Cette présentation décrit les enseignements de mathématiques prévus dans les U. F. R. S. F. A. et C. I. S. M. qui sont adaptés aux étudiants non-mathématiciens. Elle complète la liste des enseignements de mathématiques prévus dans la licence de mathématiques
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| Outils mathématiques Cette présentation décrit les enseignements de mathématiques prévus dans les U.F.R. S.F.A. et C.I.S.M. qui sont adaptés aux étudiants non-mathématiciens. Elle complète la liste des enseignements de mathématiques prévus dans la licence de mathématiques. Semestre 1 Analyse élémentaire (3 crédits) Étude pratique des fonctions d’une variable réelle : calculs de limites simples, continuité, théorème des valeurs intermédiaires, calcul des dérivées, tableau de variation, dérivées successives, formules de Leibniz, formule de Taylor-Young, branches infinies, tracé de la courbe représentative, développements limités simples (somme, produit, composition). Fonctions usuelles : fonctions polynomiales (factorisation), fonctions exponentielles réelles, fonctions logarithmes, fonctions puissances, fonctions hyperboliques, fonctions circulaires, formules trigonométriques . Intégration : calculs de primitives simples, intégration par parties, changements de variables. Équations différentielles linéaires : équations linéaires du premier ordre (existence et unicité), équations linéaires du second ordre à coefficients constants (existence et unicité). Méthodologie : travail en demi-groupe sur les méthodes d’apprentissage , prise de notes, apprentissage du cours par couches successives, fabrication de fiches de résumés du cours, travail des exercices de travaux dirigés, rédaction des exercices, préparation des contrôles et examens. Utilisation de WIMS Mathématiques générales (6 crédits) Ensembles, applications, lois, relations : notions élémentaires (définitions, exemples simples). Nombres entiers, dénombrements : nombres entiers naturels (propriétés fondamentales de N, récurrence, suites), ensembles finis (cardinaux, opérations sur les ensembles finis), dénombrements (arrangements, combinaisons), ensembles Z et Q. Nombres complexes : parties réelle et imaginaire, conjugaison, affixe d’un point, module, cercle trigonométrique (formules d’Euler, de Moivre), argument, racines n-ièmes de l’unité, équation du second degré. Étude pratique des suites : suites arithmétiques et géométriques, suites convergentes, majorations, opérations sur les limites, formes indéterminées, calculs de limites, suites monotones. Compléments sur les fonctions : fonctions monotones, théorème des accroissements finis, réciproque d’une fonction (réciproques des fonctions hyperboliques, réciproques des fonctions circulaires), développement limités et applications aux calculs de limites et de branches infinies. Éléments d’algèbre linéaire : systèmes linéaires, matrices (produit et inverse) en dimension 2 et 3. Géométrie élémentaire du plan : repérage dans le plan (repère cartésien, coordonnées polaires), produit scalaire, déterminant, droite, cercle, utilisation des nombres complexes en géométrie plane (distance, angle, barycentre, orthogonalité), similitudes (rapport, homothéties, translations, rotations, écriture complexe d’une similitude directe). Géométrie élémentaire de l’espace : repérage dans l’espace (coordonnées cartésiennes, cylindriques, sphériques), produit scalaire, produit vectoriel, produit mixte, droites et plans, sphère. Courbes planes paramétrées et coniques : courbe définie par une représentation paramétrique, interprétation cinématique, courbe définie par une représentation polaire, coniques (foyer, directrice, équation polaire). Méthodologie : vérification de la façon dont les étudiants travaillent et propositions adaptées en vue d’une amélioration de l’efficacité de leur travail. Utilisation de WIMS Ouverture mathématique (3 crédits) Algèbre linéaire : espaces vectoriels (vecteur, bases), applications linéaires et matrices (opérations, rang, inverse), déterminants, systèmes linéaires (solutions, transformation). Équations différentielles : problèmes différentiels, problème de Cauchy, équations linéaires sans avec second membre, équations linéaires avec second membre, équations linéaires du premier ordre, équations linéaires du second ordre à coefficients constants, méthodes numériques de résolution. Applications : cinétique chimique, dynamique des populations. Semestre 2 Mathématiques pour les sciences 2 (6 crédits) Matrices et systèmes linéaires, opérations sur les matrices, inversion de matrices (rappels). Espaces vectoriels : sous-espaces, familles libres, génératrices, sous-espaces vectoriels engendrés, bases, coordonnées, dimension, changement de bases. Exemples dans R2 et R3. Applications linéaires : Exemples uniquement dans R2 et R3. Matrices d’applications linéaires. Définition et formules de changement de bases. Déterminant et rang dans R2 et R3. Méthodes pratiques de calcul. Polynômes et fractions rationnelles : Fonctions polynômes, racines, factorisation. Décomposition des fractions en éléments simples. Compléments d’intégration : intégration sur un intervalle borné. Calcul de primitives de fractions rationnelles, de fractions rationnelles des fonctions trigonométriques. Définition des intégrales généralisées avec quelques exemples simples. Suites monotones et récurrentes : exemples simples. Introduction aux fonctions de 2 ou 3 variables : dérivées partielles, conditions nécessaires et conditions suffisantes d’extremum pour les fonctions de 2 variables. Exemples de calculs d’intégrales doubles et triples. Algèbre linéaire (3 crédits) Espaces vectoriels : vecteurs, système générateur et système libre, bases, coordonnées, dimension, somme et somme directe, exemples dans R2 et R3. Applications linéaires et matrices : applications linéaires, matrices d’applications linéaires, opérations sur les matrices, inversion et transposition des matrices, changement de bases, exemples dans R2 et R3. Déterminants : formes multilinéaires alternées, définition des déterminants, propriétés des déterminants, calcul des déterminants. Systèmes linéaires : systèmes homogènes, systèmes non-homogènes, systèmes de Cramer, systèmes généraux. Utilisation de Matlab. Statistique descriptive et probabilités (3 crédits) Notions de base : variables, tableaux, graphiques. Distributions à une variable : caractéristiques de position, caractéristiques de dispersion. Distributions à deux variables : covariance, coefficient de corrélation linéaire, ajustement linéaire. Vocabulaire de base des probabilités , combinatoire simple. Lois et variables : lois de probabilité discrètes (Bernoulli, binomiale, géométrique, de Poisson), variables aléatoires discrètes, espérance, variance, covariance, indépendance. Lois de probabilité à densité (uniforme, normale, log-normale, exponentielle, gamma, beta), variables aléatoires à densité, espérance, variance, covariance, indépendance. Semestre 3 Mathématiques pour les sciences 3 (6 crédits) Suites et séries numériques, Séries entières, séries de Fourier : méthodes pratiques. Formes quadratiques. Réduction des matrices : vocabulaire de base et méthodes pratiques. Fonctions de plusieurs variables : continuité, dérivées partielles, optimisation des fonctions de R2 dans R, par réduction d’une forme quadratique. Compléments d’intégration : Méthodes de calcul des intégrales multiples, curvilignes et de surface. Mathématiques générales (3 crédits) Réduction des matrices carrées : vecteurs propres et valeurs propres, diagonalisation des matrices. Formes bilinéaires et quadratiques : formes bilinéaires, décomposition des polynômes quadratiques, orthogonalité. Systèmes différentiels linéaires : systèmes linéaires homogènes et non-homogènes, équations différentielles linéaires, solutions, systèmes à coefficients constants, équations différentielles linéaires à coefficients constants. Calcul différentiel : applications dérivables, dérivées partielles, propriétés de la dérivation, extrema, dérivées d'ordre deux. Calcul intégral : fonctions intégrables, intégrales multiples, intégrales curvilignes et de surface. Semestre 4 Mathématique pour les sciences 4 (6 crédits) Algèbre linéaire : réduction des matrices, polynôme caractéristique, théorème de Cayley-Hamilton (admis) Algèbre bilinéaire : forme bilinéaire, forme bilinéaire symétrique, forme quadratique, théorème d’inertie de Sylvester, réduction de Gauss, procédé d’orthogonalisation de Gram-Schmidt, application aux coniques. Fonctions de plusieurs variables : calcul différentiel dans R2 et R3, graphes et courbes de niveau, droite et plan tangents. Extrema libres (conditions du 1er et 2ième ordre). Extrema liés (multiplicateurs de Lagrange). Transformations intégrales (de Laplace et de Fourier). Statistique descriptive et probabilités (3 crédits) Notions de base : variables, tableaux, graphiques. Distributions à une variable : caractéristiques de position, caractéristiques de dispersion. Distributions à deux variables : covariance, coefficient de corrélation linéaire, ajustement linéaire. Lois et variables : lois de probabilité discrètes (Bernoulli, binomiale, géométrique, de Poisson), variables aléatoires discrètes, espérance, variance, covariance, indépendance. Lois de probabilité à densité (uniforme, normale, log-normale, exponentielle, gamma, beta), variables aléatoires à densité, espérance, variance, covariance, indépendance. Opérations sur les variables aléatoires : réduction, somme de variables indépendantes. Échantillons : estimation sans biais, loi des grands nombres, théorème de limite central. Calcul scientifique (3 crédits) Présentation générale des logiciels de calcul formel et de calcul scientifique. Calculs de base : nombres complexes, polynômes et fractions rationnelles. Calcul d'intégrales et de dérivées. Résolution d'équations différentielles issues de la physique et de la chimie. Séries de Fourier. Introduction aux graphiques : représentation, sous différentes formes, de courbes et surfaces élémentaires. Algèbre linéaire : Matrices et systèmes linéaires, déterminant, valeurs propres. Méthodes de résolution d'équations non linéaires. Ajustements par la méthode des moindres carrés. Semestre 5 Algèbre linéaire et optimisation (3 crédits) Rappels et compléments : espaces vectoriels. Calcul matriciel. Formes quadratiques. Application aux ystèmes différentiels linéaires. Espaces vectoriels normés : notions de base. Continuité et différentiabilité des applications dans les espaces vectoriels normés. Formule de Taylor et application à l’optimisation. Statistiques inférentielles (3 crédits) Probabilités : lois de probabilité, variables aléatoires, lois normale, du khi-2, de Student, de Fisher-Snedecor, estimations, intervalles de confiance. Tests d’hypothèses sur les moyennes : tests de conformité, tests d’homogénéité (échantillons indépendants, échantillons appariés) Tests du khi-2: test d’ajustement, test d’ajustement à une loi, test d’homogénéité, test d’indépendance. Analyse de variance : tests d’hypothèses sur les variances, plan d’expérience à un facteur, plans d’expérience à deux facteurs. Statistique non-paramétrique : tests de Mann et Whitney, de Wilcoxon, de Kruskal et Wallis, de Friedman, de Spearman. Semestre 6 Statistiques inférentielles et outils logiciels (6 crédits) Séries chronologiques. Échantillonnage, estimateur (maximum de vraisemblance et méthode des moments) estimateurs classiques, intervalles de confiance. Principe des tests et les différents tests classiques. Analyse de variance à un et deux facteurs, régression linéaire. Apprentissage de logiciels de statistiques (Excel, SAS, SPlus). |
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