Datos Identificativos 2022/23
Asignatura (*) Ecuacións Diferenciais Código 610G04016
Titulación
Grao en Nanociencia e Nanotecnoloxía
Descriptores Ciclo Período Curso Tipo Créditos
Grao 2º cuadrimestre
Segundo Obrigatoria 6
Idioma
Castelán
Modalidade docente Presencial
Prerrequisitos
Departamento Matemáticas
Coordinación
Ferreiro Ferreiro, Ana María
Correo electrónico
ana.fferreiro@udc.es
Profesorado
Ferreiro Ferreiro, Ana María
Correo electrónico
ana.fferreiro@udc.es
Web http://https://campusvirtual.udc.gal/login/index.php
Descrición xeral Esta asignatura pretende o desenvolvemento de competencias que permitan ao alumnado desenvolver un coñecemento de ecuacións direfenciais ordinarias e ecuacións en derivadas parciais.

Competencias do título
Código Competencias do título
A3 CE3 - Reconocer y analizar problemas físicos, químicos, matemáticos, biológicos en el ámbito de la Nanociencia y Nanotecnología, así como plantear respuestas o trabajos adecuados para su resolución, incluyendo el uso de fuentes bibliográficas.
A7 CE7 - Interpretar los datos obtenidos mediante medidas experimentales y simulaciones, incluyendo el uso de herramientas informáticas, identificar su significado y relacionarlos con las teorías químicas, físicas o biológicas apropiadas.
B2 CB2 - Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio
B4 CB4 - Que los estudiantes puedan transmitir información, ideas, problemas y soluciones a un público tanto especializado como no especializado
B5 CB5 - Que los estudiantes hayan desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía
B6 CG1 - Aprender a aprender
B7 CG2 - Resolver problemas de forma efectiva.
B8 CG3 - Aplicar un pensamiento crítico, lógico y creativo.
B9 CG4 - Trabajar de forma autónoma con iniciativa.
B10 CG5 - Trabajar de forma colaborativa.
B11 CG6 - Comportarse con ética y responsabilidad social como ciudadano/a y como profesional.
B12 CG7 - Comunicarse de manera efectiva en un entorno de trabajo.
C3 CT3 - Utilizar las herramientas básicas de las tecnologías de la información y las comunicaciones (TIC) necesarias para el ejercicio de su profesión y para el aprendizaje a lo largo de su vida
C7 CT7 - Desarrollar la capacidad de trabajar en equipos interdisciplinares o transdisciplinares, para ofrecer propuestas que contribuyan a un desarrollo sostenible ambiental, económico, político y social.
C8 CT8 - Valorar la importancia que tiene la investigación, la innovación y el desarrollo tecnológico en el avance socioeconómico y cultural de la sociedad
C9 CT9 - Tener la capacidad de gestionar tiempos y recursos: desarrollar planes, priorizar actividades, identificar las críticas, establecer plazos y cumplirlos

Resultados de aprendizaxe
Resultados de aprendizaxe Competencias do título
Identificar os distintos tipos de ecuacións diferenciais e problemas asociados ás mesmas, especialmente os orixinados en nanociencia e nanotecnoloxía A3
A7
B2
B4
B6
B7
B8
B9
C3
C9
Coñecerr e adquirir soltura nas técnicas para obter solucións analíticas e numéricas de modelos basados en ecuacións diferencis ordinarias A3
A7
B2
B4
B6
B7
B8
B9
B12
C7
C8
C9
Coñecer e adquirir soltura nas técnicas para obter solucións analíticas e numéricas de modelos basados en ecuacións en derivadas parciais A3
B2
B5
B10
B11
C3
C7
C8
C9
Ter criterio para elexir as técnicas analíticas e numéricas máis eficientes para modelos de problemas reais, especialmente os relacionados ca nanociencia e a nanotecnoloxía. A3
B2
B4
B5
B6
B7
B8
B9
B10
B11
B12
C3
C7
C8
C9
Manexar ferramentas de software que implementen as metodoloxías estudiadas e saber analizar os resultados A3
A7
B2
B4
B5
B6
B7
B9
B10
B12
C3
C9

Contidos
Temas Subtemas
Tema 1: Ecuacións diferenciais ordinarias de primer orden - Problema de valor inicial
- Resolución mediante métodos analíticos.
- Modelos matemáticos
- Resolución numérica: Euler explícito, Euler implícito, Heun, Runge-Kutta.
- Aplicacións.
Tema 2: Sistemas de ecuacións diferenciais - Sistemas de ecuacións diferenciais.
- Resolución mediante métodos analíticos
- Estabilidad.
- Modelos matemáticos
- Resolución numérica: Euler explícito, método de Heun, Runge-Kutta.
- Aplicacións
Tema 3: Ecuacións diferenciais de segundo orden
- Problemas de valor inicial
- Resolución mediante métodos analíticos. Transformada de Laplace. Transformada de Fourier.
- Modelos matemáticos
- Resolución numérica.
- Aplicacións


- Problemas de contorno.
- Resolución analítica mediante métodos analíticos.
- Resolución numérica: Método de diferencias finitas.
- Problemas de Sturm-Liouville. Aproximación numérica de valores propios e funcións propias
- Aplicacións.
Tema 4: Ecuacións en derivadas parciais. - Ecuación de transporte. Resolución analítica mediante o método de características. Resolución numérica mediante el esquema de Godunov.
- Ecuación do calor 1D. Resolución analítica mediante separación de variables. Resolución numérica por diferencias finitas.
- Ecuación de ondas 1D. Resolución analítica mediante separación de variables. Resolución numérica por diferencias finitas.
- Ecuación de Laplace e Poisson. Resolución analítica mediante separación de variables. Resolución numérica por diferencias finitas
- Ecuación de calor 2D. Resolución analítica mediante separación de variables. Resolución numérica por diferencias finitas.
- Ecuación de Schrödinger. Resolución analítica mediante separación de variables.. Resolución numérica por diferencias finitas.
- Aplicacións

Planificación
Metodoloxías / probas Competencias Horas presenciais Horas non presenciais / traballo autónomo Horas totais
Sesión maxistral A3 B2 B4 B5 B6 B7 B11 C8 28 56 84
Prácticas a través de TIC A3 A7 B2 B4 B10 C3 C7 C9 12 25 37
Solución de problemas A7 B8 B12 8 16 24
Proba mixta B7 B9 C9 3 0 3
 
Atención personalizada 2 0 2
 
*Os datos que aparecen na táboa de planificación son de carácter orientativo, considerando a heteroxeneidade do alumnado

Metodoloxías
Metodoloxías Descrición
Sesión maxistral Exposición dos contidos especificados no programa da materia, para elo empregaránse medios dixitais (tablet)
Prácticas a través de TIC Prácticas interactivas nas que se resolverán problemas de relevancia no ámbito das Ciencias e da Enxeñería, para elo empregarase a linguaxe de programación Python,
Solución de problemas Sesións onde se presentarán problemas de relevancia no ámbito das Ciencias e da Enxeñería, que se resolverán tanto analítica como numéricamente. O alumno deberá ser capaz de alcanzar a solución de calquer problema mediante lápiz e papel ou alternativamente empregando ferramientas informáticas (Python), e comparar os resultados.
Proba mixta Desenvolvemento de cuestións e problemas da materia.

Atención personalizada
Metodoloxías
Solución de problemas
Prácticas a través de TIC
Descrición
a) A diversidade do alumnado e da súa formación fia recomendable unha orientación personalizada, que podría levarse a cabo mediante tutorías.
b) Nas prácticas con ferramientas TIC e na resolución de problemas, o profesorado axudará ao estudiantado no desenrolo dos problemas enunciados así como nas aplicacións a problemas no ámbito das Ciencias e a Enxeñería.
c)As medidas de atención personalizada específicas para o “Alumnado con recoñecemento de dedicación a tempo parcial e dispensa académica de exención de asistencia” para el estudio da materia, a evaluación continua das prácticas a través de TIC e da resolución de problemas realizarase mediante probas parciales online.

Avaliación
Metodoloxías Competencias Descrición Cualificación
Proba mixta B7 B9 C9 Proba que inclúe a resolución de cuestións e problemas da materia (a man e/ou empregando Python) 50
Solución de problemas A7 B8 B12 Resolución de problemas de carácter práctico. 25
Prácticas a través de TIC A3 A7 B2 B4 B10 C3 C7 C9 Resolución de problemas de carácter práctico empregando a linguaxe de programación Python 25
 
Observacións avaliación

A cualificación final da asignatura consta de tres partes:

  • Cualificación de prácticas a través de TIC (CP): entre 0 e 2.5 puntos

  • Cualificación de resolución de problemas (CR): entre 0 e 2.5 puntos

  • Cualificación da proba mixta (CE): entre 0 e 5 puntos.

A cualificación final será a suma das tres partes: Nota_final= CP + CR + CE, sempre e cando a cualificación da proba obxetiva sexa maior que 1.3 (sobre 5 puntos). Noutro caso, a cualificación final será a nota obtida na proba obxetiva, CE.

As cualificacións de prácticas a través de TIC (CR) e de resolución de problemas (CP) conservaranse na segunda oportunidade da evaluación.

Nas actas considerarase como "Non presentado" ao alumnado que non se presente á proba mixta final.

Observacións sobre o “Alumnado con recoñecemento de dedicación a tiempo parcial e dispensa académica de exención de asistencia”:  As medidas de atención persoalizada específicas para o “Alumnado con recoñecemento de dedicación a tempo parcial e dispensa académica de exención de asistencia” para o estudo da materia, a avaliación continua das prácticas a través de TIC e da resolución de problemas realizarase mediante probas parciais online.


Fontes de información
Bibliografía básica Richard G. Rice, Duong D. Do (2012). Applied Mathematics And Modeling For Chemical Engineers (2º ed). John Wiley & Sons
Wei-Chau Xie (2014). Differential Equations for Engineers (2º ed). Cambridge University Press
Stephen Lynch (2018). Dynamical Systems with Applications using Python. Springer
Dennis G. Zill (2018). Ecuaciones diferenciales con problemas con valores en la frontera (9ª ed). Cengage
C. Henry Edwards, David E. Penney (2017). Ecuaciones diferenciales y problemas con valores en la frontera. Cómputo y modelado (4ª ed). Pearson Education
William E. Boyce, Richard C. DiPrima, Douglas B. Meade (2017). Elementary Differential Equations and Boundary Value Problems, (11ª Ed). Willey

Bibliografía complementaria George F. Simmons (2016). Differential Equations with Applications and Historical Notes. Chapman and Hall/
William E. Boyce, Richard C. DiPrima, Douglas B. Meade (2017). Elementary Differential Equations and Boundary Value Problems, Student Solutions Manual, (11ª Ed). Wiley
Steven C. Chapra , Raymond P. Canale (2015). Métodos Nméricos para Ingenieros (7ª ed). McGraw-Hill
J. C. Butcher (2016). Numerical Methods for Ordinary Differential Equations, (3ª ed). Wiley
Svein LingeHans Petter Langtangen (2017). Programming for Computations - Python A Gentle Introduction to Numerical Simulations with Python. Springer


Recomendacións
Materias que se recomenda ter cursado previamente
Métodos Numéricos e Estatísticos/610G04013
Electricidade e Magnetismo/610G04007
Fundamentos de Matemáticas/610G04001
Ampliación de Cálculo/610G04009
Mecánica e Ondas/610G04002
Fundamentos de Informática/610G04010

Materias que se recomenda cursar simultaneamente

Materias que continúan o temario

Observacións
  • Estudio diario dos contidos tratados na aula, complementándoos coa bibliografía recomendada.

  • Para axudar a conseguir unha contorna inmediata sustentable e cumprir co punto 6 da "Declaración Ambiental da Facultade de Ciencias (2020)", os traballos documentais que se realicen nesta materia:  Solicitaranse maioritariamente en formato virtual e soporte informático.



(*)A Guía docente é o documento onde se visualiza a proposta académica da UDC. Este documento é público e non se pode modificar, salvo casos excepcionais baixo a revisión do órgano competente dacordo coa normativa vixente que establece o proceso de elaboración de guías