Detail předmětu

Maticový a tenzorový počet

MPC-MAT FEKT MPC-MAT Ak. rok 2023/2024 letní semestr 5 kreditů

Matice jako algebraická struktura. Operace s maticemi. Determinant. Matice v soustavách lineárních algebraických rovnic. Vektorový prostor, báze a dimenze. Transformace souřadnic. Součet a průnik vektorových prostorů. Lineární zobrazení vektorových prostorů a jeho maticové
vyjádření. Skalární součin, ortogonální průmět a prvek nejlepší aproximace. Problém vlastních hodnot. Spektrální vlastnosti (zejména samoadjungovaných) matic. Bilineární a kvadratické formy, definitnost kvadratických forem. Lineární formy a tenzory. Různé typy souřadnic.
Kovariantní, kontravariantní a smíšené tenzory. Operace s tenzory. Tenzorový antisymetrický vnější součin. Antilineární formy. Maticová formulace kvantové mechaniky. Diracova notace. Bra a Ket vektory. Vlnové pakety jako vektory. Samoadjungovaný lineární operátor.
Schrodingerova rovnice. Princip neurčitosti a Heisenbergova relace. Multi-qubitové systémy a kvantová provázanost (entaglement). Einstein-Podolsky-Rosen experiment-paradox. Kvantové výpočty. Matice hustoty. Kvantová teleportace.

Garant předmětu

Koordinátor předmětu

Jazyk výuky

česky

Zakončení

zápočet+zkouška

Rozsah

  • 26 hod. přednášky
  • 18 hod. cvičení
  • 8 hod. projekty

Zajišťuje ústav

Přednášející

Cvičící

Cíle předmětu

Zvládnout základy maticového a tenzorového počtu a jejich aplikace.
Student si připomene a zdokonalí se v

- řešení soustav lineárních rovnic
- výpočtu determinantů vyšších řádů různými metodami
- používání různých maticových operací

Student se dále naučí

- stanovit bázi a dimenzi vektorového prostoru
- vyjadřovat vektory v různých bázích a přepočítávat jejich souřadnice
- vypočítat průnik a součet vektorových prostorů
- spočítat ortogonální průmět vektoru do podporstoru
- najít matici ortogonální projekce
- stanovit ortogonální doplněk vektorového podprostoru
- vypočítat vlastní hodnoty a vektory čtvercové matice
- nalézt spektrální reprezentaci samoadjungované matice
- určit typ kuželosečky a kvadratické plochy
- stanovit definitnost kvadratické formy
- vyjadřovat tenzory v různých bázích
- počítat různé typy tenzorových součinů
- používat maticovou reprezentaci pro vybrané kvantové veličiny a výpočty

Požadované prerekvizitní znalosti a dovednosti

Je požadováno zvládnutí učiva předmětu Matematika 1. Absolvování předmětu Matematický seminář je doporučeno.

Literatura studijní

  • Boček L.: Tenzorový počet, SNTL Praha 1976.
  • Halliday D., Resnik R., Walker J., Fyzika, Vutium, Brno, 2000.
  • Krupka D., Musilová J., Lineární a multilineární algebra, Skriptum Př. f. MU, SPN, Praha, 1989.
  • Mac Lane S., Birkhoff G., Algebra, Alfa, Bratislava, 1974.
  • Mac Lane S., Birkhoff G., Prehľad modernej algebry, Alfa, Bratislava, 1979.
  • Plesník J., Dupačová J., Vlach M., Lineárne programovanie, Alfa, Bratislava, 1990.
  • Procházka L. a kol., Algebra, Academia, Praha, 1990.
  • Schmidtmayer J.: Maticový počet a jeho použití, SNTL, Praha, 1967.

Literatura referenční

  • Demlová, M., Nagy, J., Algebra, STNL, Praha 1982.
  • Havel V., Holenda J.: Lineární algebra, SNTL, Praha 1984.
  • Hrůza B., Mrhačová H.: Cvičení z algebry a geometrie. Ediční stř. VUT 1993, skriptum
  • Kovár, M., Maticový a tenzorový počet, Skriptum, Brno, 2013, 220s.

Osnova ostatní - projekty, práce

Dva projekty na vybraná témata z aplikované matematiky, každý po 5 bodech.

Průběžná kontrola studia

Semestrální zkouška je hodnocena maximálně 70 body. Ze cvičení je možné získat maximálně 30 bodů, z nichž 20 bodů připadá na písemné testy a 10 bodů na řešení dvou projektů, každý po 5 bodech. Zápočet získá každý student, který dosáhne ve cvičení nejméně 10 bodů. V oddůvodněných případech může cvičící udělit zápočet i při nesplnění této podmínky.Zkouška může probíhat prezenčně nebo distančně. Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Rozvrh

DenTypTýdnyMístn.OdDoKapacitaPSKSkupInfo
Po zkouška 2024-04-29 Aula profesora Braunera 13:0015:00 Předtermín
Po přednáška výuky Aula profesora Braunera 13:0014:50250 1MIT 2MIT NHPC xx Kovár
Po zkouška 2024-05-13 Aula profesora Braunera 13:3015:30 1. termín
Út zkouška 2024-03-26 T8/T 0.10 10:0011:15 Zápočtová písemka - úterý 10
Út cvičení výuky T8/T 5.03 10:0011:5052 1MIT 2MIT NHPC xx Hlavičková
Út ostatní výuky T8/T 5.03 10:0011:5052 1MIT 2MIT NHPC xx Hlavičková
Čt zkouška 2024-03-28 T8/T 0.10 10:0011:15 Zápočtová písemka - čtvrtek 10
Čt cvičení výuky T8/T 5.03 10:0011:5052 1MIT 2MIT NHPC xx Hlavičková
Čt ostatní výuky T8/T 5.03 10:0011:5052 1MIT 2MIT NHPC xx Hlavičková
Čt zkouška 2024-03-28 T8/T 0.10 12:0013:15 Zápočtová písemka - čtvrtek 12
Čt cvičení výuky T8/T 5.22 12:0013:5052 1MIT 2MIT NHPC xx Hlavičková
Čt ostatní výuky T8/T 5.22 12:0013:5052 1MIT 2MIT NHPC xx Hlavičková
Čt zkouška 2024-03-28 T8/T 0.10 14:0015:15 Zápočtová písemka - čtvrtek 14
Čt cvičení výuky T8/T 5.22 14:0015:5052 1MIT 2MIT NHPC xx Hlavičková
Čt ostatní výuky T8/T 5.22 14:0015:5052 1MIT 2MIT NHPC xx Hlavičková
zkouška 2024-05-24 Aula profesora Kalendovského 10:3012:30 2. termín
zkouška 2024-05-31 Aula profesora Braunera 13:3015:30 3. termín

Zařazení předmětu ve studijních plánech

Nahoru