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Wahlfächer

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Le Wahl rappresentano delle materie specifiche per ingegneria meccanica che vanno seguite in contemporanea alle materie del blocco e durano ognuna un semestre.

Il valore totale ammonta a 24 crediti, cioé 4 crediti per 6 materie, la cui nota sul bachelor è ottenuta dalla media delle 6 note migliori.

Ulteriori informazioni si trovano sul sito di MAVT.

La scelta delle Wahl può essere presa basandosi sui propri interessi e sui piani futuri di specializzazione: in base ai vari Fokus trovi le Wahl consigliate, inoltre puoi chiedere sul Forum.

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Valore della media delle Wahlfächer per la nota del bachelor: 15%.

La media degli anni precedenti la trovi sul nostro Polybox.

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Iscrizione e periodi disponibili

Le Wahl sono proposte o nel semestre autunnale o in quello primaverile (leggi sotto nei Tricks). Diventa perciò importante organizzarsi in anticipo guardando

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Tricks

  • Già al terzo semestre è possibile iscriversi a Stochastik o a Managerial Economics dato che non richiedono preconoscenze del primo blocco.

  • Non c'è un limite massimo di Wahl che si possono fare. Tuttavia si possono scegliere le 6 Wahl con la nota migliore, così da ottenere una media del bachelor più alta.

  • Alcune Wahl possono essere contate e fare media come materie di alcuni Fokus Vertiefung e anche come materie al master.

  • Per alcune Wahlfächer, l'esame è proposto sia nella sessione invernale sia in quella estiva. È perciò possibile iscriversi alla materia, non dare l'esame in quel semestre, per seguire e recuperare le lezioni da soli dando l'esame nel semestre successivo.
    NB: controllare se la materia specifica lo garantisce.
    NB: spesso i bonus non si possono recuperare nel semestre successivo.

 

Questa è una materia molto simile a WuF per quello che concerne la quantità di materiale. Il tema principale è il dimensionamento degli elementi meccanici visti a Maschinenenelemente, come ad esempio le viti, molle, cuscinetti, bronzine, ...

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Link utili

  • Guarda sul nostro Polybox per il formulario ed esami

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Strategia e consigli

  • "Lavorare subito con il formulario di G.Fieni e G.Farinelli, essendo molto utile e basato sulle soluzione complete delle serie.

  • Stampare lo skript di 700 pagine e di lavorarci sopra. Infatti una volta segnata la pagina giusta, le domande di teoria risultano punti regalati.

  • All'esame si ha abbastanza tempo per guardare un po' tutti gli esercizi e per ottenere 6 non bisogna risolvere tutto.

  • Piuttosto che andare a lezione, è consigliato eseguire le serie regolarmente (forse con le soluzioni sottomano, essendo gli esercizi abbastanza lunghi)."

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Marco Muttoni, mmuttoni@ethz.ch

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MAD è diversa rispetto ai soliti corsi, escluso CMEA che ne è il completamento, perché gli argomenti trattati sono maggiormente informatici e discreti. Per questo si utilizzeranno molti concetti visti ad Algebra Lineare.

Il corso si può dividere in tre gruppi:

  • interpolazione ed estrapolazione di polimoni avendo dei dati sperimentali (Linear Square Method, Lagrange, Cubic Splines,...),

  • metodi numerici per risolvere integrali approssimativamente (Rectangular, Midpoint, Trapezoidal, Simpson e Newton-Cotes rule) estesi per dimensioni maggiori (Monte Carlo) e resi più efficienti (Richardson, Romberg e Adaptive Quadrature),

  • per concludere con un'introduzione sui Neural Network e il Machine Learning.

Verso la fine vengono viste alcune basi di probabilità e un metodo per trattare grandi quantità di dati (Principal Component Analysis).

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  • Wahlfach: 4 crediti

  • Ore settimanali: 2 di lezione e 2 di esercizi

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Strategia e consigli

  • Si utilizza Python nelle serie. Non è tuttavia rilevante per l'esame, ma più una possibilità per imparare un linguaggio importante

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"La consiglio a chi piace Algebra Lineare, dato che si vedono molte applicazioni, e a chi è interessato all'Informatica (è il primo corso che introduce ai Neural Network e quindi al Machine Learning)"

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Giacomo Mastroddi, giacomma@ethz.ch

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Link utili

  • Youtube

  • Guarda sul nostro Polybox per formulari

  • Playlist su Youtube con vari video carini

  • Le soluzioni alle vecchie serie si trovano su Napoly

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I primi argomenti riprendono quelli di RT1 e li concludono: si approfondiscono i PID Controller, le specificazioni nel dominio della frequenza e alcuni modi per determinare la stabilità dei sistemi (Nyquist, Hurwitz e root locus).

In seguito si vede velocemente come le "transfer function" vengono emulate e discretizzate nei processori dei computer.

Succesivamente si apre il grande capitolo sui sistemi MIMO (multiple input multiple output). Analogamente a quelli SISO, vengono inizialmente introdotti gli strumenti che si useranno per descrivere la stabilità e la robustezza: zeri e poli, RGA (Relative Gain Array), SVD (Single Value Decomposition) e l'equazione di Riccatti. Per finire si vedono quindi i Controller LQR (Linear Quadratic Regulator) e i suoi derivati.

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  • Wahlfach: 4 crediti

  • Ore settimanali: 2 di lezione e 2 di esercizi

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Strategia e consigli

  • "Essendo la continuazione di RT1 è consigliata da seguire al quarto semestre e non al sesto.

  • Essendo proposta esclusivamente come Wahlfach di MAVT, è consigliata seguirla."

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Giacomo Mastroddi, giacomma@ethz.ch

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Link utili

  • Youtube

  • Guarda sul nostro Polybox per formulari e riassunti

  • Playlist su Youtube con vari video molto utili

  • Canale YouTube di MATLAB

  • Sito ufficiale dell'instituto IDSC

  • Sito consigliato in classe per Simulink

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In questa Wahlfach si riprendono diversi argomenti e concetti di WuF. Essendo divisa in tre parti con tre docenti diversi, gli argomenti possono cambiare di anno in anno. Solitamente si studiano dei metodi per selezionare il materiale più adatto nelle specifiche condizioni conoscendone (o usando un programma) le proprietà che permettono di sapere il limite di rottura e di deformazione.

Negli ultimi anni si hanno trattato le plastiche, i metalli, gli adesivi e le stampanti. Quest'ultimo argomento è stato rimpiazzato dalle ceramiche, i vetri e dai materiali biologici.

Durante il corso si ha la possibilità di imparare a usare il programma Granta, moderno e costoso che tuttavia non è rilevante per l'esame. Può comunque tornare molto utile per future scelte di materiali.

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Strategia e consigli

L'esame multiple choice richiede conoscenze generali sui materiali e non così specifiche come visto in classe. Per questo è possibile fare molto bene anche seguendo un po' durante l'anno e preparandosi alla fine.

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Link utili

  • Guarda sul nostro Polybox per formulari e riassunti

  • Per visualizzazioni di Gitter scaricare un programma in lingua Wolfram come Matematica. La lincenza si può scaricare dall'IT-Shop (per il codice di attivazione, seguire le istruzioni in "My Products". Per connettere l'unità di rete seguire nei Tricks). Aprire i file nel Polybox. Altre dimostrazioni si trovano qui.

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In questa Wahl si trattano principalmente alcuni argomenti di biologia del liceo. In particolare si approfondiscono i seguenti temi: la struttura cellulare, lo scambio di sostanze tra cellula e ambiente esterno, la duplicazione del DNA e alcune malattie del corpo umano.

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  • Wahlfach: 4 crediti

  • Ore settimanali: 2 di lezione e 2 di esercizi

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Strategia e consigli

La materia è interessante, ma in generale non si possono vedere particolari applicazioni nell’ambito dell’ingegneria. Questo è dovuto al programma basato sulla biologia e allo studio a memoria in vista dell'esame. Comunque utile per il vacabolario tecnico biologico indispensabile se si vuole andare in direzione Engineering for Health. La difficoltà dell'esame non è estrema, quindi rappresenta una buona scelta per alleggerire il carico del semestre.

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Link utili

  • Guarda sul nostro Polybox per formulari e riassunti

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Il corso di System Modeling è l’approfondimento della prima parte trattata in RT1. Infatti si apprendono le formule e il metodo per poter descrivere una sistema fisico reale con delle equazioni, solitamente differenziali. Successivamente si impara a derivare le "transfer functions" che permettono lo studio del sistema secondo quanto imparato in Control System.

I sistemi fisici studiati spaziano da quelli legati alla fluido dinamica, alla dimanica di oggetti, alla termodimanica e alla chimica per trattare anche alcuni esempi di motori.

Durante il corso si riprendono alcuni aspetti di RT1 e RT2, come ad esempio la stabilità e la linearizzazione delle equazioni. In aggiunta si trattano alcuni metodi per caratterizzare sistemi non lineari.

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  • Wahlfach: 4 crediti

  • Ore settimanali: 2 di lezione e 2 di esercizi

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Strategia e consigli

Il corso è molto interessante, soprattutto perché aiuta a connettere una materia astratta come Control System con sistemi reali.

Essendo alcuni concetti già stati trattati in RT1, potrebbero risultare un po’ ripetivi. La materia richiede nozioni di altre materie come fluido e termodinamica, comunque trattate in maniera semplificata rispetto ai loro corsi specifici.

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Link utili

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In questo corso si vanno ad esplorare i segnali e la loro interazione con i sistemi. Si vede come passare dalla rappresentazione nel continuo a quella nel discreto.
Inoltre si approfondiscono varie trasformazioni per analizzarli (z e Fourier), dunque si vanno ad analizzarne le proprietà sia nel dominio temporale sia in quello della frequenza.
Infine si introduce il concetto di System Identification, cioè scoprire come descrivere un sistema in base alla sua reazione a segnali diversi, e l'effetto e il design di diversi altri tipi di filtri.

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  • Wahlfach e materia del Fokus Mechatronics and Robotics: 4 crediti

  • Ore settimanali: 2 di lezione e 2 di esercizi

  • Bonus: 0.25 di nota in più

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Strategia e consigli

"È disponibile un bonus di 0.25 su un esercizio di programmazione. Richiede molto tempo ed è piuttosto difficile, dunque è consigliato farlo in gruppo (massimo di 3 persone).
Sono disponibili molti esercizi di esami scorsi per la preparazione all'esame, che è a crocette. Consigliato farne il più possibile.
L'esame è piuttosto esigente, non basta aver capito a grandi linee i concetti ma bisogna fare attenzione ai dettagli."

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Siro Corsi, scorsi@ethz.ch

 

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MT è un po’ diverso dai soliti corsi perché contiene argomenti trattati principalmente da chi studia ingegneria chimica. Alcune domande tipo sono: quanto tempo è necessario per lo scioglimento di un medicamento? Quanto deve essere lungo una colonna con dei reagenti per avere una data concentrazione di prodotti in uscita?

Per rispondere a queste domande si impara a formulare le equazioni differenziali adatte alle specifiche situazioni e quindi applicare i giusti boundary conditions. Per questo motivo, vengono usati alcuni concetti di fluido e termodinamica. Le soluzioni analitiche finali sono ottenute sfruttando semplificazioni, tabelle e stime di coefficienti (ad esempio il coefficiente di diffusione e mass transfer coefficient).

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Strategia e consigli

"Le due Klausur sono facoltative ma consigliate, dato che il bonus che si può ricevere è enorme. Infatti, se raggiunto un minimo di 75% di punti di media sulle due Klausur (ad esempio in una 90% e nell'altra 70%), si riceve 1 punto di bonus sulla nota finale. Altrimenti, se almeno in una si superava l’80%, si riceve 0.5. Il bonus non facile da raggiungere, ma è chiaramente possibile se ci si prepara bene.
 

All’esame si può portare tutto il libro (consigliato stampare solo i capitoli più importanti), tutte le slides senza note ma evidenziate e un riassunto. È vantaggioso tenere a mente che tipo di appunti prendere, dato che si possono portare le slides."

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Andrea Gianforte, giaandre@ethz.ch

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Questa materia racchiude gli argomenti di base della branchia di Process Engineering. Dopo una prima parte introduttiva sui processi e bilanciamenti di massa, materia ed energia, si approfondiscono processi termodinamici, meccanici e chimici. Questi quattro temi valgono ognuno circa il 25% all'esame finale. 

Alla fine del corso si è in grado di risolvere problemi di separazione chimica e termica, cosi come misurazioni meccaniche. 

I processi studiati spaziano dalla distillazione ai reattori chimici.

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Strategia e consigli

  • "Il materiale ufficiale che si può portare all'esame è completo, perciò non è indispensabile scrivere un proprio formulario.

  • La parte di chimica assomiglia a quella di Mass Transfer.

  • La consiglio perché fornisce l'introduzione alla parte di processi contenuta nel Fokus Vertiefung Energy, Flows and Processes."

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Giacomo Mastroddi, giacomma@ethz.ch

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Image by Alain Pham
Leichtbau

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Il corso di Leichtbau copre i metodi di calcolo per l’analisi del comportamento di costruzioni leggere, così come i loro metodi di costruzione e principi di progettazione. Per il corso sono importanti le nozioni acquisite a Meccanica 2, in particolare quelle che riguardano flessione, torsione e Beanspruchung.

I temi trattati sono flessione, torsione, sforzi di taglio (Schubspannungen), costruzioni sottili, costruzioni Sandwich, instabilità strutturali come Knicken e Beulen, elementi di collegamento come rivetti e colle. 

In generale il corso è consigliato a chi vuole approfondire il corso di meccanica e ha interesse in ingegneria strutturale.

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Strategia e consigli

 

Nicholas Gianotti gianottn@ethz.ch

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Si tratta della continuazione del corso obbligatorio di Elettrotecnica 1.
Inizialmente si rivede il comportamento di circuiti con componenti R, L e C descrivibili con potenza reale e immaginaria, analisi di segnali periodici o generali non periodici (scomposizioni di Fourier).
Successivamente ci sono diverse lezioni sugli OPV (Operationsverstärker) e si vedono vari tipi di utilizzi, come i sommatori, integratori, discriminatori, amplificatori, comparatori e altri.
Infine si studiano i semiconduttori, sia diodi sia vari tipi di transistor, fino ad arrivare alle porte logiche, celle di memoria, cpu, e altre componenti.

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  • Wahlfach: 4 crediti

  • Ore settimanali: 2 di lezione e 2 di esercizi

  • Bonus: 0.25 di nota in più

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Strategia e consigli

"Le serie sono assolutamente da fare, richiedono del tempo ma sono utili per capire i concetti e danno un bonus di 0.25. 
Gli esercizi delle serie sono di difficoltà pari o superiore all'esame, e ne sono un'ottima preparazione.
È perciò consigliato stare al passo durante il semestre e consegnare le serie, in questo modo l'esame non risulterà difficile (inoltre la notenskala è tra le più generose).
Non viene dato un formulario, ma ognuno deve scrivere il proprio. Non è possibile copiarlo da un'altro, dunque è consigliato iniziare a scriverlo con anticipo."

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Siro Corsi, scorsi@ethz.ch

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Si cominicia il programma con lo studio delle basi economiche di domanda e offerta e delle scelte che vengono prese da produttori e consumatori.

In seguito si prende in considerazione il singolo consumatore (microeconomia), i suoi comportamenti e le sue preferenze, partendo da assunzioni per costruire un modello economico. Inoltre si osserva come rispondono i consumatori a cambiamenti esterni di salario e di prezzi, rispetto ai prodotti messi in vendita dalle aziende.

Analogamente al consumatore si entra nel punto di vista del produttore, di come deve gestire le vendite, delle scelte che deve prendere per bilanciare "labour" e "capital", e di come può minimizzare i costi.

Di grande importanza in tutto il percorso è la massimizzazione o minimizzazione di funzioni, ad esempio quella dei costi per una azienda e della "felicità" per un consumatore.

Da ultimo si studia la struttura del mercato e delle diverse competizioni in esso esistenti, per cui si introduceranno le basi della "Game Theory".

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  • Wahlfach: 4 crediti

  • Ore settimanali: 2 di lezione e 2 di esercizi ogni 3 settimane

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Strategia e consigli

  • ​"In generale consiglio di accostarla a una GESS di microeconomia, essendo i concetti uguali e la struttura del programma molto simile. Anche i primi capitoli della GESS di macroeconomia sono simili.

  • Tornando indietro farei un'altra Wahl più tecnica che da di più."

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Giacomo Mastroddi, giacomma@ethz.ch

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CMEA è la continuazione di MAD, malgrado quest'ultima non rappresenti un prerequisito strettamente necessario. "Personalmente, non ho frequentato MAD e non mi sono sentito per nulla in deficit." Il corso tratta metodi numerici come Forward e Backward Euler, Runge-Kutta usati per approssimare le soluzioni di equazioni differenziali parziali. Vengono in oltre trattati altri metodi quali:  Finite Difference Methods (FDM) e Finite Elements Methods (FEM) che è alla base di tanti software come ANSYS e COMSOL. Il corso comprende una parte formale e matematica con qualche teorema che sta alla base delle equazioni differenziali, senza però scendere troppo nel dettaglio visto che è un corso per ingegneri e una parte di programmazione in C++. All'inizio per chi non ha esperienza con i compilatori, può risultare complicato l'utilizzo della libreria Eigen e di Linux, consiglio di leggere bene il tutorial e di farsi aiutare subito da un assistente. 

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"Consiglio di seguire le lezioni (live o registrate) perché il professore scrive tutti gli appunti a mano sul suo iPad." Lo Script è in linea con la lezione e può essere completato con esempi e concetti trattati a lezione.

Gli esercizi sono fondamentali per comprendere bene i concetti. Ci sono circa 5 serie non valutate e 2 progetti, che prendono tempo e impegno.

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L’esame è composto da 100 punti, dura 3 ore ed è su carta, quindi non vengono richiesti codici, ma solo discretizzazioni di equazioni e a volte qualche semplice per dimostrare di avere capito il funzionamento. Se entrambi i progetti vengono risolti al 100% e se durante una breve Interview di circa 15 minuti con l’assistente si dimostra di aver capito il codice, si riceve un bonus di massimo 20 punti. Se risolti solo in parte, i progetti danno parte del bonus massimo. In totale all'esame si possono quindi fare 120/100 punti (100 di esame, 20 di bonus), questo permette di avere un tasso di bocciatura relativamente basso.

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"CMEA è un corso che consiglio se frequentato e seguito costantemente. Bisogna dedicargli tempo, per questo lo eviterei in un semestre pieno di materie. In ogni caso non sono necessarie basi fortissime di informatica dato che i temi sono spiegati molto bene."

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Andrea Gianforte, giaandre@ethz.ch

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  • Wahlfach: 4 crediti

  • Ore settimanali: 2 di lezione e 2 di esercizi

  • 2 Progetti

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Stochastik
Image by Edge2Edge Media

 

Si inizia con gli assiomi della probabilità, gli insiemi e la probabilità condizionata. Successivamente ci si concentra sulla legge dei grandi numeri e il teorema centrale del limite, si studiano la distribuzione standard (campana di Gauss) e altre distribuzioni famose (Bernoulli, Poisson, Esponenziale,…). Viene trattato anche un capitolo sulla statistica descrittiva: rappresentazioni grafiche come istogrammi, Boxplot. Un capitolo sulla distribuzione a più dimensioni; con una buona base di Analisi 1 e 2 lo sforzo richiesto è minimo. Infine si passa ai test statistici che si usano per capire se un risultato ha valore statistico. Esempio: se lancio una moneta 10 volte e ottengo 8 volte testa posso affermare che il dado è truccato?

In ambito ingegneristico questi test possono servire per controllare se un macchinario funziona in modo corretto. Sono inoltre molto utilizzati in ambito farmaceutico per testare l’efficacia di un farmaco, vaccino,…

capitolo più impegnativo che richiede allenamento.

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  • Wahlfach: 4 crediti

  • Ore settimanali: 2 di lezione e 2 di esercizi

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Strategia e consigli

  • Non richiedendo specifiche preconoscenze è possibile seguirla già al terzo semestre per alleggerire il quarto e il quinto.

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"In generale consiglio la materia a chi come me l’ha trovata interessante al liceo ed è affascinato al mondo delle probabilità e dei “paradossi” controintuitivi (problema di Monty Hall, paradosso del compleanno, …)"

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Nicholas Gianotti gianottn@ethz.ch

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Link utili

  • Guarda sul nostro Polybox per il formulario usato da tutti, serie con le soluzioni e lo skript ufficiale

  • Gli esami vengono caricati su questo sito

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