Cálculo Diferencial e Integral I
1º. semestre 2007-08
Mestrado em Eng. Electrotécnica e de Computadores (MEEC)

Professor Responsável: João Teixeira Pinto

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Avisos
Horários e corpo docente
Calendário
Programa
Materiais de  estudo
Elementos auxiliares de estudo Sumários das aulas teóricas
Avaliação
Práticas
Testes e exames


Avisos

(Nesta secção serão divulgadas informações relevantes para a disciplina. É muito importante consultá-la regularmente!)




  • Horários e corpo docente (teóricas, práticas e de dúvidas)



  • Calendário escolar: As aulas teóricas começam na semana de 24 de Setembro e as práticas começam na semana de 1 de Outubro. As aulas terminam no dia 21 de Dezembro



  • Programa

  • Axiomática dos números reais. Sucessões: noção de limite, teorema das sucessões monótonas e limitadas, teorema de Bolzano-Weierstrass. Recta acabada e indeterminações. Funções reais de variável real: continuidade e limite; continuidade global, teoremas do valor intermédio e de Weierstrass. Diferenciabilidade: definição, teoremas de Rolle, Lagrange e Cauchy. Fórmula de Taylor e aplicações. 

    Primitivação. Cálculo integral para funcões reais de uma variável real: definição; condições de integrabilidade; integrabilidade das funções seccionalmente contínuas e das funções monótonas; teorema da média; integral indefinido; teorema fundamental do cálculo; regra de Barrow; fórmulas de integração por partes e por substituição; aplicação ao cálculo de áreas de figuras planas. Funções transcendentes elementares.



  • Materiais de estudo

  • Referências base:

    [1] Introdução à Análise Matemática, Jaime Campos Ferreira, Fundação Calouste Gulbenkian.
    [2] Listas de exercícios para as aulas práticas. Pode obtê-las a partir do link em  Aulas Práticas.
    [3] Textos de apoio de Lógica Matemática, Teoria de Conjuntos e Sucessões (arquivos pdf), Grupo de Matemática da UTL.
    [4] Exercícios de Análise Matemática I e II, Departamento de Matemática do IST, IST Press.

    O livro [1] será seguido como texto base do curso. É importante notar que este texto estará longe de ser dado na íntegra. 

    Nas aulas práticas serão usadas as listas
    [2].

    A familiaridade dos alunos com alguns fundamentos de lógica e teoria dos conjuntos é um dos requisitos deste curso. Como este tópico não pode ser considerado coberto pelos actuais programas do ensino secundário, ele será abordado abreviadamente nas primeiras aulas. Sugere-se com referência o texto [3].  Em baixo encontram-se referências adicionais sobre este tema.

    Em [4] é disponibilizada uma colectânea de exercícios (muitos deles com as respectivas resoluções) retirados de exames efectuados no IST. Note que, sendo pensado especificamente para as disciplinas de Análise Matemática, estes exercícios abrangem uma parte de material não leccionado em CDI-I.

    Referências adicionais:

    Elementos de Lógica Matemática e Teoria de Conjuntos (arquivo pdf), Jaime Campos Ferreira.
    Cálculo Vol. 1, T. M. Apostol, Reverté, 1994.
    Introduction to Real Analysis, R. G. Bartle e D. Sherbert, John Wiley, 3ª ed., 2000.
    Análise Real Vol. I, F. Agudo.  Livraria Escolar Editora, 1989.


  • Elementos auxiliares de estudo

  • Páginas de outros professores de Cálculo Diferencial e Integral I (procure aqui)

    Arquivo de fichas e provas de Análise Matemática I de Joâo Teixeira Pinto (tenha em atenção as diferenças de material leccionado entre AM-I e CDI-I!)

    Módulos de auxílio na recuperação de alguns temas do Ensino Secundário.



  • Sumários das aulas teóricas (as páginas referidas dizem respeito ao livro  [1] citado nos Materiais de Estudo.)
    1. 24 Set. Apresentação. Noções de Lógica Matemática .
    2. 26 Set. Noções de Lógica Matemática (cont.).
    3. 28 Set. Noções de Lógica Metemática (concl.).
    4.  1 Out. Revisões de Teoria de Conjuntos. Funções.
    5.  3 Out. Os números reais. Introdução à axiomática dos reais. Os axiomas de corpo e os axiomas de ordem. (pags. 17-27)
    6.  8 Out. Os números naturais. O Príncipio de Indução Matemática. (pags. 27-30)
    7. 10 Out. Os inteiros e os racionais. O axioma do supremo: introdução e definições com exemplos. (pags. 31-36)
    8. 12 Out. O axioma do supremo (continuação): enunciado e consequências. A existência de irracionais. A densidade dos racionais e dos irracionais no conjunto dos reais. (pags. 36-41; teorema 18: pag.49).
    9. 15 Out. Sucessões reais. Definição. Sucessões convergentes: definição de convergência, unicidade do limite e exemplos. (pags. 81-87. Ler também I.2.1., pags. 59-66).
    10. 17 Out. Compatibilidade da convergência de sucessões com as operações algébricas e com a relação de ordem: propriedades algébricas dos limites, passagem ao limite de ambos os membros de uma desigualdade não estrita entre sucessões convergentes e critério das sucessões enquadradas. Teoremas Fundamentais das sucessões (início). Sucessões limitadas. (pags. 96-101).
    11. 19 Out. Teoremas Fundamentais das sucessões (cont.). Qualquer sucessão convergente é limitada. Sucessões monótonas. Qualquer sucessão monótona e limitada é convergente. Aplicações. (pags. 94-95 e pags. 104-107).
    12. 22 Out. Teoremas Fundamentais das sucessões (cont.). Subsucessões; conceito e exemplos. As subsucessões de uma sucessão convergente são convergentes e têm o mesmo limite. O conjunto dos sublimites de uma subsucessão. (pags.89-91 e 114-116)
    13. 24 Out. Teoremas Fundamentais das sucessões (concl.): o teorema de Bolzano-Weierstrass. Limites na recta acabada (início). Definições e propriedades algébricas: sucessões adição e produto. Os respectivos casos indeterminados. (pags. 124-130 atenção: não foi dado o conceito de ponto de acumulação)
    14. 26 Out. Limites na recta acabada (concl.): sucessões quociente e  potência-exponencial. Os respectivos casos indeterminados.  Duas regras práticas especiais. (pags.135-143 e pags. 149-158 atenção: nem todos os resultados destas páginas foram dados)
    15. 29 Out. Continuidade. Definção de continuidade de uma função num ponto. Continuidade à Heine. Equivalência entre os dois conceitos. Exemplos. (pags.270-274 e 278-279).
    16. 31 Out. Continuação do estudo de exemplos de continuidade e descontinuidade usando quer a definição quer a continuidade à Heine. Propriedades locais das funções contínuas:  a continiuidade das funções soma, produto e quociente de funções contínuas, a continuidade da função composta de funções contínuas e a não mudança de sinal de uma função contínua numa vizinhança de um ponto em que ela não se anula.( pags. 274-275, 277 (teor. 1), 279-281 nota: no livro usa-se a definição de limite no estudo da função de Dirichlet enquanto que na aula usou-se a continuidade à Heine. É instrutivo lêr as duas abordagens.)
    17.  5  Nov. Conceito de ponto aderente e de aderência de um conjunto. Limite de uma função num ponto: definição e relação com a continuidade em pontos do domínio e com a possibilidade de prolongar a função por continuidade a pontos aderentes mas não pertencentes ao domínio. Exemplos.( pags. 283-287 e 291-193, para noção de ponto aderente: fim de pag. 68)
    18.  7  Nov. Limite de uma função num ponto (continuação). Equivalência com o limite à Heine (por via das sucessões). Aplicação ao estudo de sen(1/x) e de xsen(1/x). Limites relativos. Caso geral e três casos particulares: limite exceptuando o ponto, limite lateral esquerdo e limite lateral direito. Relação entre o limite exceptuando o ponto e o limite de acordo com a definição dada. (pags. 295-296 e 299-303) Atenção: é o limite exceptuando o ponto e não o limite como o definimos anteriormente que corresponde ao limite dado no Ensino Secundário!
    19. 9  Nov. Limites relativos: conclusão da aula anterior. Limites infinitos: definição e exemplos. Teoremas fundamentais da continuidade  (início): o Teorema do Valor Intermédio ou de Bolzano.  (v. pags. da aula anterior +  pags. 309 (a seguir ao teorema  18)  -  314)
    20. 12  Nov. Teoremas fundamentais da continuidade (continuação). Uma função contínua transforma intervalos em intervalos e uma função monótona que transforma intervalos em intervalos é contínua. A continuidade da função inversa. Exemplos importantes: o logaritmo e as funções trigonométricas inversas. (pags. 316-318, v. também pag. 303)
    21. 14  Nov. Teoremas fundamentais da continuidade (conclusão). Máximos e mínimos de funções contínuas em inetrvalos. O teorema de Weierstrass. Uma função contínua transforma intervalos fechados e limitados em intervalos fechados e limitados. (pags. 318 a 320 - fim do 3º parágrafo).
    22. 16 Nov. Cálculo Diferencial. Definição de derivada num ponto interior do domínio. Derivabilidade e diferenciabilidade. Domínio de diferenciabilidade de uma função. Diferenciabilidade num ponto implica continuidade nesse ponto, sendo falsa a afirmação recíproca. Exemplos e contraexemplos.
    23. 19 Nov. Diferenciabilidade e regras de derivação: soma,  produto, quociente e composta de funções diferenciáveis. Dedução  de regras de derivação em casos importantes (funções polinomiais, racionais, exponencial, trigonométricas e compostas destas).
    24. 21 Nov. Diferenciabilidade e regras de derivação (continuação): a derivada da função inversa com aplicações (derivada do logaritmo, e de inversas trigonométricas). Derivada de f(x)^g(x) e algumas aplicações. Extremos locais: definição, exemplos e anulação da derivada num ponto de extremo onde a função é diferenciável.
    25. 23 Nov. Teoremas Fundamentais do Cálculo Diferencial e consequências importantes: teoremas de Rolle e Lagrange com aplicações ao estudo dos zeros de f e f', dos intervalos de monotonia de f e relação entre funções cujas derivadas coincidem num intervalo.
    26. 26 Nov. Teoremas Fundamentais do Cálculo Diferencial e consequências importantes (conclusão): o teorema de Cauchy e a regra de Cauchy para o levantamento de certas indeterminações. Redução de vários tipos de indeterminação a indeterminações que se podem resolver pelo uso da regra de Cauchy. Exemplos. Derivadas de ordem superior, funções n vezes diferenciáveis e funções de classe Cn.
    27. 28 Nov. Notação de Leibniz para derivadas. Cálculo Integral. Primitivação: conceito, não unicidade da primitiva e algumas primitivas importantes. A possibilidade de não existência de primitiva - um exemplo: a função de Heaviside.
    28. 30 Nov.  Primitivação (continuação). Primitivação imediata, primitivação por partes. Algumas formas especiais de utilização da primitivação por partes. Primitivação por substituição de variável (aula das 15:30). Exemplos.
    29. 3 Dez - Primitivação por substituição de variável. Exemplos. Início do estudo do integral de Riemann para funções limitadas num intervalo.  Motivação.  Somas de Darboux: definição e propriedades.
    30. 5 Dez - Os integrais inferior e superior.  O conceito de integrabilidade e a definição do integral. Dois exemplos ilustrativos da definição: a integrabilidade das constantes e a não integrabilidade da função de Dirichlet num intervalo limitado. Dois critérios de integrabilidade. Uma aplicação.
    31. 7 Dez - A integrabilidade das funções limitadas e monótonas e das funções contínuas. Estudo das propriedades do integral. o integral da soma e do produto por uma constante com aplicação ao estudo de funções que diferem entre si em apenas um número finito de pontos. O integral e a relação de ordem. O integral do módulo de uma função integrável.  A integrabilidade de uma função em  intervalos contidos num intervalo no qual se sabe  a função ser diferenciável.
    32. 10 Dez - Estudo das propriedades do integral (continuação). O integral no intervalo união de dois intervalos nos quais se sabe ser a função integrável. O teorema da Média. Uma generalização do símbolo de imtegral. Revisão de alguns resultados anteriores usando esta generalização.
    33. 12 Dez - O integral indefinido de funções localmente integráveis. O Teorema Fundamental do Cálculo. A regra de Barrow.
    34. 14 Dez - As fórmulas de integração por partes e por substituição de variável.  Cálculo de  áreas de subconjuntos do plano.
    35. 17 Dez -  O Teorema de Taylor: motivação, dedução dos polinómios de Taylor de ordem n e enunciado do Teorema de Taylor.
    36. 19 Dez - Estudo do resto de Taylor de ordem n. A fórmula do resto de Lagrange. Exemplos.
    37. 21 Dez - Resolução de exercícios sobre o Teorema de Taylor.
    Fim das aulas.
     


  • Aulas práticas

  • Obtenha aqui as fichas de exercícios com as respectivas resoluções.

    Programação das aulas práticas:

    1ª semana (2007/10/1): 1ª ficha
    Para resolução na aula: 1.c,d,e,h,j,l; 2.a,b,c,f,g,i,j,l,n,o,p,r; 3.a,d,f.

    2ª semana (2007/10/8): 2ª ficha
    Para resolução na aula: 1.c,d,e,h,j,l; 2.a,b,c,f,g,i,j,l,n,o,p,r; 3.a,d,f.

    3ª semana (2007/10/15): 3ª ficha
    Para resolução na aula: 1, 3, 4, 8, 12, 13, 14.

    4ª semana (2007/10/22): 4ª ficha
    Para resolução na aula:1,2,3b),4b),5b)c)f)i)k)p),6,7,8,11,14,15.

    5ª semana (2007/10/29): 5ª ficha
    Para resolução na aula: 2, 4, 5, 6, 7, 10, 13 (j,k,l,m,n,o),14 (b,c).

    6ª semana (2007/11/5): 6ª ficha
    Para resolução na aula:1.a)d), 7.d)f)i), 8, 11, 12.d)f)i), 17, 18. EAMIII: 3.3, 3.8..

    7ª semana (2007/11/12): 7ª ficha
    Para resolução na aula: 1, 2.a,c,d,f,g), 3, 4, 5, 7, 10, 12, 14, 15.

    8ª semana (2007/11/19): 8ª ficha
    Para resolução na aula: 1.a,b,c,h,i), 2.a,d), 3.a,b), 5, 7, 10, 14.

    9ª semana (2007/11/26): 9ª ficha
    Para resolução na aula: 1, 2, 3, 4, 7.a),b),c),d),f),h), 9, 10, 12, 14.a),b),d),e),f), 18b), 19.

    10ª semana (2007/12/3): 10ª ficha
    Ver também  [1] dos materiais de estudo, IV.3.2, pgs. 482 a 497 e Exemplos de Primitivação de Funções Racionais

    11ª semana (2007/12/10): 11ª ficha

    12ª semana (2007/12/17): 12ª ficha e 13ª ficha

    Uma ficha sobre o Teorema de Taylor


  • Avaliação de conhecimentos (pdf)


  • Testes e Exames

  • 1º Teste: 17 de Novembro de 2007, 13:00 - 14:30.  Enunciado     Enunciado + uma resolução      Pauta


    2º Teste/1º Exame: 7
    de Janeiro de 2008, 13:00 - 17:00
    Enunciado     Enunciado + uma resolução     Pauta

    2º Exame: 21 de Janeiro de 2008, 13:00 - 17:00.  Enunciado     Pauta



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    Última alteração:  15 de Fevereiro de 2008