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Academic Year/course: 2021/22

430 - Bachelor's Degree in Electrical Engineering

29610 - Mathematics III


Syllabus Information

Academic Year:
2021/22
Subject:
29610 - Mathematics III
Faculty / School:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Degree:
430 - Bachelor's Degree in Electrical Engineering
ECTS:
6.0
Year:
2
Semester:
107-First semester
430-First semester o Second semester
Subject Type:
Basic Education
Module:
---

1. General information

2. Learning goals

3. Assessment (1st and 2nd call)

4. Methodology, learning tasks, syllabus and resources

4.1. Methodological overview

The learning process that has been designed for this subject is based on the following:

  • An account of the contents and problem solutions in blackboard classes, encouraging students to participate.
  • Study and the daily personal work of the student in relation to the classroom's activities.
  • Applicatión of concepts and methods discussed in the sessions overseen by the teacher to the solving of problems, both individually or in a group.
  • Problem solutions in practical laboratory sessions, taking advantage of the calculations and graphics offered by a computer.
  • Personalized attention of students during tutorial sessions that the teacher establishes.  

 

4.2. Learning tasks

The following activities are offered to the students to help them to achieve the expected aims: 

Lectures.

They will spend 3 hours per week of theoretical and problems classes. Classes are designed to allow students to practise and develop a wide range of discipline-based techniques and personal skills. They are developed on the board, in which the theoretical contents will be completed with problems solution. Both activities are properly combined so that the development of the subject is carried out as clearly as possible.

Special attention is devoted to solving problems of Electrical Engineering.

Students will be provided with a collection of exercises. Some of them will be solved in class, and others will be recommended as material for student work.

Laboratory sessions.

Six practical sessions will be held with the computer for two hours each. The Maxima free software program allows students to work with symbolic, numerical and graphical calculation, facilitating the understanding of the proposed learning.

Students are divided into groups to be formed at the beginning of the course.

Some topics of the subject may be specifically developed in the practical classes.

Students will be provided well in advance of a script for each of the practices that will contain a brief summary of the theoretical contents that are being used and an explanation of the commands needed to solve the proposed problems, as well as a list of exercises that student must solve.

Practices are held individually. 

Tutored projects. 

Tutored projects will be guided by the teacher through interviews or seminars. During meetings with the teacher, the progress of the working group will be monitored.

4.3. Syllabus

The contents of the course can be divided into two sections: Ordinary Differential Equations (ODE's) and Partial Differential Equations (PDE's).

Section 1: Ordinary Differential Equations.

  • First-order equations: Geometric aspects. Existence and uniqueness of solutions of initial value problems. Basic methods of integration.
  • Higher-order linear equations: Homogeneous linear equations with constant coefficients. Nonhomogeneous linear equations with constant coefficients. Undetermined coefficients method.  Variation of parameters. Reduction of order. Cauchy-Euler equation.
  • Linear systems: Homogeneous linear systems with constant coefficients. Nonhomogeneous linear systems.  Variation of parameters. Stability of systems. 
  • Laplace Transforms. Applications to the solution of initial value problems.
  • Numerical solutions of ODE's: Runge-Kutta methods.

Section 2: Partial Differential Equations:

  • Fourier series.
  • Separation of variables for boundary value problems for PDE's: heat equation, wave equation and Laplace's equation.
  • Numerical solutions of boundary value problems for PDE's.

4.4. Course planning and calendar

Organizing theoretical and practical sessions in the laboratory and presentation of tutored projects.

The theoretical and practical sessions are held according to the schedule and times and are available on its website.

The temporal organization of the subject is published and communicated to students at the beginning of the semester, according to the official calendar of the academic year.

The teachers of the subject inform your tutoring schedule.

As a guideline follows a distribution of the estimated 150 hours of student dedication to the activities proposed in the subject:

  • Sessions in classroom (3h / week): 42h.

  • labs: 15h.

  • tutored projects: 15 h.

  • personal study: 75 h.

  • evaluation: 3 h.


Curso Académico: 2021/22

430 - Graduado en Ingeniería Eléctrica

29610 - Matemáticas III


Información del Plan Docente

Año académico:
2021/22
Asignatura:
29610 - Matemáticas III
Centro académico:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Titulación:
430 - Graduado en Ingeniería Eléctrica
Créditos:
6.0
Curso:
2
Periodo de impartición:
107-Primer semestre
430-Primer semestre o Segundo semestre
Clase de asignatura:
Formación básica
Materia:
Matemáticas

1. Información Básica

1.1. Objetivos de la asignatura

La asignatura y sus resultados previstos responden a los siguientes planteamientos y objetivos:

El objetivo principal de la asignatura de Matemáticas III es introducir al estudiante en la resolución de problemas de Ecuaciones Diferenciales, tan presentes en el mundo de la ingeniería,  proporcionándoles los métodos más adecuados para su resolución, tanto exacta como numérica. Se pretende que el alumno sea capaz de seleccionar las técnicas más apropiadas en cada caso, potenciando así el razonamiento crítico, haciendo especial hincapié en el desarrollo de problemas eléctricos.

Es además propósito de la asignatura  que el alumno maneje un software matemático adecuado, que le facilitará dicha resolución de los problemas planteados.

En todo momento se persigue que el estudiante desarrolle la habilidad de razonar matemáticamente, de pensar con claridad y precisión, y de comunicar información científica mediante el lenguaje matemático.

Se trata de una asignatura cuyos contenidos evaluables por sí solos todavía no dan capacidades directas al estudiante para aportar a la consecución de la Agenda 2030. Sin embargo son imprescindibles para fundamentar los conocimientos posteriores del resto de la titulación que sí se relacionan más directamente con los ODS y por lo tanto la Agenda 2030.

1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

En el proceso de formación de un ingeniero eléctrico se ha de conseguir que los estudiantes adquieran habilidades para formular, desarrollar, resolver, evaluar y validar sistemas físicos. En consecuencia, es necesario que aprendan diversas técnicas de resolución y que conozcan cuáles son las más apropiadas para una amplia clase de problemas. La formación matemática que se requiere es muy diversa y está asignada al módulo de formación básica en Matemáticas que comprende tres asignaturas: Matemáticas I, Matemáticas II y Matemáticas III.

La asignatura de Matemáticas III se imparte durante el primer semestre del segundo curso del Grado en Ingeniería Eléctrica. Es una asignatura de carácter básico, que tiene asignados 6 créditos ECTS.

La resolución de Ecuaciones Diferenciales, tanto Ordinarias como Parciales, tienen gran aplicación práctica en otras disciplinas de la titulación. Además, el lenguaje y el modo de razonar propio de las matemáticas, facilitará al alumno la comprensión de dichas disciplinas.

1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura

Poseer los conocimientos y habilidades adquiridos en las asignaturas de Matemáticas I y Matemáticas II que se imparten en el primer curso del Grado.

Utilizar el curso con que esta asignatura cuenta en la plataforma Moodle del Anillo Digital Docente de la Universidad de Zaragoza (http://moodle.unizar.es), que sirve de apoyo  imprescindible para su seguimiento y la realización de algunas actividades no presenciales.

Estudiar y trabajar de forma continuada, desde el primer día del curso, para superar con el máximo aprovechamiento la asignatura contando con la asesoría del profesor durante las clases y en las horas de tutoría que se establezcan.

 

2. Competencias y resultados de aprendizaje

2.1. Competencias

Al superar la asignatura, el estudiante será más competente para...

Resolver problemas y tomar decisiones con iniciativa, creatividad y razonamiento crítico (C4)

Aplicar las tecnologías de la información y comunicaciones (C5)

Aprender de forma continuada y desarrollar estrategias de aprendizaje autónomo (C11)

Resolver los problemas matemáticos que puedan plantearse en la Ingeniería, aplicando los conocimientos sobre Ecuaciones Diferenciales Ordinarias y en Derivadas Parciales, Métodos Numéricos y Algorítmica Numérica (C12).

2.2. Resultados de aprendizaje

El estudiante, para superar esta asignatura, deberá demostrar los siguientes resultados...

Capacidad para formular, resolver e interpretar matemáticamente problemas propios de la ingeniería.

Aptitud para aplicar los conocimientos adquiridos sobre Ecuaciones Diferenciales Ordinarias y en Derivadas Parciales.

Conocimiento para utilizar métodos numéricos en la resolución de algunos problemas matemáticos que se le plantean.

Manejo de herramientas de cálculo simbólico y numérico.

Habilidades propias del pensamiento científico-matemático que le permiten preguntar y responder a determinadas cuestiones matemáticas.

Uso correcto del lenguaje matemático; en particular, el lenguaje simbólico y formal.

2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje

Con la asignatura de Matemáticas III se completa una formación matemática, que es básica para afrontar otras asignaturas del Grado de carácter científico o tecnológico

El estudiante del Grado de Ingeniería Eléctrica será capaz de  abordar cualquier problema,  bajo el modelo de  planteamiento-desarrollo-solución, que lleve implícita una ecuación diferencial.

3. Evaluación

3.1. Tipo de pruebas y su valor sobre la nota final y criterios de evaluación para cada prueba

 

El estudiante deberá demostrar que ha alcanzado los resultados de aprendizaje previstos mediante las siguientes actividades de evaluacion

Se opta por un sistema evaluación global, complementado con la realización de diferentes actividades y pruebas durante el periodo de clases, con objeto de facilitar su seguimiento. Consiste en:

1. Realización de una prueba global y escrita compuesta por cuestiones teórico-prácticas y problemas prácticos relativos a los resultados de aprendizaje de las clases magistrales (70% de la calificación global), de las sesiones de prácticas (20% de la calificación global) y de la realización de trabajos dirigidos (10% de la calificación global). La prueba, de duración aproximada de tres horas, se realizará en las fechas establecidas por el centro para cada una de las convocatorias oficiales.

2. De forma optativa se podrán realizar trabajos dirigidos o tutelados por el profesor. Su calificación supondrá el 10% de la calificación global de la asignatura. Su superación exime al alumno de la realización de la parte correspondiente a los trabajos dirigidos en la prueba global de las convocatorias oficiales del curso académico.

3. De forma optativa se podrá realizar la evaluación de todas las prácticas de la asignatura utilizando para ello los medios informáticos y el software disponibles. Esta evaluación supondrá el 20% de la calificación global de la asignatura. Su superación exime al alumno de la realización de la parte correspondiente a las prácticas en la prueba global de las convocatorias oficiales del curso académico.

4. El profesor podrá optar por realizar una prueba escrita intermedia de la parte teórico-práctica y problemas prácticos, con objeto de incentivar al alumno en el estudio de la asignatura y facilitar la superación de la misma. Aprobar esta prueba exime al alumno de la realización de la parte correspondiente en la prueba global de la primera convocatoria del curso académico. 

 

4. Metodología, actividades de aprendizaje, programa y recursos

4.1. Presentación metodológica general

El proceso de aprendizaje que se ha diseñado para esta asignatura se basa en lo siguiente:

  • Exposición de contenidos y resolución de problemas en las clases, animando a la participación de los alumnos.
  • Estudio y trabajo personal continuado del alumno en relación con lo expuesto en las clases magistrales.
  • Aplicación de los conceptos y métodos expuestos en las clases a la resolución de problemas, tanto individualmente como, en su caso, en grupo.
  • Resolución de ejercicios en las sesiones de prácticas, aprovechando las posibilidades de cálculo y prestaciones gráficas que ofrece un ordenador
  • Atención personalizada a los alumnos en el horario de Tutorías que el profesor establece.

4.2. Actividades de aprendizaje

El programa que se ofrece al estudiante para ayudarle a lograr los resultados previstos comprende las siguientes actividades:

Clases teórico-prácticas 

Se dedicarán 3 horas por semana a las clases de teoría y problemas. Se tratará de lecciones de tipo magistral, en las que se presentarán los contenidos teóricos que se completarán con la resolución de problemas. Ambas actividades se combinarán adecuadamente con objeto de que el desarrollo de la asignatura se lleve a cabo con la mayor claridad posible. 

En la exposición de los contenidos se incidirá especialmente en aplicaciones del ámbito de la Ingeniería Eléctrica y de la Ingeniería en general.

Se proporcionará a los alumnos una colección de ejercicios. Algunos de ellos se resolverán en clase, y otros quedarán como material de trabajo recomendado para el alumno. 

 

Prácticas de ordenador 

Se realizarán 6 sesiones prácticas con ordenador de 2 horas cada una. Se utilizará el programa de software libre MAXIMA, que permitirá al alumno el trabajo con cálculo simbólico, numérico y gráfico, facilitando la comprensión de los resultados de aprendizaje propuestos. Los alumnos se dividirán en grupos que se formarán al comienzo del curso.

Algunos de los temas indicados en el Programa de la asignatura pueden desarrollarse específicamente en las clases prácticas.

Los estudiantes dispondrán con antelación suficiente, de un guión para cada una de las prácticas que contendrá un breve resumen de los contenidos teóricos que se están utilizando y una explicación de los comandos necesarios para resolver los problemas propuestos, así como una lista de ejercicios que el alumno deberá resolver.

Las prácticas se realizarán de forma individual.

 

Trabajos tutelados

Los trabajos tutelados estarán guiados con entrevistas/seminarios con el profesor donde se hará un seguimiento de la evolución y desarrollo de los mismos. Durante las reuniones con el profesor, se supervisará los avances del grupo de trabajo.

4.3. Programa

Los contenidos de la asignatura podemos dividirlos en dos bloques: Ecuaciones Diferenciales Ordinarias (EDO's) y Ecuaciones en Derivadas Parciales (EDP's).

Bloque 1: Ecuaciones Diferenciales Ordinarias (EDO's):

  • Ecuaciones de primer orden: Aspectos geométricos. Existencia y unicidad de solución de Problemas de Valor Inicial. Métodos Elementales de Integración.
  • Ecuaciones lineales de orden superior: Ecuaciones lineales homogéneas de coeficientes constantes. Ecuaciones lineales no homogéneas.  Método de coeficientes indeterminados. Método de variación de parámetros. Reducción de orden. Ecuación de Cauchy-Euler.
  • Sistemas lineales: Sistemas lineales homogéneos de coeficiente constantes. Sistemas lineales no homogéneos. Método de variación de parámetros. Estabilidad de sistemas. 
  • Transformada de Laplace. Aplicación a la resolución de Problemas de Valor Inicial.
  • Resolución numérica de sistemas de EDO's: métodos de Runge-Kutta.

Bloque 2: Ecuaciones en Derivadas Parciales (EDP's).:

  • Series de Fourier.
  • Separación de variables para problemas de contorno en EDP's: ecuación del calor, ecuación de onda y ecuación de Laplace.
  • Resolución numérica de problemas de contorno en EDP's. 

4.4. Planificación de las actividades de aprendizaje y calendario de fechas clave

Calendario de sesiones presenciales y presentación de trabajos

Las clases y las sesiones de prácticas se imparten según el calendario y horarios establecidos por el centro y están disponibles en su página web.

La organización temporal de la asignatura se publica y comunica a los estudiantes al comienzo del semestre, en función del calendario oficial del curso académico.

Los profesores de la asignatura informarán de su horario de tutorias.

El resto de actividades se planificará en función del número de alumnos y se dará a conocer con la suficiente antelación.

A título orientativo se indica a continuación una distribución de la estimación de 150 horas de dedicación del estudiante para las actividades planteadas en la asignatura:

  • clases magistrales (3h/semana): 42h.
  • prácticas de laboratorio: 15 h.
  • trabajos tutelados: 15h.
  • estudio personal: 75 h.
  • evaluación: 3 h.

En la página web  http://eina.unizar.es  se puede obtener información acerca de:

  • calendario académico (periodo de clases y periodos no lectivos, festividades, periodo de exámenes)
  • horarios y aula
  • fechas en las que tendrán lugar los exámenes de las convocatorias oficiales de la asignatura

El calendario de prácticas de ordenador se indicará a comienzo de curso junto a la planificación de la asignatura.