silabo de analisis matematico iv

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Ciudad Universitaria Urb. Los Pinos Mz. B s/n Chimbote http:/www.ingenieria.uspvirtual.com Telf. 043-323505 , 043-326150 , 043-329486 anexo 219 - 1 - UNIVERSIDAD SAN PEDRO VICERRECTORADO ACADÉMICO FACULTAD DE INGENIERIA CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL SÍLABO DE ANALISIS MATEMATICO IV I. DATOS INFORMATIVOS: 1.1. Carrera Profesional : INGENIERIA CIVIL 1.2. Código Asignatura : 01506 1.3. Créditos : 03 1.4. Pre-requisito : Análisis Matemático III 1.5. Ciclo de Estudio : V 1.6. Semestre Académico : 2014 1 1.7. Horas : 06 horas semanal. a. Teoría : 3 b. Práctica : 3 1.8. Duración : 17 semanas a. Inicio : 24-03-14 b. Término : 26-07-14 1.9. Docente(s) : Lic. Fís. Jorge Daniel Torres Alvarez 1.10. Correo Electrónico : [email protected] II. FUNDAMENTACIÓN: La asignatura de Análisis Matemático IV, comprende el estudio de las Ecuaciones Diferenciales Ordinarias, útiles en la solución de problemas del mundo real, en particular aquellos problemas que se originan en situaciones físicas en el campo de la Ingeniería Civil. Esta Asignatura tendrá una orientación teórico práctico, incidiendo con mayor frecuencia en la formulación, solución e interpretación de problemas de aplicación. Al finalizar esta asignatura el estudiante estará en condiciones de identificar y resolver problemas que se dan en campo de la Ingeniería, mediante el uso de los modelos que proporcionan las ecuaciones diferenciales ordinarias. Esta asignatura está estructurada en las siguientes unidades: Ecuaciones Diferenciales Ordinarias de Primer Orden, Ecuaciones Diferenciales Ordinarias de Orden Superior, Solución de Ecuaciones Diferenciales mediante el uso de series, La Transformada de Laplace. Los conocimientos previos que serán utilizados por el estudiante de Análisis Matemático III, son los tópicos referentes a Funciones, Límites, Continuidad, Derivadas e Integrales de una y varias variables adquiridos en las Asignaturas de Análisis Matemático I y II. Durante el desarrollo de la asignatura, se practica la metodología centrada en el proceso de aprendizaje del estudiante, quien participa en forma activa, cooperativa, se promueve el desarrollo de habilidades del pensamiento crítico y creativo, la toma de decisiones y solución de problemas, en forma permanente. Se propicia la evaluación participativa, autoevaluación y coevaluación.

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  • Ciudad Universitaria Urb. Los Pinos Mz. B s/n Chimbote http:/www.ingenieria.uspvirtual.com Telf. 043-323505 , 043-326150 , 043-329486 anexo 219 - 1 -

    UNIVERSIDAD SAN PEDRO VICERRECTORADO ACADMICO

    FACULTAD DE INGENIERIA

    CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

    SLABO DE ANALISIS MATEMATICO IV

    I. DATOS INFORMATIVOS:

    1.1. Carrera Profesional : INGENIERIA CIVIL

    1.2. Cdigo Asignatura : 01506

    1.3. Crditos : 03

    1.4. Pre-requisito : Anlisis Matemtico III

    1.5. Ciclo de Estudio : V

    1.6. Semestre Acadmico : 2014 1

    1.7. Horas : 06 horas semanal.

    a. Teora : 3

    b. Prctica : 3

    1.8. Duracin : 17 semanas

    a. Inicio : 24-03-14

    b. Trmino : 26-07-14

    1.9. Docente(s) : Lic. Fs. Jorge Daniel Torres Alvarez

    1.10. Correo Electrnico : [email protected]

    II. FUNDAMENTACIN:

    La asignatura de Anlisis Matemtico IV, comprende el estudio de las Ecuaciones Diferenciales

    Ordinarias, tiles en la solucin de problemas del mundo real, en particular aquellos problemas

    que se originan en situaciones fsicas en el campo de la Ingeniera Civil.

    Esta Asignatura tendr una orientacin terico prctico, incidiendo con mayor frecuencia en la formulacin, solucin e interpretacin de problemas de aplicacin. Al finalizar esta asignatura

    el estudiante estar en condiciones de identificar y resolver problemas que se dan en campo de la

    Ingeniera, mediante el uso de los modelos que proporcionan las ecuaciones diferenciales

    ordinarias.

    Esta asignatura est estructurada en las siguientes unidades: Ecuaciones Diferenciales Ordinarias

    de Primer Orden, Ecuaciones Diferenciales Ordinarias de Orden Superior, Solucin de

    Ecuaciones Diferenciales mediante el uso de series, La Transformada de Laplace. Los

    conocimientos previos que sern utilizados por el estudiante de Anlisis Matemtico III, son los

    tpicos referentes a Funciones, Lmites, Continuidad, Derivadas e Integrales de una y varias

    variables adquiridos en las Asignaturas de Anlisis Matemtico I y II.

    Durante el desarrollo de la asignatura, se practica la metodologa centrada en el proceso de

    aprendizaje del estudiante, quien participa en forma activa, cooperativa, se promueve el

    desarrollo de habilidades del pensamiento crtico y creativo, la toma de decisiones y solucin de

    problemas, en forma permanente. Se propicia la evaluacin participativa, autoevaluacin y

    coevaluacin.

  • Ciudad Universitaria Urb. Los Pinos Mz. B s/n Chimbote http:/www.ingenieria.uspvirtual.com Telf. 043-323505 , 043-326150 , 043-329486 anexo 219 - 2 -

    III. TEMA TRANSVERSAL:

    Responsabilidad Social, Investigacin Cientfica y Acreditacin

    IV. VALORES:

    Responsabilidad, respeto, justicia, honestidad y perseverancia.

    V. PERFIL DEL EGRESADO DIMENSIN PERSONAL SOCIAL

    Analiza las necesidades sociales en el rea de vivienda y se preocupa de su solucin a travs

    de obras de infraestructura.

    Planifica, disea y construye edificios, infraestructura de agua y desage, pavimentos,

    canales, estructuras hidrulicas y obras de proteccin ambiental.

    Elabora estudios de pre factibilidad y definitivos de proyectos de Ingeniera Civil.

    Investiga y analiza los tipos de suelos y subsuelos para determinar los efectos probables de

    las obras proyectadas.

    Define y analiza la relacin de costo-beneficio de una obra.

    VI. COMPETENCIAS Y CAPACIDADES:

    6.1 Competencia General:

    Adquiere conocimientos en ciencias bsicas y los aplica a la comprensin y solucin de

    problemas reales.

    6.2 Competencia Especifica:

    Analiza, traduce, resuelve e interpreta problemas relacionados con situaciones reales de la

    Ingeniera Civil, identificando el modelo matemtico adecuado que est en trminos de las

    Ecuaciones Diferenciales Ordinarias.

    6.3 Capacidades:

    6.3.1 Analiza, traduce, resuelve e interpreta problemas relacionados con

    situaciones reales de la Ingeniera Civil, identificando el modelo

    matemtico adecuado que est en trminos de las Ecuaciones Diferenciales

    Ordinarias de primer orden.

    6.3.2 Analiza, traduce, resuelve e interpreta problemas relacionados con

    situaciones reales de la Ingeniera Civil, identificando el modelo

    matemtico adecuado que est en trminos de las Ecuaciones Diferenciales

    Ordinarias Lineales.

    6.3.3 Analiza, traduce, resuelve e interpreta problemas relacionados con

    situaciones reales de la Ingeniera Civil, identificando el modelo

    matemtico adecuado que est en trminos de las Ecuaciones Diferenciales

    Ordinarias, las cuales son resueltas por medio de series.

    6.3.4 Analiza, traduce, resuelve e interpreta problemas relacionados con

    situaciones reales de la Ingeniera Civil, identificando el modelo

    matemtico adecuado que est en trminos de las Ecuaciones Diferenciales

    Ordinarias Lineales que son resueltas por medio de la Transformada de

    Laplace.

  • Ciudad Universitaria Urb. Los Pinos Mz. B s/n Chimbote http:/www.ingenieria.uspvirtual.com Telf. 043-323505 , 043-326150 , 043-329486 anexo 219 - 3 -

    VII. PROGRAMACIN ACADMICA:

    7.1 PRIMERA UNIDAD DE APRENDIZAJE:

    A. Nombre de la Unidad: Ecuaciones Diferenciales Ordinarias de Orden I

    B. Duracin: 05 semanas

    C. Capacidades de la Unidad:

    Resolver problemas relacionados con su carrera aplicando ecuaciones diferenciales

    ordinarias de primer orden

    D. CONTENIDOS:

    SEMANA CONTENIDOS

    CONCEPTUALES

    CONTENIDOS

    PROCEDIMENTALES

    CONTENIDOS

    ACTITUDINALES

    01

    Ecuaciones Diferenciales (ED): Definicin , orden,

    grado, clasificacin,

    solucin y construccin

    de una ED.

    Ecuacin diferencial Ordinaria (EDO) de

    primer orden: Notacin,

    tipos de solucin,

    problemas de valor

    inicial. Interpretacin

    geomtrica.

    Define e identifica el orden, grado y la solucin

    de una ecuacin diferencial.

    Forma la ecuacin diferencial a partir de una

    familia de curvas.

    Interpreta un problema de valor inicial.

    Respeto a las normas de

    convivencia.

    Perseverancia en la tarea.

    Disposicin

    emprendedora.

    Disposicin cooperativa y

    democrtica.

    Trabajo en equipo.

    02

    Mtodos de solucin de una EDO de orden 1:

    Mtodos de separacin de

    variables y reducibles a

    variable separable.

    Aplica el mtodo de separacin de variables en

    una EDO.

    Identifica las EDO que se reducen a variable

    separable.

    Respeto a las normas de

    convivencia.

    Perseverancia en la tarea.

    03

    Ecuaciones diferenciales homogneas y reducibles

    a homogneas.

    Ecuaciones diferenciales exactas. Aplicaciones

    geomtricas.

    Identifica una EDO homognea , exacta y

    aplica el mtodo de

    solucin

    Aplica el mtodo a problemas geomtricos que

    se reducen a EDO

    homogneas y exactas.

    Disposicin cooperativa y

    democrtica.

    Trabajo en equipo.

    04

    EDO lineales de primer orden. Aplicaciones

    Identifica una EDO lineal, resuelve y aplica a

    problemas de ingeniera.

    Respeto a las normas de

    convivencia.

    05

    Ecuaciones de Bernoulli y de Riccati.

    Ecuaciones diferenciales de primer orden y grado

    n.

    Ecuaciones de Lagrange y de Clairouts.

    PRIMERA PRACTICA CALIFICADA

    Identifica las ecuaciones de Bernoulli y aplica el

    mtodo de solucin.

    Identifica y resuelve una EDO de primer orden y

    grado n.

    Identifica una EDO de Lagrange y Clairouts y la

    resuelve.

    Disposicin

    emprendedora.

  • Ciudad Universitaria Urb. Los Pinos Mz. B s/n Chimbote http:/www.ingenieria.uspvirtual.com Telf. 043-323505 , 043-326150 , 043-329486 anexo 219 - 4 -

    7.2 SEGUNDA UNIDAD DE APRENDIZAJE:

    A. Nombre de la Unidad: Ecuaciones Diferenciales Lineales de Orden Superior

    B. Duracin: 05 semanas

    C. Capacidades de la Unidad:

    Resolver problemas relacionados con su carrera aplicando ecuaciones diferenciales

    lineales de orden superior.

    D. CONTENIDOS:

    SEMANA CONTENIDOS

    CONCEPTUALES

    CONTENIDOS

    PROCEDIMENTALES

    CONTENIDOS

    ACTITUDINALES

    06

    Ecuaciones Diferenciales lineales

    (EDOL) de orden n.

    Existencia y unicidad de soluciones de EDOL.

    Identifica y denota una EDO homognea y no homognea.

    Respeto a las normas de

    convivencia.

    Perseverancia en la tarea.

    Disposicin cooperativa y

    democrtica.

    Trabajo en equipo.

    07

    Independencia lineal de funciones. El

    Wronskiano.

    EDOL con coeficientes constantes: homogneas.

    Define y denota una EDO de coeficientes constantes.

    Resuelve una EDO lineal homognea.

    Respeto a las normas de

    convivencia.

    Perseverancia en la tarea.

    08

    Solucin de una ecuacin diferencial no

    homognea: Mtodo de

    los coeficientes

    indeterminados.

    EXAMEN PARCIAL

    Aplica el mtodo de los coeficientes indeterminados

    en la solucin de EDO lineal

    no homognea.

    Disposicin cooperativa y

    democrtica.

    Trabajo en equipo.

    09

    Mtodo de Variacin de parmetros.

    Ecuaciones diferenciales de coeficientes

    variables.

    La ecuacin de Cauchy. La ecuacin de Euler.

    Aplica el mtodo de variacin de parmetros en la

    solucin de EDO lineal no

    homognea.

    Define y resuelve una ecuacin con coeficientes

    variables.

    Respeto a las normas de

    convivencia.

    10

    Sistemas de ecuaciones diferenciales Ordinarias:

    Definicin.

    Aplicaciones de los Sistemas de ecuaciones

    diferenciales.

    Resuelve y aplica un sistema de ecuaciones diferenciales

    lineales ordinarias a

    problemas relacionados con

    la ingeniera.

    Disposicin

    emprendedora.

  • Ciudad Universitaria Urb. Los Pinos Mz. B s/n Chimbote http:/www.ingenieria.uspvirtual.com Telf. 043-323505 , 043-326150 , 043-329486 anexo 219 - 5 -

    7.3 TERCERA UNIDAD DE APRENDIZAJE:

    A. Nombre de la Unidad: Solucin de una Ecuacin Diferencial Mediante Series.

    B. Duracin: 02 semanas

    C. Capacidades de la Unidad:

    Resolver problemas relacionados con su carrera aplicando ecuaciones diferenciales

    mediante series.

    D. CONTENIDOS:

    SEMANA CONTENIDOS

    CONCEPTUALES

    CONTENIDOS

    PROCEDIMENTALES

    CONTENIDOS

    ACTITUDINALES

    11

    Series: Definicin. Propiedades. Criterios de

    Convergencia.

    Derivacin e integracin de series.

    Define y denota una serie infinita.

    Analiza e interpreta la convergencia de una serie.

    Analiza e interpreta la derivada e integral de una

    serie.

    Respeto a las normas de

    convivencia.

    Disposicin cooperativa y

    democrtica.

    Trabajo en equipo.

    12

    Series de potencias:

    Solucin de una ecuacin diferencial de primer

    orden.

    Solucin de una ecuacin diferenciadle segundo

    orden.

    SEGUNDA PRACTICA CALIFICADA

    Define y denota una serie de potencias.

    Analiza y aplica las series a una EDO de primer orden.

    Analiza y aplica las series a una EDO de segundo

    orden.

    Respeto a las normas de

    convivencia.

  • Ciudad Universitaria Urb. Los Pinos Mz. B s/n Chimbote http:/www.ingenieria.uspvirtual.com Telf. 043-323505 , 043-326150 , 043-329486 anexo 219 - 6 -

    7.4 CUARTA UNIDAD DE APRENDIZAJE:

    A. Nombre de la Unidad: Transformada de Laplace

    B. Duracin: 02 semanas

    C. Capacidades de la Unidad:

    Resolver problemas relacionados con su carrera mediante la Transformada de

    Laplace

    D. CONTENIDOS:

    SEMANA CONTENIDOS

    CONCEPTUALES

    CONTENIDOS

    PROCEDIMENTALES

    CONTENIDOS

    ACTITUDINALES

    13

    Definicin. Notacin de la transformada de

    Laplace.

    Transformada de Laplace de funciones

    elementales.

    Condiciones para la existencia de la

    Transformada de

    Laplace.

    Trasformada inversa de Laplace.

    Define y calcula la transformada de Laplace de

    funciones.

    Usa la tabla para calcular la transformada de Laplace de

    funciones elementales.

    Analiza las condiciones de existencia de la transformada

    de Laplace de una funcin.

    Calcula la transformada inversa de Laplace de una

    funcin.

    Respeto a las normas de

    convivencia.

    Perseverancia en la tarea.

    Disposicin cooperativa y

    democrtica.

    Trabajo en equipo.

    14

    Algunas propiedades importantes de la

    transformada de

    Laplace: primera

    propiedad de traslacin,

    segunda propiedad de

    traslacin y propiedad

    del cambio de escala.

    Aplica las propiedades para obtener la transformada de

    Laplace de funciones.

    Respeto a las normas de

    convivencia.

    Perseverancia en la tarea.

    15

    La transformada de Laplace de la derivada.

    La transformada de Laplace de Integrales

    Transformada Inversa de Laplace.

    Calcula la transformada de Laplace en derivadas e

    Integrales de funciones.

    Define y calcula la transformada Inversa de

    Laplace de funciones.

    Disposicin cooperativa y

    democrtica.

    Trabajo en equipo.

    16

    Aplicacin de la Transformada de

    Laplace a la solucin de

    problemas de

    ecuaciones diferenciales

    lineales con coeficientes

    constantes de la

    dinmica estructural

    EXAMEN FINAL

    Resuelve ecuaciones diferenciales ordinarias de la

    dinmica estructural por

    medio de la transformada de

    Laplace.

    Respeto a las normas de

    convivencia.

    17 SEMANA: EVALUACIN APLAZADOS

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    VIII. ESTRATEGIAS METODOLGICAS:

    8.1 Mtodo Participativo.- Explicacin del docente, trabajo individual, trabajo grupal, prctica

    de metacognicin.

    8.2 Tcnicas Participativas.- pequeo grupo de discusin, lluvia de ideas, panel, mesa redonda,

    mtodo de situaciones, confrontacin de ideas.

    8.3 Aprendizaje Basado en problemas.

    IX. MATERIALES Y OTROS RECURSOS DIDCTICOS:

    9.1 Humanos. Alumnos, docentes y directores de colegios .

    9.2 Materiales: Separatas brindadas por el docente. Programas multimedia.

    X. DISEO DE LA EVALUACIN DEL APRENDIZAJE:

    10.1 Diagnostica: Los contenidos a evaluar son:

    Ecuaciones diferenciales ordinarias de primer orden

    Ecuaciones diferenciales de orden superior

    Solucin de ecuaciones diferenciales mediante series

    Transformada de Laplace

    10.2 Formativa: Es permanente, por capacidades. Practicar: responsabilidad, respeto,

    criticidad, creatividad, solidaridad. Participacin en clase, presentacin de tarea y las

    prcticas calificadas.

    10.3 Sumativa: La nota final se obtendr segn reglamento (promedio del primer y segundo

    parcial).

    10.4 Requisitos de aprobacin: Estar matriculado en la asignatura, registrar asistencia no

    menor al 70% de las clases, obtener un promedio final no menor de once (11) (En los

    exmenes se considera la calificacin vigesimal de 00 a 20). El medio punto (0.5) tiene valor

    en el promedio final.

    Si el alumno obtiene un promedio final menor a 10.50, deber rendir un examen de aplazados,

    previo pago en Tesorera por dicho derecho.

    Cronograma:

    I parcial: 20 al 25/05/14

    II parcial: 15 al 20/07/14

    EXAMEN DE APLAZADOS: 22 al 26/07/14

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    10.5 Evaluacin Metodolgica:

    N

    UNIDAD CAPACIDAD INDICADORES TCNICAS INSTRUMENTOS

    MOMENTOS

    E P F

    1

    1

    Interpreta correctamente

    los problemas con el

    anlisis vectorial

    Expositiva Practica calificas

    2

    Interpreta las condiciones

    de equilibrio de una

    partcula.

    expositiva Exposicin de un

    trabajo

    3

    Interpreta correctamente

    las ecuaciones de equilibrio

    del cuerpo rgido

    Expositiva Practica calificas

    2

    4

    Analiza la aplicacin de

    los miembros en las

    diversas estructuras

    Expositiva Practica calificas

    5

    Analiza la aplicacin de los

    mtodos de secciones y/o

    nudos en el anlisis de

    fuerza y momento flector

    de una viga en particular...

    Expositiva Exposicin de un

    trabajo

    XI. REFERENCIAS BIBLIOGRFCAS:

    11.1 ESPINOZA RAMOS E.: Anlisis Matemtico IV 2da Edic. Servicios Grficos J.J. 2008 11.2 ROSS, S.L. : Ecuaciones Diferenciales. Edit. Revert. Mxico. 2006. 11.3 KIKISELIOV,A.KRASNOV :Problemas de Ecuaciones Diferenciales Ordinarias.Edit. Mir Mosc

    1999. 11.4 SPIEGEL, M. : Ecuaciones Diferenciales Aplicadas. Edit. Prentice Hall. 2006. Mxico. 11.5 SPIEGEL, M.: Transformada de Laplace. Edit. Mc Graw Hill 1990. Mxico. 11.6 DERRICK / GROSSMAN : Ecuaciones Diferenciales con Aplicaciones. Edit. Fondo

    Educativo Interamericano. Mexzico 1994

    Cajamarca, Marzo del 2014

    ______________________________

    Lic. Fs. Jorge Daniel Torres Alvarez

    Docente del curso