Descripción
Este curso puede catalogarse como un curso de cálculo avanzado, en el que los conceptos del cálculo diferencial e integral estudiados en cursos anteriores, se extienden al caso de varias variables. Con esto se busca que la persona estudiante pueda aplicarlos oportunamente en los campos de la Física, la Ingeniería y la Química. Se hace además una introducción al Cálculo Vectorial, estudiando las integrales de línea y superficie y sus teoremas clásicos de Green, Stokes y Gauss.
Los tópicos de cálculo III abarcan los principales temas que incluyen la mayoría de textos tradicionales sobre cálculo en varias variables.
Para el buen desempeño en el curso MA1003 es necesario tener dominio de los contenidos estudiados en los cursos MA1001, MA1002 y MA1004.
1. Interpretar y manipular geométricamente ecuaciones algebraicas, sistemas de ecuaciones algebraicas, ecuaciones vectoriales, intersecciones, proyecciones, etc.
2. Aplicar la regla de la cadena generalizada y su aplicación a las derivadas de funciones implícitas y a otros problemas.
3. Calcular con soltura los valores extremos de funciones de varias variables; así como los puntos de ensilladura.
4. Clasificar los puntos críticos y su aplicación a problemas.
5. Calcular los extremos condicionados mediante el método de Multiplicadores de Lagrange.
1. Superficies y funciones vectoriales de una variable real
Rectas y planos en el espacio, secciones cónicas, superficies cuadráticas. Cilindros y conos. Funciones vectoriales de una variable real y ecuaciones paramétricas. Curvas en el espacio. Curvas parametrizadas. Límites y continuidad, derivadas e integrales. Vectores unitarios tangente, normal y binormal. Triedro intrínseco. Curvatura de una curva, torsión. Componentes tangencial y normal de la aceleración.
2. Derivación parcial y aplicaciones
Funciones de varias variables, campos escalares en dos y tres variables. Límites y continuidad, derivadas parciales, incrementos y diferenciales. Regla de la cadena. Derivadas de funciones definidas implícitamente por una ecuación o por un sistema de ecuaciones. Derivadas direccionales y vector gradiente de un campo escalar, derivada direccional a lo largo de una curva. Interpretación geométrica. Extremos de funciones de varias variables. Interpretación geométrica. Criterio de la segunda derivada para funciones de dos variables. Multiplicadores de Lagrange y problemas de extremo condicionado. Interpretación geométrica. Clasificación de puntos estacionarios por el método de la fórmula de Taylor, diferenciales de segundo orden.
3. Integrales dobles
La integral sobre rectángulos, la integral doble de funciones continuas sobre rectángulos, y su evaluación por integrales iteradas. Propiedades y Teorema de Fubini. Integrales sobre otras regiones cerradas y acotadas de $\mathbb{R}^2$, cambio de variables lineales, coordenadas polares y otras. Área y volumen mediante integrales dobles. Aplicación de las integrales dobles al cálculo de áreas y volúmenes.
6. Tener un buen conocimiento del significado de integral múltiple, de su cálculo ya sea directamente o mediante cambios de coordenadas y sus aplicaciones.
7. Calcular una integral de línea y sus aplicaciones.
8. Aplicar el teorema de Green.
9. Calcular una integral de superficie y sus aplicaciones a los teoremas de Stokes y de Gauss.
1. Integrales triples
Integrales triples sobre cubos y otras regiones cerradas y acotadas en $\mathbb{R}^3$. Cambios lineales de variables, coordenadas cilíndricas y esféricas. Integración múltiple sobre $\mathbb{R}^3$.
2. Análisis Vectorial
Campos vectoriales. Integrales de línea. Independencia de la trayectoria. Teorema de Green. Área de una superficie. Integrales de superficie. Teorema de la divergencia de Gauss. Teorema de Stokes.
El Programa del curso completo lo puede encontrar en el Entorno virtual, que puede acceder en la siguiente dirección:
https://mv2.mediacionvirtual.ucr.ac.cr/enrol/index.php?id=19783
La clave de acceso es (respetando mayúsculas y minúsculas): ExMAA.MA1003
Apoyos
A modo de apoyo, a las personas estudiantes del mecanismo Aprendizaje Adaptativo de la Escuela de Matemática (ExMa) se le ofrecen las siguientes posibilidades: