complementare.
Calcolo dell'integrale improprio della funzione gaussiana sulla retta
mediante gli integrali doppi.
Semplificazioni nel calcolo di integrali in presenza di simmetrie della
funzione e del dominio di integrazione.
Curve parametriche in Rn. Curve regolari, retta tangente.
Curve regolari a tratti. Lunghezza di un arco di curva.
Esercizi su integrali tripli e su curve parametriche.
Integrale curvilineo di funzione (o di prima specie). Esempi.
Curve equivalenti, orientazione. Ascissa curvilinea.
Campi vettoriali e forme differenziali. Integrale curvilineo
di campo vettoriale (o di seconda specie).
Interpretazione fisica degli integrali di campi vettoriali
come lavoro di una forza. Campi conservativi, potenziale. L'integrale di un
campo conservativo è pari alla differenza di potenziale (con
dimostrazione) e corollari.
Campi vettoriali irrotazionali. Un campo conservativo
è irrotazionale (con dimostrazione). Esempio di un campo irrotazionale
ma non conservativo. Un campo irrotazionale definito su tutto il piano, o su un rettangolo, è
conservativo (con dim.).
Esercizi su integrali di campi vettoriali e sul calcolo del potenziale.
Un campo irrotazionale possiede localmente un potenziale. Esempio:
un campo irrotazionale il cui potenziale è l'angolo delle
coordinate polari.
Formule di Gauss-Green, teorema della divergenza e teorema di Stokes
(del rotore) nel piano (con dim.).
Applicazioni del teorema di Stokes. Integrali su una curva chiusa
di un campo irrotazionale con un solo punto singolare. Insiemi semplicemente
connessi nel piano. Un campo irrotazionale in un insieme semplicemente
connesso è conservativo.
Richiami sul prodotto vettoriale. Superfici cartesiane in R3,
punti regolari, piano tangente.
Superfici parametriche in R3, esempi. Bordo di una superficie.
Superfici regolari, piano tangente e versore normale.
Area di una superficie.
Integrali di funzioni su superfici. Esercizi su piano tangente,
calcolo di aree e di integrali di funzioni su superfici.
Orientazione di una superficie. Flusso di un campo vettoriale attraverso
una superficie. Formule di Gauss-Green e teorema della divergenza
in R3 (con dimostrazione).
Rotore e divergenza di campi in vettoriali in R3. Teorema di Stokes
in R3. Esempio di campo vettoriale solenoidale che non possiede
potenziale vettore.
Esercizi sul calcolo del flusso di un campo vettoriale attraverso
una superficie mediante il teorema della divergenza o il teorema
di Stokes.
Serie numeriche, definizione di convergenza. Serie geometrica.
Criterio integrale di convergenza. Serie armonica.
Condizione necessaria di convergenza.
(NB i teoremi su serie numeriche sono stati
svolti con dimostrazione salvo diversamente indicato).
Serie a termini positivi: il criterio del confronto.
Criterio del confronto asintotico. Esempi ed esercizi.
Serie con termini a segno qualunque, criterio di convergenza assoluta.
Criterio del rapporto.
Criterio della radice. Esempi ed esercizi.
Serie a segni alterni, criterio di Leibniz.
Esempi.
Successioni di funzioni, convergenza puntuale e uniforme, esempi.
Il limite uniforme di funzioni continue è continuo
(senza dim.)
Teorema di passaggio al limite sotto il segno di integrale
(con dim).
Teorema di passaggio al limite sotto il segno di derivata.
(con dim.)
Serie di funzioni. Criterio della convergenza totale. (con dim.)
Serie di potenze. Convergenza delle serie di potenze,
proprietà del raggio di convergenza (con dim).
Convergenza totale di una serie di potenze
nei sottointervalli compatti dell'intervallo di convergenza.
(con dim.).
Infinita derivabilità di una serie di potenze.
Serie di Taylor, esempi.
Richiami sui numeri complessi, forma algebrica e trigonometrica,
radici n-sime. Esponenziale, logaritmo e funzioni trigonometriche
nel campo complesso. Derivabilità in senso complesso, funzioni olomorfe.
Equazioni di Cauchy-Riemann (con dimostrazione).
Integrali di funzioni complesse, interpretazione come integrali
di seconda specie. Integrali di funzioni che posseggono primitiva.
Il campo vettoriale associato a f(z)dz con f olomorfa è irrotazionale.
Teorema integrale di Cauchy. Residuo di una funzione olomorfa in una
singolarità isolata. Teorema dei residui (con dimostrazione).
Calcolo del residuo nel caso di un polo semplice. Esempi ed esercizi.
Formula integrale di Cauchy. Infinita differenziabilità
delle funzioni olomorfe. Sviluppabilità in serie delle
funzioni olomorfe. Serie di Laurent.
Classificazione delle singolarità in base alle proprietà
della serie di Laurent. Applicazione
del teorema dei residui al calcolo di integrali impropri reali.
Esercizi su serie numeriche e sul teorema della divergenza in
R3.
Il problema di Cauchy per un'equazione differenziale ordinaria
del primo ordine. Teorema di esistenza, dimostrazione col metodo
delle approssimazioni successive.