Laurea a distanza in Ingegneria Elettrica

  Metodi Matematici per l'Ingegneria Informazioni Generali | Dove Iscriversi | Piano degli Studi

Prof. Marco Codegone
(Professore Associato al Politecnico di Torino)

40 ore di videolezioni trasmesse in televisione

Scopi

Comprensione delle idee di base e capacità di utilizzo pratico delle serie di Fourier, delle distribuzioni e delle trasformate di Fourier e di Laplace.

Contenuti

Esponenziale complesso.
Polinomi e serie di Fourier.
Funzioni analitiche.
Teoremi di Cauchy e serie di Laurent.
Residui e decomposizione in fratti semplici col metodo dei residui.
Distribuzioni, derivate e limiti nel senso delle distribuzioni.
Trasformate di Fourier di funzioni e di distribuzioni.
Proprietà delle trasformate e trasformate principali.
Antitrasformate di Fourier.
Trasformate di Fourier di segnali periodici.
Trasformate e antitrasformate di Laplace.

Testi

M. CODEGONE, Metodi Matematici per l'Ingegneria, Zanichelli Editore, Bologna 1995

M. CODEGONE, M. CALANCHI, esercizi di Metodi Matematici per l'Ingegneria, Consorzio NETTUNO, Pitagora Editrice Bologna 1999

Materiali di supporto

Personal Computer con software idoneo a rappresentare grafici di funzioni di una o due variabili.

Prerequisiti

Corso Propedeutico di Matematica, Matematica I, Matematica II. Esercitazioni:

Esercitazioni

Per le esercitazioni si predisporranno degli esercizi guidati e dei test di autovalutazione del tipo di quelli presenti nel testo di M.CODEGONE, M.CALANCHI edito da Pitagora nella collana del Consorzio NETTUNO

Titoli delle videolezioni

1Numeri Complessi Introduzione alla forma esponenziale . Richiami sulla forma cartesiana e sulla forma trigonometrica dei Numeri Complessi Prodotto e quoziente come introduzione alla forma esponenzialeMarco Codegone
2Formula di Eulero . Esponenziale complesso, potenze e radici di numeri complessi e loro legami Proprietà del modulo e dell'argomentoMarco Codegone
3Seni e coseni complessi Logaritmi complessi . Seni e coseni, circolari e iperbolici, di numeri complessi e loro legami Logaritmo complessoMarco Codegone
4Funzioni a valori complessi . Funzioni di variabile reale a valori reali o complessi Funzioni periodiche, lunghezza d'onda, frequenza e frequenza angolareMarco Codegone
5Analisi Armonica . Armoniche elementari espresse in forma di seni e coseni e in forma di esponenziale complesso Energia di una armonicaMarco Codegone
6Polinomi di Fourier . Polinomi di Fourier espressi in forma di funzioni circolari e in forma di esponenziali complessi Energia di un polinomio di FourierMarco Codegone
7Polinomio di Fourier di un segnale x(t) . Polinomio di Fourier P(t) con coefficienti tali che sia minima l'energia della differenza tra il segnale x(t) e il polinomio P(t) stesso Disuguaglianza di BesselMarco Codegone
8Serie di Fourier . Serie di Fourier Convergenza nel senso dell'Energia Identità di ParsevalMarco Codegone
9Convergenza puntuale e convergenza uniforme . Definizione di convergenza puntuale e uniforme Segnali continui a tratti Segnali regolarizzati Significato dell'espressione: "Segnale con derivata prima continua a tratti" Applicazioni alla serie di FourierMarco Codegone
10Funzioni di variabile complessa . Limite del rapporto incrementale Integrali di linea in campo complessoMarco Codegone
11Funzioni analitiche . Definizione di derivata e di olomorfia Analiticità e condizioni di Cauchy.Riemann Armonicità della parte reale e della parte immaginaria di una funzione analiticaMarco Codegone
12Formule integrali di Cauchy . Teorema di Cauchy Formule integrali di Cauchy Esistenza delle derivate di ogni ordine per le funzioni olomorfeMarco Codegone
13Serie di Laurent . Serie di Taylor Prova della formula di Eulero Serie di LaurentMarco Codegone
14Zeri e poli del primo ordine . Dallo sviluppo di Laurent, discussione delle singolarità isolate e presentazioni equivalenti per singolarità apparenti, zeri e poli primo ordineMarco Codegone
15Poli di ordine qualunque e singolarità essenziali . A partire dallo sviluppo di Laurent, classificazione delle singolarità isolate e loro definizioni equivalentiMarco Codegone
16Singolarità non uniformi Singolarità non isolate Il punto all'infinito . Sfera di Neumann e il punto all'infinito Singolarità non uniformi e singolarità non isolate Singolarità all'infinitoMarco Codegone
17Residui . Teorema dei residui e calcolo pratico dei residui per poli del primo ordine e di ordine superioreMarco Codegone
18Integrali impropri con il metodo dei residui . Integrali impropri di funzioni razionali lungo l'asse reale Lemma di Jordan per il calcolo di integrali impropri lungo l'asse realeMarco Codegone
19Lemma di Jordan . Lemma di Jordan per il calcolo di integrali lungo cammini paralleli all'asse immaginarioMarco Codegone
20Decomposizione in fratti semplici . poli semplici. Decomposizione in fratti semplici di funzioni razionali con poli semplici con il metodo dei residuiMarco Codegone
21Decomposizione in fratti multipli . poli multipli. Decomposizione in fratti semplici di funzioni razionali con poli multipli con il metodo dei residuiMarco Codegone
22Decomposizione in fratti semplici . poli complessi coniugati. Decomposizioni in fratti semplici di funzioni razionali con poli complessi coniugati con il metodo dei residui, con una presentazione idonea in vista della antitrasformata di LaplaceMarco Codegone
23Distribuzioni . Presentazione delle funzioni come funzionali Funzionali che non provengono da funzioni, delta di Dirac Limiti nel senso delle distribuzioniMarco Codegone
24Derivate distribuzionali . Definizione di derivata distribuzionale Regole pratiche per il calcolo grafico delle derivate distribuzionali di funzioni polinomiali a trattiMarco Codegone
25Prodotto di convoluzione . Modelli lineari, continui, invarianti per traslazioni temporali e causali metodo della risposta impulsiva e convoluzione Proprietà della convoluzioneMarco Codegone
26Trasformata di Fourier . Definizione per funzioni e per distribuzioni Antitrasformata di FourierMarco Codegone
27Proprietà della trasformata di Fourier . Proprietà di linearità, traslazione nel tempo, traslazione in frequenza, riscaldamento, derivata nel tempo, derivata in frequenzaMarco Codegone
28Ulteriori proprietà della trasformata di Fourier. Proprietà di simmetria, coniugazione, realtà e parità, realtà e disparità, convoluzione, prodottoMarco Codegone
29Equazioni con distribuzioni Trasformata di Fourier del gradino. Equazioni in ambito distribuzionale Trasformata di Fourier del gradino unitarioMarco Codegone
30Esempi di trasformate di Fourier . Esempi di trasformate di segnali lineari a tratti, trasformate di seni e coseniMarco Codegone
31Distribuzioni limitate Distribuzioni a crescita lenta . Ancora esempi di trasformate di u(t) per un esponenziale complesso Distribuzioni limitate e distribuzioni temperate o a crescita lenta Esistenza della trasformata di FourierMarco Codegone
32Treno di impulsi . Treno di impulsi come esempio di distribuzione limitata e periodica Trasformata di Fourier del treno di impulsiMarco Codegone
33Trasformata di Fourier di distribuzioni periodiche . Trasformata di Fourier di distribuzioni periodiche Legami tra serie e trasformata di Fourier per funzioni periodicheMarco Codegone
34Esempi di trasformate di Fourier di segnali periodici . Esempi di trasformate di Fourier di segnali periodici, mettendo in evidenza la funzione modulante il treno di impulsi nel dominio delle frequenzeMarco Codegone
35Trasformata di Laplace . Definizione di trasformata di Laplace bilatera per funzioni e distribuzioni Dominio della trasformata di Laplace Legami con la trasformata di Fourier quando l'asse immaginario è contenuto nel dominio della trasformata di LaplaceMarco Codegone
36Proprietà della trasformata di Laplace . Proprietà di linearità, traslazione nel tempo, traslazione rispetto a s, riscaldamento, derivata nel tempo, derivata rispetto a s, coniugazione, Hermitianeità, convoluzioneMarco Codegone
37Esercizi di trasformate di Laplace Trasformata unilatera di Laplace . Trasformate di Laplace di u(t) per esponenziali complessi e della gaussiana Trasformata unilatera di Laplace e proprietà di derivazione in tMarco Codegone
38Antitrasformata di Laplace . Definizione di antitrasformata di Laplace Calcolo delle antitrasformate di fuzioni razionali (eventualmente moltiplicate per esponenziali complessi)Marco Codegone
39Trasformata di Laplace di segnali periodici per t³0 Teoremi del valore finale e iniziale . Definizione di segnale periodico per t³0 e sua trasformata di Laplace Posizione dei poli nel piano complesso di X(s) e comportamento all'infinito di x(t) Teoremi del valore finale e inizialeMarco Codegone
40Uso della trasformata di Laplace nei modelli differenziali Separazione dei termini di transitorio e di regime . Uso della trasformata di Laplace nei modelli differenziali Esempio del circuito RC con ingresso un generatore di tensione e uscita la tensione sul condensatore Risposta all'impulso con condizioni iniziali nulle Risposta forzata con condizioni iniziali nulle Per il circuito RC passabasso esempio di risposta alla porta Risposta a segnali periodici per t³0 e separazione di transitorio e di regime.Marco Codegone
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