Ecuaciones Diferenciales - Departamento de Ciencias Básicas
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Ecuaciones Diferenciales - Departamento de Ciencias Básicas
SYLLABUS DE ESPACIO ACADÉMICO Código: 2000-F-619 Versión: 01 Emisión: 22 - 07 - 2014 Página 1 de 8 IDENTIFICACIÓN DIVISIÓN/ VUAD: Ingenierías FACULTAD/ DEPARTAMENTO/ INSTITUTO: PROGRAMA ACADÉMICO: NOMBRE DEL DOCENTE: Ciencias Básicas Ingeniería XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX DENOMINACIÓN DEL ESPACIO ACADÉMICO Ecuaciones Diferenciales CÓDIGO DEL ESPACIO ACADÉMICO: 96117 CARÁCTER DEL ESPACIO ACADÉMICO: Teórico X Teórico - práctico Práctico NÚMERO DE CRÉDITOS NÚMERO DE HORAS DE T.P. NÚMERO DE HORAS T.I. 3 4 3 METODOLOGÍA DEL ESPACIO: Presencial PRERREQUISITOS X Virtual X N/A Calculo Integral y Algebra Lineal CORREQUISITOS Calculo Vectorial Distancia PERTENECE AL COMPONENTE OBLIGATORIO X PERTENECE AL COMPONENTE FLEXIBLE X N/A PERTENECE AL COMPONENTE OBLIGATORIO X PERTENECE AL COMPONENTE FLEXIBLE SYLLABUS DE ESPACIO ACADÉMICO Código: 2000-F-619 Versión: 01 Emisión: 22 - 07 - 2014 Página 2 de 8 UBICACIÓN DEL ESPACIO ACADÉMICO El curso de Ecuaciones Diferenciales es un espacio académico impartido por el departamento de Ciencias Básicas, hace parte de los programas de ingeniería. Este curso es ofrecido para las facultades de Ingeniería Electrónica, Telecomunicaciones, ambiental, civil e Industrial. PROPÓSITOS DEL ESPACIO ACADÉMICO Dentro de los principales propósitos del curso de Ecuaciones Diferenciales en la Facultad de Ingeniería están: • Proporcionar los elementos teóricos necesarios para que los estudiantes puedan resolver Ecuaciones Diferenciales Ordinarias de primer orden y de orden superior. • Modelar, resolver e interpretar fenómenos o problemas de la ingeniería y de la física por medio de problemas de valores iniciales o de frontera que involucren Ecuaciones Diferenciales. • El curso de ecuaciones diferenciales brinda herramientas matemáticas para el análisis, modelación, solución e interpretación de situaciones problémicas relacionadas con la ingeniería y la física, como por ejemplo problemas de mezclas, circuitos, crecimiento poblacional, ley de enfriamiento de Newton, entre otros Conceptos como: definición de una Ecuación Diferencial, clasificación de las ecuaciones diferenciales, teorema de existencia y unicidad, métodos para solucionar ecuaciones diferenciales de primer orden y de orden superior, ecuaciones de Cauchy Euler, transformada y transformada inversa de Laplace son empleados para resolver problemas de comprensión, interpretación y selección de algoritmos, así como al problema de la aplicación de conceptos ARTICULACIÓN CON EL NÚCLEO PROBLÉMICO ¿Cómo se aplican los conceptos básicos de las ecuaciones diferenciales ordinarias de primer orden en la resolución de problemas matemáticos como: mezclas, circuitos, ley de enfriamiento de Newton, crecimiento poblacional, entre otros? ¿Cómo se implementa las Ecuaciones Diferenciales Lineales de orden superior en la solución de problemas? ¿Cómo se aplican a problemas de modelación las ecuaciones diferenciales lineales de orden superior con coeficientes variables? ¿Cómo se aplican los conceptos de transformada y transformada inversa de Laplace a la solución de problemas de valor inicial con ecuaciones de orden superior con coeficientes constantes? METODOLOGÍA Cada sede, seccional o modalidad podrá ampliar esta caracterización acorde con sus procesos académicos, didácticos y pedagógicos. La metodología del curso está centrada en clases presenciales guiadas por el profesor, pero con participación activa de los estudiantes, en ellas el profesor del curso a partir de los conocimientos previos del estudiante introduce conceptos como ecuación diferencial, tipos de ecuación diferencial, clasificación solución de una ecuación diferencial, así como los métodos para la solución de ecuaciones diferenciales de primer orden como de orden superior, propiciando la discusión y análisis de situaciones problémicas que promuevan la construcción de modelos. Las clases presenciales iran acompañadas de lecturas, trabajo individual y en equipo dentro y fuera de clase, exposiciones por parte de los estudiantes, consultas, trabajo en la sala de computo, uso de recursos tecnológicos como calculadoras, software, desarrollo de un proyecto final usando el software Mathemática que involucre los principales conceptos vistos en el curso, trabajo colaborativo y guiado por el profesor, y evaluaciones de diferente tipo, grupales, individuales orales y escritas, virtuales , Actividades didácticas diseñadas con especial énfasis en la resolución de problemas (ABP). SYLLABUS DE ESPACIO ACADÉMICO Código: 2000-F-619 Versión: 01 Emisión: 22 - 07 - 2014 Página 3 de 8 CONOCIMIENTOS PREVIOS PARA INICIAR EL ABORDAJE DEL ESPACIO ACADÉMICO • Conocimientos básicos de algebra como son: simplificación, suma de expresiones algebráicas racionales, cálculo de raíces de un polinomio de grado dos y de un polinomio de grado mayor a dos por división sintética, algunas identidades trigonométricas. • Conocimientos de algebra lineal como son: dependencia e independencia lineal, cálculo del wroskiano de un conjunto de funciones. • Derivadas ordinarias y Derivadas parciales de primer orden y orden superior. • Integración en una y varias variables. SYLLABUS DE ESPACIO ACADÉMICO Código: 2000-F-619 Versión: 01 Emisión: 22 - 07 - 2014 Página 4 de 8 DIMENSIONES DE LA ACCIÓN HUMANA, COMPETENCIAS, CONTENIDOS Y ESTRATEGIAS PEDAGÓGICAS A DESARROLLAR Para el Syllabus nacional se mantienen las indicaciones propuestas por la UDCFD: Por cada competencia descrita, clasificar según sea genérica o específica y relacionarlas con las Dimensiones de la Acción Humana (Comprender, Obrar, Hacer, Comunicar). Se deben tener en cuenta las competencias transversales institucionales (Humanidades, Lengua extranjera, Competencia lecto-escritural, TIC, Ciencias básicas o Pensamiento lógico matemático), las cuales son responsabilidad de los departamentos e Instituto de Lenguas o quien haga sus veces. G 1. Reconocer el concepto de ecuación diferencial ordinario de primer orden. 2. Establecer la diferencia entre los diversos tipos de EDO de primer orden 3. Aplicar el cálculo a la solución de una ecuación diferencial de primer orden. 4. Identificar y solucionar problemas que puedan modelarse mediante ecuaciones diferenciales de primer orden. E x x x x 1-5 x x x x COMUNICAR HACER OBRAR COMPRENDER COMPETENCIA GENÉRICA (G)/ ESPECÍFICA (E) SEMANA/ SESIÓN Cada sede, seccional o modalidad podrá ampliar esta caracterización acorde con sus procesos académicos, didácticos y pedagógicos. UNIDADES TEMÁTICAS/ EJES TEMÁTICOS/ CONTENIDOS Presentación del programa. Definición de EDO y EDP, clasificación según orden y grado, linealidad y no linealidad, tipos de solución, presentación de algunos modelos como población, sistemas masaresorte y depredador presa analizados a través del campo de direcciones. Solución cualitativa de una e.d.o, Definición de una EDO de primer orden. Cálculo de ESTRATEGIA(S) DIDÁCTICA(S) Explicación por parte del profesor, Construcción de un cuadro con la clasificación de las ED y un mapa conceptual que ilustre la solución de los diferentes tipos de ecuaciones diferenciales ordinarias de primer orden. trabajo colaborativo con acompañamiento docente, guía de ejercicios para trabajo independiente ESTRATEGIA(S) EVALUATIVA(S) Evaluación escrita individual Otras estrategias sugeridas Pruebas cortas Trabajos grupales en clase Uso de herramientas tecnológicos Consulta SYLLABUS DE ESPACIO ACADÉMICO Código: 2000-F-619 Versión: 01 Emisión: 22 - 07 - 2014 Página 5 de 8 EDO de primer orden por el método de variable separable, exacta y homogénea, factor integrante y ecuaciones diferenciales no exactas, Cálculo de EDO de primer orden por sustituciones básicas. EDO de primer orden lineal, ecuaciones de Bernoulli. Explicación de modelos lineales: crecimiento poblacional, Ley de enfriamiento y calentamiento de Newton, Mezclas, circuitos y trayectorias ortogonales Método de Euler y Runge Kutta 1. Identificar y solucionar una ecuación diferencial según se clasifique en homogénea o no homogénea. 2. Plantear y resolver problemas aplicados a las EDO de segundo orden. 6-9 X X X X X X Resolución de EDO lineales de segundo orden. y de orden superior. Independencia y dependencia lineal Soluciones de ecuaciones de segundo orden por método de coeficientes constantes, y Explicación por parte del profesor, Construcción de un cuadro con la clasificación de las ED y un mapa conceptual que ilustre la solución de los diferentes tipos de ecuaciones diferenciales ordinarias de primer orden. Evaluación escrita individual Otras estrategias sugeridas Pruebas cortas Trabajos grupales en clase Uso de herramientas tecnológicos Consulta SYLLABUS DE ESPACIO ACADÉMICO Código: 2000-F-619 1. Calcular la transformada y la transformada inversa de algunas funciones bajo las condiciones adecuadas. Versión: 01 X X Emisión: 22 - 07 - 2014 X 2. Aplicar la transformada de Laplace para resolver ecuaciones diferenciales con p.v.i x 10-15 x x variación de parámetros. Ejercicios de aplicación de las ecuaciones diferenciales de segundo orden: movimiento libre no amortiguado Desarrollo del concepto de transformada de Laplace. Condiciones de existencia de la transformada. Cálculo de la transformada de una función continúa mediante la definición. Explicación de las propiedades de la transformada, Desarrollo del concepto de transformada inversa de Laplace Teoremas de traslación. Derivada de la transformada y transformada de la derivada ,teorema de convoluciòn Cálculo de EDO asociadas a funciones continuas o periódicas Solución de problemas de valor Página 6 de 8 trabajo colaborativo con acompañamiento docente, guía de ejercicios para trabajo independiente Explicación por parte del profesor, Construcción de un cuadro con la clasificación de las ED y un mapa conceptual que ilustre la solución de los diferentes tipos de ecuaciones diferenciales ordinarias de primer orden. trabajo colaborativo con acompañamiento docente, guía de ejercicios para trabajo independiente. Evaluación escrita individual Otras sugeridas estrategias Pruebas cortas Trabajos grupales en clase Uso de herramientas tecnológicos Consulta SYLLABUS DE ESPACIO ACADÉMICO Código: 2000-F-619 Versión: 01 Emisión: 22 - 07 - 2014 Página 7 de 8 inicial de EDO lineales con coeficientes constantes usando la transformada de Laplace. 16 Ajuste de la semana para completar los temas del programa Semana de ajuste de los temas Ejercicios para desarrollar fuera de clase Taller preparatorio para el examen final SYLLABUS DE ESPACIO ACADÉMICO Código: 2000-F-619 Versión: 01 Emisión: 22 - 07 - 2014 Página 8 de 8 CRITERIOS DE CALIFICACIÓN En el syllabus nacional se proponen porcentajes para los criterios de evaluación, con el fin que cada sede, seccional o modalidad los ajuste de acuerdo a sus características regionales y/o académicas. Parámetros En todas las actividades y estrategias de evaluación diseñadas se deberán tener en cuenta criterios como: completitud, claridad de la información, dominio conceptual, uso adecuado de la simbología matemática, sustentación, puesta en común o participación activa en clase, atención, uso y respuesta a las actividades propuestas en aula virtual entre otras. Rubricas anexas en planeación académica para: evaluación de trabajos escritos, presentaciones orales y prácticas de laboratorio. TIPO DE EVALUACIÓN PRIMER CORTE Evaluaciones parciales (Dos por corte) Quices, talleres, exposiciones, informes, otros Trabajo obligatorio usando Software 35% SEGUNDO CORTE TERCER CORTE 35% % TOTAL 30% 100% BIBLIOGRAFÍA, WEBGRAFÍA Y OTRAS FUENTES 1. 2. 3. 4. DENNIS ZILL. Ecuaciones Diferenciales con aplicaciones de modelo. Editorial Thomson. 7a edición. BOYS DI PRIMA. Ecuaciones Diferenciales. Editorial limusa. KENT NAGLE. Ecuaciones Diferenciales y problemas con valores de frontera.Editorial Addison Wesley. RICHARD DEVANEY. Ecuaciones Diferenciales Enfoque Analítico. Software: Mathematica V°B° COORDINADOR DE ÁREA, MÓDULO Y/O CAMPO DE FORMACIÓN FIRMA DEL DOCENTE FECHA DE ELABORACIÓN: DD MM AA FECHA DE ACTUALIZACIÓN: DD MM AA