Extreme problems and variational calculus

Краткое содержание учебной дисциплины, модуля / Brief summary

Курс «Экстремальные задачи и вариационное исчисление» относится к числу базовых дисциплин, составляющих основу математического образования. В рамках данного курса изучаются фундаментальный математический аппарат и методы решения оптимизационных задач. Темы включают исследование экстремальных задач с помощью дифференциального исчисления, в том числе вычисление условных экстремумов с помощью принципа множителей Лагранжа; освоение базовых концепций и методов выпуклого анализа; решение линейных и выпуклых экстремальных задач. Освоение данного математического аппарата позволит студентам эффективно, анализировать и решать прикладные оптимизационные задачи.  

The course “Extremal problems and variational calculus” is one of the basic disciplines that form the basis of mathematical education. Within the framework of this course, the fundamental mathematical apparatus and methods for solving optimization problems are studied. Topics include the study of extremal problems using differential calculus, including the calculation of conditional extrema using the Lagrange multiplier principle; mastering the basic concepts and methods of convex analysis and solving linear and convex extremal problems. Mastering this mathematical apparatus will allow students to effectively analyze and solve applied optimization problems.

Формируемые компетенции / The formed competences

универсальные компетенции: 

УК-1. Владеть основами исследовательской деятельности, осуществлять поиск, анализ и синтез информации; 

базовые профессиональные компетенции: 

БПК-1. Применять основные законы и методы естественнонаучных дисциплин для решения теоретических и практических задач в профессиональной деятельности;

БПК-10. Применять теоретические знания и навыки в самостоятельной исследовательской деятельности;

universal competencies: 

UC-1. Know the basics of research, search, analyze and synthesize information; 

basic professional competencies: 

BPC-1. Apply the basic laws and methods of natural science disciplines to solve theoretical and practical problems in professional activities;

BPK-10. Apply theoretical knowledge and skills in independent research activities;

Результаты обучения (знать, уметь, владеть) / Learning outcomes (know, can, be able)

знать:

– основные понятия и аппарат дифференциального исчисления в конечномерных пространствах;

– основные понятия и аппарат конечномерного выпуклого анализа;

– принцип Лагранжа решения экстремальных задач;

– геометрические необходимые условия экстремума;

– симплекс-метод решения линейных экстремальных задач; 

– критерий экстремума для выпуклых экстремальных задач;

уметь:

– моделировать и анализировать оптимизационные задачи;

– применять аппарат дифференциального исчисления для решения экстремальных задач;

– применять принцип Лагранжа для решения оптимизационных задач;

 – конструировать выпуклые объекты для вычисления необходимых условий экстремума;

владеть:

– основными концепциями и методами анализа экстремальных задач;

– навыками конструирования выпуклых объектов для исследования оптимизационных задач;

– симплекс-методом решения линейных экстремальных задач;

– навыками самообразования и способами использования аппарата и методов анализа оптимизационных задач для проведения математических и междисциплинарных исследований.

know:

 – basic concepts and apparatus of differential calculus in finite-dimensional spaces; 

– basic concepts and apparatus of finite-dimensional convex analysis; 

– the Lagrange principle of solving extremal problems;

 – geometric necessary conditions of the extremum; 

– simplex-method for solving linear extremal problems; 

– extremum criterion for convex extremal problems;

be able to:

– simulate and analyze optimization problems; 

– apply the apparatus of differential calculus to solve extremal problems; 

 – apply the Lagrange principle to solve optimization problems; 

– construct convex objects to calculate the necessary extremum conditions;

possess:

– basic concepts and methods of analysis of extremal problems; 

– the skills of сотstructing convex objects for the study of optimization problems; 

– simplex method for solving linear extreme problems;

– self-learning skills and ways of using the apparatus and methods of optimization problems analysis

for conducting mathematical and interdisciplinary research.

Семестр изучения учебной дисциплины, модуля / Semester of study

5

5

Пререквизиты / Prerequisites

«Математический анализ», «Линейная алгебра» 

«Mathematical Analysis», «Linear algebra» 

Трудоемкость в зачетных единицах (кредитах) / Credit units

3

3

Количество аудиторных часов и часов самостоятельной работы / Academic hour of students’ class work, 

hours of self-directed learning

всего 68 часов, в том числе 68 аудиторных часов, из них: лекции – 62 часов, управляемая самостоятельная работа – 6 часов.

total 68 hours, including 68 classroom hours, including: lectures – 62 hours, guided independent work – 6 hours.

Требования и формы текущей и промежуточной аттестации / Requirements and forms of current and interim certification

экзамен  

exam