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VICERRECTORADO ACADÉMICO DIRECCIÓN DE GESTIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN CURRICULAR FACULTAD: INGENIERÍA. ESCUELAS: COMPUTACIÓN ― SISTEMA UNIDAD CURRICULAR: ÁLGEBRA LINEAL FECHA DE REVISIÓN: OCTUBRE, 2013 ÁLGEBRA LINEAL CODIGO HORAS TEÓRICAS HORAS PRÁCTICAS UNIDADES CRÉDITO SEMESTRE PRE REQUISITO 212243 (COMPUTACION) 222243 (SISTEMAS) 02 02 03 II NINGUNO ELABORADO POR REVISADO POR APROBADO POR Ing. Inés K. Sánchez O., MSc, MGS 1 VICERRECTORADO ACADÉMICO DIRECCIÓN DE GESTIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN CURRICULAR FACULTAD: INGENIERÍA. ESCUELAS: COMPUTACIÓN ― SISTEMA UNIDAD CURRICULAR: ÁLGEBRA LINEAL FECHA DE REVISIÓN: OCTUBRE, 2013 JUSTIFICACIÓN La ciencia moderna requiere cada día más y mejores métodos para el análisis y modelación de la realidad. La modelación y análisis requerido por ciertas ciencias involucran problemas como la solución de ecuaciones lineales simultáneas. El Álgebra de matrices es muy importante en la modelación de problemas complejos con muchas variables y en el manejo de estructuras de datos. El álgebra lineal aporta, al perfil del ingeniero, la capacidad para desarrollar un pensamiento lógico, heurístico y algorítmico al modelar fenómenos de naturaleza lineal y resolver problemas. Muchos fenómenos de la naturaleza, que se presentan en la ingeniería, se pueden aproximar a través de un modelo lineal; sirve para caracterizar estos fenómenos y convertirlos en un modelo lineal ya que es más sencillo de manejar, graficar y resolver que uno no lineal, de allí la importancia de estudiar álgebra línea; además es una herramienta para resolver problemas de aplicaciones de la vida ordinaria y de aplicaciones de la ingeniería. Finalmente, el manejo de vectores es fundamental para los estudiantes de las Ingenierías, donde se vayan a manejar fuerzas ó cantidades que impliquen sentido, magnitud y dirección. El presente programa está estructurado en cuatro unidades: UNIDAD I : UNIDAD II: UNIDAD III : UNIDAD IV: “VECTORES” “SISTEMA DE ECUACIONES LINEALES“ “MATRICES” “DETERMINANTES” OBJETIVOS GENERALES Conceptual Procedimental Actitudinal Analizar la noción de vectores, espacio vectorial y subespacios, las transformaciones lineales, la correspondencia entre éstos y el espacio del álgebra matricial, suscitando un pensamiento lógico matemático, lógico algorítmico, heurístico, analítico y sintético, para la asociación, el análisis y modelización de fenómenos reales de naturaleza lineal, que propicien una óptima toma de decisiones. Aplicar técnicas fundamentales de la teoría vectorial y matricial, seleccionando la estrategia más adecuada o procedimiento efectivo (algoritmo), previa abstracción de situaciones particulares y concretas y su correcta interpretación, descubriendo las relaciones que se desprenden entre los elementos constituyentes para la solución de situaciones contextualizadas de fenómenos reales de naturaleza lineal Valorar las posibilidades de aplicación de la estructura vectorial y el álgebra matricial como modelos matemáticos eficaces en el planteamiento y resolución de fenómenos físicos y situaciones contextualizadas, fomentando el proceso de diseños óptimos y su uso crítico en la toma de decisiones, comunicándolo en el lenguaje matemático en forma oral y escrita. 2 VICERRECTORADO ACADÉMICO DIRECCIÓN DE GESTIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN CURRICULAR FACULTAD: INGENIERÍA. ESCUELAS: COMPUTACIÓN ― SISTEMA UNIDAD CURRICULAR: ÁLGEBRA LINEAL FECHA DE REVISIÓN: OCTUBRE, 2013 UNIDAD I: VECTORES OBJETIVO TERMINAL: APLICAR LAS DIFERENTES ESTRATEGIAS CONTENIDAS EN LA ESTRUCTURA VECTORIAL PARA LA RESOLUCION DE DIVERSAS SITUACIONES PROBLEMÁTICAS O CONTEXTOS, TANTO A NIVEL DEL PLANO COMO EN EL ESPACIO. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1.1. Interpretar CONTENIDO 1. VECTORES geométricamente el Definición de vector concepto de vector, en Definición de los ESTRATEGIAS INSTRUCCIONALES Planteamientos de RECURSOS INSTRUCCIONALES Pizarra acrílica ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN Participación activa Marcadores Resolución de ejercicios Exposición Demostrativa Guía de estudio Taller Pruebas escritas interrogantes base a situaciones del componentes de un vector Discusión dirigida Material bibliográfico entorno inmediato, para la en el plano y en el espacio Ejercicios de Aplicación Medios audiovisuales asociación de su definición a los fenómenos reales. 1.2. Determinar los parámetros 5% Magnitud de vector en el plano y en el espacio. Dirección de un vector característicos de un según la posición en los vector en el plano y en el cuadrantes del plano. espacio, de manera % Dirección de un vector en el algebraica y gráfica para el espacio. Cosenos directo- modelaje de fenómenos res físicos 3 VICERRECTORADO ACADÉMICO DIRECCIÓN DE GESTIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN CURRICULAR FACULTAD: INGENIERÍA. ESCUELAS: COMPUTACIÓN ― SISTEMA UNIDAD CURRICULAR: ÁLGEBRA LINEAL FECHA DE REVISIÓN: OCTUBRE, 2013 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 2.1. Establecer las definiciones y propiedades de las diferentes operaciones entre vectores, considerando condiciones de paralelismo y perpendicularidad entre los mismos para el modelaje de fenómenos físicos. CONTENIDO 2. ESTRATEGIAS INSTRUCCIONALES ENTRE Planteamientos de RECURSOS INSTRUCCIONALES Pizarra acrílica ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN Participación activa Marcadores Resolución de ejercicios OPERACIONES VECTORES Suma y resta de vectores Multiplicación de un vector Exposición Demostrativa Guía de estudio Taller por un escalar Discusión dirigida Material bibliográfico Pruebas escritas Producto escalar Ejercicios de Aplicación Medios audiovisuales Proyecciones en el plano Producto vectorial Vector unitario interrogantes % 10% 2.2. Aplicar las operaciones y sus propiedades de vectores pertinentes en el análisis y resolución de problemas, afianzando la utilización de los diferentes procedimientos. 4 VICERRECTORADO ACADÉMICO DIRECCIÓN DE GESTIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN CURRICULAR FACULTAD: INGENIERÍA. ESCUELAS: COMPUTACIÓN ― SISTEMA UNIDAD CURRICULAR: ÁLGEBRA LINEAL FECHA DE REVISIÓN: OCTUBRE, 2013 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 3.1. Establecer los axiomas que condicionan a los vectores como espacio vectorial real y subespacios, en base a las definiciones de suma y multiplicación de vectores por un escalar. 3.2. Aplicar la definición de espacio vectorial y propiedades en la resolución de problemas asociados al conjunto de vectores en R2, R3 y Rn, para determinar si corresponden o no a un espacio vectorial. CONTENIDO 3. ESPACIOS VECTORIALES Y SUB-ESPACIOS. Definición. Propiedades ESTRATEGIAS INSTRUCCIONALES Planteamientos de interrogantes RECURSOS INSTRUCCIONALES Pizarra acrílica ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN Participación activa Marcadores Resolución de Operaciones con sub-espacios Exposición Demostrativa Guía de estudio Dependencia e Independencia Discusión dirigida Material bibliográfico Taller lineal Ejercicios de Aplicación Medios audiovisuales Pruebas escritas Combinaciones Lineales Bases y dimensión de un espacio % 5% ejercicios vectorial Sub-espacios generados 3.3. Construir el subespacio vectorial de las combinaciones lineales de un determinado conjunto de vectores. 5 VICERRECTORADO ACADÉMICO DIRECCIÓN DE GESTIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN CURRICULAR FACULTAD: INGENIERÍA. ESCUELAS: COMPUTACIÓN ― SISTEMA UNIDAD CURRICULAR: ÁLGEBRA LINEAL FECHA DE REVISIÓN: OCTUBRE, 2013 UNIDAD II: SISTEMAS DE ECUACIONES LINEALES OBJETIVO TERMINAL: DETERMINAR EL CONJUNTO SOLUCIÓN DE SISTEMAS DE ECUACIONES EN LA RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS DE APLICACIÓN (DE INGENIERÍA, GEOMÉTRICOS, ECONÓMICOS Y DE OTROS TIPOS), SOBRE LA BASE DE LA METODOLOGÍA DE LAS OPERACIONES CON RENGLONES O FILAS DE LA MATRIZ AUMENTADA, INDUCIENDO LA CAPACIDAD DE APORTAR DE UNA MANERA CRÍTICA CONCLUSIONES VÁLIDAS (RAZONADAS Y JUSTIFICADAS) A PARTIR DE LOS RESULTADOS PRODUCIDOS, Y PERMITIENDO UNA GESTIÓN EFICIENTE DE LA INFORMACIÓN ADQUIRIDA. OBJETIVOS ESPECÍFICOS CONTENIDO ESTRATEGIAS INSTRUCCIONALES RECURSOS INSTRUCCIONALES ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN % 6 VICERRECTORADO ACADÉMICO DIRECCIÓN DE GESTIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN CURRICULAR FACULTAD: INGENIERÍA. ESCUELAS: COMPUTACIÓN ― SISTEMA UNIDAD CURRICULAR: ÁLGEBRA LINEAL FECHA DE REVISIÓN: OCTUBRE, 2013 1.1.Interpretar geométricamente la solución de un sistema de ecuaciones lineales que facilite su compresión como único punto de solución donde coinciden todas las ecuaciones. 1.2. Identificar los criterios de un sistema de ecuaciones de solución única, inconsistente, equivalente y homogéneo 1. SISTEMAS DE ECUACIONES LINEALES Definición de sistemas de ecuaciones y explicación de cuando un sistema tiene solución. La geometría de un sistema de dos y tres ecuaciones respectivamente. Sistemas de Ecuaciones Homogéneos Planteamientos de Pizarra acrílica Participación activa Marcadores Resolución de ejercicios Exposición Demostrativa Guía de estudio Taller Discusión dirigida Material bibliográfico Pruebas escritas Ejercicios de Aplicación Medios audiovisuales interrogantes 10% 1.3.Modelar problemáticas situacionales en forma de sistema de ecuaciones, donde se promueva la capacidad análisis del constructo teóricos en relación con fenómenos lineales. OBJETIVOS ESPECÍFICOS CONTENIDO ESTRATEGIAS INSTRUCCIONALES RECURSOS INSTRUCCIONALES ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN % 7 VICERRECTORADO ACADÉMICO DIRECCIÓN DE GESTIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN CURRICULAR FACULTAD: INGENIERÍA. ESCUELAS: COMPUTACIÓN ― SISTEMA UNIDAD CURRICULAR: ÁLGEBRA LINEAL FECHA DE REVISIÓN: OCTUBRE, 2013 2.1 Establecer las operaciones básicas entre renglones, permitiendo diagonalizar la matriz. 2.2 Definir el método de Gauss Jordan como herramienta en la solución de sistemas de ecuaciones lineales 2. MÉTODO DE GAUSS-JORDAN Operaciones básicas entre Planteamientos de interrogantes Pizarra acrílica Participación activa Marcadores Resolución de ejercicios renglones Exposición Demostrativa Guía de estudio Taller Método de Gauss Jordan Discusión dirigida Material bibliográfico Pruebas escritas Ejercicios de Aplicación Medios audiovisuales 10% 2.3 v Determinar la solución correspondiente a un sistema de ecuaciones, para la resolución de problemas de aplicación, mediante las operaciones básicas con renglones, a partir de la modelización de los sistemas de ecuaciones. UNIDAD III: ALGEBRA MATRICIAL OBJETIVO TERMINAL: APLICAR LAS OPERACIONES SOBRE LA BASE DE LA NOTACIÓN MATRICIAL COMO HERRAMIENTA PARA LA RESOLUCION DE SENCILLOS SISTEMAS DE ECUACIONES LINEALES, ANALIZANDO LAS RELACIONES CON OTROS SISTEMAS FÍSICOS (HIDRÁULICOS, MECÁNICOS, ROBÓTICOS, ECONÓMICOS, BIOLÓGICOS, SOCIALES, ENTRE OTROS) 8 VICERRECTORADO ACADÉMICO DIRECCIÓN DE GESTIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN CURRICULAR FACULTAD: INGENIERÍA. ESCUELAS: COMPUTACIÓN ― SISTEMA UNIDAD CURRICULAR: ÁLGEBRA LINEAL FECHA DE REVISIÓN: OCTUBRE, 2013 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1.1 Reconocer las distintas formas de construir una matriz, a partir de la caracterización de sus elementos 1.2. Aplicar las propiedades básicas del álgebra matricial como herramientas en la resolución de problemas situacionales. CONTENIDO 1. MATRICES Definición de matriz. Relación matriz-vector Tipo de matrices: Matriz Renglón, Matriz Columna, Matriz Cero, Matriz Cuadrada, Matriz Diagonal, Matriz Triangular, Matriz identidad. 2.1. Establecer la definición de cada 2. OPERACIONES una de las operaciones MATRICIALES matriciales y sus diferentes Suma y diferencia de matrices propiedades para la evaluación Multiplicación por un escalar de su aplicación. Multiplicación de matrices Matriz Transpuesta 2.2. Aplicar las operaciones Inversa de una matriz algebraicas con vectores y sus Resolución de problemas propiedades pertinentes en contextualizados, aplicando resolución de problemas. las diferentes herramientas y propiedades de las matrices. ESTRATEGIAS INSTRUCCIONALES Planteamientos de RECURSOS INSTRUCCIONALES Pizarra acrílica ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN Participación activa Marcadores Resolución de ejercicios Exposición Demostrativa Guía de estudio Taller Discusión dirigida Material bibliográfico Pruebas escritas Ejercicios de Aplicación Medios audiovisuales Planteamientos de Pizarra acrílica Participación activa Marcadores Resolución de ejercicios Exposición Demostrativa Guía de estudio Taller Discusión dirigida Material bibliográfico Pruebas escritas Ejercicios de Aplicación Medios audiovisuales interrogantes interrogantes % 5 5 UNIDAD IV: DETERMINANTES OBJETIVO TERMINAL: Determinar el conjunto solución de un sistema de ecuaciones en la resolución de situaciones contextualizadas (de ingeniería, geométricos, económicos y de otros tipos), previo análisis del mismo, utilizando para ello la función determinante como herramienta de la estructura del álgebra matricial. 9 VICERRECTORADO ACADÉMICO DIRECCIÓN DE GESTIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN CURRICULAR FACULTAD: INGENIERÍA. ESCUELAS: COMPUTACIÓN ― SISTEMA UNIDAD CURRICULAR: ÁLGEBRA LINEAL FECHA DE REVISIÓN: OCTUBRE, 2013 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1.1. Establecer la definición de la función determinante, para la evaluación de su aplicación. 1.2. Aplicar los procedimientos apropiados para el cálculo de determinantes, considerando las características de las matrices. 2.1. Aplicar el cálculo de determinantes en el análisis del comportamiento de sistemas de ecuaciones lineales 2.2. Reconocer la utilidad del cálculo de determinantes en la resolución de Sistemas de Ecuaciones Lineales. CONTENIDO 1. DETERMINANTES La función determinante. Definiciones básicas Determinantes de segundo orden (2x2). Determinantes de tercer orden (3x3). Método de Sarrus. Método de la Lluvia. Cofactores. Método de Expansión de cofactores. Propiedades de determinante 2. METODO DE KRAMER Resolución de Sistemas de Ecuaciones con la Regla de Cramer. ESTRATEGIAS INSTRUCCIONALES Planteamientos de RECURSOS INSTRUCCIONALES Pizarra acrílica ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN Participación activa Marcadores Resolución de ejercicios Exposición Demostrativa Guía de estudio Taller Discusión dirigida Material bibliográfico Pruebas escritas Ejercicios de Aplicación Medios audiovisuales Planteamientos de Pizarra acrílica Participación activa Marcadores Resolución de ejercicios Exposición Demostrativa Guía de estudio Taller Discusión dirigida Material bibliográfico Pruebas escritas Ejercicios de Aplicación Medios audiovisuales interrogantes interrogantes % 15 15 BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA 1 ANTON, HOWARD. (1999) Introducción al Álgebra Lineal. Editorial Limusa. Segunda Edición. México. . p. 486 10 VICERRECTORADO ACADÉMICO DIRECCIÓN DE GESTIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN CURRICULAR FACULTAD: INGENIERÍA. ESCUELAS: COMPUTACIÓN ― SISTEMA UNIDAD CURRICULAR: ÁLGEBRA LINEAL FECHA DE REVISIÓN: OCTUBRE, 2013 2 GARETH WILLIAMS. (2002) Algebra lineal con aplicaciones. McGraw Hill. México. p. 663 3 GROSSMAN, STANLEY I. (1988) Álgebra Lineal. McGraw Hill. México. . p.475 4 GROSSMAN, STANLEY I. (1992) Álgebra Lineal con aplicaciones. McGraw Hill. México.. p. 246 5 HILL, RICHARD O. (1997) Algebra lineal elemental con aplicaciones. Prentice-Hall. México. p.442 6 NICHOLSON, W. KEITH. (2003) Algebra lineal con aplicaciones. Cuarta Edición. McGraw-Hill. España. .p.392 7 ROJO, JESÚS. (2001) Álgebra Lineal. McGraw Hill. Madrid. p. 596 8 ZEGARRA, LUIS. (2001) Algebra lineal McGraw-Hill. Chile.. p.598 11