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O conteúdo programático da disciplina mtm3104 - cálculo 4 da universidade federal de santa catarina, incluindo pré-requisitos, objetivos, e conteúdo detalhados. A disciplina aborda sequências e séries numéricas, séries de funções, equações diferenciais parciais e suas aplicações.
Tipologia: Notas de aula
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OUNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS FÍSICAS E MATEMÁTICAS DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICA
N' total de horas/aula: 72 (^) N' de horas/aula semanais: 4
(
/ Pré-requisito: MTM3102 - Cálculo 2
EMENTA: Sequências e séries numéricas. Sequências e séries de funções: séries de potências e
equações clássicasda onda, do calor e de Laplace.
OBJETIVOS: Concluindo o programa de MTM3104 - Cálculo 4, o aluno deverá ser capaz de:. Calcular limites de sequências e analisar a convergência de séries numéricas. Identificar séries de potências e analisar sua convergência. Representar funções através de séries de potências. Identificar séries de Fouríer e analisar éua conve.rgência. Desenvolver funções em séries de Fouríer. Identificar e resolver problemas envolvendo ás equações da onda, do calor e de Laplace, através do método da separação de variáveis.
CONTEÚDO PROGRAMÁTICO
Sequências e séries numéricas. Sequências. 1.1.1 Definição e exemplos. 1.1.2 Convergência e divergência. 1.1.3 Operações com sequências e propriedades 1.1.4 Sequências limitadas e monótonas. Séries. 1.2.1 Definição e exemplos. 1.2.2 Convergência e divergência. 1.2.3 Séries geométrica e harmónica. 1.2.4 Operações com séries e propriedades. 1.2.5 Teste da divergência. 1.2.6 Teste da integral e estimativa de soma. 1.2.7 Testes da comparação e comparação por limite 1.2.8 Convergências absoluta e condicional. 1.2.9 Testes da raiz e da razão. 1.2.10 Teste da série alternada e estimativa de soma
Unidade 2.
Sequências e séries de funções. Sequências de funções. 2.1.1 Definição e exemplos. 2.1.2 Convergência e divergência. Séries de potências. 2.2.1 Raio e intervalo de convergência. 2.2.2 Funções definidas por séries de potências. 2.2.3 Continuidade, derivação e integração de séries de potências. 2.2.4 Séries de Taylor. 2.2.5 Teorema Binomial. 2.2.6 Aplicações de séries de potências: cálculo aproximado de integrais resolução de equações diferenciais ordinárias. Séries de Fourief. 2.3.1 Funções periódicas: definições e gráficos. 2.3.2 Séries trigonométricas. 2.3.3 Fórmula de Euler. 2.3.4 Série de Fourier e coeficientes de Fouríer de uma função 2L-periódica. 2.3.5 Teorema de Fouríer 2.3.6 Série de Fourier em senos e série de Fourier em cossenos. 2.3.7 Cálculo de séries de Fourier para diferentes tipos de funções.
e
Unidade (^3) Equações diferenciais parciais.
3.1 Definição.e exemplos.Solução de uma EDP 3.2 Classificação: ordem, linear e não linear, homogênea e não-homogênea. 3.3 EDP's com derivadas parciais com relação apenas a uma das variáveis. 3.4 Condições iniciais e de.contorno. 3.5 Classificação de EDP's em elípticas, parabólicas ou hiperbólicas. 3.6 Equação do calor. 3.6.1 Considerações"físicas: condução de calor numa barra homogênea 3.6.2 Solução pelo método da separação de variáveis. Casos homogêneo e não-homogêneo. Condições de contorno homogêneas e não-homogêneas. 3.7 Equação da onda 3.7.1 Considerações físicas: vibrações transversais de uma corda elástica. 3.7.2 Soluçãode D'Alembertpara a equação da corda vibrante infinita. 3.7.3 Solução da equação da corda vi.brantefinita pelo método da separação de variáveis.. Casos homogêneo e não homogêneo 3.8 Equação de Laplace 3.8.1 Interpretação física: potencial eletrostático, temperatura estacionária. 3.8.2 Soluçãoda equação de Laplace no retângulo pelo método da reparação de variáveis. Condições de contorno do tipo Dirichlet e do tipo Neumann. 3.8.3 Solução da equação de Laplaceno disco pelo método da separação de va dáveis.