Università di Firenze - Facoltà di Scienze MFN

 

Corso di Laurea in Matematica

 

 

Programma del corso di Analisi Matematica Due - A.A. 2011-2012

(Prof. Paolo Marcellini   -  http://math.unifi.it/~marcellini/)

 

FUNZIONI REALI DI DUE O PIU’ VARIABILI REALI. Richiami di topologia in R^n; in particolare: intorni circolari, insiemi aperti, chiusi, limitati, compatti; disuguaglianza di Cauchy-Schwarz; prodotto scalare e norma su R^n. Limiti e continuità. I teoremi sulle funzioni continue. Derivate parziali. Derivate successive. Il teorema di Schwarz sulle derivate seconde miste. Gradiente. Differenziabilità. Il teorema del differenziale. Il teorema di derivazione delle funzioni composte. Derivate direzionali. Derivata direzionale di una funzione differenziabile. Interpretazione geometrica del vettore gradiente. Formula di Taylor al secondo ordine con il resto di Lagrange e con il resto di Peano. Forme quadratiche. Matrici quadrate definite, semidefinite e indefinite; il caso particolare delle matrici 2 x 2. Matrice Hessiana. Massimi e minimi relativi per le funzioni di n variabili: condizioni necessarie (del primo e del secondo ordine) e condizioni sufficienti; condizioni sufficienti nel caso delle 2 variabili. Studi con determinante Hessiano nullo. (Paragrafi 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 35, 36, 37)

FUNZIONI IMPLICITE. Funzioni y = f(x) definite implicitamente da un’equazione del tipo F(x,y) = 0. Il teorema del Dini per le equazioni: esistenza, continuità e formula per la derivata della funzione implicita. Equazione della retta tangente all’insieme di livello di una funzione F(x,y) di due variabili. Studio degli insiemi di livello di una funzione di due variabili. Il teorema del Dini per i sistemi (senza dimostrazione). (Paragrafi 101, 102)

SUCCESSIONI E SERIE DI FUNZIONI. Convergenza puntuale ed uniforme di una successione di funzioni. Il teorema di continuità del limite. I teoremi di passaggio al limite sotto il segno di integrale e di derivata. Successioni di Cauchy. Serie di funzioni: convergenza puntuale, assoluta, uniforme e totale. Criterio di convergenza di Cauchy per le serie (puntuale e uniforme). La convergenza totale di una serie di funzioni implica la sua convergenza uniforme. I teoremi di continuità della somma di una serie, di integrazione e di derivazione per serie. Serie di potenze. Raggio di convergenza. Raggio di convergenza della serie derivata (con dimostrazione semplificata). Integrazione e derivazione di una serie di potenze. Serie di Taylor. Criterio di sviluppabilità in serie di Taylor. Sviluppi di alcune funzioni elementari. (Paragrafi 1, 2, 3, 5, 6, 7)

SPAZI METRICI E SPAZI DI BANACH. Definizione di spazio metrico. La metrica euclidea su R^n e la disuguaglianza di Cauchy-Schwarz. Norma su di uno spazio vettoriale. Successioni di Cauchy; criterio di convergenza di Cauchy per le successioni di numeri reali (complemento al programma di Analisi Matematica Uno). Spazi metrici completi. Completezza dell'insieme dei numeri reali come spazio metrico. Altri esempi (spazi C^0, C^1, C^k). Funzioni Lipschitziane su di uno spazio metrico. Caratterizzazione delle funzioni derivabili e Lipschtziane in un intervallo di R. Il teorema delle contrazioni. (Paragrafi 13, 14, 18, 19, 20, 21; paragrafi 35 e 85 di Analisi Matematica Uno)

EQUAZIONI DIFFERENZIALI ORDINARIE. Il problema di Cauchy. Il teorema di Cauchy di esistenza ed unicità locale, o in piccolo,  per le equazioni (e per i sistemi di equazioni) differenziali non lineari. Corollari al teorema di Cauchy. Il teorema di esistenza ed unicità globale, o in grande. Metodi di risoluzione di alcuni tipi di equazioni differenziali del primo ordine e di ordine superiore, sia in forma normale che in forma non normale; in particolare equazioni differenziali a variabili separabili, lineari, di Bernoulli, omogenee, di Clairaut, ecc. Analisi qualitativa delle soluzioni. Cenni sulle equazioni differenziali lineari di ordine n. (Paragrafi 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 51)

CURVE IN R^n. Curve regolari e curve regolari a tratti. Curve orientate. Lunghezza di una curva. Il teorema di rettificabilità delle curve di classe C^1. Ascissa curvilinea. (Paragrafi 60, 61, 62)

FORME DIFFERENZIALI LINEARI. Campi vettoriali. Forme differenziali lineari in R^n. Integrale curvilineo di una forma differenziale. Forme differenziali esatte. Caratterizzazione delle forme differenziali esatte in R^n. Forme differenziali chiuse. Le forme differenziali esatte sono anche chiuse. Forme differenziali chiuse in un rettangolo del piano. Esempi di forme chiuse ma non esatte in un aperto di R^2. Aperti semplicemente connessi in R^2. Omotopie. Aperti semplicemente connessi in R^n. Forme differenziali chiuse in un aperto semplicemente connesso di R^2. Forme differenziali nello spazio tridimensionale. Campi irrotazionali. Calcolo di integrali curvilinei di forme differenziali lineari; ricerca di primitive. (Paragrafi  68, 69, 70, 71, 72, 73, 76)

INTEGRALI DOPPI. INTEGRALI TRIPLI E MULTIPLI. Domini normali in R^2. Partizioni. Somme integrali. Definizione di integrale doppio di una funzione limitata su di un dominio normale. Integrabilità delle funzioni continue su domini normali. Formule di riduzione per gli integrali doppi. Formule di Gauss-Green (con dimostrazione semplificata). Teorema della divergenza. Formula di Stokes. Formule di integrazione per parti. Formula di cambiamento di variabili (senza dimostrazione). Coordinate polari. Calcolo di aree e di volumi, esercizi. Integrali tripli e integrali su R^n. Formule di riduzione e formula di cambiamento di variabili (senza dimostrazione). Calcolo della misura della sfera n-dimensionale. (Paragrafi 74, 75, 76, 77, 78, 91 teorema sulle sezioni: formula (91.32), 92 sfera n-dimensionale: esempio 10)

Si fa riferimento ai numeri dei paragrafi del libro:
N. Fusco - P. Marcellini - C. Sbordone,  Analisi Matematica Due,  Liguori Editore.


Firenze, 15 aprile 2012