Doelstellingen
Van de student wordt verwacht dat hij/zij kennis en inzicht verwerft in verschillende wiskundige technieken die vaak aan bod komen in de ingenieurswereld, zoals kleinste kwadraten benaderingen, oplossingstechnieken voor extremaalproblemen, technieken voor het oplossen van hogere orde differentiaalvergelijkingen en stelsels van differentiaalvergelijkingen, de Laplacetransformatie en integralen over krommen en oppervlakken.
Aan het einde van dit opleidingsonderdeel is de student in staat om deze technieken toe te passen op realistische problemen. Meer bepaald:
1) kunnen studenten het onderscheid maken tussen scalaire en vectorvelden, en stellingen hierover onder de juiste voorwaarden hanteren in toepassingen;
2) kunnen studenten de fysische betekenis geven van elementaire operaties uit de vectoranalyse (gradiënt, divergentie, rotor, laplaciaan) en deze uitdrukkingen omvormen door eigenschappen en stellingen te gebruiken;
3) kunnen studenten lijn- en oppervlakte-integralen vereenvoudigen, uitrekenen, meetkundig duiden en gebruiken in toepassingen;
4) kunnen studenten de Laplactransformatie gebruiken voor het oplossen van (stelsels van) lineaire gewone differentiaalvergelijkingen;
5) kunnen studenten zelfstandig extremumproblemen met beperkingen oplossen via het formalisme van Lagrange-multiplicatoren;
6) kunnen studenten de kleinste kwadratenmethode toepassen als benadering van data of functies, met de Fourierreeks als speciale toepassing;
7) kunnen studenten de belangrijkste types gewone differentiaalvergelijking identificeren, inschatten welke oplossingsmethode gepast is, deze uitvoeren en het resultaat kritisch bespreken;
8) kunnen studenten de structuur van de oplossingsruimte van algemene en lineaire differentiaalvergelijkingen benoemen en gebruiken tijdens het oplossen;
9) kunnen studenten een stelsel lineaire differentiaalvergelijking op verschillende manieren oplossen (via eigenstructuur of matrixexponentiële), en kunnen ze speciale gevallen identificeren en behandelen (Jordanvorm, defecten, samenvallende eigenwaarden).
Begintermen
De opleidingsonderdelen van de opleiding Bachelor in de fysica of Bachelor in de wiskunde kunnen enkel gevolgd worden indien men over een deelnamebewijs aan een ijkingstoets beschikt . Klik hier voor meer info
Alle rekentechnieken uit de elementaire wiskundige analyse dienen gekend te zijn.
Volgtijdelijkheidsvoorwaarden
Dit opleidingsonderdeel is een voorwaarde voor het opnemen van volgende opleidingsonderdelen:
H01N0A : Beweging en trillingen
H08W0A : Analyse, deel 3
H01D8B : Numerieke wiskunde
G0O05B : Eindproject
H01H3B : Bouwfysica
Plaats in het onderwijsaanbod
- Bachelor in de fysica (programma voor studenten gestart vóór 2024-2025) (Kortrijk) (Doorstroomoptie ingenieurswetenschappen) 180 sp.
- Bachelor in de fysica (programma voor studenten gestart vóór 2024-2025) (Kortrijk) (Optie fysica) 180 sp.
- Bachelor in de wiskunde (programma voor studenten gestart vóór 2024-2025) (Kortrijk) (Doorstroomoptie Ingenieurswetenschappen) 180 sp.
- Bachelor in de wiskunde (programma voor studenten gestart vóór 2024-2025) (Kortrijk) (Optie wiskunde) 180 sp.
Onderwijsleeractiviteiten
1 sp. Technieken voor wiskundige analyse, vectoranalyse (B-KUL-X0E02a)
Inhoud
Laplacetransformatie:
• Definitie en eigenschappen
• Convolutieproduct
• Toepassingen: de gamma- en betafunctie, impulsen, inverse Laplacetransformatie, oplossen van lineaire differentiaalvergelijkingen
Krommen en oppervlakken:
• Parametrisatie van krommen, integratie over krommen
• Parametrisatie van opperlvakken, integratie over oppervlakken
Velden:
• Scalaire velden, gradiënt van een scalair veld
• Vectorvelden, divergent en rotor van een vectorveld
• Conservatieve velden en solenoïdale velden
• Helmholtzontbinding van een vectorveld
Lijn- en oppervlakintegralen:
• Lijnintegralen, stelling van Green
• Oppervlakintegralen, stellingen van Gauss en Stokes
Studiemateriaal
Cursustekst
1.5 sp. Technieken voor wiskundige analyse (B-KUL-X0B45a)
Inhoud
Approximaties:
• Kleinste kwadraten
• Benaderen van functies, Fourierveeltermen en -reeksen
Extremaalproblemen:
• Extremaalproblemen met gelijkheidsbeperkingen
• Extremaalproblemen met ongelijkheidsbeperkingen, lineaire programmeringsproblemen
Eerste orde differentiaalvergelijkingen:
• Primitieve functies
• Richtingsveld
• Scheiding van veranderlijken
• De logistieke vergelijking
• Lineaire eerste orde vergelijkingen
• Substitutie
• Exacte differentiaalvergelijking
Hogere orde lineaire differentiaalvergelijkingen:
• Homogene vergelijking
• Wronskiaan
• Niet-homogene vergelijking
Stelsels differentiaalvergelijkingen:
• Matrixnotatie van een stelsel differentiaalvergelijkingen
• Homogene en niet-homogene stelsels
• Oplossing via de eigenstructuur van de matrix en de exponentiële van de matrix
• Toepassingen: massa-veer systeem, hydraulisch systeem,…
Studiemateriaal
Cursustekst
Evaluatieactiviteiten
Evaluatie: Technieken voor wiskundige analyse (B-KUL-X2E02a)
Toelichting
Het examen bestaat uit drie of vier vragen/oefeningen die zoveel mogelijk verschillende aspecten uit de cursus omvatten.
De klemtoon van het examen ligt vooral op het toepassen van de aangebrachte wiskundige technieken in een specifiek probleem/oefening en niet op het reproduceren van de theoretische achtergrond. Het examen verloopt bijgevolg met “open boek”, wat concreet betekent dat de studenten mogen gebruik maken van cursustekst en bijhorende slides, notities uit de les, oefeningenbundel zonder opgeloste oefeningen en grafisch rekentoestel.