Equações Diferenciais Ordinárias (1º semestre 2013-2014)

 
Licenciatura em Matemática Aplicada e Computação



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Informações



04/02 - A Pauta foi actualizada e as notas serão lançadas amanhã. Esta página não terá mais actualizações. Deixo a todos os meus desejos de felicidades e êxito na continuação dos estudos.


03/02 - Rectificação ao horário anunciado:

03/02 - 10.00-13.00
04/02 - 10.00-12.30

03/02 - Por lapso, não foi indicado o horário de atendimento para revisão de provas ou outros esclarecimentos:

2ª, 03/02 e 3ª, 04/02 - 10.00-13.00

01/02 - Estão publicados em Pautas os resultados do segundo exame. Estarei disponível segunda e terça feira para revisões de prova ou outros esclarecimentos. O lançamento oficial das notas será realizado em princípio na quarta-feira.

21/01 - Ao contrário do que tinha anunciado, não poderei estar disponível esta tarde. Em compensação, estarei no meu gabinte amanhã de manhã. As minhas desculpas por qualquer eventual incómodo.

20/01 - O ficheiro Exame 1 anexo contém gráficos auxiliares para as resoluções de alguns dos problemas do Exame.

19/01 - Está publicada uma resolução, abreviada na parte dos cálculos, do Exame. Por dificuldades técnicas, a resolução não inclui os esboços dos retratos de fase.

19/01 - Publicam-se abaixo os resultados do primeiro Exame. Recorda-se que o Exame de recurso está marcado para as 08.00 horas do dia 27 de Janeiro, segunda-feira, na sala P8. Qualquer proposta de alteração desta data e hora terá que me ser apresentada até ao próximo dia 21, terça-feira.
Estarei disponível para esclarecimentos de dúvidas sobre a matéria ou sobre as classificações, nos dias
21-01 -
09.30 - 12.30 e 14.00 - 16.00
22-01 - 14.00 - 16.00
24-01 - 09.30 - 12.30,
e noutros horários a combinar, caso seja necessário.

Número
Av. Contínua Exame
N. Final
50898
16

NA
57664


NA
58437


NA
58500


NA
62667


REP
64811
13
9.0
11
64940


NA
67154


NA
67160
11
12.3
12
67162

16.5
         
67163


NA
67920
18
13.5
15
67926
19
13.7
16
68522


NA
69318
20
19.2
20  
73389


NA
79270
10

NA
79316
10

NA
79328


NA


02/01 - Esclarecimento sobre a Avaliação Contínua: tal como foi explicado nas aulas, as classificações atribuídas aos trabalhos de casa são de carácter mais qualitativo que quantitativo; por exemplo, uma classificação de 5 num trabalho corresponde a uma nota no intervalo 17-20.

Assim, a classificação final de Avaliação Contínua não corresponde a uma média aritmética pura daquelas classificações, normalizada para uma escala 0-20 mas a uma apreciação global e mais detalhada do trabalho realizado. Estou evidentemente disponível para esclarecer quaisquer dúvidas sobre essas classificações e, caso isso se justifique, as corrigir.

Estarei no meu gabinete, nos períodos 10.00-12.30 e 14.30-17.00, nos dias 03/01, 06/01 e 07/01.


02/01 - Conforme explicado em mensagem anterior, e de acordo com a discussão  sobre o assunto na aula, realizaremos o exame não na data oficial mas no dia 08/01, às 14.00, na sala 3.31 (piso 3 do Dep de Matemática).


30/12 - Estou ainda a  aguardar a resposta de vários alunos à mensagem enviada sobre a data e hora do exame. Agradeço que a enviem o mais brevemente possível, uma vez que disso depende a realização do exame nas condições combinadas.

Estarei disponível para esclarecimentos sobre a matéria ou sobre a avaliação a partir da próxima 5ª feira, dia 2 de Janeiro.

Os meus desejos de um excelente 2014 para todos.


30/12 - Os resultados da Avaliação Contínua são os seguintes:

Número
Ficha 1
Ficha 2
Ficha 3
Ficha 4
Ficha 5
Ficha 6
Ficha 7
Av. Cont.
50898
4.5
3
4
4
4.5
5
5
16
57664








58437
2.5
2.5






58500
5







62667
2
2
2





64811
2.5
2.5
3.5
4
3.5
2.5
3
13
64940








67154








67160
2.5
2.5
2
4.5



9
67163
4.5
3.5
3





67920
4.5
4.5
5
5
5
4.5
5
18
67926
4.5
4.5
5
5
5
5
5
19
68522
2
2.5
3





69318
5
5
5
5
5
5
5
20
73389








79270
3
3.5
4
4



10
79316
2.5
2.5
3
3
4.5


10
79328








Não foi atribuída classificação aos alunos que tenham entregue menos de metade dos trabalhos.

20/12 - Na sequência da discussão sobre a data e hora do exame, na aula de hoje, foi enviada a todos os alunos inscritos uma mensagem sobre o assunto. Agradeço que todos a leiam e me respondam o mais brevemente possível.

13/12 - Está publicada uma Ficha com notas sobre o Teorema de Grobman-Hartman. Devem ser entregues até à aula de 20/12, as resoluções do exercício 0.21 e mais outro à escolha. As notas sobre estabilidade de órbitas periódicas foram ligeiramente actualizadas.

06/12 - Está publicada uma Ficha que inclui notas e e exercícios relacionados com a estabilidade órbitas periódicas. Algumas das demonstrações estão esboçadas ou indicadas como exercício. Deve ser entregue como trabalho de casa, até à próxima 6ª feira, 13/12,  a resolução de 3 exercícios dessa Ficha. Como habitual, este é apenas um mínimo. Esta Ficha, tal como outras no mesmo estilo que serão publicadas na página, não está numa forma final. A publicação de novas versões actualizadas será anunciada.

28/11 - Não poderei estar presente para o horário de atendimento para dúvidas de hoje à tarde. As minhas desculpas.

15/11 - Uma gralha no texto de onde foi tirado o problema 4 da Ficha 5, e que não identifiquei no momento, torna o problema impossível. Para efeitos de avaliação, esse problema, cujo enunciado já corrigi, pode ser entregue na semana que vem.

14/11 - No problema 2, alínea b) da Ficha 5, deve ser considerado b<1/2, e não menor ou igual.
 Em alternativa, para o caso b=1/2, considerar a função L(x,y)=x^2-x y+y^2.

09/11 - Está publicada a Ficha 5 de Problemas. Devem ser entregues até 6ª feira, 15/11, pelo menos dois dos problemas.

07/11 - Conforme anunciado na última aula, amanhã, 08/11, não haverá aula, por adesão à greve. Até ao fim de semana será publicada uma nova Ficha de problemas, parte dos quais deverão ser entregues na aula de 15/11.

24/10 - Havia uma gralha no problema 7 da Ficha 4, que foi corrigida. Além disso, a sugestão foi desenvolvida.

23/10 - Na próxima aula, sexta-feira, 25 de Outubro, serão combinadas as datas de exame. Para facilitar a discussão, apresento desde já uma proposta de datas. Agradeço que me comuniquem, se possível antes de sexta, quaisquer incompatibilidades com outras avaliações ou inconvenientes  desta proposta.

Proposta de datas de exame: 10/01 e 29/01 (exame de recurso).

22/10 - Foi corrigida uma gralha na alínea b) do problema 6 da Ficha 4.

17/10 - Já está disponível a quarta Ficha de problemas. Deverão ser entregues até 25/10 as resoluções de pelo menos 5 deles.

13/10 - Foi corrigida uma gralha no problema 6 da Ficha 3.

11/10 - Já está disponível a terceira Ficha de problemas. Deverão ser entregues, até à próxima sexta-feira, 18/10, as resoluções de três alíneas do problema 1 e três dos problemas 2 a 6, pelo menos.

08/10 - Conforme combinado na aula da passada sexta-feira, a aula de substituição terá lugar amanhã, 4ª feira 09/10, das 08.30 às 10.00, na sala V1.23.

03/10 - Por motivos inesperados, não poderei estar hoje à tarde no gabinete para esclarecer dúvidas. Os mesmos motivos impediram-me de preparar a terceira Ficha de problemas, que fica adiada para o início da próxima semana. As minhas desculpas.

27/09 - Foram emendadas pequenas gralhas nas Fichas de problemas.


25/09 - Foi emendada (finalmente!) a gralha na pergunta 4 c) da Ficha 1. O meu agradecimento pelos avisos e as respectivas desculpas pelo atraso na emenda.


25/09 - A informação sobre avaliação foi actualizada, de modo a clarificar o funcionamento da avalioação contínua.


25/09 - Está publicada a segunda Ficha de problemas.


18/09 - Está disponível a primeira Ficha de problemas.


13/09 - As aulas terão início na próxima 2ª feira, 16/09, às 09.00 horas na sala V1.07. Nessa aula será feita a apresentação do curso e serão discutidas quaisquer alterações ao horário programado que se revelem necessárias, pelo que é particularmente importante a presença de todos os alunos que pretendam frequentar as aulas. A apresentação da matéria começará já nesta aula.



13/09 - Esta página funcionará como meio principal de comunicação de informação sobre o curso, incluindo a divulgação de textos de apoio, Fichas de problemas, etc. Brevemente será publicado um Plano das aulas.



Programa



Apresentação


As Equações Diferenciais estiveram na origem da criação do Cálculo Diferencial e foram desde esse momento uma das ferramentas fundamentais para a modelação matemática dos fenómenos físicos e outros.

A investigação de problemas mais complexos tornou claro que, mais do que obter expressões analíticas para as soluções das equações, era necessário obter resultados sobre as suas propriedades, o que originou o desenvolvimento de uma nova disciplina: a Teoria Qualitativa das Equações Diferenciais, que pode ainda ser vista como uma parte da Teoria dos Sistemas Dinâmicos.

Com esse desenvolvimento surgiram ou reforçaram-se as ligações entre as Equações Diferenciais e praticamente todas as outras áreas da Matemática.

Neste curso serão estudados alguns dos aspectos básicos e mais importantes da Teoria Qualitativa das Equações Diferenciais Ordinárias.

Segue-se o programa oficial do curso. Brevemente será publicado um plano das aulas.

 


Sistemas dinâmicos e equações diferenciais: teorema de ponto fixo para contracções em espaços métricos completos; existência, unicidade, regularidade e extensão de soluções; dependência contínua em relação às condições iniciais; teorema de Ascoli?Arzelá. Teoria geométrica: retratos de fase; órbitas homoclínicas e heteroclínicas; órbitas periódicas; conjuntos invariantes; secções transversais; conjuntos limite; teorema da curva de Jordan; teorema de Poincaré-Bendixson. Equações lineares: retratos de fase; equação linear variacional; coeficientes periódicos; sistemas atractores, repulsores e hiperbólicos; conjugação linear, topológica e diferenciável; equações lineares com coeficientes periódicos e matrizes de monodromia; multiplicadores e expoentes característicos. Hiperbolicidade: pontos fixos hiperbólicos e equação linear variacional; teorema de Grobman-Hartman: conjugação topológica para difeomorfismos e campos vectoriais. Estabilidade: estabilidade e estabilidade assimptótica no sentido de Lyapunov; funções de Lyapunov e funções de Lyapunov estritas; critérios de estabilidade e instabilidade; convergência exponencial; sistemas mecânicos; expoentes característicos e estabilidade. Teoria do índice: teoria do índice para campos vectoriais no plano; teorema do ponto fixo de Brouwer; teorema fundamental da álgebra e equações diferenciais no plano complexo; índice de pontos críticos isolados. Teoria de bifurcação: diagramas de bifurcação; equações homológicas e formas normais; ressonâncias, formas normais e teorema de Poincaré; estabilidade estrutural de equações diferenciais hiperbólicas; teorema da variedade central; variedades centrais aproximadas; estabilidade de pontos críticos; variedades estáveis e instáveis aproximadas.



 

 



Bibliografia



Luís Barreira e Clàudia Valls, Equações Diferenciais: Teoria Qualitativa,   IST Press, 2010.


Vladimir I. Arnold, Ordinary Differential Equations, Springer-Verlag, 1992.

John H. Hubbard e Beverly H. West, Differential Equations: A Dynamical Systems Approach, Springer-Verlag, 1991.


Jorge Sotomayor, Lições de Equações Diferenciais Ordinárias, Projeto Euclides, IMPA, 1979.


Morris W. Hirsch e Stephen Smale, Differential Equations, Dynamical Systems, and Linear Algebra, Academic Press, Inc., 1974.


Fernando P. da Costa, Equações Diferenciais Ordinárias, IST Press, 1998.


A. Bivar Weinholtz, Equações Diferenciais, uma Introdução, Universidade de Lisboa, Fac. de Ciências, 1997.





Fichas de Apontamentos
.


Avaliação

A avaliação de conhecimentos nesta cadeira terá uma componente de avaliação contínua nas aulas práticas, complementada com Exame Final.
A Avaliação Contínua será feita através de Fichas para resolver como trabalho de casa, com prazo semanal, e terá um peso na Nota Final de 40%. Cada Ficha será classificada de 0 a 5, e a soma das classificações das Fichas dará lugar a uma nota entre 0 e 20 valores.




Horário de dúvidas

5ª feira - 10.00 - 12.00 e 14.30 -  15.30

Exercícios

Problemas 01       Problemas 02       Problemas 03       Problemas 04 
    
Problemas 05

Ficha - Estabilidade de órbitas periódicas.

Ficha - Teorema de Grobman-Hartman

Exame 1
     

Pautas

Avaliação Contínua, Exames e Nota Final