Welke wiskundelessen boven Calculus hebben mechanische ingenieurs nodig?

Werktuigbouwkunde, een van de oudste technische gebieden, richt zich op de toepassing van natuurkunde en wiskunde op het ontwerp en de fabricage van mechanische systemen en producten. Dit gebied van engineering is sterk gericht op het ontwerp en de productie van gereedschappen en machines, die op het brede gebied van engineering worden gebruikt. Studenten die geïnteresseerd zijn in werktuigbouwkunde volgen doorgaans een Bachelor of Science-graad op de universiteit.

Majors in werktuigbouwkunde zijn meestal beschikbaar via de technische school van een universiteit en leiden tot een Bachelor of Science, waarvoor studenten natuurlijk 120 tot 140 studiepunten moeten behalen werk. Tijdens hun eerste jaar nemen studenten doorgaans 30 studiepunten algemene onderwijsvereisten, 30 studiepunten inleidende wetenschappelijke en wiskundige cursussen, 30 studiepunten van kerncursussen in werktuigbouwkunde en 30 tot 40 studiepunten van werktuigbouwkunde keuzevakken. Omdat werktuigbouwkunde een wiskundig rigoureus veld is, vereisen de meeste bacheloropleidingen op dit gebied twee tot drie jaar geavanceerde wiskundecursussen. Vereisten variëren per programma, maar de meeste vereisen dat studenten calculus 1, 2, 3, geavanceerde calculus, differentiaalvergelijkingen en wiskundige modellering volgen.

Tijdens hun eerste jaar van de universiteit nemen majoors werktuigbouwkunde doorgaans calculus 1 en 2. Calculus is een studie van de snelheid van verandering van functies, en deze eerste twee cursussen laten studenten kennismaken met de concepten van differentiatie en integratie. In het bijzonder leren studenten hoe ze veel verschillende functies in één dimensie kunnen differentiëren en integreren, ook wel enkelvoudige variabele calculus genoemd. Verder leren calculus 1 en 2 studenten ook hoe ze een grafische rekenmachine moeten gebruiken, een belangrijk hulpmiddel voor alle geavanceerde wiskundecursussen.

Calculus wordt meestal aangeboden als een reeks van drie cursussen - calculus 1, 2 en 3 - en een semester van geavanceerde of multivariabele calculus. Calculus 3 behandelt typisch onderwerpen zoals solide analytische meetkunde, inleiding tot differentiaalvergelijkingen en meervoudige integralen met toepassingen, en laat studenten kennismaken met geavanceerde calculus. Bovendien behandelen zowel calculus 3 als geavanceerde calculus onderwerpen zoals vectoren en matrices, en leren ze studenten hoe ze verschillende functies in twee en drie dimensies kunnen differentiëren en integreren. Calculus in twee en drie dimensies is ook bekend als multivariabele calculus.

Na het voltooien van calculus 1, 2, 3 en advanced calculus, moeten niet-gegradueerde studenten in de opleiding werktuigbouwkunde twee extra vakken in de hogere divisie wiskunde volgen. Een belangrijke cursus is differentiaalvergelijkingen, die onderwerpen behandelt zoals gewone differentiaalvergelijkingen, stelsels van vergelijkingen, Laplace-transformaties en reeksoplossingen. Af en toe behandelt deze cursus ook onderwerpen in partiële differentiaalvergelijkingen. Een ander belangrijk vak is wiskundig modelleren. Deze cursus leert studenten hoe ze verschillende soorten calculus en differentiaalvergelijkingen kunnen modelleren met behulp van verschillende computerprogramma's, die studenten voorbereiden op meer geavanceerde computergestuurde cursussen in mechanisch techniek.