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Orientación Universidad
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Metodos numericos Silabos 2019, Apuntes de Métodos Numéricos

Silabo de métodos numéricos ciclo 2019-B

Tipo: Apuntes

2019/2020

Subido el 22/05/2020

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO
FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y MATEMÁTICA
ESCUELA PROFESIONAL DE FÍSICA
SÍLABO
I. DATOS GENERALES:
1.1 Asignatura : MÉTODOS NUMÉRICOS DE LA FÍSICA
1.2 Código : EE-401
1.3 Condición : Obligatorio
1.4 Requisito : EE-203
1.5 N° Horas de Clase : Teoría : 04 Horas
Práctica : 00 Horas
Laboratorio : 04 Horas
1.6 N° de Créditos : 06
1.7 Ciclo : IV
1.8 Semestre Académico : 2019-B
1.9 Duración : 17 semanas
1.10 Docente : Mg. Jorge Luis Godier Amburgo.
II. SUMILLA:
Naturaleza: Asignatura teórica-práctica perteneciente al área de estudios específicos.
Propósito: Proporcionar al estudiante, las técnicas numéricas de computación, considerando
como herramienta el lenguaje de programación científica Fortran 95. Capacitar al estudiante
para explorar regiones de comportamiento físico solo accesibles con el cálculo numérico.
Contenido: Raíces de ecuaciones no lineales, raíz de intervalos cerrados, método de
bisección, falsa posición, método abierto, iteración de punto fijo, método de Newton Raphson,
secante. Análisis de error en los métodos iterativos, aceleración de convergencia, raíces de
polinomios y el método de Muller. Técnicas iterativas en algebra de matrices. Normas y
vectores de matrices, autovalores y autovectores, técnicas iterativas para resolver sistemas
lineales, estimación de error y refinamiento iterativo. Métodos exactos, método de Gauss,
Gauss-Jordán, inversa, Cholesky. Métodos iterativos, Jacobi, Gauss-Seidel. Algebra lineal y
autovalores, métodos de potencia, método de Householder, algoritmo QR. Método para
sistemas de ecuaciones no lineales. Puntos fijos para funciones de varias variables, método
de newton, método cuasi-newton, técnicas de descenso rápido. Interpolación y aproximación
polinomial, polinomio de Lagrange, interpolación de Neville, diferencias divididas, “splines”
cúbicos y de Hermite. Aplicaciones al trabajo científico y tecnológico.
III. COMPETENCIAS DE LA ASIGNATURA
COMPETENCIAS GENERALES
Genera nuevas técnicas y algoritmos del álgebra lineal numérica y teoría de la aproximación;
así como, organiza y planifica la solución numérica de ecuaciones diferenciales para
problemas aplicados a la ciencia y tecnología.
COMPETENCIAS DE LA ASIGNATURA
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y MATEMÁTICA

ESCUELA PROFESIONAL DE FÍSICA

SÍLABO

I. DATOS GENERALES:

1.1 Asignatura : MÉTODOS NUMÉRICOS DE LA FÍSICA

1.2 Código : EE-

1.3 Condición : Obligatorio

1.4 Requisito : EE-

1.5 N° Horas de Clase : Teoría : 04 Horas

Práctica : 00 Horas

Laboratorio : 04 Horas

1.6 N° de Créditos : 06

1.7 Ciclo : IV

1.8 Semestre Académico : 2019-B

1.9 Duración : 17 semanas

1.10 Docente : Mg. Jorge Luis Godier Amburgo.

II. SUMILLA:

Naturaleza: Asignatura teórica-práctica perteneciente al área de estudios específicos.

Propósito: Proporcionar al estudiante, las técnicas numéricas de computación, considerando

como herramienta el lenguaje de programación científica Fortran 95. Capacitar al estudiante

para explorar regiones de comportamiento físico solo accesibles con el cálculo numérico.

Contenido: Raíces de ecuaciones no lineales, raíz de intervalos cerrados, método de

bisección, falsa posición, método abierto, iteración de punto fijo, método de Newton Raphson,

secante. Análisis de error en los métodos iterativos, aceleración de convergencia, raíces de

polinomios y el método de Muller. Técnicas iterativas en algebra de matrices. Normas y

vectores de matrices, autovalores y autovectores, técnicas iterativas para resolver sistemas

lineales, estimación de error y refinamiento iterativo. Métodos exactos, método de Gauss,

Gauss-Jordán, inversa, Cholesky. Métodos iterativos, Jacobi, Gauss-Seidel. Algebra lineal y

autovalores, métodos de potencia, método de Householder, algoritmo QR. Método para

sistemas de ecuaciones no lineales. Puntos fijos para funciones de varias variables, método

de newton, método cuasi-newton, técnicas de descenso rápido. Interpolación y aproximación

polinomial, polinomio de Lagrange, interpolación de Neville, diferencias divididas, “splines”

cúbicos y de Hermite. Aplicaciones al trabajo científico y tecnológico.

III. COMPETENCIAS DE LA ASIGNATURA

COMPETENCIAS GENERALES

Genera nuevas técnicas y algoritmos del álgebra lineal numérica y teoría de la aproximación;

así como, organiza y planifica la solución numérica de ecuaciones diferenciales para

problemas aplicados a la ciencia y tecnología.

COMPETENCIAS DE LA ASIGNATURA

Son aquellas competencias especiales que contribuyen a la formación de la competencia

general.

COMPETENCIAS ESPECÍFICAS, CAPACIDADES Y ACTITUDES

COMPETENCIAS CAPACIDADES ACTITUDES Demuestra habilidad en la aplicación de los métodos numéricos y técnicas computacionales para la solución de sistemas de ecuaciones lineales, mediante aproximaciones iterativas; específicos para sistemas muy grandes que ocurren frecuentemente en ingeniería de modelado y problemas científicos. Maneja elementos intermedios de programación, comandos y proposiciones necesarias para realizar codificaciones avanzadas en el lenguaje de programación Fortran. Demuestra habilidad para aproximar datos experimentales, para obtener estimaciones intermedias y versiones simplificadas de funciones en un número de valores discretos a lo largo del dominio de interés Investigación Formativa: Analiza datos y elabora de tablas, gráficos, procedentes de los códigos y algoritmos computacionales elaborados para identificación de variables. Emplea técnicas iterativas en algebra de matrices con los principales métodos computacionales para obtener numéricamente las raíces de ecuaciones no lineales, señalando sus limitaciones y proponiendo adicionalmente un algoritmo y codificación para cada uno. Utiliza técnicas iterativas para resolver sistemas de ecuaciones lineales, estimación de error y refinamiento iterativo, métodos exactos e iterativos. Emplea los métodos de solución de sistemas de ecuaciones no lineales, técnicas de descenso rápido, Interpolación y aproximación polinomial con aplicaciones al trabajo científico y tecnológico Investigación Formativa: Emplea métodos computacionales y numéricos para formulación de indicadores. EL PRODUCTO ACREDITABLE ES UN INFORME DE INVESTIGACIÓN Propicia la participación activa de los estudiantes a través de intervenciones orales y debates en clase. Propicia una disposición de ánimo en relación con la solución numérica de problemas físicos, mediante el computador. Fomenta el uso correcto de las citas bibliográficas cuando se extraiga información de un texto digital o impreso. Propicia la reflexión, el análisis crítico constructivo sobre los temas tratados en clase. Fomenta la tolerancia y respeto respecto a opiniones antagónicas.

IV. PROGRAMACIÓN POR UNIDADES DE APRENDIZAJE:

NÚMERO DE LA UNIDAD: Primera Unidad.

DURACIÓN: Semanas: 1ra., 2da., 3ra. y 4ta. Semanas

Fecha de Inicio: 12/08/2019 Fecha de Término: 06/09/

CAPACIDADES DE LA UNIDAD:

C1: De enseñanza-aprendizaje:

 Emplea técnicas iterativas en algebra de matrices con los principales métodos computacionales para obtener numéricamente las raíces de ecuaciones no lineales, señalando sus limitaciones y proponiendo adicionalmente un algoritmo y codificación para cada uno.

Sesión 15  Método de la Secante, algoritmo, limitaciones. Investigación Formativa: Identifica en un problema físico de Estática y/o dinámica las variables independientes y dependientes en el sistema. Sesión 16  Laboratorio Nº 4: “Método de la Secante”.  Elabora y presenta un informe de laboratorio. Investigación Formativa: Establece cuales son los indicadores que corresponden a las variables en el sistema dinámico.

NÚMERO DE LA UNIDAD: Segunda Unidad

DURACIÓN: Semanas: 5ta., 6ta., 7ma. y 8va. Semanas

Fecha de Inicio: 09/09/2019 Fecha de Término: 04/10/

CAPACIDADES DE LA UNIDAD:

C1: De enseñanza-aprendizaje:

 Utiliza técnicas iterativas para resolver sistemas de ecuaciones lineales, estimación de

error y refinamiento iterativo, métodos exactos e iterativos.

C2: De investigación formativa:

 Analiza datos y elabora de tablas, gráficos, procedentes de los códigos y algoritmos

computacionales elaborados para operacionalización de variables.

 Emplea métodos computacionales y numéricos para identificación de indicadores.

PROGRAMACIÓN DE CONTENIDOS

SEMANA

CONTENIDO

CONCEPTUAL

CONTENIDO

PROCEDIMENTAL

CONTENIDO

ACTITUDINAL INDICADORES

QUINTA

Del 09 al 13 de Setiembre Sesión 17  Autovalores y autovectores  Método de Gauss- Jordan funcionamiento. Sesión 19  Método de Eliminación de Gauss, algoritmo y limitaciones.  Método de Cholesky Desarrollar el curso tomando 04 horas a la semana para la exposición de la teoría, y 04 horas para las sesiones de laboratorio. Llevar a cabo las exposiciones de clase magistral de teoría bajo un enfoque cognoscitivista que brinde los elementos de acción ó modificación a través del tiempo de los aspectos informativos y formativos. Elaboración de códigos en laboratorio, exposiciones en clase de problemas resueltos, debate sobre los Propiciar la participación activa de los estudiantes a través de intervenciones orales y debates en clase. Investigación Formativa: Es honesto y veraz con el registro y tabulación de los datos obtenidos de la simulación en cinemática lineal y rotacional. Sesión 18  Elaboración de diagramas de flujo (Eliminación de Gauss). Sesión 20  Laboratorio Nº 5: “Método de Eliminación de Gauss”.  Elabora y presenta un informe de laboratorio. SEXTA Del 16 al 20 de Setiembre Sesión 21  Método de Descomposición LU, funcionamiento.  Método de Descomposición Sesión 22  Elaboración de diagramas de flujo (Método de Descomposició n LU).  Laboratorio Nº

LU, algoritmo, limitaciones.  Método iterativo de Jacobi. métodos aplicados. Análisis de datos, realización de tablas, gráficos, clasificación de procedimientos. Investigación Formativa: Soluciona usando método de eliminación de Gauss matriz construida con los datos obtenidos de la simulación en cinemática lineal y rotacional. 6: “Método de Descomposició n LU”.  Elabora y presenta un informe de laboratorio. SETIMA Del 23 al 27 de Setiembre Sesión 23  Método de Gauss- Seidel. Sesión 25  Método Householder.  Algoritmo QR. Investigación Formativa: Simula un conjunto de datos experimentales sobre cinemática lineal y rotacional, basado en las ecuaciones del MRUV y MCUV. Sesión 24  Elaboración de diagramas de flujo (Gauss- Seidel). Sesión 26  Laboratorio Nº 7: “Método de Householder”  Elabora y presenta un informe de laboratorio. Investigación Formativa: Establece indicadores que corresponden a las variables en el MRUV y MCUV. Presenta su avance de trabajo. SEMANA DE EXAMENES PARCIALES OCTAVA Del 30 de Setiembre al 04 de Octubre Sesión 27 Evaluación escrita, Parcial de Teoría (EP1).

NÚMERO DE LA UNIDAD: Tercera Unidad

DURACIÓN: Semanas: 9na., 10ma., 11va., 12va., 13va., 14va., 15va., 16va. y 17va. Semanas

Fecha de Inicio: 07/10/2019 Fecha de Término: 06/12/

CAPACIDADES DE LA UNIDAD:

C1: De enseñanza-aprendizaje:

 Emplea los métodos de solución de sistemas de ecuaciones no lineales, técnicas de

descenso rápido, Interpolación y aproximación polinomial con aplicaciones al trabajo

científico y tecnológico

C2: De investigación formativa:

 Analiza datos y elabora de tablas, gráficos, procedentes de los códigos y algoritmos

computacionales elaborados para correlacionar variables.

 Emplea métodos computacionales y numéricos para prueba de hipótesis y elaboración de

sus conclusiones.

PROGRAMACIÓN DE CONTENIDOS

SEMANA CONTENIDO CONTENIDO

ST”.

Elabora y presenta un informe de laboratorio. DECIMO TERCERA Del 04 al 08 de Noviembre Sesión 42  Método de interpolación de Neville, funcionamiento. Sesión 44  Método de interpolación de Neville, algoritmo, limitaciones. Sesión 43  Elaboración de diagramas de flujo (interpolación de Neville). Sesión 45  Laboratorio Nº 12: “Interpolación de Neville”.  Elabora y presenta un informe de laboratorio. DECIMO CUARTA Del 11 al 15 de Noviembre Sesión 46  Tabla de diferencias divididas, funcionamiento. Sesión 48  Diferencias divididas, algoritmo, limitaciones. Sesión 47  Elaboración de diagramas de flujo (diferencias divididas). Sesión 49  Laboratorio Nº 13: “diferencias divididas”.  Elabora y presenta un informe de laboratorio. DECIMO QUINTA Del 18 al 22 de Noviembre Sesión 50  Uso de “splines” cúbicos y de Hermite, funcionamiento. Sesión 52  Algoritmo y limitaciones de “splines” cúbicos y de Hermite. Investigación Formativa: Elabora un programa para resolver el Circuito RC en su etapa de carga y descarga e identifica las variables implicadas. Sesión 51  Elaboración de diagramas de flujo (“splines” cúbicos y de Hermite). Sesión 53  Laboratorio Nº 14: “ Aplicación de “splines” cúbicos y de Hermite”.  Elabora y presenta un informe de laboratorio. Investigación Formativa: Presenta un trabajo de investigación referido a uno de los temas tratados en el curso (TI).

SEMANA DE EXAMENES FINALES

DECIMO

SEXTA

Del 25 al 29 de Noviembr e Sesión 54 Evaluación escrita, Final de Teoría (EP2). SEMANA DE EXAMENES SUSTITUTORIOS DECIMO SETIMA Del 02 al 06 de Diciembre Sesión 55 Evaluación escrita, Sustitutorio (ES).

V. ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS

1. Clases magistrales: Son sesiones teórico-prácticas en las cuales se brindan los

conceptos fundamentales del curso sobre los cuales se basa el trabajo semanal. El

profesor a cargo discutirá los principales conceptos, sus relaciones y aplicaciones

utilizando el lenguaje matemático para expresar los diferentes modelos explicativos de

los fenómenos naturales y las teorías correspondientes.

2. Prácticas dirigidas (seminarios de problemas): Los estudiantes desarrollarán, discutirán y

analizarán, con la guía y orientación del profesor, casos relacionados a los temas

tratados en las clases magistrales, permitiendo así la integración de los conceptos físicos

y la aplicación de los mismos en situaciones concretas mediante la resolución de

problemas.

3. Asesorías para investigación Formativa: Son sesiones de consulta relacionadas a la

asignatura, fuera de clase y en horario coordinado con los estudiantes, donde podrán

acercarse para dilucidar cualquier duda que surja respecto a los temas desarrollados.

VI. MATERIALES EDUCATIVOS Y OTROS RECURSOS DIDÁCTICOS

1. Ambientes apropiados, tanto para el dictado de clases teóricas como para la realización

de las sesiones de laboratorio.

2. Ambiente de laboratorio este equipado con computadoras personales con no más de 03

años de antigüedad y con software Windows, Excel, PowerPoint y MS Fortran V4.

instalado.

3. Se emplearán una pizarra de tiza y plumón, tizas, mota, libros de la bibliografía básica.

VII. EVALUACIÓN

Evaluación:

Para aprobar el curso es indispensable acreditar mínimo un 70% de asistencia al curso.

Para obtener la nota final de la asignatura se considera las siguientes evaluaciones: Nota

promedio de intervenciones orales(IO) y trabajo de investigación(TI), denominado (PIO), un

(01) examen parcial (EP), un (01) examen final (EF) y un (01) examen sustitutorio (ES) que

remplaza a uno de los 02 exámenes parciales.

La fórmula para obtener el promedio final es la siguiente: