30 באפר—19 ביולי, 2024

קורסים

עקב הערכות מיוחדת בעקבות המלחמה, יוצגו רק חלק מהנושאים, בהתאם להתקדמות בפועל. פרטים נוספים בעמוד הקורס במודל

הנגזרת כפונקציה: פונקציות גזירות ברציפות, משפט דרבו. פונקציות קמורות: הגדרה, גזירות חד-צדדית, הקשר לנגזרת השניה. משפט הערך הממוצע המוכלל של קושי ושימושיו: כלל לופיטל, פולינומי טיילור ושארית לגרנז‘. שיטת ניוטון-רפשון. טורים מספריים: קריטריון קושי, טורים מתכנסים בהחלט, מבחן ההשוואה, המנה והשורש, מבחן דיריכלה, שינוי סדר הסכימה, נוסחת המכפלה של טורים, טורי טיילור, טורי טיילור של פונקציות אלמנטריות. מושג הפונקציה האנליטית. רדיוס התכנסות של טור חזקות. אינטגרל רימן. סכומי רימן. המשפט היסודי של החשבון הדיפרנציאלי והאינטגרלי (נוסחת ניוטון-לייבניץ). שיטות לחישוב אינטגלים (האינטגרל הלא מסוים): אינטרציה בחלקים, חילוף משתנה, פירוק לשברים חלקיים. אינטגלים לא אמיתיים. אינטגרציה נומרית: כללי האמצע, הטרפז וסימפסון. נוסחת סטירלינג. מבוא להתכנסות של פונקציות: קשיים עם התכנסות נקודתית. מבוא למשוואות דיפרנציאליות: המשוואה הדיפרנציאלית y‘ = ky. פתרון של משוואות דיפרנציאליות מסדר ראשון ע“י הפרדת משתנים, תנאי התחלה.

  • חוגים. חוג הפולינומים ואידאלים שלו. פריקות יחידה בחוג הפולינומים. אינטרפולציה של לגרנג‘.
  • ערכים עצמיים ווקטורים עצמיים של אופרטור לינארי.
  • פולינום אופייני ומשפט קיילי-המילטון. משפט הפרוק הפרימרי. לכסון. אופרטורים נילפוטנטים. פרוק ז‘ורדן במימדים קטנים. פרוק ז‘ורדן בממד כללי, ככל שיאפשר הזמן.
  • תבניות לינאריות. בסיס דואלי. תבניות בילינאריות.
  • מרחבי מכפלה פנימית. בסיס אורתונורמלי. הטלה. העתקה לינארית צמודה. אופרטור צמוד לעצמו ואופרטור אוניטרי.
  • משפט הפרוק הספקטרלי עבור אופרטור נורמלי. פירוק לערכים סינגולריים ושימושיו.
  • נושאי רשות: תבניות רבועיות. משפט סילווסטר. מיון עקומות רבועיות.

משוואות דיפרנציאליות רגילות מסדר ראשון, משפטי קיום ויחידות, משוואות ליניאריות מסדר N, ורונסקיאן, שדות וקטוריים, משוואות אוטונומיות, מערכות משוואות ליניאריות מסדר ראשון, מערכות משוואות לא-ליניאריות ויציבות.משוואות דיפרנציאליות רגילות מסדר ראשון, משפטי קיום ויחידות, משוואות ליניאריות מסדר N, ורונסקיאן, שדות וקטוריים, משוואות אוטונומיות, מערכות משוואות ליניאריות מסדר ראשון, מערכות משוואות לא-ליניאריות ויציבות.

מרחבים טופולוגיים ופונקציות רציפות (מרחבי מכפלה, מרחבי מנה ומרחבים מטריים). קשירות וקומפקטיות. תנאי מניה והפרדה (הלמה של אוריסון, משפט המטריזציה של אוריסון, חלוקת קטע היחידה). משפט טיכונוף וקומפקטיפיקציית סטון-צ‘ך. משפטי מטריזציה ופרה-קומפקטיות.

  • מספרים מרוכבים. פונצקיות אנליטיות, משוואות קושי-רימן.
  • העתקות קונפורמיות, טרנספורמציות מוביוס.
  • אינטגרציה. משפט קושי. נוסחת קושי. אפסים, קטבים, פיתוח טיילור, פיתוח לורן. חשבון השאריות.
  • משפט ויירשטרס ומשפט מיטג-לפלר. פונקציות שלמות. משפחות נורמליות.
  • משפט ההעתקה של רימן. פונקציות הרמוניות, בעיית דיריכלה.
  • חלוקה ופריקות יחידה ב-$\mathbb{Z}$.
  • מספרים ראשוניים.
  • קונגרואציה.
  • שאריות רבועיות.
  • שרשים פרמיטיביים.
  • שברים משולבים.
  • מספרים אלגבריים וקרובים דיאופנטיים
  • יסודות תורת המספרים האלגברית
  • שדות: עובדות בסיסיות ודוגמאות, אפיון (קרקטריסטיקה), שדות ראשוניים
  • פולינומים: פריקות, מבחן איזנשטיין, למת גאוס
  • הרחבות של שדות: תכונת המגדל, הרחבות אלגבריות וטרנסצנדנטיות, צרוף אבר לשדה
  • בניות בסרגל ומחוגה
  • סגורים אלגבריים: קיום ויחידות
  • שדות פיצול
  • הרחבות גלואה: אוטומורפיזמים, נורמליות, ספרביליות, שדות שבת, חבורות גלואה, המשפט היסודי של תורת גלואה
  • הרחבות ציקליות
  • פתרון משואות פולינומיאליות על-ידי רדיקלים: חבורת גלואה של פולינום, הדיסקרמיננטה, נוסחאת קרנדו-טרטגליאה, חבורות פתירות, משפט גלואה אודות פתירות על-ידי רדיקלים
  • שרשי יחידה: הרחבות ציקלוטומיות, הפולינומים הציקלוטומיים ואי-פריקותם
  • שדות סופיים: קיום ויחידות, חבורות גלואה מעל שדות סופיים, אברים פרמיטיביים

יריעות דיפרנציאביליות משוכנות במרחב האוקלידי עם שפה. המרחב המשיק, הנורמל, שדות וקטורים. יריעות אוריינטביליות, אוריינטציית הנורמל החיצוני. פירוקי יחידה חלקים. תבניות דיפרנציאליות על יריעות משוכנות. הנגזרת החיצונית. אינטגרציה של תבניות דיפרנציאליות ומשפט סטוקס המוכלל. ניסוחים קלאסיים של מקרים פרטיים (גרדיינט, רוטור ודיברגנץ ומשפטי גרין, סטוקס וגאוס). תבניות סגורות ומדויקות. שדות וקטוריים משמרים וקיום הפוטנציאל. שימושים למשוואות דיפרנציאליות מדויקות. מבוא לגיאומטריה דיפרנציאלית: עקמומיות של עקומים ומשטחים במרחב התלת מימדי, העתקת גאוס משפט גאוס-בונה (אם יתיר הזמן).

משוואות דיפרנציאליות רגילות מסדר ראשון, משפטי קיום ויחידות, משוואות ליניאריות מסדר $N$, ורונסקיאן, שדות וקטוריים, משוואות אוטונומיות, מערכות משוואות ליניאריות מסדר ראשון, מערכות משוואות לא-ליניאריות ויציבות.

  1. נושאי הכנה: ייצוג מספרים במחשב, שגיאות עיגול ויציבות. נורמות מטריצליאליות ומספר המצב של מטריצה.
  2. מבוא לפתרון נומרי של משוואות דיפרנציאליות רגילות: בעיות תנאי התחלה, שיטת אוילר, מבוא לשיטות multistep, בעיות תנאי שפה.
  3. שיטות נומריות לפתרון משוואות לינאריות: אלימינציית גאוס עם החלפות ציר, פירוק LU. שיטות איטרטיביות: יעקובי, גאוס-סיידל, שיטת הגרדיינט הצמוד. קירובי ריבועים פחותים.
  4. שיטות נומריות למציאת ערכים עצמיים: מעגלי גרשגורין. שיטת החזקה. שיקולי יציבות בתהליך גרם-שמידט: שיקופי האוסהולדר וסיבובי גיבנס. צורת הסנברג וצורה תלת-אלכסונית. פירוק QR ואלגוריתם QR.
  1. המרחב האפיני והמרחב הפרויקטיבי, העתקות אפיניות ופרויקטיביות, שיכוני סגרה וורונזי, משפט דזרג, משפט פאפוס, היחס הכפול, הדואליות הפרויקטיבית
  2. עקומות מישוריות: עקומות רציונליות, מערכות לינאריות, שניוניות ומשפט הפרפר, משפט פסקל, משפט שאל, מבנה החבורה על קוביקה, משפט בזו
  3. יריעות אלגבריות אפיניות: משפט הבסיס של הילברט, טופולוגיית זריסקי, רכיבי אי-פריקות, משפט האפסים של הילברט, ההתאמה בין אידיאלים רדיקאליים לקבוצות אלגבריות, מורפיזמים והעתקות רציונליות בין יריעות אלגבריות אפיניות
  4. יריעות אלגבריות פרויקטיביות: חוג מדורג ואידאלים הומוגניים, ההתאמה הפרויקטיבית, מורפיזמים, ניפוחים, שקילות בירציונלית ויריעות רציונליות, יריעות גרסמן
  5. יסודות תורת המימד
  6. יסודות החלקות
  7. משטחים קוביים ו- 27 ישרים. ככל שיאפשר הזמן, ידונו נושאים נוספים כגון יריעות אלגבריות מופשטות, ומשפט שבלה, או משפט רימן-רוך ושימושיו.

מטרת הקורס להקנות לסטודנטים יכולות התמודדות עם בעיות מתמטיות במגוון נושאים על ידי הכרות עם אסטרטגיות נפוצות לפתרון בעיות מתמטיות. הקורס דורש השתתפות פעילה של הסטודנטים במהלך השיעור וכולל עבודה קבוצתית ופרטנית כאחד. המפגשים יתנהלו כסמינר שבו בתחילה תוצג בעיה קלאסית ופתרונה. תידון האסטרטגיה לפתרון בעיות שעולה מהפתרון ואחר כך יאותגרו המשתתפים להפעיל אסטרטגיה זו בדוגמאות ספציפיות. בנוסף יידונו בעיות/חידות שניתנו כעבודת בית שבועית.

חלק מהחידות והבעיות הקלאסיות הן למעשה נקודות פתיחה לתחומים מתמטיים. נכסה מגוון של טכניקות לפתרון בעיות: ניצול זוגיות (ושיטת השמורות), הליכה מהסוף להתחלה, שובך יונים, בדיקת מקרים קיצונים, מירחוב של בעיות מישוריות, מנייה כפולה, עיקרון השיקוף בקומבינטוריקה ובגיאומטריה, שימוש בטרנספורמציות שונות בהתמודדות עם בעיות גיאומטריות מתוחכמות, שיטות של תכנון דינמי, עקרון האינדוקציה ושיטת הירידות של פרמה לטיפול במשוואות דיופנטיות. שיטת הפונקציות היוצרות. פונקציות אריתמטיות מתורת המספרים. שיקולים הסתברותיים ושימושיהם.

הקורס יהווה מבוא לתורה ארגודית. זוהי תורה רחבה עם הרבה כיוונים. הכיוון של הקורס הנוכחי הוא ההוכחה של פרסטנברג למשפט הקומבינטורי של סרמדי - שכל תת קבוצה של השלמים בעלת צפיפות חיובית מכילה סדרות חשבוניות מכל אורך. בכדי להוכיח משפט זה, פיתח פרסטנברג את ”עקרון ההתאמה“ ואת משפטי המבנה של פעולות משמרות מידה שהפכו להיות רכיבים בסיסים בתורה הארגודית בפני עצמם, גם ללא קשר לשימוש שלהן בקומבינטוריקה.

נושאי לימוד:

  • דינמיקה טופולוגית ומשפט ואן דר ווארדן
  • טרנספורמציות משמרות מידה ונשנות פואנקרה
  • ארגודיות, ערבוב חלש, מנות ותוחלת מותנית
  • עקרון ההתאמה של פרסטנברג
  • לקראת ההוכחה הדינמית של משפט סרמדי

בקורס הזה נבנה שיטות בתורת ההסתברות ונשתמש בהן כדי לחקור את הגיאומטריה של חבורות נוצרות סופית. המטרה היא להגיע להוכחה (אלמנטרית) של משפטו המפורסם של Gromov: חבורה נוצרת סופית היא כמעט נילפוטנטית אם ורק אם היא בעלת גידול פולינומי. נציג גם את מצב חזית המחקר בנושא, כולל שאלות פתוחות למחקר.

נושאים:

  1. תוחלת מותנה, מרטינגיילים
  2. הילוכים מקריים על חבורות
  3. גרפי Cayley
  4. אנטרופיה
  5. פונקציות הרמוניות
  6. פעולות אוניטריות
  7. חבורות נילפוטנטיות ופתירות
  8. משפט Milnor-Wolf
  9. משפט Gromov ** ככל שיתיר הזמן:
  10. פונקציות הרמוניות חסומות
  11. משפט Choquet-Deny
  12. פונקציות הרמוניות חיוביות

הקורס מיועד לתלמידי מתמטיקה לתואר שני. מקצוע הקדם הוא ”מבוא לטופולוגיה“ מס‘ 201-1-0091. מומלץ גם הקורס ”פונקציות מרוכבות“. תלמידים מצטיינים לתואר ראשון המעוניינים להרשם לקורס מתבקשים לפנות למרצה.

מטרת הקורס להעניק לתלמידים ידע בכלים של הטופולוגיה האלגברית. כלים אלו מאפשרים למדוד, או לתאר בצורה מפורטת, עד כמה מרחב טופולוגי הוא מסובך. למשל: איך סופרים את החורים בבייגלה, מה בדיוק מתהפך בטבעת המביוס, או מדוע הלוגריתם המרוכב חייב להיות רב-ערכי. כמו כן נוכיח משפטים חשובים כגון משפט נקודת השבת של בראואר, ונלמד על הקשר המרתק בין משוואות דיפרנציאליות להצגות של חבורות.

הגישה היא שהמושגים הטופולוגיים חיוניים להבנת תחומים שונים במתמטיקה כגון גיאומטריה, משוואות דיפרנציאליות, קומבינטוריקה ואף אלגברה. דוגמאות רבות יוצגו. להלן רשימת נושאים ארוכה למדי, אשר את רובם נקווה להספיק ללמוד.

רשימת הנושאים:

  1. חזרה על נושאים בטופולוגיה ואלגברה.
  2. קטגוריות ופונקטורים.
  3. הומוטופיה.
  4. החבורה היסודית.
  5. מרחבי כיסוי.
  6. משפטי בראואר וז‘ורדן במישור.
  7. מערכות מקומיות והצגות של החבורה היסודית.
  8. קומפלקסים והומולוגיה.
  9. הומולוגיה סינגולרית.
  10. משפטי בראואר, ז‘ורדן ולפשץ.

הערות

  • קורסים המסומנים ב-(*) מהווים דרישת קדם לרישום לתאר מוסמך
  • קורסים המסומנים ב-(#) הינם קורסי חובה אפשריים למוסמך, בתחומים המתאימים, כמתואר בתכנית הלימודים למוסמך. לפחות שניים כאלה, מתחומים שונים, נדרשים לעמידה בדרישות התואר.
  • קורסים לתארים מתקדמים פתוחים גם בפני תלמידי בוגר חזקים, להם ציון ממוצע של 85 ומעלה, ואשר ניתן להם אישור של המרצים בקורם ושל ראש ועדת ההוראה
  • אנא עיינו בתכניות הלימודים המלאות לתואר בוגר ולתארים מתקדמים למידע על הדרישות והאפשרויות המלאות.