SCQ1098466 - GEOMETRIA 1 2022-2023 - PROFF. ALESSANDRA BERTAPELLE, MAURIZIO CAILOTTO
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Topic outline
~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Informazioni generali ~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Il corso di Geometria 1 è diviso in due moduli (primo e secondo semestre) e nel primo semestre è diviso in due canali:
canale cognomi A-L : titolare M.Cailotto,
canale cognomi M-Z : titolare A.Bertapelle,
Il modulo del secondo semestre è unico (con gli stessi docenti).
Il programma è lo stesso per entrambi i canali, e a questa pagina moodle possono fare riferimento tutti gli studenti del corso.
Il programma del corso copre l'algebra lineare e il suo significato geometrico; il primo semestre sarà essenzialmente algebrico, il secondo più geometrico;
vi saranno delle dispense che coprono tutto il programma anche per la parte di esercizi, e saranno a disposizione anche gli esami degli anni passati e via via i testi degli esami che saranno proposti.
Lo scopo del corso e` capire la geometria degli spazi di dimensione finita (ma arbitraria, non solo 2 e 3) e useremo come strumento fondamentale l'algebra lineare; questo strumento sarà usato in molti altri corsi sia paralleli (algebra, analisi), sia successivi (anche per aspetti applicativi).
Link utili (appunti, esami, programma!):
pagina web del corso (aggiornamento al 3 ottobre): https://www.math.unipd.it/~maurizio/xG1.html
link diretto alle dispense del corso (AGLQ, aggiornamento continuo, sconsiglio di stampare): https://www.math.unipd.it/~maurizio/xg1/AGLQpp.pdf
(((si possono usare molti testi come riferimento o consultazione, tra cui il testo di Candilera-Bertapelle, il testo di Sernesi, oppure i testi di Berger (in francese o inglese), oppure il libro di Kostrikin-Manin (in inglese), ... quasi qualunque libro di introduzione all'algebra lineare e alle sue applicazioni geometriche va bene, purche' il livello sia da corso di laurea in Matematica o in Fisica)))
link diretto alla raccolta esami degli anni precedenti: https://www.math.unipd.it/~maurizio/xg1/RaccoltaEsamiGeo1-testi.pdf
((link diretto alla raccolta esami degli anni precedenti con qualche suggerimento: https://www.math.unipd.it/~maurizio/xg1/RaccoltaEsamiGeo1-soluzioniparziali.pdf file grande perche' i suggerimenti sono scritti a mano in pdf vettoriale... inutile stampare perche' non si leggerebbe... e` solo da leggere su pc o tablet dove si può ingrandire))
link diretto al programma per l'orale (questo e` il 21/22, aggiornamento a fine corso): https://www.math.unipd.it/~maurizio/xg1/ProgrammaGeoUnoaa202122.pdfRicevimento studenti :
M.Cailotto: prima di lezione (tutti i giorni) se siete mattinieri, lunedi pomeriggio in linea di massima sono in ufficio (sesto piano, CD, 624; ora si chiama 6CD5); meglio avvisare prima per e-mail.
A. Bertapelle: su appuntamento, studio 6BC8 (sesto piano, corridoio BC) oppure ivia Zoom .
Tutorato :
e` previsto un servizio di tutorato (unico per entrambi i canali), che avrà una pagina moodle dedicata (https://stem.elearning.unipd.it/course/view.php?id=2985).
In generale ci saranno due ore settimanali (in pomeriggio) di tutorato durante i due semestri.
In via sperimentale avremo anche degli incontri di tutorato durante le sessioni d'esame, qualche giorno prima degli appelli scritti: abbiamo previsto le giornate 9/2, 23/2, 26/6, 13/7, 23/8, 6/9 (gli appelli scritti sono 13/2, 27/2, 28/6, 17/7, 25/8, 8/9); orari e aule si troveranno nella sezione esami qui sotto, e nel moodle del tutorato.
Primo incontro primo semestre per entrambi i canali: lunedi 10 ottobre, ore 16.30, aula 0A (zero A) del complesso Vallisneri (ex-biologia, edificio con le strutture metalliche rosse esterne verso la fine del viale alberato lungargine Piovego, tra mensa e porta Portello).
Primo incontro secondo semestre: lunedi 6 marzo, orario da decidere, aula 1A/150 TA.
================================== Primo semestre ============================
Inizio lezioni: 3 ottobre 2022 nelle aule di Torre Archimede:
canale cognomi A-L (M.Cailotto) lezioni: Lu,Ma 8.30-10.30, Me 8.30-9.30 aula 1A/150 Torre Archimede,
canale cognomi M-Z (A.Bertapelle) lezioni: Lu,Ma 10.30-12.30, Me 9.30-10.30 aula 1C/150 Torre Archimede.
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Seguendo le linee guida dell'Università`, le lezioni sono fatte in presenza, senza streaming ne' registrazioni; in aula si usano dei tablet, e i file delle lezioni saranno inseriti in questa pagina moodle per entrambi i canali; questo a meno di ulteriori emergenze.
Rimane comunque leggibile la pagina moodle dello stesso insegnamento dello scorso anno accademico (indirizzo: https://elearning.unipd.it/math/course/view.php?id=741) in cui ci sono registrazioni (di pessima qualità) delle lezioni svolte in modalità duale, come ausilio per chi non potesse frequentare. Ma attenzione a non fare confusione tra le due pagine (!).
Prima lezione : verra` fatta una introduzione generale al corso di laurea in Matematica, probabilmente tutti insieme.
Strutture algebriche, numeri complessi.
Questa prima parte serve per familiarizzare con le nozioni algebriche che dovremo usare subito (gruppi, anelli, campi) e introdurre il campo dei numeri complessi. Vedremo già qualche applicazione per la geometria del piano e certe trasformazioni geometriche del piano. Riferimento: AGLQ cap.O, sez.7, in particolare 7.9.
MCailotto - canale AL __________________________________________________________________
ABertapelle - canale MZ __________________________________________________________________
- Opened: Tuesday, 18 October 2022, 7:36 AMCloses: Sunday, 17 September 2023, 1:36 PM
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Per chi vuole approfondire la geometria dei numeri complessi, suggeriamo il libro Complex numbers and Geometry di Liang-shin Hahn (accessibile, altri libri con titolo simile sono più impegnativi).
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Spazi vettoriali.
In questa parte introduciamo lo strumento principale del corso: la nozione di Spazio Vettoriale su un campo K. Si tratta di una struttura algebrica di cui vedremo i principali risultati, soprattutto algebrici; ogni tanto si intravvederà un po' di geometria, che sarà resa esplicita nel secondo semestre. Riferimento: AGLQ cap.I.
MCailotto - canale AL __________________________________________________________________
ABertapelle - canale MZ __________________________________________________________________
Applicazioni lineari e Matrici.
Per studiare le trasformazioni tra spazi geometrici, il primo strumento fondamentale è dato dalle applicazioni lineari (tra spazi vettoriali). Vi è un dizionario completo tra applicazioni lineari e calcolo matriciale che dobbiamo esplicitare: il calcolo con le matrici va anche pensato come strumento autonomo, che verrà utilizzato in molte applicazioni; comunque l'aspetto geometrico dovrebbe essere sempre tenuto presente. Riferimento: AGLQ, cap. II e III.
MCailotto - canale AL __________________________________________________________________
ABertapelle - canale MZ __________________________________________________________________
Determinanti.
Questo è un argomento tecnico fondamentale: useremo il calcolo dei determinanti sia per ragioni algebriche (indipendenza di vettori, ranghi di matrici, soluzioni di sistemi lineari), sia per ragioni geometriche (calcolo di volumi, calcolo di equazioni cartesiane). Vedremo:
a. definizione tramite funzioni multilineari alternanti (conseguenze teoriche: teorema di Binet del prodotto, formula con le permutazioni, calcolo per riduzione di Gauss e casi semplici: matrici triangolari e a blocchi),
b. sviluppi di Laplace (per colonne, per righe, alieni; calcolo della matrice inversa tramite complementi algebrici; sistemi e formula di Cramer),
c. minori di una matrice qualsiasi, relazione tra rango e minori (principio dei minori orlati e calcolo di equazioni cartesiane tramite annullamento di minori).
Riferimento: AGLQ, cap. IV, sez. 1,2,4(parte),5(parte).MCailotto - canale AL __________________________________________________________________
ABertapelle - canale MZ __________________________________________________________________
Forme Canoniche.
L'ultima parte di questo modulo ha lo scopo di "classificare le matrici" modulo la relazione di rappresentare la stessa applicazione lineare in basi diverse.
Studieremo il caso di equivalenza (cambiare la base indipendentemente in dominio e codominio) e di similitudine (per endomorfismi, usiamo in dominio e codominio la stessa base).
Abbiamo il problema algebrico (descrivere gli insiemi quoziente e per ogni classe di equivalenza/similitudine di matrice trovare un rappresentante il più semplice possibile (diagonale, triangolare, a blocchi...), e bisogna pensare anche al significato geometrico (per ogni applicazione conviene scegliere una base in cui la matrice associata sia la più semplice possibile per fare conti).
Riferimento: AGLQ, cap. V (tranne sez.7).
MCailotto - canale AL __________________________________________________________________
ABertapelle - canale MZ __________________________________________________________________
Il teorema fondamentale dell'algebra (ogni polinomio complesso ha una radice complessa) si può dimostrare usando l'esistenza di autovettori/autovalori: si può trovare la dimostrazione sia nel lavoro originale:
Harm Derksen, The Fundamental Theorem of Algebra and Linear Algebra, The American Mathematical Monthly, Vol. 110, No. 7 (Aug. - Sep., 2003), pp. 620-623 (4 pages)
sia per esempio in italiano alla fine del libro Algebra Lineare di Gregorio-Salce (Ed.Libreria Progetto).
Entrambi accessibili dalla biblioteca.
================================== Secondo semestre ============================
Inizio lezioni: 27 febbraio 2023:
lezioni: Lunedi e Martedi 8.30-10.30, Mercoledi a settimane alterne circa con analisi 8.30-10.30 (faremo un calendario esatto) aula EF4 edificio ExFiat.
Calendario dei mercoledi: faremo lezione di Geometria nei giorni: 1,15,29 marzo; 12,19 aprile; 3,10,24 maggio; 7 giugno; a meno di variazioni; negli altri mercoledì lezioni di Analisi.
Nel secondo semestre faremo lezione in un'aula dell'exFiat, ovvero un capannone industriale piuttosto brutto di cui non vale la pena mettere foto. In compenso ci sono delle foto dell'Orto Botanico che consiglio di visitare a tempo perso: per gli studenti UniPD l'ingresso e` gratuito e vale la pena !
Geometria Affine.
Qui ci occupiamo delle proprietà geometriche che vengono direttamente dalla struttura di spazio vettoriale su un campo (che quindi valgono su un qualsiasi campo, anche finito o di caratteristica non nulla), e in particolare non dipendono da nozioni di distanza o angoli. Definiamo gli spazi affini come insiemi su cui uno spazio vettoriale agisce in modo fedele e transitivo, e studieremo alcuni aspetti fondamentali:
1. nozione di punti in posizione generale, riferimenti affini e coordinate affini, sottospazi affini, loro posizioni reciproche (incidenti, parallele, sghembe, complementari, ...), e problemi riguardanti famiglie di sottospazi e di incidenza tra sottospazi;
2. nozione di calcolo baricentrico, di coordinate baricentriche, invariati affini (rapporto semplice) ed alcuni teoremi classici (Menelao, Ceva, Talete);
3. nozione di trasformazioni tra spazi affini (affinità), loro espressione matriciale, casi particolari (traslazioni, affinità centrali, omotetie), decomposizioni, simmetrie e proiezioni affini.
Geometria Euclidea.
Qui ci occupiamo delle proprietà metriche che spazi vettoriali sui campi reali e complessi ottengono dalla operazione di prodotto scalare. Studieremo contemporaneamente l'aspetto algebrico-vettoriale e quello geometrico. Vedremo:
1. nozioni base (prodotto scalare, norme, angoli, ortogonalità, prodotto vettore), applicazioni al calcolo di distanze e volumi negli spazi Euclidei;
2. trasformazioni e matrici ortogonali (reali) ed unitarie (complesse); complementi di algebra lineare (teoremi spettrali per matrici simmetriche reali e hermitiane/normali complesse, valori singolari e pseudoinverse); classificazione di Eulero delle rigidità;
*. nel mentre si vedranno i legami con argomenti algebrici tipo il corpo dei quaternioni che permette di rappresentare sia le trasformazioni ortogonali dello spazio Euclideo reale tridimensionale che 4-dimensionale; o anche la relazione tra ortogonalità nel senso euclideo e nel senso degli spazi duali...
News: abbiamo prenotato l'aula EF-9 giovedì 20 aprile dalle 12.30 per ricevimento in vista del compitino; quindi se volete chiedere esercizi o risolvere dubbi ci troviamo li (non e` proibito mangiare in aula, eventualmente); mandate una mail se volete segnalare qualche esercizio/problema da trattare.
Geometria Proiettiva.
Qui ci occupiamo di spazi geometrici che contengono gli spazi affini e anche dei punti ulteriori da interpretare come punti all'infinito delle rette dello spazio affine (in modo che rette parallele abbiano lo stesso punto all'infinito). Le tecniche note dell'algebra lineare ci permettono di lavorare in questi spazi senza le difficolta` legate al parallelismo degli spazi affini (per esempio parlare in generale di proiezioni), e di avere risultati molto più` eleganti e generali. Vedremo:
1. definizione di spazi proiettivi, sottospazi e stelle, coordinate proiettive ed equazioni di sottospazi;
2. principio di dualita` proiettiva;
3. proiettivita` ed invarianti: birapporto e suoi significati geometrici, armonia;
4. relazione con gli spazi affini e gli spazi euclidei (in particolare scrivere gli invarianti euclidei tramite birapporti opportuni);
strada facendo vedremo alcuni teoremi e costruzioni classici (Pappo, Desargues, quadrilateri/quadrangoli piani completi, costruzioni armoniche, ecc.) ; e` interessante anche sviluppare una buona immaginazione su questi argomenti, oltre alla capacita` tecnica di fare i conti.
Nelle ultime settimane recuperiamo alcune lezioni perse usando le ore lasciate libere da Fisica 1; le lezioni di Geometria 1 saranno le seguenti:
26 maggio (10.30); 29,30,31 maggio (8.30);
5,6 giugno (8.30); 7,8,9 giugno (10.30);
infine faremo un ricevimento in aula il giorno 14 giugno ore 10.30 (e il secondo compitino della parte B il giorno 16 giugno, ore 9).
================================== Gestione Esami ============================
L'esame del corso di Geometria 1 è composto di :
-- parte scritta, separatamente per i due moduli, con esercizi sia di calcolo che teorici,
-- parte orale, a cui si accede avendo un voto valido sulle due parti scritte, con domande sul programma del corso (definizioni, enunciati, dimostrazioni),
il voto finale viene deciso in base ai punteggi degli scritti e alla prova orale; se viene rifiutato, in linea di massima è necessario rifare anche gli scritti.Durante il corso vi saranno delle prove in itinere, "prove parziali" (possono accedere tutti gli studenti), in ogni semestre: una circa a metà semestre, una a fine semestre; superare le due prove parziali di un semestre equivale a superare un appello scritto di quel modulo. Le prove scritte sui due moduli possono essere fatte in ordine qualsiasi (non serve aver passato lo scritto sul mod.A per fare appelli/compitini del mod.B).
Date delle prove parziali: 18 novembre, 23 gennaio (solo seconda prova parziale parte A) per il primo semestre; 21 aprile, 16 giugno (solo seconda prova parziale parte B) per il secondo semestre; *provvisiorio*; per iscriversi alle liste bisogna essere iscritti al corso su (questo) moodle.
Date degli appelli scritti del corso: 13 febbraio (parte A per tutti; parte B solo recupero dell'anno precedente), fine febbraio (27?, recupero solo parte A, per tutti), 28 giugno (da qui in poi, parti A e B, per tutti; ciascuno può fare una parte, o entrambe, o nessuna), 17 luglio, 25 agosto, 8 settembre; *provvisiorio*.
Quando si scrive e si consegna un compito, bisogna tener presente che qualcuno dovrà correggerlo, e che il punteggio che si otterrà sarà inversamente proporzionale alla difficoltà di lettura e comprensione di quello che avete scritto: consegnare un compito pieno di numeri e formule senza alcuna spiegazione sperando che chi legge faccia interpolazioni è sbagliato e non va fatto; in un compito bisogna giustificare in modo conciso ma chiaro che cosa state facendo, possibilmente organizzando la scrittura in modo che sia facile da seguire (naturalmente è più facile se si hanno le idee chiare).
Quando si consegna un compito su una delle due parti si rinuncia ad eventuali voti precedenti su quella parte (viceversa, se non si consegna si mantiene l'eventuale voto precedente).
Gli esami orali si svolgono su appuntamento in giorni che saranno fissati nella settimana successiva agli scritti (questo vale anche per gli esami di recupero di febbraio, in cui possono fare l'esame orale gli studenti dello scorso anno accademico). Non si è obbligati a fare l'orale immediatamente dopo gli scritti, ma si consiglia di farlo nella stessa sessione, cioè di non far passare mesi tra ultimo scritto e orale...
Liste di iscrizione: si useranno le liste su Uniweb solo a partire dagli appelli ufficiali dopo la fine del corso (da giugno); durante i due semestri useremo liste di prenotazione su questa pagina Moodle (ma per le "seconde" prove parziali non ci saranno liste, perche' possono venire solo gli ammessi dalla prova precedente).
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Seconda prova parziale parte A: lunedi 23 gennaio, ore 9, aule EF 3-4 (Ex-Fiat):
non c'è lista di prenotazione (possono accedere gli studenti ammessi dalla prima prova parziale).
(Ricevimento Cailotto venerdì 20/01, ore 10.30, aula 1A/150)
Testo del compito: https://www.math.unipd.it/~maurizio/xg1/PP2_G1A_2023.pdf
Suggerimenti: https://www.math.unipd.it/~maurizio/xg1/Spp-G1A-2022-3.pdfSeconda prova parziale parte B: venerdì 16 giugno, ore 9, aule :
non c'è lista di prenotazione (possono accedere gli studenti ammessi dalla prima prova parziale).
(Ricevimento mercoledì 14 giugno, ore 10.30, aula )