Wydział Elektryczny - Elektrotechnika (N1)
Sylabus przedmiotu Metody matematyczne w elektrotechnice:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Elektrotechnika | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia niestacjonarne | Poziom | pierwszego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | inżynier | ||
| Obszary studiów | nauk technicznych, studiów inżynierskich | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Metody matematyczne w elektrotechnice | ||
| Specjalność | przedmiot wspólny | ||
| Jednostka prowadząca | Katedra Elektrotechniki Teoretycznej i Informatyki | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Stanisław Gratkowski <Stanislaw.Gratkowski@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | Andrzej Brykalski <Andrzej.Brykalski@zut.edu.pl>, Irena Karpik <Irena.Karpik@zut.edu.pl>, Krzysztof Stawicki <Krzysztof.Stawicki@zut.edu.pl>, Maciej Zwierzchowski <Maciej.Zwierzchowski@zut.edu.pl> | ||
| ECTS (planowane) | 8,0 | ECTS (formy) | 8,0 |
| Forma zaliczenia | egzamin | Język | polski |
| Blok obieralny | — | Grupa obieralna | — |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Zaliczenie przedmiotu Matematyka. |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Zdobycie przez studenta wiedzy i umiejętności w zakresie omawianych treści programowych, niezbędnych do dalszego kształcenia na kierunkach technicznych oraz do korzystania z metod matematycznych do opisu procesów fizycznych i ekonomicznych. |
| C-2 | Zapoznanie z podstawowymi metodami numerycznymi oraz poszerzenie zakresu znajomości metod matematycznych, co ma umożliwić nabycie umiejętności tworzenia algorytmów numerycznych i podejmowanie decyzji projektowych na poziomie inżynierskim w zakresie zadań obliczeniowych elektrotechniki. |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| ćwiczenia audytoryjne | ||
| T-A-1 | Rozwiązywanie zadań i problemów matematycznych niezbędnych do utrwalenia wiedzy z zakresu wykładów. | 10 |
| 10 | ||
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Wprowadzenie do Matlaba | 1 |
| T-L-2 | Rozwiązywanie równań nieliniowych | 1 |
| T-L-3 | Układ równań liniowych (eliminacja Gaussa) | 2 |
| T-L-4 | Interpolacja | 1 |
| T-L-5 | Całkowanie numeryczne | 1 |
| T-L-6 | Różniczkowanie numeryczne | 2 |
| T-L-7 | Operatory różniczkowe: gradient, dywergencja, rotacja | 4 |
| T-L-8 | Metoda odbić zwierciadlanych | 1 |
| T-L-9 | Metoda różnic skończonych | 1 |
| T-L-10 | Metoda elementów skończonych | 5 |
| T-L-11 | Elementy statystyki | 1 |
| 20 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Podstawowe równania różniczkowe rzędu pierwszego: równanie o zmiennych rozdzielonych, równanie liniowe jednorodne i niejednorodne. Podstawowe równania różniczkowe rzędu drugiego: równania rzędu drugiego sprowadzalne do równań rzędu pierwszego; równania o stałych współczynnikach. | 3 |
| T-W-2 | Funkcje dwóch zmiennych: definicja, pochodna cząstkowa, ekstrema lokalne funkcji dwóch zmiennych. | 2 |
| T-W-3 | Szeregi potęgowe i funkcyjne. | 8 |
| T-W-4 | Szeregi Fouriera. | 3 |
| T-W-5 | Transformata Laplace'a. | 2 |
| T-W-6 | Całka niewłaściwa. | 2 |
| T-W-7 | Podstawowe pojęcia w metodach numerycznych. | 1 |
| T-W-8 | Wybrane metody rozwiązywania równań nieliniowych. | 1 |
| T-W-9 | Wybrane zagadnienia algebry liniowej: rozwiązywanie układów równań liniowych i grupy układów równań, odwracanie macierzy | 2 |
| T-W-10 | Interpolacja i aproksymacja | 1 |
| T-W-11 | Numeryczne różniczkowanie i całkowanie | 1 |
| T-W-12 | Numeryczne metody rozwiązywania równań różniczkowych zwyczajnych | 1 |
| T-W-13 | Metoda odbić zwierciadlanych w zagadnieniach elektrotechniki | 2 |
| T-W-14 | Układy współrzędnych; operatory różniczkowe: dywergencja, gradient, rotacja, operator Laplace’a dla funkcji skalarnej i wektorowej; przykłady równań różniczkowych cząstkowych w zagadnieniach elektrotechniki | 3 |
| T-W-15 | Metoda rozdzielenia zmiennych i jej zastosowania, funkcje specjalne | 3 |
| T-W-16 | Metody różnicowe, wprowadzenie do metody elementów skończonych | 3 |
| T-W-17 | Podstawy rachunku prawdopodobieństwa i statystyki | 2 |
| 40 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| ćwiczenia audytoryjne | ||
| A-A-1 | Udział w ćwiczeniach audytoryjnych. | 10 |
| A-A-2 | Samodzielne rozwiązywanie zadań i analizowanie problemów. | 48 |
| A-A-3 | Konsultacje. | 2 |
| 60 | ||
| laboratoria | ||
| A-L-1 | Uczestnictwo w zajęciach. | 20 |
| A-L-2 | Przygotowanie do zajęć. | 40 |
| 60 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | Uczestnictwo w zajęciach. | 40 |
| A-W-2 | Samodzielne studiowanie tematyki wykładów wraz ze studiowaniem literatury. | 70 |
| A-W-3 | Przygotowanie do egzaminu. | 10 |
| 120 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Wykład informacyjno-problemowy. |
| M-2 | Dyskusja. |
| M-3 | Ćwiczenia laboratoryjne z użyciem komputera. |
| M-4 | Metody problemowe z użyciem dostępnego na zajęciach sprzętu i oprogramowania. |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena formująca: Wykład: na podstawie dyskusji. |
| S-2 | Ocena formująca: Ćwiczenia audytoryjne: na podstawie samodzielnego lub za pomocą grupy rozwiązywania zadań przy tablicy. |
| S-3 | Ocena formująca: Sprawdziany przed rozpoczęciem każdego ćwiczenia laboratoryjnego. |
| S-4 | Ocena formująca: Ocena pracy studenta podczas wykonywania ćwiczeń laboratoryjnych. |
| S-5 | Ocena podsumowująca: Sprawdziany zaliczające ćwiczenia audytoryjne oraz poprawy sprawdzianów. |
| S-6 | Ocena podsumowująca: Egzamin pisemny połączony z egzaminem ustnym. |
Zamierzone efekty kształcenia - wiedza
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| EL_1A_C02_W01 Ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę niezbędną do matematycznego opisu i analizy zagadnień elektrotechniki. | EL_1A_W01 | T1A_W01, T1A_W07 | InzA_W02 | C-1, C-2 | T-W-1, T-W-2, T-W-3, T-W-4, T-W-5, T-W-6, T-W-7, T-W-9, T-W-10, T-W-11, T-W-12, T-W-13, T-W-14, T-W-15, T-W-16, T-W-17, T-W-8 | M-1, M-2, M-4 | S-6, S-1 |
Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| EL_1A_C02_U01 Student potrafi wykorzystać zdobytą wiedzę oraz znalezione w literaturze fakty do rozwiązywania zadań i problemów matematycznych i inżynierskich. | EL_1A_U07 | T1A_U08, T1A_U09 | InzA_U01, InzA_U02 | C-1, C-2 | T-A-1 | M-1, M-2, M-4 | S-5, S-6, S-2 |
| EL_1A_C02_U02 Student potrafi wykorzystać poznane metody, modele matematyczne i symulacje komputerowe do rozwiązywania problemów matematycznych i inżynierskich. | EL_1A_U07 | T1A_U08, T1A_U09 | InzA_U01, InzA_U02 | C-2 | T-L-1, T-L-2, T-L-3, T-L-4, T-L-5, T-L-6, T-L-7, T-L-8, T-L-9, T-L-10, T-L-11 | M-3 | S-3, S-4 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| EL_1A_C02_W01 Ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę niezbędną do matematycznego opisu i analizy zagadnień elektrotechniki. | 2,0 | |
| 3,0 | Student ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę niezbędną do matematycznego opisu i analizy zagadnień elektrotechniki. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| EL_1A_C02_U01 Student potrafi wykorzystać zdobytą wiedzę oraz znalezione w literaturze fakty do rozwiązywania zadań i problemów matematycznych i inżynierskich. | 2,0 | |
| 3,0 | Student potrafi wykorzystać zdobytą wiedzę oraz znalezione w literaturze fakty do rozwiązywania zadań i problemów matematycznych i inżynierskich. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 | ||
| EL_1A_C02_U02 Student potrafi wykorzystać poznane metody, modele matematyczne i symulacje komputerowe do rozwiązywania problemów matematycznych i inżynierskich. | 2,0 | |
| 3,0 | Student potrafi wykorzystać poznane metody, modele matematyczne i symulacje komputerowe do rozwiązywania problemów matematycznych i inżynierskich. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Literatura podstawowa
- Baron B., Piątek Ł, Metody numeryczne w C++ Builder, Helion, 2004
- Dahlgquist G., Bjöck A., Metody numeryczne, PWN, Warszawa, 1983
- Fortuna Z., Macukow B., Wąsowski J., Metody numeryczne, WNT, Warszawa, 1982
- Jankowscy J. i M., Przegląd metod i algorytmów numerycznych cz. 1 i 2, WNT, Warszawa, 1975
- Kiełbasiński A., Schwetlick H., Numeryczna algebra liniowa, WNT, Warszawa, 1992
- Ralston A., Wstęp do analizy numerycznej, PWN, Warszawa, 1983
- Kosma Z., Metody numeryczne dla zastosowań inżynierskich, Wydawnictwo Politechniki Radomskiej, Radom, 1999
- Kącki E., Równania różniczkowe cząstkowe w zagadnieniach fizyki i techniki, WNT, Warszawa, 1992
- Grzymkowski R., Kapusta A., Nowak I., Słota D., Metody numeryczne. Zagadnienia brzegowe, Wydawnictwo Pracowni Komputerowej Jacka Skalmierskiego, Gliwice, 2003
Literatura dodatkowa
- Chari M.V.K., Salon S.J., Numerical methods in electromagnetism, Academic press, New York, 2000