Detail předmětu
Maticový a tenzorový počet
FEKT-MMATAk. rok: 2018/2019
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
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
Zvládnutí základních postupů při řešení úloh a úkolů z maticového a tenzorového počtu a jejich aplikací.
Prerekvizity
Je požadováno zvládnutí učiva předmětu BMA1 Matematika 1. Absolvování předmětu BMAS Matematický seminář je doporučeno.
Doporučená nebo povinná literatura
Havel V., Holenda J.: Lineární algebra, SNTL, Praha 1984.
Hrůza B., Mrhačová H.: Cvičení z algebry a geometrie. Ediční stř. VUT 1993, skriptum
Schmidtmayer J.: Maticový počet a jeho použití, SNTL, Praha, 1967.
Boček L.: Tenzorový počet, SNTL Praha 1976.
Angot A.: Užitá matematika pro elektroinženýry, SNTL, Praha 1960.
Kolman, B., Elementary Linear Algebra, Macmillan Publ. Comp., New York 1986.
Kolman, B., Introductory Linear Algebra, Macmillan Publ. Comp., New York 1991.
Gantmacher, F. R., The Theory of Matrices, Chelsea Publ. Comp., New York 1960.
Demlová, M., Nagy, J., Algebra, STNL, Praha 1982.
Plesník J., Dupačová J., Vlach M., Lineárne programovanie, Alfa, Bratislava , 1990.
Mac Lane S., Birkhoff G., Algebra, Alfa, Bratislava, 1974.
Mac Lane S., Birkhoff G., Prehľad modernej algebry, Alfa, Bratislava, 1979.
Krupka D., Musilová J., Lineární a multilineární algebra, Skriptum Př. f. MU, SPN, Praha, 1989.
Procházka L. a kol., Algebra, Academia, Praha, 1990.
Halliday D., Resnik R., Walker J., Fyzika, Vutium, Brno, 2000.
Crandal R. E., Mathematica for the Sciences, Addison-Wesley, Redwood City, 1991.
Davis H. T., Thomson K. T., Linear Algebra and Linear Operators in Engineering, Academic Press, San Diego, 2007.
Mannuci M. A., Yanofsky N. S., Quantum Computing For Computer Scientists, Cambridge University Press, Cabridge, 2008.
Nahara M., Ohmi T., Quantum Computing: From Linear Algebra to Physical Realizations, CRC Press, Boca Raton, 2008.
Griffiths D. Introduction to Elementary Particles, Wiley WCH, Weinheim, 2009.
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.
Způsob a kritéria hodnocení
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.
Jazyk výuky
čeština
Osnovy výuky
1. Matice jako algebraická struktura. Operace s maticemi. Determinant.
2. Matice v soustavách lineárních algebraických rovnic.
3. Vektorový prostor, báze a dimenze. Transformace souřadnic. Součet a průnik vektorových prostorů.
4. Lineární zobrazení vektorových prostorů a jeho maticové vyjádření.
5. Skalární součin, ortogonální průmět a prvek nejlepší aproximace.
6. Problém vlastních hodnot. Spektrální vlastnosti (zejména samoadjungovaných) matic.
7. Bilineární a kvadratické formy, definitnost kvadratických forem.
8. Lineární formy a tenzory. Různé typy souřadnic. Kovariantní, kontravariantní a smíšené tenzory.
9. Operace s tenzory. Tenzorový a antisymetrický vnější součin. Antilineární formy.
10. Maticová formulace kvantové mechaniky. Diracova notace. Bra a Ket vektory. Vlnové pakety jako vektory.
11. Samoadjungovaný lineární operátor. Schrodingerova rovnice. Princip neurčitosti a Heisenbergova relace.
12. Multi-qubitové systémy a kvantová provázanost (entaglement). Einstein-Podolsky-Rosen experiment-paradox.
13. Kvantové výpočty. Matice hustoty. Kvantová teleportace.
Cíl
Zvládnout základy maticového a tenzorového počtu a jejich aplikace.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.
Zařazení předmětu ve studijních plánech
- Program IT-MGR-2 magisterský navazující
obor MBS , libovolný ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný
obor MBI , libovolný ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný
obor MIS , libovolný ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný
obor MIN , libovolný ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný
obor MMI , libovolný ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný
obor MMM , libovolný ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný
obor MGM , libovolný ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný
obor MPV , libovolný ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný
obor MSK , libovolný ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný - Program AUDIO-P magisterský navazující
obor P-AUD , 1. ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný mimooborový
- Program EEKR-M1 magisterský navazující
obor M1-EEN , 1. ročník, letní semestr, 5 kreditů, teoretická nadstavba
obor M1-EST , 1. ročník, letní semestr, 5 kreditů, teoretická nadstavba
obor M1-EVM , 1. ročník, letní semestr, 5 kreditů, teoretická nadstavba
obor M1-KAM , 1. ročník, letní semestr, 5 kreditů, teoretická nadstavba
obor M1-SVE , 1. ročník, letní semestr, 5 kreditů, teoretická nadstavba
obor M1-TIT , 1. ročník, letní semestr, 5 kreditů, teoretická nadstavba - Program IBEP-V magisterský navazující
obor V-IBP , 1. ročník, letní semestr, 5 kreditů, povinný
- Program AUDIO-P magisterský navazující
obor P-AUD , 2. ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný mimooborový
- Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)
obor ET-CZV , 1. ročník, letní semestr, 5 kreditů, teoretická nadstavba