Matematica e statistica
A.A. 2024/2025
Obiettivi formativi
Lo studio dell'ambiente e la valutazione dell'impatto di vari fattori sulla salute è un compito complesso e sfidante che richiede sempre più competenze scientifico-tecniche.
Il corso si propone di fornire agli studenti le conoscenze e gli strumenti matematici e statistici di base necessari per affrontare in modo corretto attività quantitative inerenti alle scienze della vita.
Per raggiungere questo scopo è importante prima di tutto comprendere le strutture interne e i procedimenti essenziali delle discipline matematiche e statistiche, per poi poterle applicare in ambiti tecnici o professionali.
Il corso si propone di fornire agli studenti le conoscenze e gli strumenti matematici e statistici di base necessari per affrontare in modo corretto attività quantitative inerenti alle scienze della vita.
Per raggiungere questo scopo è importante prima di tutto comprendere le strutture interne e i procedimenti essenziali delle discipline matematiche e statistiche, per poi poterle applicare in ambiti tecnici o professionali.
Risultati apprendimento attesi
Alla fine del corso lo studente dovrebbe essere in grado di:
sviluppare un linguaggio e un rigore procedurale coerente con l'analisi matematica
sviluppare capacità di ragionamento logico
risolvere problemi di analisi matematica inerenti al calcolo differenziale e integrale
sviluppare semplici modelli matematici
selezionare le opportune procedure statistiche per analisi scientifiche e di laboratorio
Lo studente avrà maturato conoscenza e comprensione di:
aspetti fondamentali del calcolo differenziale e integrale propedeutico per corsi specifici di indirizzo di laurea
nozioni fondamentali di statistica e probabilità, propedeutiche all'utilizzo e alla comprensione di strumenti software di uso comune nei laboratori biologici e farmaceutici.
sviluppare un linguaggio e un rigore procedurale coerente con l'analisi matematica
sviluppare capacità di ragionamento logico
risolvere problemi di analisi matematica inerenti al calcolo differenziale e integrale
sviluppare semplici modelli matematici
selezionare le opportune procedure statistiche per analisi scientifiche e di laboratorio
Lo studente avrà maturato conoscenza e comprensione di:
aspetti fondamentali del calcolo differenziale e integrale propedeutico per corsi specifici di indirizzo di laurea
nozioni fondamentali di statistica e probabilità, propedeutiche all'utilizzo e alla comprensione di strumenti software di uso comune nei laboratori biologici e farmaceutici.
Periodo: Primo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento può essere seguito come corso singolo.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Primo semestre
Programma
Concetti fondamentali:
Concetto di insiemi e principali operazioni. Insiemi numerici.
Maggiorante, minorante, massimo, minimo, estremo ed inferiore di insiemi. Cardinalità. I numeri naturali, interi, razionali e reali. Distanza, intorni ed intervalli. Valore assoluto e disuguaglianza triangolare. Equazioni e disequazioni di primo e secondo grado.
Funzioni reali di una variabile reale:
Il concetto di funzione. Funzione iniettiva, suriettiva, biiettiva. Composizione di funzioni e operazioni sui grafici. Funzione inversa. Esempi di funzioni elementari (lineari, quadratiche, potenza, esponenziali, logaritmiche e trigonometriche) e non elementari. Funzioni limitate e monotòne. Concetto di massimo e minimo globale e locale. Funzioni concave/convesse.
Limiti di funzioni e continuità:
Asintoti. Teorema di unicità del limite. Teorema di permanenza del segno. Calcolo dei limiti. Forme d'indecisione. Cambio di variabile. Limiti notevoli. Continuità per funzioni di una variabile reale. Punti di discontinuità.
Calcolo differenziale con una variabile:
Rapporto incrementale, derivata in un punto, derivabilità; significato geometrico, equazione della retta tangente. Regole di derivazione. Derivata della funzione inversa. Derivate di ordine superiore. Differenziabilità, differenziale. Relazioni tra derivabilità e differenziabilità. Punti stazionari. Condizione necessaria per i punti di massimo/minimo locale (teorema di Fermat). La regola di De l'Hôpital. Polinomio di Taylor e polinomio di Maclaurin (cenni). Determinazione dei punti di massimo/minimo locali e globali. Studio del grafico di una funzione.
Introduzione al calcolo integrale:
Primitiva di una funzione, l'integrale di Riemann, teorema fondamentale del calcolo integrale. Calcolo dell'area sotto la curva, Metodi di integrazione: integrali immediati, integrazione per sostituzione, integrazione per parti. Valore medio integrale. Integrali generalizzati, integrali impropri su intervalli illimitati.
Introduzione al calcolo delle probabilità:
Elementi di analisi combinatoria. Permutazioni, fattoriale, disposizioni, combinazioni e coefficiente binomiale. Concetto di eventi aleatori, frequenza, probabilità, legge di grandi numeri. Elementi di calcolo delle probabilità. Assiomi della probabilità. Teorema di Bayes.
Statistica descrittiva:
Variabili aleatorie discrete e continue. Concetto di osservabile. Valore atteso e varianza. Covarianza, correlazione. Le distribuzioni di probabilità: binomiale, di Poisson, esponenziale e uniforme. Distribuzione normale: Variabile z standardizzata, uso della tavola di distribuzione normale standardizzata. Il teorema centrale del limite.
Concetto di insiemi e principali operazioni. Insiemi numerici.
Maggiorante, minorante, massimo, minimo, estremo ed inferiore di insiemi. Cardinalità. I numeri naturali, interi, razionali e reali. Distanza, intorni ed intervalli. Valore assoluto e disuguaglianza triangolare. Equazioni e disequazioni di primo e secondo grado.
Funzioni reali di una variabile reale:
Il concetto di funzione. Funzione iniettiva, suriettiva, biiettiva. Composizione di funzioni e operazioni sui grafici. Funzione inversa. Esempi di funzioni elementari (lineari, quadratiche, potenza, esponenziali, logaritmiche e trigonometriche) e non elementari. Funzioni limitate e monotòne. Concetto di massimo e minimo globale e locale. Funzioni concave/convesse.
Limiti di funzioni e continuità:
Asintoti. Teorema di unicità del limite. Teorema di permanenza del segno. Calcolo dei limiti. Forme d'indecisione. Cambio di variabile. Limiti notevoli. Continuità per funzioni di una variabile reale. Punti di discontinuità.
Calcolo differenziale con una variabile:
Rapporto incrementale, derivata in un punto, derivabilità; significato geometrico, equazione della retta tangente. Regole di derivazione. Derivata della funzione inversa. Derivate di ordine superiore. Differenziabilità, differenziale. Relazioni tra derivabilità e differenziabilità. Punti stazionari. Condizione necessaria per i punti di massimo/minimo locale (teorema di Fermat). La regola di De l'Hôpital. Polinomio di Taylor e polinomio di Maclaurin (cenni). Determinazione dei punti di massimo/minimo locali e globali. Studio del grafico di una funzione.
Introduzione al calcolo integrale:
Primitiva di una funzione, l'integrale di Riemann, teorema fondamentale del calcolo integrale. Calcolo dell'area sotto la curva, Metodi di integrazione: integrali immediati, integrazione per sostituzione, integrazione per parti. Valore medio integrale. Integrali generalizzati, integrali impropri su intervalli illimitati.
Introduzione al calcolo delle probabilità:
Elementi di analisi combinatoria. Permutazioni, fattoriale, disposizioni, combinazioni e coefficiente binomiale. Concetto di eventi aleatori, frequenza, probabilità, legge di grandi numeri. Elementi di calcolo delle probabilità. Assiomi della probabilità. Teorema di Bayes.
Statistica descrittiva:
Variabili aleatorie discrete e continue. Concetto di osservabile. Valore atteso e varianza. Covarianza, correlazione. Le distribuzioni di probabilità: binomiale, di Poisson, esponenziale e uniforme. Distribuzione normale: Variabile z standardizzata, uso della tavola di distribuzione normale standardizzata. Il teorema centrale del limite.
Prerequisiti
- Uso disinvolto dell'algebra elementare: monomi, polinomi, funzioni razionali, potenze, radici, esponenziali e logaritmi
- Risoluzione di equazioni e disequazioni elementari e loro interpretazione grafica
- Elementi di geometria analitica del piano: rette e parabole
- Elementi di trigonometria: funzioni seno, coseno e tangente
- Risoluzione di equazioni e disequazioni goniometriche semplici
- Risoluzione di equazioni e disequazioni elementari e loro interpretazione grafica
- Elementi di geometria analitica del piano: rette e parabole
- Elementi di trigonometria: funzioni seno, coseno e tangente
- Risoluzione di equazioni e disequazioni goniometriche semplici
Metodi didattici
Il corso sarà erogato attraverso la modalità "blended learning" in cui le lezioni saranno organizzate secondo le seguenti tre modalità:
-Lezioni in presenza in aula;
-Lezioni sincrone online;
-Lezioni registrate rese fruibili in ogni momento agli studenti.
-Lezioni in presenza in aula;
-Lezioni sincrone online;
-Lezioni registrate rese fruibili in ogni momento agli studenti.
Materiale di riferimento
Testo di riferimento del corso:
D. Benedetto, M. Degli Esposti, C. Maffei - "Matematica per le scienze della vita" - Casa Editrice Ambrosiana
Altri testi di consultazione:
1. A. Portaluri, S. Barbero, S. Mosconi - "Percorso di Matematica" - Pearson
2. S. Barbero, S. Mosconi, A. Portaluri - "Matematica per le Scienze" - Pearson
3. M. Bramanti, F. Confortola, S. Salsa - "Matematica per le Scienze" - Zanichelli
Ulteriore materiale didattico sarà reso disponibile nella piattaforma Ariel del corso.
D. Benedetto, M. Degli Esposti, C. Maffei - "Matematica per le scienze della vita" - Casa Editrice Ambrosiana
Altri testi di consultazione:
1. A. Portaluri, S. Barbero, S. Mosconi - "Percorso di Matematica" - Pearson
2. S. Barbero, S. Mosconi, A. Portaluri - "Matematica per le Scienze" - Pearson
3. M. Bramanti, F. Confortola, S. Salsa - "Matematica per le Scienze" - Zanichelli
Ulteriore materiale didattico sarà reso disponibile nella piattaforma Ariel del corso.
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
Modalità scritta. L'esame può essere sostenuto sia attraverso due prove intermedie che attraverso un'unica prova sull'intero programma.
In entrambi i casi, ogni prova dura 2 ore e mezza e prevede alcune domande a scelta multipla (di solito tra 5 e 10) e 2 domande a risposta aperta (problemi e/o domande teoriche).
Per tutti i quesiti, incluse le domande a scelta multipla, è richiesto mostrare il procedimento che ha condotto alla risposta.
Per l'anno accademico 2024/2024 la prima prova intermedia è prevista entro metà novembre, mentre la seconda alla conclusione del corso, prima delle vacanze natalizie.
In entrambi i casi, ogni prova dura 2 ore e mezza e prevede alcune domande a scelta multipla (di solito tra 5 e 10) e 2 domande a risposta aperta (problemi e/o domande teoriche).
Per tutti i quesiti, incluse le domande a scelta multipla, è richiesto mostrare il procedimento che ha condotto alla risposta.
Per l'anno accademico 2024/2024 la prima prova intermedia è prevista entro metà novembre, mentre la seconda alla conclusione del corso, prima delle vacanze natalizie.
MAT/07 - FISICA MATEMATICA - CFU: 6
Esercitazioni: 32 ore
Lezioni: 32 ore
Lezioni: 32 ore
Docenti:
Basciu Andrea, Ragusa Giorgio
Siti didattici
Docente/i
Ricevimento:
Da concordare previo appuntamento ([email protected])
Microsoft Teams o presso l'ufficio di Via Balzaretti 9, Milano (da concordare previo appuntamento).