Análise Matemática I

2º Semestre 2005/2006

        LCI, LEAero, LEBiom, LEC, LET, LEAN, 

LEEC,  LEFT, LEIC, LMAC


Sumários das aulas teóricas

Semana 20-2 a 27-2

Aula 1: Apresentação: método de avaliação, bibliografia, programa. Introdução à Análise Matemática.

Aula 2: Cap. 0. Elementos de lógica. Designações ou nomes, proposições, expressões designatórias e expressões proposicionais ou condições. Negação, conjunção e disjunção de proposições. Primeiras leis de De Morgan. Exemplos.

Aula 3: Continuação da aula anterior. Implicação de proposições. Equivalência em termos da implicação. A negação da implicação: a implicação em termos da negação e disjunção. A implicação contra-recíproca. Os quantificadores universal e existencial. Segundas leis de De Morgan. A importância da ordem dos quantificadores. Exemplos.

Ler I.1 de [1] e [2] (Lógica).

Semana 2-3 a 3-3

Aula 4: Continuação da aula anterior. Elementos da teoria de conjuntos. O conjunto como conceito primitivo. Conjunto vazio. Os símbolos de pertença e de inclusão. Operações fundamentais: união, intersecção, complementar. Funções: domínio, conjunto de chegada e contradomínio. Exemplos.

Ler I.2 de [1] e [2] (Conjuntos e Funções).

Semana 6-3 a 10-3

Aula 5: Funções injectivas, sobrejectivas, bijectivas. Função inversa. Exemplos. Cap. I. Introdução à axiomática dos números reais: conjunto R, +, × e os números reais positivos como noções primitivas. Axiomas de corpo: comutatividade, associatividade, distributividade de + e  ×.

Aula 6: Continuação da aula anterior: axiomas de corpo e consequências. Existência e unicidade de elemento neutro. Existência de simétrico e inverso: definição da subtracção e divisão. Propriedades algébricas. Axiomas de ordem.

Aula 7: Continuação da aula anterior: axiomas de ordem e consequências. Numeros negativos. Tricotomia e transitividade. Relação de ordem e operações algébricas. 1>0. Os conjuntos N, Z e Q: numeros naturais, inteiros e racionais.

Ler [2] (Funções). Pags. 17-28, 31 de [3].

Semana 13-3 a 17-3

Aula 8:  Definição do conjunto dos números naturais N: conjuntos indutivos. Princípio de indução matemática. Exemplos.

Aula 9: Continuação da aula anterior. As inclusões de N em Z, de Z em Q e de Q em R: se s²=2 então s não é um número racional. Majorantes, minorantes, máximo, mínimo, supremo e ínfimo de um subconjunto de R. Exemplos.

Aula 10: Continuação da aula anterior. Axioma do supremo. N não é majorado, propriedade arquimediana. Existência de numeros irracionais.

Ler pags. 28 a 40 de [3].

Semana 20-3 a 24-3

Aula 11: Continuação da aula anterior. A operação de radiciação em R. Densidade dos racionais e irracionais em R: em qualquer intervalo existem numeros racionais e irracionais. Conjuntos finitos e infinitos. Exemplos. Conjuntos numeráveis.

Aula 12: Continuação da aula anterior: Z e Q são numeráveis; não numerabilidade de ]0,1[, R. A recta real. Valor absoluto e propriedades, vizinhanças. Cap. II. Sucessões reais: o gráfico e o conjunto dos termos de uma sucessão. Exemplos.

Aula 13: Sucessões de termos num subconjunto de R. Exemplos. Sucessões limitadas, majoradas e minoradas. Exemplos. Sucessões monótonas, crescentes e decrescentes. Exemplos. Sucessões definidas por recorrência. Definição de sucessão convergente. Unicidade do limite. Exemplos.

Ler pags. 44 a 66, 81 a 87, 91 a 94 de [3]. Ler [2] (Sucessões), até pag. 36.

Semana 27-3 a 31-3

Aula 14: Continuação da aula anterior. Qualquer sucessão convergente é limitada. Propriedades algébricas do limite: soma, o produto de um infinitésimo por uma sucessão limitada é um infinitésimo, produtos, potências, quocientes, raizes. Limite e relação de ordem.

Aula 15: Continuação da aula anterior. Critério das sucessões enquadradas. A convergência da progressão geométrica de razão r, e da raiz indice n de r. Uma sucessão limitada e monótona é convergente. Exemplos.

Aula 16: Subsucessões. Qualquer subsucessão de uma sucessão convergente é convergente, para o mesmo limite - critério de divergência. Qualquer sucessão tem subsucessões monótonas. Teorema de Bolzano-Weiertrass: qualquer sucessão limitada tem subsucessões convergentes. O conjunto dos sublimites de uma sucessão. Exemplos.

Ler pags. 95 a 103, 105 a 106, 88 a 91, 115 de [3]. Leitura complementar: pags. 107 a 110 de de [3].   Ler [2] (Sucessões), a partir da pag. 37.

Semana 3-4 a 7-4

Aula 17: Continuação da aula anterior. O conjunto dos sublimites de uma sucessão limitada é não vazio e limitado. Limite superior e limite inferior de uma sucessão limitada. Uma sucessão limitada é convergente sse o conjunto dos sublimites é singular. Exemplos. Sucessões de Cauchy. Qualquer sucessão convergente é de Cauchy. Qualquer sucessão de Cauchy é limitada, convergente.

Aula 18: A recta acabada. Definição de vizinhanças de infinito, e de limtes infinitos. Exemplos. Propriedades da convergência na recta acabada: qualquer sucessão monótona converge, qualquer sucessão tem subsucessões convergentes. Limite e relação de ordem. Cálculo de limites e operações algébricas na recta acabada: indeterminações com a soma. Exemplos.

Aula 19: Continuação da aula anterior. Limite da raiz indice n de uma sucessão. Exemplos. Indeterminações com produto, quociente. Exemplos. Escala de sucessões. Sucessões do tipo potência-exponencial e indeterminações.

Ler pags. 116 a 132, 135 a 148, 152 a 158 de [3]

Semana 10-4 a 12-4

Aula 20: Continuação da aula anterior. Cap. III. Séries. Paradoxo de Zenão. A sucessão de somas parciais. Séries convergentes e séries divergentes. Exemplos. A soma dos termos de uma progressão geométrica.

Aula 21: Séries geométricas e séries de Mengoli. Exemplos. Converge para zero o termo geral de uma série convergente. A série harmónica é divergente.

Ler pags. 159 a 171 de [3]

Semana 20-4 a 21-4

Aula 22: Continuação da aula anterior. Critério de Cauchy, resto de ordem p. Linearidade. Séries de termos não-negativos: é crescente a sucessão de somas parciais. Critério geral de comparação e corolários. Exemplos.

Ler pag. 172, pags. 174 a 177 de [3].

Semana 24-4 a 28-4

Aula 23: Continuação da aula anterior. Critério da razão e critério d'Alembert. Critério da raiz e critério de Cauchy. Exemplos. Séries de Dirichlet.

Aula 24: Séries de termos sem sinal fixo. Convergência absoluta e convergência simples. Uma série é absolutamente convergente sse são convergentes as séries de termos positivos e negativos. Exemplos. Critério de Leibniz.

Aula 25: Continuação da aula anterior. Exemplos. Qualquer série obtida por permutação dos termos de uma série absolutamente convergente é também absolutamente convergente e com a mesma soma. Teorema de Riemann (para séries simplesmente convergentes). Séries de potências: definições e exemplos.

Ler pags. 178 a 182, 184 a 188, 195 a 209 de [3].

Semana 2-5 a 5-5

Aula 26: O raio de convergência de uma série de potências: o domínio de convergência é um intervalo. Exemplos. Funções definidas por séries de potências: a função exponencial.

Aula 27: Continuação da aula anterior. Série produto. Propriedades da função exponencial. As funções sen e cos. Fórmula fundamental da trigonometria. As funções hiperbólicas sh e ch.

Ler pags. 216 a 221, 212 a 216, 242 a 246, 250 a 252, 267 a 270 de [3]. Leitura complementar: pags. 252 a  265 de [3].

Semana 8-5 a 12-5

Aula 28: Cap. IV. Funções reais de variável real: continuidade e limite. Definições: funções limitadas, pares e impares, monótonas. Exemplos: funções polinomiais, racionais, exponenciais, trigonométricas. Funções injectivas e sobrejectivas. A função inversa. Exemplos.

Aula 29: Continuação da aula anterior: funções trigonométricas inversas arcsen, arcos, arctg. Continuidade de funções: definição no sentido de Cauchy. Exemplos.

Aula 30: Continuidade de funções definidas por séries de potências. Algumas propriedades locais de continuidade num ponto. Definição de continuidade no sentido de Heine. Continuidade da soma, produto e quociente de funções contínuas. Continuidade da função composta. 

Ler pags. 231 a 241, 247 a 249, 265 a 266, 270 a 283 de [3].

Semana 15-5 a 19-5

Aula 31: Continuação da aula anterior: exemplos. Definição de limite num ponto aderente ao domínio; limites infinitos e limites para infinito. Exemplos. Num ponto do domínio, existência de limite é equivalente a continuidade. Limites laterais; f é contínua em a sse os limites laterais são iguais e coincidem com f(a).

Aula 32: Definição equivalente de limite com sucessões. Exemplos. Propriedades algébricas do limite. Limite da função composta. Exemplos. Prolongamento por continuidade a pontos aderentes ao domínio e equivalência com a existência de limite.

Aula 33: Continuação da aula anterior: exemplos. Propriedades globais de funções contínuas num intervalo. Teorema do valor intermédio e alguns corolários: funções contínuas tranformam intervalos em intervalos. Aplicações à determinação do contradomínio de uma função. Exemplos.

Ler pags. 283 a 304, 309 a 316 de [3].

Semana 22-5 a 26-5

Aula 34: Continuação da aula anterior. Teorema da continuidade da função inversa. Aplicação: continuidade e limites de funções do tipo potência-exponencial. Teorema de Weiertrass: uma função contínua num intervalo fechado tem máximo e mínimo nesse intervalo.

Aula 35:  Cap. V. Funções reais de variável real: diferenciabilidade. Noção de derivada; razão incremental, recta tangente. Função diferenciável num ponto interior ao domínio. Função derivada, domínio de diferenciabilidade. Derivadas laterais. Exemplos. Uma função diferenciável num ponto é contínua nesse ponto. Regras de derivação: soma, produto, quociente.

Aula 36: Continuação da aula anterior. Exemplos. Teorema da derivada da função composta. Exemplos. Teorema da derivada da função inversa. Exemplos: derivadas de funções trigonométricas inversas. Aplicação ao cálculo de derivadas de funções do tipo potência-exponencial.

Ler pags. 317 a 320, 347 a 369 de [3]. Leitura complementar: pag. 369 a 372 de [3].


Semana 29-5 a 2-6

Aula 37: Continuação da aula anterior. Extremos: máximos, mínimos, extremos relativos ou absolutos. Exemplos. Se f é diferenciável em a e a é ponto de extremo então f'(a)=0. Teorema de Rolle e corolários. Teorema de Lagrange.

Aula 38: Continuação da aula anterior: corolários do Teorema de Lagrange. Intervalos de monotonia. Exemplos. Teorema de Cauchy e regra de Cauchy. Exemplos.

Aula 39: Exercícios de cálculo de limites através da regra de Cauchy. Estudo de funções. Revisões.


Ler pags. 372 a 393 de [3].

Referências:

[1]  J. Campos Ferreira. Elementos de Lógica e Teoria de Conjuntos, 2001.

[2]  Textos de apoio Grupo de Matemática da UTL Lógica, Teoria de Conjuntos, Sucessões, Funções.

[3]  J. Campos Ferreira. Introdução à Análise Matemática, Fundação Calouste Gulbenkian, 8a ed., 2005.