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Academic Year/course: 2022/23

453 - Degree in Mathematics

27034 - Functional Analysis


Syllabus Information

Academic Year:
2022/23
Subject:
27034 - Functional Analysis
Faculty / School:
100 - Facultad de Ciencias
Degree:
453 - Degree in Mathematics
ECTS:
6.0
Year:
4
Semester:
First semester
Subject Type:
Optional
Module:
---

1. General information

1.1. Aims of the course

It is an optional course in the degree. The aims are the knowledge and control of the techniques in analyisis which are deeply related to algebra and topology (and, partially, to geometry) that allow a projection into many other areas of study in mathematics and other disciplines.

These approaches and objectives are aligned with the following Sustainable Development Goals (SDGs) of the United Nations 2030 Agenda (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/), in such a way that the acquisition of the learning outcomes of the module provides training and competence to contribute to some extent to their achievement: (4) Quality education, (5) Gender equality, (8) Decent work and economic growth, (9) Industry, innovation and infrastructure, (10) Reducing inequality, (17) Partnerships for the goals.

1.2. Context and importance of this course in the degree

This is a course in the first semester in the fourth course of the Mathematics degree, which belongs to the module Widening of mathematical analysis together with the mandatory course in the first semester Lebesgue integral and the optional course in the second semester Fourier analysis. The three courses are deeply related.

The students will take this module after having taken the module Initiation to mathematical analysis, which includes the courses Mathematical analysis I in the first course, Mathematical analysis II in the second course and Complex analysis in the third course.

The course Functional analysis, as well as the other courses in the module Widening of mathematical analysis, represent a last stage in the basic and general training of a graduate in Mathematics, in the topics related to mathematical analysis.

1.3. Recommendations to take this course

It is specially urged to have passed the module Initiation to mathematical analysis and be enroled in the course Lebesgue integral. Besides, it is convenient to have taken Functional analysis in the first semester if one wishes to take the course Fourier analysis in the second semester.

Attend continuously, and paying attention, to the theoretical and practical lectures.

Work with the material delivered by the instructors in a continuous way.

Make good use of the office hours, whose exact schedule will be delivered at the beginning of the course.

Students who cannot attend the lectures should communicate their situation to the instructors.

2. Learning goals

2.1. Competences

BASIC AND GENERAL:

  • CG1 - Possess and comprehend knowledge in the area of mathematics on a level that, starting in the training acquired in the general secondary education, relies on advanced texts and includes some aspects that imply knowledge coming from the vanguard in the study of mathematics.
  • CG2 - Know how to apply the mathematical knowledge to work in a professional way and own the competences that are shown by the resolution of problems in the area of mathematics and its applications.
  • CG3 - Have the capacity to gather and interpret relevant data, particularly in the area of mathematics, in order to express judgments, using the capacity of analysis and abstraction, which include a consideration about relevant topic of a social, scientific, or ethic nature.
  • CG4 - Have the ability to communicate, in an oral or written manner, information, ideas, problems, and solutions in the mathematical scope to both a specialized and onn-specialized audience.
  • CG5 - Have developed those learning skills needed to pursue further studies in mathematics with a high degree of autonomy.

TRANSVERSAL:

  • CT1 - Know how to express clearly, both in an oral and written manner, reasonings, problems, reports, and so on.
  • CT2 - Learn new knowledge and techniques in an aoutonomous way.
  • CT3 - Distinguiss, when facing a problem, the substantial to the accessory, formulate conjectures and reason to confirm or disprove them, identify mistakes in incorrect reasonings, and so on.
  • CT4 - Work in teams, both interdisciplinary and restricted to the scope of mathematics, taking part in the  discussions that arise.
  • CT5 - Know how to obtain effective information through bibliographic and informatic resources.

SPECIFIC:

  • CE1 - Comprehend and use the language and mathematical methods. Know rigurous proofs of the basic theorems in the different branches of mathematics.
  • CE2 - Propose, analyse, validate, and interpret real and simple situations models, using the most adequate mathematical tools to the pursued ends.
  • CE3 - Solve mathematical problems by means of basic calculus and other techniques.
  • CE6 - Use search tools of bibliographic resources in mathematics and use those resources in modern languages, specially English.

2.2. Learning goals

Students will reach a good comprehension of mathematical analysis in its deep connection with algebra and topology, culminating in this way the vision of analysis in the degree in mathematics. In particular, they will get to

  • Know the analytic and geometric forms of the Hahn-Banach theorem and its main consequences.
  • Comprehend what completeness implies in relation to normed spaces, continuous and linear maps in this kind of spaces, and the spaces with a scalar product.

2.3. Importance of learning goals

They provide a basic training to deepen into topics in mathematical analysis. They allow to comprehend the disciplines that motivated, mainly, the development of functional analysis. quantum mechanics and integral and differential equations.

3. Assessment (1st and 2nd call)

3.1. Assessment tasks (description of tasks, marking system and assessment criteria)

The assesment will be made by a continuous evaluation system, which will consist of 4 tests, which will be rated, each one of them, over 25 points. The final mark, over 100 points, will be the sum of the marks obtained in these tests. The course will be passed with a final mark of 50 or highher.

The date of each one of these 4 tests will be fixed early enough and, in case that they need to be done out of the regular lecture hours, it will be guaranteed that all the students can take them.

Each one of these tests will consist both in theoretical questions, which will consist on questions about definitions or proofs of results seen in class, as well as practical exercises, which will consist on the resolution of exercises similar to those treated in the lecture room and in the material provided by the instructor.

The criteria in the assesment will take into account the ability to provide precise definitions and correct proofs of the main results treated in the course, as well as the ability to solve different problems, in a correct way and relying on the results and definitions seen in the course.

The students will have the right of taking a global exam, in the dates of the official convocations, fixed by the Faculty of Science.

4. Methodology, learning tasks, syllabus and resources

4.1. Methodological overview

Master classes with theoretical concepts and results, and model exercises.

Problem sessions to practice and settle theoretical results and model exercises.

Proposed problems for personal student's work.

Use of Moodle to provide material and ease comminication.

Volunteer individual tutoring.

4.2. Learning tasks

This course will include the following learning tasks:

  • Master classes with theoretical concepts and results and model exercises.
  • Problem lectures in order to practice and settle the theoretical concepts and results.
  • Proposed problems for personal student's work.
  • Volunteer individual tutoring.
  • Assesment tasks. Several continuous evaluation exams will be taken during the lectures period as well as a final global exam for those students who will not pass the course by means of the continuous evaluation.
  • Use of the platform Moodle (https://moodle.unizar.es/add/) to provide the material.

The teaching activities and assessment tasks will take place in a face-to-face mode, except in the case that, due to the health situation, the dispositions emitted by the competent authorities and by the University of Zaragoza compel to take them to a greater or lesser extent in a telematic form.

4.3. Syllabus

  1. Normed and banach spaces.
  2. Lp(µ) spaces.
  3. Modes of convergence of functions sequences.
  4. Hilbert spaces.
  5. Spectral theory of compact self-adjoint operators in Hilbert spaces on C.
  6. The fundamental theorems of functional analysis: The Hahn-Banach theorem, the open mapping theorem, and the Banach-Steinhaus theorem.

4.4. Course planning and calendar

Four weekly hours of face-to-face lecture will be taught during the whole semester.

Four continuous evaluation tests will be taken during the semester. The dates will be fixed, together with the students, early enough.

There will be a final global exam for those students who did not pass the course by means of the continuous evaluation, whose date will be fixed by the Faculty od Sciences.

The final exams period, and the precise dates of those,as well as the general academic timetable, can be consulted in the Faculty of Sciences webpage: https://ciencias.unizar.es/calendario-y-horarios. 

4.5. Bibliography and recommended resources

  • Análisis funcional / Bernardo Cascales Salinas... [et al.] Murcia : Electrolibris ; [Madrid] : Real Sociedad Matemática Española, D.L. 2013.
  • Rudin, Walter: Análisis real y complejo / Walter Rudin ; traducción José María Martinez Ansemil . - 3a. ed. Madrid[etc] : McGraw-Hill, cop.1987.
  • Conway, John B.: A course in functional analysis / John B. Conway New York : Springer, 1985.
  • Rudin, Walter: Functional Analysis, McGraw-Hill, 1973.
  • Meise, R. y Vogt, D.: Introduction to Functional Analysis, Oxford Sci. Pub.,Clarendon Press, 1997.
  • Horvath, J.: Topological Vector Spaces and Distributions, Addison Wesley, 1966.

http://psfunizar10.unizar.es/br13/egAsignaturas.php?codigo=27034


Curso Académico: 2022/23

453 - Graduado en Matemáticas

27034 - Análisis funcional


Información del Plan Docente

Año académico:
2022/23
Asignatura:
27034 - Análisis funcional
Centro académico:
100 - Facultad de Ciencias
Titulación:
453 - Graduado en Matemáticas
Créditos:
6.0
Curso:
4
Periodo de impartición:
Primer semestre
Clase de asignatura:
Optativa
Materia:
---

1. Información Básica

1.1. Objetivos de la asignatura

Se trata de una asignatura optativa dentro del grado. Sus objetivos son el conocimiento y dominio de las técnicas de análisis en profunda relación con álgebra y topología (y en parte, geometría) que permiten una proyección a otras muchas áreas de estudio, en matemáticas y en otras disciplinas.

Estos planteamientos y objetivos están alineados con los siguientes Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la Agenda 2030 de Naciones Unidas (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/), de tal manera que la adquisición de los resultados de aprendizaje de la asignatura proporciona capacitación y competencia para contribuir en cierta medida a su logro: Objetivo 4: Educación de calidad; Objetivo 5: Igualdad de género; Objetivo 8: Trabajo decente y crecimiento económico; Objetivo 9: Industria, innovación e infraestructuras; Objetivo 10: Reducción de las desigualdades; Objetivo 17: Alianzas para lograr los objetivos.

1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

Es una asignatura del primer semestre del cuarto curso del grado en Matemáticas, que pertenece al módulo Ampliación de análisis matemático junto con la asignatura obligatoria del primer semestre Integral de Lebesgue y la optativa del segundo semestre Análisis de Fourier. Las tres asignaturas de este módulo guardan una estrecha relación.

Los alumnos cursarán las asignaturas de este módulo tras haber cursado el módulo Iniciación al análisis matemático, formado por las asignaturas Análisis matemático I en el primer curso, Análisis matemático II en el segundo curso y Variable compleja en el tercer curso.

La asignatura Análisis funcional, así como las otras asignaturas del módulo Ampliación de Análisis matemático, representa una última etapa en la formación básica y general de un graduado en Matemáticas, en las materias del grado que tienen que ver con el análisis matemático.

 

1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura

Se recomienda especialmente haber superado el módulo de Iniciación al análisis matemático y estar matriculado en la asignatura Integral de Lebesgue. Además, es conveniente haber cursado Análisis funcional el primer semestre si se desea cursar Análisis de Fourier el segundo semestre.

Asistencia atenta y continuada a las clases teóricas y prácticas.

Trabajo continuo del material que se suministre.

Utilización de las tutorías, cuyo horario se dará al comienzo del curso.

Los alumnos que no puedan asistir a clase deberían comunicárselo a los profesores.

2. Competencias y resultados de aprendizaje

2.1. Competencias

BÁSICAS Y GENERALES:

  • CG1 - Poseer y comprender conocimientos en el área de las Matemáticas a un nivel, que partiendo de la formación adquirida en la educación secundaria general, se apoya en textos avanzados e incluye algunos aspectos que implican conocimientos procedentes de la vanguardia en el estudio de las Matemáticas.
  • CG2 - Saber aplicar los conocimientos matemáticos a su trabajo de una forma profesional y poseer las competencias que se demuestran mediante la resolución de problemas en el área de las Matemáticas y de sus aplicaciones.
  • CG3 - Tener la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes, particularmente en el área de las Matemáticas, para emitir juicios, usando la capacidad de análisis y abstracción, que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética.
  • CG4 - Poder comunicar, de forma oral y escrita, información, ideas, problemas y soluciones del ámbito matemático a un público tanto especializado como no especializado.
  • CG5 - Haber desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores en Matemáticas con un alto grado de autonomía.

TRANSVERSALES:

  • CT1 - Saber expresar con claridad, tanto por escrito como de forma oral, razonamientos, problemas, informes, etc.
  • CT2 - Aprender nuevos conocimientos y técnicas de forma autónoma.
  • CT3 - Distinguir ante un problema lo que es sustancial de lo que es accesorio, formular conjeturas y razonar para confirmarlas o refutarlas, identificar errores en razonamientos incorrectos, etc.
  • CT4 - Trabajar en equipos, tanto interdisciplinares como restringidos al ámbito de las matemáticas, participando en las discusiones que se generen.
  • CT5 - Saber obtener información efectiva mediante recursos bibliográficos e informáticos.

ESPECÍFICAS:

  • CE1 - Comprender y utilizar el lenguaje y método matemáticos. Conocer demostraciones rigurosas de los teoremas básicos de las distintas ramas de la Matemática.
  • CE2 - Proponer, analizar, validar e interpretar modelos de situaciones reales sencillas, utilizando las herramientas matemáticas más adecuadas a los fines que se persigan.
  • CE3 - Resolver problemas matemáticos mediante habilidades de cálculo básico y otras técnicas.
  • CE6 - Utilizar herramientas de búsqueda de recursos bibliográficos en Matemáticas y utilizar dichos recursos en idiomas modernos, especialmente inglés.

2.2. Resultados de aprendizaje

El alumnado alcanzará una buena comprensión del análisis matemático en su conexión profunda con el álgebra y la topología, culminando de esta forma la visión del análisis en el grado de Matemáticas. En particular, se llegará a 

  • Conocer las formas analítica y geométrica del teorema de Hahn-Banach y algunas de sus principales consecuencias.
  • Comprender lo que la completitud implica en relación con los espacios normados, las aplicaciones lineales continuas entre este tipo de espacios, y los espacios con producto escalar. 

2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje

Proporcionan una formación básica para profundizar en temas del análisis matemático. Permiten comprender las disciplinas que motivaron, principalmente, el desarrollo del análisis funcional: la mecánica cuántica y las ecuaciones diferenciales e integrales.

3. Evaluación

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

La evaluación se realizará mediante un sistema de evaluación continua, que constará de 4 pruebas, que se calificarán, cada una, sobre 25 puntos. La calificación final, sobre 100 puntos, será la suma de las calificaciones obtenidas en estas pruebas. Se superará el curso con una calificación de 50 puntos o superior.

La fecha de cada una de estas 4 pruebas se fijará con suficiente antelación y, en caso de tener que realizarse fuera del horario habitual de clase, se garantizará que todos los estudiantes puedan realizarlas.

Cada una de estas pruebas constará tanto de preguntas teóricas, que consistirán en preguntas sobre definiciones o demostraciones de resultados vistos en clase, como de resolución de ejercicios prácticos, que consistirá en la resolución de ejercicios similares a los tratados en el aula y los propuestos en el material proporcionado por el profesor.

Se evaluará la capacidad de proporcionar definiciones correctas y demostraciones correctas de los principales resultados tratados en la asignatura, así como la capacidad de resolver distintos problemas, de manera correcta y apoyándose en los resultados y definiciones vistos en la asignatura.

El alumnado tendrá derecho a la realización de una prueba global, en la fecha de las convocatorias oficiales marcadas por la Facultad de Ciencias.

4. Metodología, actividades de aprendizaje, programa y recursos

4.1. Presentación metodológica general

Clases magistrales con conceptos y resultados teóricos y ejercicios modelo.

Clase de problemas para practicar y afianzar los conceptos y resultados teóricos adquiridos.

Problemas propuestos para trabajo personal del alumno.

Uso de Moodle para facilitar material y la comunicación

Tutorías individuales de carácter voluntario.

4.2. Actividades de aprendizaje

Se contemplan las siguientes actividades del aprendizaje:

  • Clases magistrales con conceptos y resultados teóricos y ejercicios modelo.
  • Clases de problemas para practicar y afianzar los conceptos y resultados teóricos.
  • Problemas propuestos para trabajo personal del alumno.
  • Tutorías individuales de carácter voluntario.
  • Tareas de evaluación. Varios exámenes de evaluación continua se realizarán durante el periodo de clases así
    como un examen final global para los alumnos que no superen el curso mediante la evaluación continua.
  • Uso de la plataforma Moodle (https://moodle.unizar.es/add/) para proporcionar el material.

Las actividades docentes y de evaluación se llevarán a cabo de modo presencial salvo que, debido a la situación sanitaria, las disposiciones emitidas por las autoridades competentes y por la Universidad de Zaragoza dispongan realizarlas de forma telemática o semitelemática con aforos reducidos rotatorios.

4.3. Programa

  1. Espacios normados y de Banach.
  2. Espacios Lp(µ)
  3. Modos de convergencia de sucesiones de funciones
  4. Espacios de Hilbert
  5. Teoría espectral de operadores compactos autoadjuntos en espacios de Hilbert sobre C.
  6. Los teorema fundamentales del Análisis Funcional: Teorema de Hahn-Banach, Teorema de la aplicación abierta y Teorema de Banach-Steinhaus.

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

Se impartirán cuatro horas semanales de clase presencial durante todo el semestre.

Se realizarán cuatro pruebas de evaluación continua a lo largo del semestre. Las fechas serán fijadas de acuerdo con los alumnos con suficiente antelación.

Se realizará un examen global para aquellos estudiantes que no superen el curso mediante la evaluación continua, cuya fecha se fijará por la Facultad de Ciencias.

El periodo de exámenes finales y las fechas concretas de los mismos, así como el calendario académico en general, pueden consultarse en la página web de la Facultad de Ciencias, https://ciencias.unizar.es/calendario-y-horarios. 

4.5. Bibliografía y recursos recomendados

  • Análisis funcional / Bernardo Cascales Salinas ... [et al.] Murcia : Electrolibris ; [Madrid] : Real Sociedad Matemática Española, D.L. 2013.
  • Rudin, Walter: Análisis real y complejo / Walter Rudin ; traducción José María Martinez Ansemil . - 3a. ed. Madrid[etc] : McGraw-Hill, cop. 1987.
  • Conway, John B.: A course in functional analysis / John B. Conway New York : Springer, 1985.
  • Rudin, Walter: Functional Analysis, McGraw-Hill, 1973.
  • Meise, R. y Vogt, D.: Introduction to Functional Analysis, Oxford Sci. Pub.,Clarendon Press, 1997.
  • Horvath, J.: Topological Vector Spaces and Distributions, Addison Wesley, 1966.

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