UTC101 "Mathématiques appliquées : Mathématiques - informatique - méthodes numériques"
Il s'agit d'une unité d'enseignement de 3 ECTS.
Responsable national
Jean-Louis HAVET, professeur des universités, 01.40.27.23.94, jean-louis.havet
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 œuvre 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
Les élèves seront capables de :
- réaliser des dérivations, intégrations et résolutions d'équations,
- résoudre des problèmes de mathématiques appliquées en géométrie, statistiques, systèmes dynamiques,
- utiliser programmation et calcul numérique (Python, tableurs, algorithmes).
Programme
Contenu
FOD nationale : plusieurs regroupements organisés durant le semestre (les jeudis)
Les exemples traités en TP seront issus de problèmes typiques de génie des procédés et d'énergétique.
Manipulation d'expressions algébriques [1 séance de 3 h]
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 3 h]
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 3 h] - 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 3 h] - 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 3 h] - 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 3 h] - 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 3 h] - 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 3 h] - 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 3 h] - 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 adapté.
Venir en cours avec son ordinateur portable équipé d'un tableur et d'un langage de programmation type Matlab.
Bibliographie
Kaddour NAJIM : Outils mathématiques pour le génie des procédés (Dunod, 1999)
Parcours
Cette UE apparaît dans les diplômes et certificats suivants :
CYC8000A Diplôme d'ingénieur Spécialité Agroalimentaire
CYC8401A Diplôme d'ingénieur Spécialité Chimie Parcours Analyse chimique et bio analyse
CYC8402A Diplôme d'ingénieur Spécialité Chimie Parcours Chimie moléculaire et Formulation Appliquées aux Industries Chimiques, Pharmaceutiques et Cosmétiques
CYC8501A Diplôme d'ingénieur Spécialité Énergétique Parcours Energie et environnement dans l'industrie et les transports
CYC8502A Diplôme d'ingénieur Spécialité Énergétique Parcours Energétique du bâtiment
CYC8600A Diplôme d'ingénieur Génie biologique
CYC8701A Ingénieur Cnam "Génie des procédés" parcours général
CYC8702A Ingénieur Cnam "Génie des procédés" parcours "Procédés pharmaceutiques"
LG03407A Licence générale Sciences, Technologies, Santé mention Sciences pour l'ingénieur Parcours Energie et développement durable
LG03503A Licence générale Sciences, Technologies, Santé mention Génie civil Parcours énergétique du bâtiment
LG04001A Licence générale Agro-industries
CC11700A Elargir ses compétences en microbiologie
Informations pratiques
Contact
genie.procedes@cnam.fr
Modalités de l'évaluation
contrôle continu
Paris & Île-de-France
Cette unité d'enseignement est ouverte en 2025-2026 au premier semestre en présentiel et en Fod totale[1]).
Contact Paris & Ile-de-France
Jean-Louis HAVET, 01.40.27.23.94, jean-louis.havet
Amélie DANLOS, 01.40.27.21.77, amelie.danlos
Liban
Cette unité d'enseignement est ouverte en 2025-2026 en présentiel.
Contact au Liban
Nabil ABDALLAH, nabil.abdallah@lecnam.net