Informace o přednášce Matematická analýza I (NMAI054, paralelka X, vyučuje M. Klazar)

Sylabus a anotace. Viz SIS.

Doba a místo. Přednáška je v pátek v 10:40 - 12:10 v posluchárně S3 v budově na Malostranském náměstí. Další paralelky učí kolegové S. Hencl (po 17:20 S3) a H. R. Tiwary (st 10:40 S11, v angličtině). Paralelka X je určena pro studenty z kruhů 31-34 (pokud mají kruh definovaný), přestupy mezi paralelkami jsou možné jen po dohodě s přednášejícími (!).

Literatura. Je uvedena v SISu (skripta prof. Pultra jsou dostupná na jeho webové straně) a v knihovnách lze nalézt celou řadu nejrůznějších učebnic matematické analýzy (v češtině i angličtině). Základní učebnice, podle níž by se přesně vyučovalo, pro tento předmět ale není. Doporučuji rovněž sledovat záznamy z přednášek, které zde budou umísťovány.  Zde je pro zajímavost můj učební text k této přednášce před 10 lety, kdy ale měla dvojnásobný rozsah (4/2). Viz též viz minulá léta. Na první přednášce jsem sliboval odkaz na má zatím nehotová skripta k MAI, zde je-aktualizováno k lednu 2017 (jde zatím jen o předběžnou verzi).

Cvičení a cvičící. K paralelce vedou cvičení RNDr. Naděžda Krylová, CSc. (čt 12:20 S1),  doc. RNDr. Markéta Lopatková, Ph.D. (st 14:00 S7) a Mgr. Tereza Klimošová, Ph.D. (st 14:00 S11 a čt 14:00 S10). Zápočet ze cvičení je nutný pro absolvování zkoušky. Uděluje se za přiměřenou (aktivní) účast na cvičeních, vypracování domácích úloh a za přiměřený výkon v zápočtovém písemném testu, podle upřesnění cvičící(ho).  Speciální cvičení k oběma českým paralelkám vede RNDr. P. Klavík (st 17:20 S4).

Konzultační hodiny. Po dohodě. Pracovnu mám v malostranské budově ve 2. patře, místnost č. 224.
The tutor. Konzultace k matematické analýze jsou možné i na  http://karlin.mff.cuni.cz/~tutorkma/ 
Zkouška. Zkouškové termíny jsou v SISu. Požadavky ke zkoušce z MAI054 (už je doplněno!).

1. přednáška 7. 10. 2016. Organizační poznámky. Úvod, opakování. Nekonečné součty a paradoxy kolem nich. Co je to funkce? - prostá, na atd. Dva příklady důkazů, z nichž jsme stihli jen jeden, totiž iracionalitu čísla 2^{1/2} a to v této podobě: rovnice x^2 = 2y^2 má v oboru celých čísel pouze triviální řešení x = y = 0. Důkaz Bernoulliovy nerovnosti a  reálná čísla pořádně až příště. Reklama P. Klavíka na jeho cvičení. Zápis z 1. přednášky (tak to bylo před 2 lety, ale letos to bylo podobné, i když kratší).

2. přednáška 14. 10. 2016. Důkaz Bernoulliovy nerovnosti matematickou indukcí. Binární operace a uspořádání, zejména lineární uspořádání. Číselné obory N, Z a Q, (Z,+,x) je okruh a (Q,+,x,<) je uspořádané těleso. Definice suprema (i infima) v obecné lin. usp. množině. Uspořádání na Q není úplné (některé neprázdné shora omezené množiny v Q nemaji supremum), ale uspořádání na reálných číslech R úplné je (každá neprázdná shora omezená množina v R má supremum) - podrobněji příště. Zápis ze 2. přednášky (jak to bylo před 2 lety, letos nějak nabíráme zpoždění).

3. přednáška 21. 10. 2016. R, reálná čísla spolu s aritmetickými operacemi a uspořádáním, lze zavést jako nekonečné desetinné rozvoje +-a_0,a_1a_2..., kde +- je znaménko, a_0 nezáporné celé číslo a a_i pro i>0 je z {0, 1, ..., 9}. Popsali jsme si jen uspořádání: -<+ a lexikograficky zleva. (Podrobně je resp. bude zavedení reálných čísel pomocí nekonečných desetinných rozvojů popsáno ve skriptech.) Funkce f(x) = x^2 je na intervalu řekněme [0, 2] rostoucí a spojitá. Tvrzení: {x zlomek | x>=0 a x^2<2} nemá ve (Q,<) supremum s, důkaz - nemůže být ani s^2>2 ani s^2<2, takže s^2=2, ale to taky nejde. Tvrzení: {x reálné číslo | x>=0 a x^2<2} má v (R,<) supremum s, důkaz pomocí "hladové" konstrukce "maxima" této množiny. Funguje to pro každou neprázdnou a shora omezenou množinu reálných čísel. Důsledek: toto s splňuje nutně s^2=2 (ostatní dvě možnosti jsou vyloučeny stejně jako u zlomků), takže v R máme druhou odmocninu ze dvou. Věta: existuje až na izomorfismus jediné úplné uspořádaně těleso (a říkáme mu R), bez důkazu. Poznámky o konstrukcích R. Cantorova věta o vnořených intervalech, důkaz stručně. Konečné, spočetné a nespočetné množiny. Příklady spočetných množin: N, Z, Z^2, Q. Jako cvičení si dokažte, že spočetné sjednocení spočetných množin je spočetná množina. Věta (Cantor, 1873): Množina reálných čísel je nespočetná, důkaz diagonální metodou. Limita posloupnosti. Zatím jen připomenutí, co je to (nekonečná) posloupnost (reálných čísel). Zápis ze 3. přednášky (jak to bylo před 2 lety).   

přednáška 28. 10. 2016 odpadla kvůli státnímu svátku.

4. přednáška 4. 11. 2016. Definice vlastní i nevlastní limity, jednoznačnost limity. Příklad: lim n^{1/n} = 1. Věta o monotónní posloupnosti, důkaz. Podposloupnost, tvrzení o limitě podposloupnosti, důkaz jako úloha. Tvrzení o aritmetice limit, důkaz. Příklad s rekurentní posloupností a_1 = 2, a_{n+1} = a_n/2 + 1/a_n (ne na přednášce, jen v zápisu). Tvrzení o limitě a uspořádání, důkaz. Věta o 2 policajtech, důkaz až příště. Zápis ze 4. přednášky (jak to bylo před 2 lety, ale letos už skoro stejně).   

5. přednáška 11. 11. 2016. Důkaz věty o 2 policajtech. Dvě základní limity, lim n^a a lim q^n. Věta o monotónní podposloupnosti, důkaz. Bolzanova - Weierstrassova věta, důkaz. Cauchyovské posloupnosti a Cauchyho podmínka, důkaz. Aritmetika nekonečen, neurčité výrazy, rozšířená aritmetika limit, bez důkazu. Limes inferior a limes superior posloupnosti, dvě ekvivalentní definice, na přednášce bez důkazu, ale v zápisu z 5. přednášky (před dvěma lety) s důkazem.

6. přednáška 18. 11. 2016. Dopovězení liminf a limsup: lim a_n existuje <=> liminf a_n = limsup a_n. Nekonečné řady. Základní definice. Poznámky o značení nekonečných řad. Příklady řad. Tvrzení o podmínkách konvergence řad, důkaz. Geometrická řada a zeta(s). Absolutní konvergence, implikuje obyčejnou, důkaz. Zápis ze 6. přednášky (před dvěma lety, konec s Leibnizem jsem letos nestihl).

7. přednáška 25. 11. 2016. Leibnizovo kritérium, důkaz pomocí lemmatu o střídavém součtu. Abelovo a Dirichletovo kritérium, bez důkazu. Důkaz, že zeta(s) pro s > 1 konverguje, zobecňuje ho Cauchyovo kondenzační kritérium (bez důkazu). Srovnávací kritérium, zatím bez důkazu. Srovnání s geometrickou řadou: odmocninové a podílové kritérium, důkazy.  Zápis ze 7. přednášky (před dvěma lety, letos závěr nestíháme).

8. přednáška 2. 12. 2016. Důkaz srovnávacího kritéria ponechán jako cvičení. Příklady řad sum a_n a sum b_n, že (i) obě řady konvergují, ale sum a_nb_n diverguje a (ii) první řada konverguje a a_n/b_n jde limitně k 1, ale druhá řada přesto diverguje. Přerovnání řad. Riemannova věta o přerovnání neabsolutně konvergentní řady, náznak důkazu.Věta o přerovnání absolutně konvergentní řady, důkaz. Abs. konvergentní řady s libovolnou (spočetnou) množinou indexů. Násobení abs. konv. řad, bez důkazu. Aplikace násobení AK řad: prvočísel je nekonečně mnoho, důkaz pomocí Eulerovy identity prod_p (1 - 1/p^s)^{-1} = sum 1/n^s pro s > 1 (toto není v zápisu z přednášky). Exponenciální funkce. Exponenciála jako součet nekonečné  řady. Tvrzení: exp(x + y) = exp(x) exp( y), důkaz. Tvrzení: lim (1 + x / n)^n = exp(x), bez důkazu. Eulerovo číslo e. Zápis z 8. přednášky (před dvěma lety, letos závěr nestíháme).

9. přednáška 9. 12. 2016. Definice kosinu a sinu geometricky, Eulerova identita e^{it} = cos t + i.sin t. Limita funkce v bodě a spojitost funkce. Okolí bodu, prstencové, jednostranné. Limita funkce v bodě a je A, a a A mohou být i nekonečno. Poznámky a příklady k této definici. Jednostranná limita funkce v bodě. Spojitost funkce v bodě. Tvrzení o jednoznačnosti limity funkce, důkaz. Heineho definice limity funkce v bodě, zatím bez důkazu. Tvrzení o aritmetice limit funkcí, zatím bez důkazu. Tvrzení o limitě monotónní funkce, zatím bez důkazu. Zápis z 9. přednášky (před dvěma lety).

10. přednáška 16. 12. 2016. Důkaz ekvivalence Heineho definice limity funkce v bodě s vychozí definicí. Tvrzení o limitě funkce a uspořádání, bez důkazu. Tvrzení o limitě složené funkce, důkaz. Funkce spojité na intervalu. Darbouxova věta o mezihodnotách, důkaz. Princip maxima, důkaz. Tvrzení o spojitosti inverzní funkce, bez důkazu. Třídy spojitých funkcí: polynomy, racionální funce, exponenciála, goniometrické funkce, ... .  Zápis z 10. přednášky (před dvěma lety). Během vánočních prázdnin si prosím přečtěte následující 11. přednášku. V novém roce budeme pokračovat dvanáctou přednáškou.

11. přednáška. Samostudium, viz 11. přednáška před 2 lety.

12. přednáška 6. 1. 2017. Důkazy vět o střední hodnotě. L'Hospitalovo pravidlo pro výpočet limit neurčitých výrazů, bez důkazu. [Tvrzení (jednostranná derivace jako jednostranná limita derivace), bez důkazu - letos jsem přeskočil.] Věta (derivace a monotonie), důkaz. Přehled derivací elementárních funkcí. Derivace vyšších řádů. Konvexní a konkávní funkce. Tvrzení (konv., konk. => f'_{+-}), bez důkazu. Důsledek: konv., konk. funkce je spojitá. Věta (konv., konk. a f''), bez důkazu. Inflexní bod. Tvrzení (f'' není 0 => není inflexe), bez důkazu.  Tvrzení (postačující podmínka inflexe), bez důkazu. Zápis z 12. přednášky (pred 2 lety).

13. přednáška 13. 1. 2017. Taylorův polynom, Věta (charakterizace T. polynomu), důkaz. Věta (obecný tvar zbytku T. polynomu) a Lagrangeův a Cauchův tvar zbytku, bez důkazu. Taylorova řada funkce. Taylorovy řady (se středem v 0) několika elementárních funkcí: exp(x), sin(x), cos(x),  log(1 + x), log(1 - x), log(1 - x)^{-1}, (1 + x)^a, arctan x. Poznámky o tom, jak odvodit T. rozvoj funkce arctan x: (arctan x)' =  1/(1+x^2) a toto rozvinout do geom. řady nebo derivovat ve tvaru 1/2(1+ix) + 1/2(1-ix). Zápis ze 13. přednášky (před 2 lety, letos jsem o střídavých permutacích nemluvil).


leden 2017