MA1023 Cálculo con Optimización

                     

Descripción

Este curso puede catalogarse como un segundo curso de cálculo, en el que se exploran las ideas básicas del análisis matemático que se extiende a dos y tres variables fundamentales en cualquier campo de estudio.

El curso requiere de gran cantidad de práctica y dedicación de parte de cada estudiante, así como del repaso de conceptos, definiciones y teoremas vistos en cursos previos. El material didáctico disponible en el entorno virtual de este curso contiene toda la teoría necesaria para el curso, además de ejercicios adecuados al nivel de este. El material es una referencia, se pueden utilizar textos complementarios como los que se proporcionan en la bibliografía.

Los temas que se desarrollan en el curso son: inducción matemática, sucesiones numéricas, polinomios de Taylor y sus aplicaciones, integrales impropias, series numéricas, series de potencias, series de Taylor, funciones en varias variables, así como elementos de optimización de funciones en varias variables e integración múltiple.

Primer Parcial

  • Objetivos

    1. Calcular polinomios de Taylor y el error respectivo, o una cota para el mismo.

    2. Utilizar los polinomios de Taylor para resolver problemas de aproximación, incluyendo el error de la misma.

    3. Calcular desarrollos limitados, y utilizarlos para el cálculo de límites, integrales impropias y series.

    4. Calcular el valor de convergencia de integrales impropias.

    5. Aplicar los criterios de convergencia para determinar si una integral impropia es o no convergente.

    6. Demostrar proposiciones utilizando el principio de inducción.

    7. Conocer los conceptos básicos de la teoría de sucesiones.

    8. Conocer los conceptos básicos de la teoría de series numéricas.

    9. Calcular el valor de convergencia de una serie numérica.

    10. Aplicar los criterios de convergencia para estudiar la convergencia de una serie numérica.

    11. Calcular el radio e intervalo de convergencia de una serie de potencias.

    12. Calcular la serie de potencias de una función dada.

    13. Calcular la función a la cual converge una serie de potencias dada.

  • Contenidos

    1. Teorema de Taylor

    Aproximación local de una función elemental mediante un polinomio de Taylor. Expresión de una función elemental mediante la fórmula de Taylor de orden en un vecindario de un punto, con resto de Lagrange. Uso de polinomios de Taylor para aproximar integrales definidas y soluciones de ecuaciones acotando el error correspondiente. Desarrollos limitados y notación o de Landau. Aplicación a límites. Desarrollos generalizados. Integrales impropias.

    2. Sucesiones y Series Numéricas

    Principio de Inducción Matemática y aplicaciones. Sucesiones monótonas y acotadas. Teorema de convergencia monótona. Series numéricas, series geométricas y telescópicas. Criterios de convergencia.

    3. Series de Potencias

    Definiciones básicas, término general, radio de convergencia, intervalo de convergencia, derivación e integración término a término. Cálculo explícito de la función de una serie de potencias. Cálculo de valores de convergencia de series numéricas usando series de potencias.

Segundo Parcial

  • Objetivos

    14. Calcular derivadas parciales de funciones de varias variables.

    15. Calcular derivadas de funciones de varias variables usando la regla de la cadena.

    16. Calcular derivadas de funciones de varias variables definidas implícitamente.

    17. Aplicar el teorema de la función inversa para resolver problemas relacionados con derivadas parciales.

    18. Determinar los extremos de funciones en dos y tres variables mediante el criterio de segundo orden.

    19. Determinar los extremos de funciones en dos y tres variables sobre conjuntos abiertos y sobre conjuntos compactos.

    20. Determinar usando multiplicadores de Lagrange, los extremos de funciones de varias variables con restricciones de igualdad.

    21. Clasificar mediante el uso del método del Hessiano Orlado los extremos de una función en dos o tres variables sujeta restricciones de igualdad.

    22. Determinar los extremos de funciones en dos o tres variables sujetas a restricciones de desigualdad.

    23. Identificar y hacer dibujos básicos de secciones cónicas y superficies cuádricas a partir de una ecuación.

    24. Calcular integrales dobles y triples, a partir de las propiedades y la definición, o aplicando el teorema de Fubini.

    25. Calcular áreas y volúmenes usando integrales dobles o triples.

    26. Conocer y aplicar los métodos para el cambio de variables.

  • Contenidos

    1. Cálculo en varias variables

    Funciones de dos y tres variables. Aspectos generales. Derivadas parciales de una función de dos y tres variables. Derivadas de una función compuesta. Teorema de la función implícita. Teorema de la función inversa. Extremos de funciones de varias variables, hessiana, regla de la cadena. Derivada direccional, derivada direccional máxima. Extremos de funciones sobre regiones abiertas. Criterios para extremos locales funciones de dos variables. Máximos y mínimos en conjuntos abiertos. Criterios de clasificación: Matriz Hessiana. Máximos y mínimos en conjuntos compactos. Multiplicadores de Lagrange.Criterios de clasificación de funciones con restricciones de igualdad: Hessiano Orlado. Maximización de funciones con restricciones de desigualdad - introducción al método de Kuhn-Tucker.

    2. Integrales dobles y triples

    Decisiones y propiedades básicas de la integral doble sobre regiones rectangulares y otras regiones. Cambio en el orden de integración de una integral doble. Aplicación de integrales dobles al cálculo de áreas y volúmenes. Cambios de variables y Coordenadas polares. Integrales triples, cálculo de volúmenes. Coordenadas cilíndricas y esféricas.

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=21412 

La clave de acceso es (respetando mayúsculas y minúsculas): ExMAA.MA1023

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:

  • Material y prácticas en el entorno virtual en la versión 2 de Mediación virtual.
  • Medios de contacto con la persona tutora (consultar en el Programa del curso):
    • Horario de consulta presencial.
    • Consultas por correo electrónico institucional.
    • Consultas en el grupo de Telegram.
    • Consultas vías Zoom.
  • Tutoría la semana del examen.
  • Estudiaderos brindados por la Oficina de Orientación de la Universidad. Para más información consulte la página web:

https://orientacion.ucr.ac.cr/post-an-event/estudiadero/