Cálculo Multivariável
Descrição da Disciplina
A disciplina de cálculo de funções escalares e vetoriais de várias variáveis é uma das mais importantes e que apresenta a base para disciplinas mais avançadas como equações diferenciais parciais e ordinárias, cálculo tensorial e geometria diferencial. Esta disciplina possui uma abordagem do ponto de vista da análise e da álgebra linear, tratando derivadas e diferenciais como transformações lineares entre espaços, lidando com estes operadores de uma maneira mais geral do que simples aplicações em funções escalares.
Duração
80 horas.
Programa do Curso
- Dia 1: Vetores e espaços lineares.
- Dia 2: Matrizes e espaços lineares.
- Dia 3: Limite e continuidade.
- Dia 4: Derivadas parciais de campos escalares.
- Dia 5: Derivadas parciais de campos vetoriais.
- Dia 6: Integrais duplas e triplas.
- Dia 7: Troca de variáveis e técnicas de integração.
- Dia 8: Integrais de linha e superfície.
- Dia 9: Teoremas integrais.
- Dia 10: Introdução à Otimização.
Dia 1: Vetores e espaços lineares
- Funções escalares de várias variáveis.
- Definição de vetores e suas propriedades.
- Funções vetoriais de várias variáveis.
- Operadores vetoriais.
- Sistemas de coordenadas.
- Curvas e superfícies.
- Cinemática no plano e espaço.
Dia 2: Matrizes e espaços lineares
- Definição e propriedade de matrizes.
- Matrizes especiais.
- Determinantes.
- Produto vetorial.
- Jacobiano de transformações.
Dia 3: Limite e continuidade
- Funções de várias variáveis de campos escalares.
- Funções de várias variáveis de campos vetoriais.
- Definição de limite de funções de várias variáveis.
- Definição de caminhos paramétricos.
- Limites por caminhos e derivada direcional.
Dia 4: Derivadas parciais de campos escalares
- Definição de derivadas parciais.
- Definição de derivadas direcionais.
- Regra da cadeia de campos escalares.
- Derivada implícita de campos escalares.
- Diferencial total e propriedades.
- Derivadas de sistemas de coordenadas.
- Jacobiano de transformações de coordenadas.
Dia 5: Derivadas parciais de campos vetoriais
- Vetores, versores e curvas paramétricas.
- Função vetorial de argumento escalar.
- Derivadas direcionais e propriedades.
- Derivadas de campos vetoriais e propriedades.
- Gradiente e rotacional de campos vetoriais.
- Derivadas como transformações lineares.
Dia 6: Integrais duplas e triplas
- Integrais duplas em coordenadas retangulares.
- Troca de variáveis em integrais duplas.
- Cálculo de áreas e volumes através de integrais duplas.
- Integrais triplas em coordenadas retangulares.
- Integrais múltiplas definidas.
- Aplicações de integrais duplas e triplas.
- Integrais próprias, impróprias.
Dia 7: Troca de variáveis e técnicas de integração
- Sistemas de coordenadas e variáveis.
- Troca de variáveis como transformações lineares .
- Jacobiano de uma transformação de coordenadas.
- Trocas de variáveis em integrais duplas.
- Trocas de variáveis em integrais triplas.
Dia 8: Integrais de linha e superfície
- Campos vetoriais e parametrização de curvas.
- Integrais de linhas.
- Integrais de superfície.
Dia 9: Teoremas integrais
- Teorema de Stokes.
- Teorema de Green.
- Teorema do divergente.
- Aplicações dos teoremas.
Dia 10: Introdução à Otimização
- Máximos, mínimos e pontos de sela.
- Multiplicadores de Lagrange.
- Equações de Lagrange (Lagrangeana).
- Métodos numéricos.
Bibliografia do curso
- Tom M. Apostol. Calculus, Volume I, 2 Ed. John Wiley & Sons, 1969.
- Tom M. Apostol. Calculus, Volume II, 2 Ed. John Wiley & Sons, 1969.
- http://library.um.edu.mo/ebooks/b31290735.pdf
- https://ocw.mit.edu/ans7870/resources/Strang/Edited/Calculus/Calculus.pdf
- http://www.karlin.mff.cuni.cz/~vybiral/MAII-2016/Demidovich-Problems-in-Mathematical-Analysis.pdf
- https://www.math.ksu.edu/~cochrane/m221/m221s19/CalculusVolume2.pdf

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