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Academic Year/course: 2023/24

423 - Bachelor's Degree in Civil Engineering

28700 - Mathematics applied to engineering I


Syllabus Information

Academic year:
2023/24
Subject:
28700 - Mathematics applied to engineering I
Faculty / School:
175 - Escuela Universitaria Politécnica de La Almunia
Degree:
423 - Bachelor's Degree in Civil Engineering
ECTS:
6.0
Year:
1
Semester:
First semester
Subject type:
Basic Education
Module:
---

1. General information

The basic mathematical methods which form part of the number of tools with which all engineers must count on to solve any problem that might appear on their work. The learning results include precisely the mastery of not only theoretical but also practical techniques, which allow the direct application of the methods considered in the subject to real problems, with realistic calculation methods that are incorporated in effective and proven softwarepackages.

It is therefore fundamental in the correct training of an engineer to obtain the learning results covered by this subject.

These approaches and objectives are aligned with the following Sustainable Development Goals (SDGs) of the United Nations Agenda 2030 (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/) so that such that the acquisition of the learning results of the subject provides training and competence to contribute to some extent to their achievement:

-Objective 4 Quality education.

2. Learning results

In order to pass this subject, the students shall demonstrate they have acquired the following results:

  • Solve mathematical problems that may arise in Engineering.
  • Have aptitude to apply the acquired knowledge of Linear Algebra and Analytic Geometry.
  • Know how to use numerical methods in the solution of some mathematical problems.
  • Know the reflexive use of symbolic and numerical calculation tools.
  • Possess scientific-mathematical thinking skills that enable him/her to ask and answer certain mathematical questions.
  • Be skilled in handling mathematical language, particularly symbolic and formal language.

3. Syllabus

The contents of the subject are:

Introduction to Maxima and review of real functions of real variables

Limits and Continuity

  • Limits, indeterminacies, equivalences
  • Continuity and discontinuity of functions
  • Classical Theorems
  • Bisection method

Referral

  • Derivative and tangent line, properties
  • Chain rule
  • Implicit function derivative, inverse function and function in parametrics
  • Newton's method
  • Classical theorems: Rolle, average value, L' Hôpital
  • Taylor's limited developments
  • Interpolation and numerical derivation
  • Monotonicity, maxima and minima, concavity and convexity

 

Integration

  • Riemann integral and its basic properties
  • Calculation of primitives
  • Fundamental theorems of calculus
  • Improper integrals Geometric applications
  • Numerical quadrature methods

 

Systems of linear equations

  • Groups, rings, bodies
  • Systems of linear equations: elementary operations
  • Gaussian elimination and rank of a matrix
  • Characterization theorem for linear systems (Rouché-Frobenius)
  • Determinants
  • Numerical Gaussian elimination, condition number
  • LU, QR and Cholesky decompositions
  • Iterative methods

 

Vector spaces with scalar product

  • Linear independence, dimension and basis
  • Subspaces
  • Scalar product
  • Distances, angles and orthogonality
  • Orthogonal systems and subspaces
  • Projectors and optimal approximation theorem

 

Diagonalization

  • Eigenvalues and eigenvectors
  • Spectral decomposition and matrix functions
  • Normal matrices
  • Numerical calculation of eigenvalues
  • Compatible matrices
  • Decomposition into singular values

4. Academic activities

The activities to be developed in the subject are the following:

  • Theoretical classes, in which the fundamental concepts that constitute the basic body of knowledge that must be learned in order to achieve the learning results listed below are presented. The theoretical concepts are complemented by detailed examples that illustrate how they work in a concretecontext.
  • Practical classes, in which problems are proposed to be solved using the methods and concepts previously considered . Discussion, participation, cooperation and reflection are encouraged in these classes.
  • Evaluation sessions, in which students are submitted to written tests on certain well-specified parts of the subject matter covered, or they publicly present the work done in groups proposed in the previous activity.
  • Personal work, in which students dedicate time outside of class to study the concepts taught in class, solve problems analogous and/or complementary to those considered in class, solve problems analogous and/or complementary to those considered in class.
  • Global evaluation test, which consists of a written test of the whole subject. There are two global tests, one for each official convocation, and both take place after the end of the classes and when the rest of the activities have been concluded and evaluated.

5. Assessment system

At the beginning of the subject the student will choose one of the following two assessment methodologies:

  • A continuous assessment system, which will be carried out throughout the entire teaching period.
  • A global assessment test, reflecting the achievement of the learning results, at the end of the teaching period period.

 

Continuous assessment system:

  • Written tests: Individual exercises remain a reliable way to know if the student has the capacity to apply the methods under consideration. Two exams are distributed throughout the semester, each covering different parts of the syllabus, although they cannot always be mutually exclusive due to the nature of Mathematics.

The written tests comprise 80% of the total grade, divided into two tests with values of 40% and 40%. A minimum grade of 3 on each written test is required to continue with the continuous assessment.

  • Participation controls: Some classes of problems are complemented with the elaboration of exercises analogous to those considered to be submitted for evaluation, similar to the previous tests but focused on more concrete and lower value problems. In this way, the collaboration of the students is evaluated, both among themselves and with the class discourse, and their involvement in the previous activities that lead to the resolution of these controls. The participation controls comprise 20% of the total grade, distributed in four controls with equal values. Students will be able to pass the course by progressive evaluation if the arithmetic average of of the written tests and the participation controls is a 5.

 

Global assessment test: In each of the two official examinations, a global test can be taken, which consists of a global written test comprising 100%. Thus, if a student has not been able to pass the written tests and the controls, they can opt through this test to achieve the highest grade. All students have right to this global test.


Curso Académico: 2023/24

423 - Graduado en Ingeniería Civil

28700 - Matemática aplicada a la ingeniería I


Información del Plan Docente

Año académico:
2023/24
Asignatura:
28700 - Matemática aplicada a la ingeniería I
Centro académico:
175 - Escuela Universitaria Politécnica de La Almunia
Titulación:
423 - Graduado en Ingeniería Civil
Créditos:
6.0
Curso:
1
Periodo de impartición:
Primer semestre
Clase de asignatura:
Formación básica
Materia:
Matemáticas

1. Información básica de la asignatura

Los métodos matemáticos básicos forman parte de las numerosas herramientas con las que todos los profesionales de la Ingeniería deben contar para resolver los problemas que aparecen en su trabajo. Entre los resultados de aprendizaje figuran precisamente el dominio de técnicas no sólo teóricas, sino también prácticas, que permiten la aplicación directa de los métodos considerados en la asignatura a problemas reales, con métodos de cálculo realistas que se incorporan en paquetes de software eficaces y contrastados.

Es por tanto fundamental en la correcta formación de un Ingeniero obtener los resultados de aprendizaje que abarca esta asignatura.

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. 

2. Resultados de aprendizaje

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

  • Resuelve problemas matemáticos que pueden plantearse en Ingeniería.
  • Tiene aptitud para aplicar los conocimientos adquiridos de Algebra Lineal y Geometría Analítica.
  • Sabe utilizar métodos numéricos en la resolución de algunos problemas matemáticos que se le plantean.
  • Conoce el uso reflexivo de herramientas de cálculo simbólico y numérico.
  • Posee habilidades propias del pensamiento científico-matemático que le permiten preguntar y responder a determinadas cuestiones matemáticas.
  • Tiene destreza para manejar el lenguaje matemático; particularmente, el lenguaje simbólico y formal.

3. Programa de la asignatura

Los contenidos de la asignatura son:

Introducción a Maxima y repaso de funciones reales de variable real

Límites y Continuidad

  • Límites, indeterminaciones, equivalencias
  • Continuidad y discontinuidad de funciones
  • Teoremas clásicos
  • Método de bisección

Derivación

  • Derivada y recta tangente, propiedades
  • Regla de la cadena
  • Derivada de la función implícita, función inversa y función en paramétricas
  • Método de Newton
  • Teoremas clásicos: Rolle, valor medio, L' Hôpital
  • Desarrollos limitados de Taylor
  • Interpolación y derivación numérica
  • Monotonía, máximos y mínimos, concavidad y convexidad

Integración

  • Integral de Riemann y sus propiedades básicas
  • Cálculo de primitivas
  • Teoremas fundamentales del cálculo
  • Integrales impropias Aplicaciones geométricas
  • Métodos de cuadratura numérica

Sistemas de ecuaciones lineales

  • Grupos, anillos, cuerpos
  • Sistemas de ecuaciones lineales: operaciones elementales
  • Eliminación gaussiana y rango de una matriz
  • Teorema de caracterización de los sistemas lineales (Rouché-Frobenius)
  • Determinantes
  • Eliminación gaussiana numérica, número de condición
  • Descomposiciones LU, QR y Cholesky
  • Métodos iterativos

Espacios vectoriales con producto escalar

  • Independencia lineal, dimensión y base
  • Subespacios
  • Producto escalar
  • Distancias, ángulos y ortogonalidad
  • Sistemas y subespacios ortogonales
  • Proyectores y teorema de aproximación óptima

Diagonalización

  • Valores y vectores propios
  • Descomposición espectral y funciones de matrices
  • Matrices normales
  • Cálculo numérico de autovalores
  • Matrices compatibles
  • Descomposición en valores singulares

4. Actividades académicas

Las actividades que se desarrollarán en la asignatura son las siguientes:

  • Clases teóricas, en las que se exponen los conceptos fundamentales que constituyen el cuerpo de conocimientos básicos que deben aprenderse para conseguir los resultados de aprendizaje relacionados más adelante. Los conceptos teóricos se complementan con ejemplos detallados que ilustran su funcionamiento dentro de un contexto concreto.
  • Clases prácticas, en las que se proponen problemas que deberán resolverse empleando los métodos y conceptos considerados con anterioridad. En estas clases se fomenta la discusión, la participación, la cooperación y la reflexión.
  • Sesiones de evaluación, en las que los alumnos se someten a pruebas escritas sobre ciertas partes bien especificadas del temario que se cubre, o bien exponen públicamente los trabajos elaborados en grupos propuestos en la actividad anterior.
  • Trabajo personal, en el que los alumnos dedican tiempo fuera de clase para estudiar los conceptos impartidos en clase, resolver problemas análogos y/o complementarios a los considerados en clase.
  • Prueba global de evaluación, que consiste en una prueba escrita de toda la asignatura. Hay dos pruebas globales, una por cada convocatoria oficial, y ambas tienen lugar tras la finalización de las clases y cuando el resto de las actividades hayan concluido y hayan sido evaluadas. 

5. Sistema de evaluación

Al comienzo de la asignatura el alumno/a elegirá una de las dos siguientes metodologías de evaluación:
  • Un Sistema de Evaluación continua, que se realizara a lo largo de todo el periodo de enseñanza.
  • Una prueba global de evaluación, que refleje la consecución de los resultados de aprendizaje, al término del periodo de enseñanza.
Sistema de Evaluación continua:
  • Pruebas escritas: Los ejercicios individuales siguen siendo una manera fiable de saber si el alumno tiene capacidad para aplicar los métodos considerados. Dos exámenes se reparten a lo largo del semestre, cada uno abarcando partes diferentes del temario, si bien no siempre pueden ser excluyentes por la propia naturaleza de las Matemáticas. Las pruebas escritas comprenden un 80% de la nota total, repartidas en dos pruebas con valores 40% y 40%. Se necesita una nota mínima de 3 en cada prueba escrita para continuar con la evaluación continua.
  • Controles de participación: Algunas clases de problemas se complementan con la elaboración de ejercicios análogos a los considerados que se someten a evaluación, de forma similar a las pruebas anteriores pero centrados en problemas más concretos y de menor valor. De esta forma se evalúa la colaboración de los alumnos, tanto entre ellos como con el discurso de las clases, y su implicación en las actividades previas que llevan a la resolución de estos controles. Los controles de participación comprenden el 20% de la nota total, repartidos en cuatro controles con valores iguales. Los alumnos podrán aprobar la asignatura por evaluación progresiva si la media aritmética del conjunto de las pruebas escritas y los controles de participación es un 5.

Prueba global de evaluación: En cada una de las dos convocatorias oficiales se puede realizar una prueba global de evaluación, que consta de una prueba global escrita que comprende el 100%. Así, si un alumno no ha podido superar las pruebas escritas y los controles, puede optar mediante esta prueba a lograr la calificación más alta. Todos los alumnos tienen derecho a esta prueba global.