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Esame universitario

Ripetizioni di Geometria, online: dal calcolo alla figura.

Rette e piani che non si incontrano mai dove ti aspetti, coniche da ridurre in forma canonica, quadriche di cui bisogna dire il nome: in Geometria il calcolo è al servizio di una figura, e un segno sbagliato cambia il tipo di curva. Lavoriamo 1-a-1 online sui tuoi esercizi, con il disegno accanto ai passaggi.

Per chi è

Chi ci chiede aiuto in Geometria.

  • Sai calcolare ma non riconosci la figura: arrivi a una matrice e a degli autovalori e poi non sai dire se hai trovato un'ellisse, un'iperbole o niente.
  • Ti perdi nella posizione di rette e piani: parallele, incidenti, sghembe, distanze e proiezioni nello spazio.
  • Il tuo corso è separato da Algebra lineare e qui si chiedono soprattutto forme quadratiche, coniche e quadriche.
  • Ripeti l'esame e vuoi capire perché la classificazione di una conica ti viene giusta solo a volte.
Le lezioni

Come lavoriamo su Geometria.

  • Il disegno è parte della soluzione: per ogni esercizio facciamo uno schizzo di rette, piani o curve e lo confrontiamo con il risultato dei calcoli, così un errore di segno si vede subito.
  • Un controllo per ogni formula: la matrice di una forma quadratica si verifica rifacendo il prodotto, la classificazione con i due determinanti, la posizione di due rette con il rango.
  • Allenamento a tempo sulla simulazione di Geometria del sito, con la correzione ragionata di ogni errore prima dell'appello.
Programma

Che cosa copre Geometria.

Ogni corso mette l'accento su parti diverse. Questa è l'ossatura che si incontra più spesso, con la geometria analitica al centro. Il programma ufficiale del tuo corso resta l'ultima parola: alla prima lezione lo guardiamo insieme e lavoriamo su quello.

  • Rette e piani nello spazio
    • Equazioni parametriche e cartesiane di retta e piano
    • Posizione reciproca: parallele, incidenti, sghembe
    • Distanze, angoli, proiezioni e piano per tre punti
  • Spazi vettoriali e applicazioni lineari
    • Basi, dimensione e sottospazi
    • Matrice associata a un’applicazione lineare
    • Nucleo e immagine, quando servono alla geometria
  • Forme bilineari e quadratiche
    • Matrice di una forma quadratica e congruenza
    • Segno e definitezza al variare di un parametro
    • Criterio dei minori principali
  • Diagonalizzazione e assi principali
    • Autovalori e autovettori di una matrice simmetrica
    • Base ortonormale di autovettori
    • Cambio di riferimento che elimina i termini misti
  • Coniche
    • Forma canonica di ellisse, iperbole e parabola
    • Classificazione tramite le due matrici della conica
    • Coniche degeneri, centro, assi e asintoti
  • Quadriche e spazi euclidei
    • Ellissoide, iperboloidi, paraboloidi, coni e cilindri
    • Prodotto scalare, ortogonalità e basi ortonormali
    • Sezioni di una quadrica con un piano
L'esame

Com'è fatto di solito l'esame.

Di solito lo scritto di Geometria contiene tre o quattro esercizi: uno sulla posizione di rette e piani nello spazio, uno su una conica o una quadrica da classificare e ridurre agli assi, uno su una forma quadratica con un parametro, a volte un'applicazione lineare. La struttura cambia da corso a corso, per questo i testi degli appelli passati sono la bussola migliore.

Rispetto ad Algebra lineare il calcolo qui ha un destinatario: la figura. Una matrice simmetrica non è un fine, serve a dire che curva o che superficie hai davanti. È anche il motivo per cui i voti si decidono su dettagli che sembrano minuscoli, come mezzo coefficiente messo al posto sbagliato.

Dove c'è l'orale, chiede enunciati precisi (teorema spettrale, criteri di definitezza, classificazione delle coniche) e di spiegare perché una matrice simmetrica si diagonalizza con una base ortonormale. Allenarsi a dirlo a voce, guardando un disegno, aiuta più di rileggere gli appunti.

Errori tipici

Tre errori che costano punti.

  • Mettere il termine misto per intero nella matrice

    Nella forma quadratica $ax^2+2bxy+cy^2$ il coefficiente del termine misto è $2b$ e va diviso a metà fra le due posizioni simmetriche. Riportarlo per intero cambia gli autovalori e quindi il tipo di conica. Scrivi sempre la forma per esteso accanto alla matrice e rifai il prodotto $x^{T}Ax$ come controllo.

  • Classificare guardando solo il segno degli autovalori

    Due autovalori concordi non bastano per dire «ellisse»: serve anche la matrice completa, con il termine noto. Se il suo determinante è nullo la conica è degenere (un punto, due rette) e la forma canonica che hai scritto non esiste. Calcola sempre i due determinanti prima di concludere.

  • Confondere retta sghemba e retta parallela

    Due rette nello spazio con vettori direzione non proporzionali non sono per forza incidenti: se non hanno punti in comune sono sghembe. Si distingue risolvendo il sistema o controllando il rango della matrice con i vettori direzione e il vettore tra due punti. Fermarsi alla direzione fa dire «incidenti» dove non lo sono.

Esempio svolto

Un esercizio da appello, passo per passo.

Classificare una conica e ridurla agli assi

Classifichiamo la conica e scriviamo la sua forma canonica.

  1. Separiamo la parte quadratica: . Il termine misto è , quindi nella matrice va in entrambe le posizioni fuori diagonale:

  2. Gli autovalori sono le radici di , cioè e , entrambi positivi. Gli autovettori sono per e per , ortogonali come deve essere per una matrice simmetrica.

  3. Prima di dire «ellisse» controlliamo la matrice completa, quella con il termine noto : La conica non è degenere.

  4. Ruotiamo gli assi lungo gli autovettori, con coordinate lungo e lungo . La conica diventa , cioè È un'ellisse di semiassi (lungo la bisettrice ) e (lungo ).

Se il termine noto fosse stato al posto di il determinante completo sarebbe nullo e la stessa matrice avrebbe dato soltanto il punto : stessi autovalori, figura diversa. È il secondo errore dell'elenco qui sopra.

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FAQ

Domande frequenti su Geometria.

Geometria e Algebra lineare sono la stessa cosa?

Si sovrappongono ma non coincidono. Algebra lineare tratta spazi vettoriali astratti, rango e diagonalizzazione; Geometria usa quegli strumenti per studiare rette, piani, coniche e quadriche. In alcuni corsi sono un esame unico, e lavoriamo sulle due parti insieme.

Come si capisce se una conica è degenere?

Guardando il determinante della matrice completa, quella che contiene anche i termini lineari e il termine noto. Se vale zero la conica è un punto, una retta o una coppia di rette, e nessuna forma canonica di ellisse o iperbole va scritta.

Devo saper disegnare le quadriche?

Almeno riconoscerle dalla forma canonica e dalle loro sezioni con i piani coordinati. In lezione costruiamo una piccola galleria di ellissoide, iperboloidi, paraboloidi, coni e cilindri e impariamo a distinguerli dai segni dei coefficienti.

Come si prepara l’orale di Geometria?

Con tre o quattro enunciati ben posseduti (teorema spettrale, criterio dei minori, classificazione delle coniche) e un esempio numerico per ciascuno. Un risultato che sai illustrare con una matrice due per due resta in testa più di una dimostrazione imparata a memoria.

Gli altri esami che seguiamo.

  • Analisi 1

    Limiti, derivate, integrali, serie: esercizi da appello e orale sulle ipotesi dei teoremi.

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  • Analisi 2

    Più variabili, integrali multipli, campi e superfici: il disegno viene prima del calcolo.

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  • Algebra lineare

    Matrici, spazi vettoriali, autovalori e forme quadratiche: il lessico conta quanto i conti.

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  • Fisica 1

    Meccanica e termodinamica: il metodo per impostare il problema, simboli prima dei numeri.

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  • Fisica 2

    Elettrostatica, circuiti, magnetismo e induzione: prima la simmetria, poi il conto.

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  • Statistica

    Dal dataset al test d’ipotesi: il calcolo si fa in fretta, ciò che conta è saper leggere il risultato.

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  • Probabilità

    Combinatoria, Bayes, variabili aleatorie e Markov: contare bene prima di calcolare.

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  • Chimica generale

    Mole, equilibrio, acidi e basi, redox: bilanciare bene e saper dire perché.

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  • Matematica generale

    Funzioni, derivate, integrali, ottimizzazione e matrici per Economia, con le applicazioni al mercato.

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  • Elettrotecnica

    Reti, fasori, potenza e transitori: l’ordine con cui imposti il circuito decide il voto.

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  • Meccanica razionale

    Cinematica, statica, corpo rigido e Lagrange: scegliere bene le coordinate è metà dell’esame.

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Dal calcolo alla figura, insieme.

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