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  1. Economics
  2. Bachelor Degree
  3. Scienze Statistiche ed Economiche [E4103B - E4101B]
  4. Courses
  5. A.A. 2025-2026
  6. 2nd year
  1. Calculus II
  2. Summary
Insegnamento Course full name
Calculus II
Course ID number
2526-2-E4101B009
Course summary SYLLABUS

Course Syllabus

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Obiettivi formativi

L'obiettivo principale che l'insegnamento si prefigge è quello di introdurre lo studente al calcolo differenziale ed integrale per funzioni di più variabili reali, con particolare riferimento a quegli elementi della teoria che trovano maggior applicazione nelle scienze statistiche ed economiche.
Il presente insegnamento pertanto contribuisce a consolidare le conoscenze e la capacità di comprensione nell'ambito dell'analisi matematica, in coerenza con l'area di apprendimento Matematica del corso di laurea triennale in Scienze Statistiche ed Economiche.

Lo studente rivisiterà le nozioni di limite, continuità, differenziabilità, convessità/concavità, estremalità ed integrabilità, già incontrate nel corso di Analisi Matematica I, confrontandosi con differenze ed analogie, alla luce del mutato e più variegato contesto vettoriale-topologico che caratterizza lo spazio euclideo ad n dimensioni.
In particolare, apprenderà concetti nuovi come derivata direzionale, gradiente, matrice jacobiana, matrice hessiana, curva o superficie di livello, moltiplicatori, cambiamento di coordinate, che gli permetteranno di impadronirsi delle tecniche fondamentali del calcolo differenziale ed integrale in più variabili.
L'acquisizione dei summenzionati elementi lo metteranno in grado di saper affrontare specificatamente le seguenti problematiche:

  1. utilizzare le derivate parziali (prime e successive) per approssimare una funzione di più variabili (definita esplicitamente o implicitamente) e controllare l'errore;

  2. riconoscere l'eventuale proprietà di concavità/convessità di una funzione attraverso strumenti del calcolo differenziale;

  3. determinare estremi liberi e vincolati (in presenza di varie tipologie di vincolo) di una funzione di più variabili;

  4. calcolare integrali multipli, sia propri sia generalizzati, impiegando varie tecniche di calcolo (metodo di riduzione, cambiamento di variabili, simmetrie).

Lo sviluppo di tali capacità, di utilità sia in area Statistica che in area Economica, verrà realizzato attraverso la risoluzione guidata di esercizi e problemi di graduale complessità, mirata alla formazione di un giudizio autonomo sulla scelta degli elementi teorici di analisi matematica da impiegare, combinare ed adattare, nei diversi casi di studio.

Un obiettivo parallelo dell'insegnamento è quello di abituare lo studente, sia in fase di lettura di un testo, sia in fase di produzione, all'utilizzo del linguaggio formale in uso, relativamente ai temi trattati, nella comunicazione matematica, con particolare riferimento alla:

  1. definizione di un concetto/proprietà matematica ed alla formulazione di enunciati di teoremi;

  2. descrizione della metodologia risolutiva di un problema (corretta esposizione di calcoli e della loro giustificazione, nonchè di un ragionamento logico-deduttivo).

Il raggiungimento di quest'ultimo obiettivo, insieme all'acquisizione dei contenuti fondamentali proposti nell'insegnamento, metterà in grado lo studente di accedere autonomamente a materiale di approfondimento dei temi (su indicazione del docente).

Contenuti sintetici

Elementi di calcolo differenziale ed integrale per funzioni di più variabili reali.

Programma esteso

I. Funzioni di più variabili reali

I.1 Struttura vettoriale-topologica di R^n;
I.2 Limiti e continuità;
I.3 Derivate parziali e direzionali, gradiente;
I.4 Differenziabilità ed iperpiano tangente;
I.5 Derivate successive e matrice hessiana;
I.6 Formula di Taylor;
I.7 Convessità/concavità per funzioni di più variabili;
I.8 Estremi liberi.

II. Funzioni definite implicitamente

II.1 Sistemi di equazioni e curve/superfici di livello;
II.2 Teorema della funzione implicita di U. Dini;
II.3 Estremi vincolati e metodo dei moltiplicatori di Lagrange;
II.4 Invertibilità di funzioni a valori vettoriali.

III. Integrazione multipla

III.1 Funzioni a scala e loro integrali;
III.2 Integrabilità (secondo Riemann) ed integrale di una funzione limitata su un iperretangolo;
III.3 Integrale multiplo su insiemi semplici e metodo di riduzione;
III.4 Cambiamento di variabile negli integrali multipli;
III.5 Coordinate polari nel piano e nello spazio;
III.6 Integrali multipli su domini illimitati.

Prerequisiti

Il contenuto dei seguenti insegnamenti: "Analisi Matematica I" e "Algebra Lineare".

Metodi didattici

Tutte le lezioni sono svolte in presenza in modalità erogativa:
12 lezioni da 2 ore e 6 lezioni da 3 ore svolte in modalità erogativa in presenza.

Modalità di verifica dell'apprendimento

La modalità di verifica si basa su una prova scritta obbligatoria, e, in caso di superamento della prova scritta con una valutazione sufficiente (>=18/30), su una prova orale facoltativa (su richiesta del docente o della/o studentessa/studente). Non sono previste prove d'esame parziali in itinere.

Le prove scritte sono volte ad accertare l'acquisizione di competenze teoriche, di tecniche di calcolo e d'utilizzo dei principali strumenti, e di capacità di risolvere problemi analoghi a quelli discussi e commentati in aula durante le lezioni dell'insegnamento. Esse si strutturano in:

4 PROBLEMI/ESERCIZI;

1 DOMANDA APERTA, eventualmente articolata in più punti.

La risoluzione di problemi/esercizi richiede la razionalizzazione di una questione matematica, l'applicazione di uno o più principi, talora opportunamente combinati, nonchè l'uso degli strumenti di calcolo appresi, mentre nella domanda aperta è richiesta una succinta ma pertinente esposizione teorica (ad esempio, la definizione formale di nozioni, la formulazione di enunciati e, ove previsto, la loro giustificazione, il confronto tra nozioni, la produzione di esempi e/o controesempi relativi a prefissate proprità) degli argomenti in programma.

La prova orale, facoltativa, è intesa ad accertare l'apprendimento di tutti gli elementi di teoria proposti a lezione nonchè la capacità di applicazione degli stessi. Essa prevede pertanto un COLLOQUIO DI DISCUSSIONE SULLO SCRITTO, seguito da un COLLOQUIO SU ARGOMENTI SVOLTI A LEZIONE.

In caso di superamento della prova scritta e della prova orale, il voto finale sarà determinato dalla media tra l'esito della prova scritta e della prova orale.

I criteri seguiti dalla commissione d'esame per valutare le prove scritte e l'eventuale prova orale terranno conto dell'abilità di enucleare i temi che emergono affrontando un problema, del rigore metodologico nella risoluzione dei problemi, delle capacità di espressione precisa e rigorosa di concetti quantitativi attraverso un linguaggio formale, della completezza di trattazione nell'esposizione di questioni teoriche.

Testi di riferimento

1. M. Bramanti, C.D. Pagani, S. Salsa, "Analisi matematica 2", Zanichelli, Bologna, 2009;
2. S. Salsa, A. Squellati, "Esercizi di Analisi metematica 2", Zanichelli, Bologna, 2011.

Periodo di erogazione dell'insegnamento

Primo semestre, primo ciclo.

Lingua di insegnamento

Italiano.

Sustainable Development Goals

ISTRUZIONE DI QUALITÁ | CONSUMO E PRODUZIONE RESPONSABILI
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Learning objectives

The main objective of the course is to introduce the student to differential and integral calculus for functions of several real variables, with particular reference to those elements of the theory that find greater application in statistical and economic sciences.
The present course therefore contributes to consolidating knowledge and understanding in the field of mathematical analysis, in line with the Mathematics learning area of the three-year degree course in Statistical and Economic Sciences.

The student will revisit the notions of limit, continuity, differentiability, convexity/concavity, extremality and integrability, already encountered in the course of Mathematical Analysis I, comparing differences and analogies, in light of the changed and more varied vector-topological setting that characterizes the n-dimensional Euclidean space.
In particular, he will learn new concepts such as directional derivative, gradient, Jacobian matrix, Hessian matrix, level curve or surface, multipliers, change of coordinates, which will allow him to master the fundamental techniques of differential and integral calculus in several variables.
The acquisition of the above-mentioned elements will enable him to specifically address the following problems:

  1. use partial derivatives (first and successive) to approximate a function of several variables (defined explicitly or implicitly) and control the error;

  2. recognize the possible concavity/convexity property of a function through differential calculus tools;

  3. determine unconstrained and constrained extrema (in the presence of various types of constraints) of a function of several variables;

  4. calculate multiple integrals, both proper and generalized, using various computational techniques (reduction method, change of variables, symmetries).

The development of these skills, of use both in Statistics and in Economics, will be achieved through the guided resolution of exercises and problems of gradual complexity, aimed at forming an autonomous judgment on the choice of theoretical elements from mathematical analysis to be used, combined and adapted in the different case studies.

A parallel objective of the teaching is to accustom the student, both in the reading phase of a text and in the production phase, to the use of the formal language in use, in relation to the topics covered, in mathematical communication, with particular reference to:

  1. definition of a mathematical concept/property and formulation of theorem statements;

  2. description of the methodology for solving a problem (correct presentation of calculations and their justification, as well as logical-deductive reasoning).

The achievement of this last objective, together with the acquisition of the fundamental contents proposed in the teaching, will enable the student to independently access in-depth material on the topics (as indicated by the teacher).

Contents

Elements of differential and integral calculus for functions of several real variables.

Detailed program

I. Functions on several real variables

I.1 Topological-vector structure of R^n;
I.2 Limits and continuity;
I.3 Partial and directional derivatives, gradient;
I.4 Differentiability and tangent hyperplane;
I.5 Higher order derivatives and Hessian matrix;
I.6 Taylor's formula;
I.7 Convexity/concavity for multivariable functions;
I.8 Uncontrained extrema.

II. Functions implicitly defined

II.1 Equation systems and level curve/surfaces;
II. 2 Implicit function theorem;
II.3 Constrained extrema and Lagrangian multiplier method;
II.4 Invertibility for vector-valued functions.

III. Mutiple integration

III.1 Step functions and their integral;
III.2 Riemann integrability and integral for bounded functions over a n-dimensional interval;
III.3 Multiple integral over simple domains and reduction method;
III.4 Change of variable in multiple integration;
III.5 Polar coordinates in the plane and in the 3d space;
III.6 Multiple integral over unbounded domains.

Prerequisites

The contents of the following courses: "Mathematical Analysis I" and "Linear Algebra".

Teaching methods

All lessons are held in person in the following delivery mode:
12 lessons of 2 hours and 6 lessons of 3 hours, all delivered in person.

Assessment methods

The assessment method is based on a mandatory written test and, in case of passing the written test with a sufficient grade (>=18/30), on an optional oral test (upon request of the teacher or the student). There are no partial exam tests in progress.

The written tests are designed to ascertain the acquisition of theoretical skills, calculation techniques and use of the main tools, and the ability to solve problems similar to those discussed and commented on in the classroom during the lessons of the course. They are structured in:

4 PROBLEMS/EXERCISES;

1 OPEN QUESTION, possibly devided into several points.

The resolution of problems/exercises requires the rationalization of a mathematical question, the application of one or more principles, sometimes appropriately combined, as well as the use of the calculation tools learned, while in the open question a succinct but pertinent theoretical exposition is required (for example, the formal definition of notions, the formulation of statements and, where applicable, their justification, the comparison between notions, the production of examples and/or counterexamples relating to pre-established properties) of the topics in the program.

The oral exam, optional, is intended to verify the learning of all the theoretical elements proposed in class as well as the ability to apply them. It therefore includes a DISCUSSION INTERVIEW ON THE WRITTEN SUBJECT, followed by an INTERVIEW ON TOPICS COVERED IN CLASS.

If the written and oral tests are passed, the final grade will be determined by the average of the results of the written and oral tests.

The criteria followed by the examination board to evaluate the written tests and any oral test will take into account the ability to identify the themes that emerge when addressing a problem, the methodological rigor in solving problems, the ability to express quantitative concepts precisely and rigorously through formal language, and the completeness of treatment in the exposition of theoretical issues.

Textbooks and Reading Materials

1. M. Bramanti, C.D. Pagani, S. Salsa, "Analisi matematica 2", Zanichelli, Bologna, 2009;
2. S. Salsa, A. Squellati, "Esercizi di Analisi metematica 2", Zanichelli, Bologna, 2011.

Semester

The course is scheduled in the second half of the second semester.

Teaching language

Italian.

Sustainable Development Goals

QUALITY EDUCATION | RESPONSIBLE CONSUMPTION AND PRODUCTION
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Key information

Field of research
MAT/05
ECTS
6
Term
First semester
Activity type
Mandatory
Course Length (Hours)
42
Degree Course Type
Degree Course
Language
Italian

Staff

    Teacher

  • AU
    Amos Uderzo

Students' opinion

View previous A.Y. opinion

Bibliography

Find the books for this course in the Library

Enrolment methods

Manual enrolments

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