ФГБОУ ВПО «Московский государственный гуманитарный университет имени М.А. Шолохова» Экономико-технологический колледж (на правах факультета) РАБОЧАЯ ПРОГРАММА учебной дисциплины «Элементы высшей математики» специальности 230401 «Информационные системы (по отраслям)» Москва 2014 ОДОБРЕНА Предметно-цикловой комиссией естественнонаучных и компьютерных дисциплин Разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта по специальности среднего профессионального образования 230401 «Информационные системы» Протокол № 1 от «28» августа 2014г. Председатель предметно-цикловой комиссии _______________ Л.Н. Тарджиманян Заместитель директора по учебной работе _______________ С.П. Кожиченкова Автор: Кожиченкова Светлана Петровна, преподаватель экономикотехнологического колледжа МГГУ им. М.А. Шолохова Рецензент: Ольга Юрьевна Худякова, к.т.н., профессор, зав. кафедрой Информатики и математики Международного института экономики и права СОДЕРЖАНИЕ 1. ПАСПОРТ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ 2. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ стр. 4 5-13 3. УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ 14-15 4. КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ 15-16 3 1. ПАСПОРТ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ «ЭЛЕМЕНТЫ ВЫСШЕЙ МАТЕМАТИКИ» 1.1. Область применения программы Рабочая программа учебной дисциплины «Элементы высшей математики» является частью рабочей основной профессиональной образовательной программы в соответствии с ФГОС по специальности СПО 230401 Информационные системы (по отраслям). 1.2. Место дисциплины в структуре основной профессиональной образовательной программы: базовая дисциплина математического и общего естественнонаучного цикла ЕН.1. Знания, полученные по данной дисциплине, используются в элементах математической логики, теории вероятностей и математической статистике, математических методах, информатике и современных информационных технологиях, в проведении исследовательских работ. 1.3. Цели и задачи дисциплины – требования к результатам освоения дисциплины: В результате освоения дисциплины обучающийся должен уметь: выполнять операции над матрицами и решать системы линейных уравнений; применять методы дифференциального и интегрального исчисления, численные методы; решать дифференциальные уравнения; применять математические методы при решении типовых профессиональных задач. В результате освоения дисциплины обучающийся должен знать : основы математического анализа, линейной алгебры и аналитической геометрии; основы дифференциального и интегрального исчисления; числовые и функциональные ряды; обыкновенные дифференциальные уравнения, их виды и методы решения; основы теории комплексных чисел; численные методы. Студенты должны знать логические связи между данными блоками. В результате освоения дисциплины обучающийся должен владеть: методами математического моделирования. 1.4. Рекомендуемое количество часов на освоение программы дисциплины: максимальной учебной нагрузки обучающегося 180 часов, в том числе: обязательной аудиторной учебной нагрузки обучающегося 126 часов; самостоятельной работы обучающегося 54 часа. 4 2. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ 2.1. Объем учебной дисциплины и виды учебной работы Вид учебной работы Объем часов Максимальная учебная нагрузка (всего) 180 Обязательная аудиторная учебная нагрузка (всего) 126 в том числе: лекционные занятия 54 практические занятия 62 контрольные работы 10 Самостоятельная работа обучающегося (всего) 54 в том числе: Расчетно – графические работы 12 Индивидуальные работы 18 Домашняя работа 24 Итоговая аттестация в форме экзамена 5 2.2. Тематический план и содержание учебной дисциплины «Элементы высшей математики» Наименование разделов и тем 1 Раздел 1. Линейная и векторная алгебра Содержание учебного материала, лабораторные и практические работы, самостоятельная работа обучающихся 2 Содержание учебного материала Тема 1.1. Понятие матрицы. Сложение, вычитание матриц. Умножение матрицы на число. Матрицы и действия над Умножение матриц. Определители второго, третьего n-го порядка. Свойства. ними. Минор. Алгебраическое дополнение. Обратная матрица. Определители, свойства и Лекционные занятия Матрицы и действия над ними. Определители, свойства и вычисления вычисления. Практические занятия Матрицы и действия над ними. Практические занятия Определители, свойства и вычисления. Тема 1.2. Системы линейных уравнений Тема 1.3. Векторная алгебра. Нелинейные операции над векторами Самостоятельная работа обучающихся: индивидуальная работа № 1, домашняя работа по выполнению расчетных заданий. Содержание учебного материала Решение систем линейных уравнений. Правило Крамера. Метод Гаусса. Матричное решение систем линейных уравнений. Лекционные занятия Системы линейных уравнений Практические занятия Системы линейных уравнений Контрольная работа № 1 Линейная алгебра Самостоятельная работа обучающихся: домашняя работа по выполнению расчетных заданий. Содержание учебного материала Понятие вектора и линейные операции над векторами. Понятие линейной зависимости векторов. Базис на плоскости. Скалярное, векторное, смешанное произведение векторов Лекционные занятия Векторная алгебра. Нелинейные операции над векторами Практические занятия Векторная алгебра. Нелинейные операции над векторами 6 Объем часов 3 16/8 Уровень освоения 4 2. – репродуктивный 6/4 2 2 2 4 6/2 2 2 2 2 3. – продуктивный 4/2 2 2 2. – репродуктивный Самостоятельная работа обучающихся: индивидуальная работа № 2, домашняя работа по выполнению расчетных заданий. Раздел 2. Аналитическая геометрия на плоскости и в пространстве Тема 2.1. Метод координат на плоскости. Прямая линия. Тема 2.2. Взаимное расположение прямых. Кривые второго порядка. Тема 2.3. Аналитическая геометрия на плоскости и в пространстве 2 14/8 Содержание учебного материала Метод координат на плоскости (декартовы прямоугольные, полярные координаты, основные задачи метода координат) Уравнение прямой с угловым коэффициентом, общее уравнение прямой, уравнение прямой с данным угловым коэффициентом и проходящей через данную точку. Уравнение прямой в отрезках, уравнение прямой проходящей через две точки. Лекционные занятия Метод координат на плоскости. Прямая линия Практические занятия Метод координат на плоскости. Прямая линия. Практические занятия Прямая линия. Самостоятельная работа обучающихся: домашняя работа по выполнению расчетных заданий. Содержание учебного материала Угол между двумя прямыми. Взаимное расположение прямых. Расстояние от точки до прямой. Уравнение окружности. Каноническое уравнение эллипса, гиперболы, параболы. Лекционные занятия Взаимное расположение прямых. Кривые второго порядка. Практические занятия Взаимное расположение прямых. Кривые второго порядка. Контрольная работа № 2 Аналитическая геометрия Самостоятельная работа обучающихся: домашняя работа по выполнению расчетных заданий. Содержание учебного материала Плоскость. Прямая в пространстве. Поверхности второго порядка. Лекционные занятия Аналитическая геометрия в пространстве. Коллоквиум 1. Практические занятия Аналитическая геометрия в пространстве. Самостоятельная работа обучающихся: подготовка к коллоквиуму, домашняя работа по выполнению расчетных заданий. 7 6/2 3. – продуктивный 2 2 2 2 5/3 2 2 2. – репродуктивный 1 3 3/3 2 1 3 2 Раздел 3. Дифференциальное исчисление функции одной переменной Тема 3.1. Введение в математический анализ (определение и способы задания функции, предел функции) Тема 3.2. Предел и непрерывность функции Тема 3.3. Понятие производной и ее геометрический смысл. Дифференциал функции 24/8 Содержание учебного материала Функциональные понятия. Элементарные функции и их графики(целая рациональная, дробно-рациональная, иррациональная, показательная, логарифмическая, тригонометрическая, обратная тригонометрическая, сложная) Числовая последовательность. Предел числовой последовательности. Бесконечно малые и их свойства. Бесконечно большие. Сравнение бесконечно малых Лекционные занятия Введение в математический анализ Практические занятия Введение в математический анализ Самостоятельная работа обучающихся: индивидуальная работа № 3, домашняя работа по выполнению расчетных заданий. Содержание учебного материала Предел функции. Основные теоремы о пределах. Примеры вычисления пределов. Первый, второй замечательный предел их следствия. Понятие непрерывности. Свойства функций, непрерывных на сегменте. Точки разрыва. Лекционные занятия Предел и непрерывность функции Практические занятия Предел и непрерывность функции Самостоятельная работа обучающихся: домашняя работа по выполнению расчетных заданий. Содержание учебного материала Задачи, приводящие к понятию производной. Определение производной. Правила дифференцирования. Производные элементарных функций. Понятие дифференциала. Применение дифференциала к приближенным вычислениям. Лекционные занятия Понятие производной и ее геометрический смысл. Дифференциал функции. Практические занятия Понятие производной и ее геометрический смысл. Практические занятия Понятие производной и ее геометрический смысл. Дифференциал функции. Самостоятельная работа обучающихся: домашняя работа по выполнению 8 4/2 2. – репродуктивный 2 2 2 4/1 2 2 1 2. – репродуктивный 6/1 2 2 2 1 2. – репродуктивный Тема 3.4. Производные и дифференциалы высших порядков Тема 3.5. Свойства дифференцируемых функций Раздел 4. Интегральное исчисление функции одной переменной Тема 4.1. Интегральное исчисление функции одной переменной Тема 4.2. расчетных заданий. Содержание учебного материала Производные и дифференциалы высших порядков. Приложение производных высшего порядка. Лекционные занятия Производные и дифференциалы высших порядков. Практические занятия Производные и дифференциалы высших порядков. Самостоятельная работа обучающихся: домашняя работа по выполнению расчетных заданий. Содержание учебного материала Теорема Ферма. Теорема Ролля. Теорема Лагранжа. Теорема Коши. Правило Лопиталя. Возрастание и убывание функций. Максимумы и минимумы. Асимптоты. Выпуклость графика функции. Точки перегиба Исследование функции Лекционные занятия Свойства дифференцируемых функций. Практические занятия Свойства дифференцируемых функций. Контрольная работа № 3 Дифференциальное исчисление функции одной переменной Самостоятельная работа обучающихся: индивидуальная работа № 4, домашняя работа по выполнению расчетных заданий. 4/1 2 2 1 2. – репродуктивный 6/3 2 2 2 3. – продуктивный 3 14/8 Содержание учебного материала Первообразная и неопределенный интеграл. Свойства неопределенного интеграла. Таблица неопределенных интегралов основных элементарных функций. Лекционные занятия Первообразная функции. Неопределенный интеграл, свойства, таблица Практические занятия Первообразная функции. Неопределенный интеграл, свойства, таблица Самостоятельная работа обучающихся: домашняя работа по выполнению расчетных заданий. Содержание учебного материала 9 4/2 2 2 2. – репродуктивный 2 4/2 2. – Методы вычисления неопределенного интеграла Тема 4.3. Определенный интеграл. Приложение определенного интеграла Раздел 5. Дифференциальное и интегральное исчисление функции нескольких переменных Тема 5.1. Дифференциальное исчисление функции многих переменных Тема 5.2. Методы вычисления неопределенного интеграла (непосредственное интегрирование, замена переменных, внесение под знак дифференциала, интегрирование по частям) Лекционные занятия Методы вычисления неопределенного интеграла. Практические занятия Методы вычисления неопределенного интеграла. Самостоятельная работа обучающихся: домашняя работа по выполнению расчетно- графических заданий. Содержание учебного материала Определенный интеграл. Методы вычисления определенного интеграла. Приложение определенного интеграла в геометрии и физике. Лекционные занятия Определенный интеграл. Приложение определенного интеграла Практические занятия Определенный интеграл. Приложение определенного интеграла Контрольная работа № 4 Самостоятельная работа обучающихся: подготовка к контрольной работе, домашняя работа по выполнению расчетно-графических заданий. репродуктивный 2 2 2 6/4 2 2 3. – продуктивный 2 4 14/4 Содержание учебного материала Функция нескольких переменных. Частные производные. Полный дифференциал. Лекционные занятия Дифференциальное исчисление функции многих переменных Практические занятия Дифференциальное исчисление функции многих переменных Самостоятельная работа обучающихся: домашняя работа по выполнению расчетных заданий. Содержание учебного материала 1 0 4/1 2 2 2. – репродуктивный 1 4/1 2. – Приложение дифференциального исчисления функции многих переменных Тема 5.3. Интегральное исчисление функции многих переменных Раздел 6. Ряды Тема 6.1. Числовые ряды Тема 6.2. Функциональные ряды Исследование функции на экстремум. Приближенные исчисления. Лекционные занятия Приложение дифференциального исчисления функции многих переменных Практические занятия Приложение дифференциального исчисления функции многих переменных Самостоятельная работа обучающихся: домашняя работа по выполнению расчетных заданий. Содержание учебного материала Кратные интегралы и методы вычисления. Двойной интеграл. Приложение кратных интегралов. Лекционные занятия Интегральное исчисление функции многих переменных Практические занятия Интегральное исчисление функции многих переменных. Практические занятия Приложение кратных интегралов. Самостоятельная работа обучающихся: индивидуальная работа № 5, домашняя работа по выполнению расчетных заданий. Содержание учебного материала Числовой ряд. Сходимость числовых рядов. Признаки сходимости числовых рядов. Абсолютная, условная сходимость. Лекционные занятия Числовые ряды. Практические занятия Числовые ряды. Самостоятельная работа обучающихся: домашняя работа по выполнению расчетных заданий. Содержание учебного материала Функциональный ряд. Степенной ряд. Радиус и область сходимости. Разложение функций в степенной ряд. Лекционные занятия Функциональные ряды. Практические занятия Функциональные ряды. Самостоятельная работа обучающихся: индивидуальная работа № 6, домашняя работа по выполнению расчетных заданий. Раздел 7. Дифференциальные репродуктивный 1 3 1 6/2 1 3 2 2 8/4 4/1 1 3 1 2. – репродуктивный 4/3 2 2 3 18/6 1 1 2. – репродуктивный 2. – репродуктивный уравнения Тема 7.1. Дифференциальные уравнения. Дифференциальные уравнения первого порядка Тема 7.2. Дифференциальные уравнения первого порядка Тема 7.3. Дифференциальные уравнения второго и высших порядков Тема 7.4. Линейные уравнения второго порядка с постоянными коэффициентами Содержание учебного материала Основные понятия. Задачи, приводящие к дифференциальным уравнениям. Уравнения с разделяющимися переменными. Однородные уравнения Лекционные занятия Дифференциальные уравнения. Дифференциальные уравнения первого порядка Практические занятия Дифференциальные уравнения. Дифференциальные уравнения первого порядка Самостоятельная работа обучающихся: домашняя работа по выполнению расчетных заданий. Содержание учебного материала Линейные дифференциальные уравнения первого порядка. Уравнение Бернулли. Применение дифференциальных уравнений первого порядка. Лекционные занятия Дифференциальные уравнения первого порядка. Практические занятия Дифференциальные уравнения первого порядка. Самостоятельная работа обучающихся: домашняя работа по выполнению расчетных заданий. Содержание учебного материала Дифференциальные уравнения второго и высших порядков - основные понятия. Случаи понижения порядка. Лекционные занятия Дифференциальные уравнения второго и высших порядков Практические занятия Дифференциальные уравнения второго и высших порядков Самостоятельная работа обучающихся: домашняя работа по выполнению расчетных заданий. Содержание учебного материала Линейные однородные и неоднородные уравнения второго порядка с постоянными коэффициентами. Лекционные занятия Линейные уравнения второго порядка с постоянными коэффициентами Практические занятия Линейные уравнения второго порядка с постоянными коэффициентами 1 2 4/1 . 1 3 2. – репродуктивный 1 4/1 2 2 1 2. – репродуктивный 4/1 2 2 2. – репродуктивный 1 6/3 2 2 2. – репродуктивный Коллоквиум 2. Ряды. Дифференциальные уравнения Самостоятельная работа обучающихся: подготовка к коллоквиуму, домашняя работа по выполнению расчетных заданий. Раздел 8. Основы теории комплексных чисел Тема 8.1 Основы теории комплексных чисел 2 3 4/4 Содержание учебного материала Комплексные числа и операции над ними. Геометрическая, тригонометрическая форма комплексного числа. Основные понятия. Область определения. Изображение функций комплексного переменного. Лекционные занятия Основы теории комплексных чисел Практические занятия Основы теории комплексных чисел Самостоятельная работа обучающихся: индивидуальная работа № 7, домашняя работа по выполнению расчетных заданий. Раздел 9. Основные численные методы Тема 9.1. Приближенные числа 4/4 2 2 4 2. – репродуктивный 14/4 Содержание учебного материала Приближенные числа. Абсолютная и относительная погрешность. Приближенные вычисления. Лекционные занятия Приближенные числа Практические занятия Приближенные числа Самостоятельная работа обучающихся: домашняя работа по выполнению расчетных заданий. Содержание учебного материала Тема 9.2. Приближенное Приближенные вычисления определенных интегралов: метод прямоугольников, вычисление определенных метод трапеций интегралов Лекционные занятия Приближенное вычисление определенных интегралов Практические занятия Приближенное вычисление определенных интегралов Самостоятельная работа обучающихся: домашняя работа по выполнению расчетных заданий. Содержание учебного материала Тема 9.3. Численные методы. Приближенное решение уравнений (метод хорд, метод касательных). Численное Интерполирование. Интерполяционный многочлен Лагранжа. интегрирование Интерполяционная формула Ньютона. Приближенное решение 1 3 4/1 3. – продуктивный 2 2 1 4/1 3. – продуктивный 2 2 1 6/2 3. – продуктивный дифференциальных уравнений дифференциальных уравнений: метод Эйлера, метод Адамса. Лекционные занятия Численные методы 2 Практические занятия Численные методы 2 2 Контрольная работа № 5 Самостоятельная работа обучающихся: домашняя работа по выполнению 2 расчетных заданий. Всего: 126/54 Для характеристики уровня освоения учебного материала используются следующие обозначения: 1. – ознакомительный (узнавание ранее изученных объектов, свойств); 2. – репродуктивный (выполнение деятельности по образцу, инструкции или под руководством) 3. – продуктивный (планирование и самостоятельное выполнение деятельности, решение проблемных 1 4 задач) 3. УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММЫ ДИСЦИПЛИНЫ 3.1. Требования к минимальному материально-техническому обеспечению Реализация программы дисциплины требует наличия учебного кабинета по математике. Оборудование учебного кабинета: посадочные места по количеству студентов, рабочее место преподавателя, дидактическое обеспечение дисциплины: сборник практических работ сборник заданий для самостоятельной работы студентов таблицы, чертежные инструменты. Технические средства обучения: Интерактивная доска, компьютер, диапроектор. 3.2. Информационное обеспечение обучения Перечень рекомендуемых учебных изданий, Интернет-ресурсов, дополнительной литературы Основные источники: 1. Баврин И.И. Высшая математика: Учебник для студентов естественно-научных специальностей педагогических вузов / И.И. Баврин. – М.: Издательский центр «Академия». - 2004. – 616 с. 2. Минорский В.П. Сборник задач по высшей математике: Учебное пособие для втузов / В.П. Минорский. - М.: Издательство Физико-математич. Литературы. - 2003. -336 с. 3. Кострикин А. И. Введение в алгебру. Ч. 1. Основы алгебры / А. И. Кострикин. М.: Издательство Физико-математической литературы. - 2000. - 136 с. 4. Кострикин А. И. Введение в алгебру. Ч. 2. Линейная алгебра / А. И. Кострикин. М.: Издательство Физико-математической литературы. - 2000. - 164 с. 5. Кострикин А. И. Введение в алгебру. Ч. 3. Основные структуры алгебры / А. И. Кострикин. М.: Издательство Физико-математической литературы, 2000. - 148 с. 6. Винберг Э. Б. Курс алгебры / Э.Б. Винберг. - М.: Факториал Пресс. - 2002. – 296 с. Сафонова В.Ю.. Комбинаторика: методическое пособие и индивидуальные задания / В. Ю. Сафонова. – Кемерово. – КемГУ. - 1999. – 24 с. 8. Глухова О.Ю. Математика Ч. 1: учебно – методическое пособие / О. Ю. Глухова. – Кемерово. – КемГУ. - 2007. – 36 с. 9. Глухова О.Ю. Математика Ч. 2: учебно – методическое пособие / О. Ю. Глухова. – 1 5 Кемерово. – КемГУ. - 2010. – 32 с. Дополнительные источники: 1. Баврин И.И. Общий курс высшей математики / И.И. Баврин, В.Л. Матросов. - М.: Просвещение. – 1995. – 608 с. 2. Данко П.Е. Высшая математика в упражнениях и задачах. Ч.1: Учеб. пособие для студентов втузов / П.Е. Данко, А.Г. Попов, Т.Я. Кожевникова. – М.: Высш. школа. - 1980. – 320 с. 3. Данко П.Е. Высшая математика в упражнениях и задачах. Ч.2: Учеб. пособие для студентов втузов / П.Е. Данко, А.Г. Попов, Т.Я. Кожевникова. – М.: Высш. школа. - 1980. –– 365 с. 4. Кудрявцев В.А., Демидович Б.П. Краткий курс высшей математики / В.А. Кудрявцев, Б.П. Демидович. – М.: Наука. - 1975. – 624 с. Программное обеспечение и Интернет-ресурсы: www.lib.mexmat.ru/books/41 факультета МГУ; – электронная библиотека механико-математического www.newlibrary.ru - новая электронная библиотека; www.edu.ru – федеральный портал российского образования; www.mathnet.ru – общероссийский математический портал; www.library.kemsu.ru - электронный каталог НБ КемГУ; www.elibrary.ru – научная электронная библиотека; www.matburo.ru – матбюро: решения задач по высшей математике; www.nehudlit.ru - злектронная библиотека учебных материалов http://mech.math.msu.su/department/algebra - официальный сайт механико-математического факультета МГУ. 4. КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ «ЭЛЕМЕНТЫ ВЫСШЕЙ МАТЕМАТИКИ» Контроль и оценка результатов освоения дисциплины осуществляется преподавателем в процессе проведения практических занятий и лабораторных работ, тестирования, а также выполнения обучающимися индивидуальных заданий, проектов, исследований. 1 6 Результаты обучения (освоенные умения, усвоенные знания) Формы и методы контроля и оценки результатов обучения 1 7 В результате освоения дисциплины Практические занятия обучающийся должен уметь: Устный ответ у доски - выполнять операции над матрицами и Проверка домашних заданий решать системы линейных уравнений; Контрольные работы - применять методы дифференциального и интегрального исчисления функции одной Коллоквиум и нескольких переменных, Тестирование - применять численные методы в Самостоятельная работа профессиональной деятельности; по индивидуальным заданиям - решать дифференциальные уравнения; - применять математические методы при Экзамен решении типовых профессиональных задач. В результате освоения дисциплины обучающийся должен знать: - основы математического анализа, - линейной алгебры и аналитической геометрии; основы дифференциального интегрального исчисления; и - числовые и функциональные ряды; обыкновенные дифференциальные уравнения, их виды и методы решения; - основы теории комплексных чисел; численные методы. Студенты должны знать логические связи между данными блоками. В результате освоения дисциплины обучающийся должен владеть: методами математического моделирования. 1 8