Mathématiques appliquées : Mathématiques - informatique - méthodes numériques

Code UE : UTC101

  • Cours + travaux pratiques
  • 3 crédits

Responsable(s)

Jean-Louis HAVET

Francois DUBOIS

Public et conditions d'accès

Niveau BAC+2 scientifique

Objectifs pédagogiques

Donner aux élèves les rappels mathématiques essentiels à leur parcours et les connaissances de base en informatique et méthodes numériques utiles pour le génie des procédés et l'énergétique. L'accent sera mis sur les applications et la mise en oeuvre concrète des méthodes numériques pour résoudre les problèmes typiques de ces domaines. On amènera l'élève à réfléchir au choix de l'outil le mieux adapté pour résoudre un problème dans un contexte donné.
L'enseignement comportera beaucoup d'applications pratiques réalisées individuellement par les élèves sur : Excel ou Calc ; Python ou Matlab (ou équivalents).

Compétences visées

Savoir résoudre numériquement une équation implicite avec un outil adapté.
Etre capable de réaliser une intégration numérique (calcul d'une intégrale et résolution d'une équation différentielle) en choisissant l'outil adéquat.
Maîtriser les bases de la programmation qui permettront par la suite de réaliser des simulations numériques plus complexes dans le domaine du génie des procédés et de l'énergétique.
Avoir des notions de base de statistiques utiles pour le génie des procédés et l'énergétique.

Contenu

NB : venir en cours avec son ordinateur portable équipé d'un tableur (Excel ou Calc) et d'un langage de programmation interprété (Python par exemple ou bien Octave/Matlab).
Les exemples traités en TP seront issus de problèmes typiques de génie des procédés et d'énergétique.
Manipulation d’expressions algébriques [1 séance de 3h]
  • des nombres aux polynômes
  • expressions de surfaces et volumes
  • fonction puissance
  • exponentielle et logarithme
  • valeur absolue
Dérivation et tangente à une courbe [1 séance de 3h]
  • fonction linéaire
  • fonction affine
  • application d’un intervalle I dans un intervalle J
  • approximation locale par une fonction affine
  • dérivée d’une fonction en un point
  • fonction dérivée
  • propriétés de la dérivation
  • dérivée d’une fonction composée
  • dérivée d’une fonction réciproque
Intégration et calcul de surface [1 séance de 3h] - TP avec tableur
  • exemples
  • construction de l’intégrale
  • théorème fondamental de l’analyse
  • intégration par parties
  • décomposition en éléments simples
  • méthode des rectangles pour le calcul approché
  • méthode des trapèzes
  • méthode de Simpson
Résolution numérique d’équations [1 séance de 3h] - TP avec tableur
  • premier degré
  • second degré
  • troisième degré
  • méthodes de l’analyse mathématique : théorème des valeurs intermédiaires
  • algorithme de Newton
Algorithmique et programmation [1 séance de 3h] - TP en Python
  • calculette
  • variables
  • boucle (pour le calcul d’intégrales)
  • conditionnelle (application sur l’algorithme de dichotomie)
  • programmation de la méthode de Newton
  • erreurs d’arrondis
Géométrie numérique [1 séance de 3h] - TP en Python
  • graphe d’une courbe (exemple : parabole)
  • ajouter un point sur une courbe
  • tracer la tangente à une courbe
  • déplacer le point et la tangente le long de la courbe
  • dessiner deux courbes
  • représenter graphiquement l’algorithme de Newton
Bases de statistiques [1 séance de 3h] - TP en Python
  • droite de régression
  • méthode des moindres carrés
  • covariance
  • fonction d’erreur
  • coefficient de corrélation
  • application : ordre de convergence des méthodes d’intégration numérique
Équations différentielles linéaires [2 à 3 séances de 3h] - TP en Python
  • système dynamique
  • schéma d’Euler explicite
  • schéma d’Euler implicite
  • schéma de Crank-Nicolson
  • schéma de Heun
Système d’équations linéaires [0 à 1 séance de 3h] - TP en Python (ou éventuellement tableur)
Partir d’un exemple simple puis faire le lien avec les matrices et enfin mettre en application dans un outil/langage adaptè.

Modalité d'évaluation

plusieurs devoirs à rendre tout au long du semestre

Bibliographie

  • Kaddour Najim : Outils mathématiques pour le génie des procédés Ed. Dunod 1999
  • François Dubois, Amélie Danlos, Marie Debacq : https://www.math.u-psud.fr/~fdubois/cours/math-appliquees-gpe-2018/ma-gpe-2018.html

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Contact

EPN01 Génie des procédés et ingénierie pharmaceutique (GPIP) et géotechnique
EPN1C, 31-4-01A, 2 rue Conté
75003 Paris
Tel :01 40 27 23 92
Manuela Corazza
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    • Paris
      • Centre Cnam Paris
        • 2019-2020 1er semestre : Présentiel soir ou samedi
        • 2019-2020 1er semestre : FOAD 100%
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        Planning

        Date limite d'inscription :
        - 1er semestre : 02/11/2019

        Date de démarrage :
        - 1er semestre : 01/10/2019

        Date de la première session d'examen :

        Date de la deuxième session d'examen :

        Accompagnement collectif

        Rendez-vous :
        Chat :
        Forum par UE :oui
        Webconférence :

        Accompagnement individuel

        Echange par mails : oui
        Accompagnement téléphonique :

        Regroupement

        Séances de regroupement : non

        Modalités de validation

        Examen sur table :non
        Projet : non
        Contrôle continu : oui
        Examen partiel : non
        :