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Numerisches Programmieren - Winter 08

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Term
Winter 08
Lecturer
Univ.-Prof. Dr. Hans-Joachim Bungartz
Time and Place
Mo, 12:15-13:45, Raum PH HS 2
Übungen: Di bis Fr (Details siehe unter Übungstermine!)
Audience
Studiengang Informatik (Bachelor) (Modul IN0019, Zusatzcredit: Modul IN0023)
Tutorials
Stefanie Schraufstetter, Tobias Neckel
Exam
Klausur am Ende des Semesters (Details siehe unter Klausur!)
Semesterwochenstunden / ECTS Credits
5 SWS (2V + 3Ü) / 6 Credits
TUMonline
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Willkommen zur Veranstaltung Numerisches Programmieren im Wintersemester 2008/09!

Das Numerische Programmieren ist eine Pflichtveranstaltung im Bachelor Informatik, bestehend aus einer zweistüdigen Vorlesung mit Klausur und einem dreistüdigen Übungsteil. Dementsprechend richtet sie sich primär an Studierende der Informatik (Bachelor) im 5. Semester. Vorausgesetzt werden fundierte Kenntnisse aus den Vorlesungen Lineare Algebra für Informatiker und Analysis für Informatiker sowie der Programmiersprache Java. Alle weiteren Informationen zu Vorlesung, Übungsbetrieb, Programmieraufgaben und Klausur finden Sie unten.


Contents

Aktuelles

Die Einsicht für den Zusatzcredit findet am Mi, 10.6. um 10:00 im Raum 02.05.055 statt.

Vorlesung

Hier das Merkblatt zur Veranstaltung.


Hier die alte, deutsche Version der Folien:


Zur Vertiefung der Inhalte, als Lernvorlage und Nachschlagewerk empfiehlt sich insbesondere das Buch von Prof. Huckle Numerik für Informatiker. Einen kleinen Ausschnitt aus der Vielzahl an Veröffentlichungen zu den Themen der Vorlesung stellt die folgende Literaturliste dar.

  • Huckle, Schneider: Numerik für Informatiker, Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg, 2002
  • Späth: Numerik - eine Einführung für Mathematiker und Informatiker, Vieweg, Braunschweig-Wiesbaden, 1994
  • Schwarz: Numerische Mathematik, Teubner, Stuttgart, 4. Auflage 1997
  • Stoer, Bulirsch: Numerische Mathematik, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, Band 1 (8. Auflage 1999) und Band 2 (4. Auflage 2000)
  • Press, Flannery, Teukolsky, Vetterling: Numerical Recipes Cambridge University Press, http://www.nr.com/
  • Golub, Ortega: Scientific Computing: An Introduction with Parallel Computing Academic Press, 1993
  • Java Blockkurs des Wintersemesters 05/06
  • Java-Seiten von Sun Microsystems
  • Java FAQ Archives

Korrektur von Druckfehlern in Buch von Prof. Huckle

Lösungen zu einigen Aufgaben des Buches von Prof. Huckle


Übungen

Die Übungsaufgaben erhalten Sie in der Vorlesung in Papierform jeweils in der Woche vor den Übungen. Somit haben Sie Zeit, die Aufgaben vorher durchzugehen, bevor Sie sie in den 120-minütigen Übungen (nach einer kurzen Wiederholung des Vorlesungsstoffs) großteils selbständig bearbeiten werden. Zudem gibt es die Aufgabenblätter und die Lösungen aus den Tutorien als PDF zum Download.


Übungstermine

Hier die Übungstermine:

Gruppe Tag Zeit Raum Tutor
1 Di 15:00-17:00 00.13.036 Köppl
2 Mi 12:00-14:00 00.13.036 Schraufstetter
3 Mi 14:00-16:00 00.13.036 Uekermann
4 Do 10:00-12:00 00.08.036 Uekermann
5 Do 12:00-14:00 00.08.036 Kirchner
6 Do 14:00-16:00 00.08.036 Kirchner
7 Fr 10:00-12:00 00.08.036 Köppl


Aufgaben & Lösungen

Hier finden Sie die Angabenblätter sowie (nach Ablauf der jeweiligen Übungswoche) die Musterlösungen zu den Tutorübungen. Außerdem werden hier matlab-Dateien und links zur Verfügung gestellt, die Sachverhalte der Übungen verdeutlichen und mit denen Sie spielen können. Falls Sie keine matlab-Version zur Verfügung haben, können Sie auch octave unter linux verwenden, indem Sie in der jeweiligen Datei die plot-Umgebung von matlab aus- und die von octave einkommentieren. Viel Spaß!

  • Basiswissen Konkrete Mathematik
    Diese Aufgaben sollten Sie mit Ihrem Wissen aus der Oberstufe und den Vorlesungen Höhere Mathematik I+II bewältigen. Sie dienen lediglich der Wiederholung und zur Orientierung an den als bekannt vorausgesetzten Grundlagen dieser Veranstaltung.
  • 1. Übung (Zahlendarstellung, Rundungsfehler): 28. - 31.10.08
Aufgabenblatt
Matlab Programm archimedes.m zu Aufgabe 4
  • 2. Übung (Kondition, Stabilität): 4. - 7.11.08
Aufgabenblatt
Matlab Programm deriv_approx_sin.m zu Aufgabe 2
  • 3. Übung (Interpolation): 11. - 14.11.08
Aufgabenblatt
Mathematik-Programm der Fachhochschule Augsburg. U.a. anschauliche Darstellung von Hermite-Kurven
  • 4. Übung (stückweise Interpolation): 18. - 21.11.08
Aufgabenblatt
Matlab Programm visHermiteSin.m: Hermite-Interpolation am Beispiel der Funktion sin(x)
Matlab Programm spline_easy2.m: Spline-Interpolation am Beispiel der Funktion sin(x), n=2
Matlab Programm spline_easyN.m: Spline-Interpolation am Beispiel der Funktion sin(x), n=beliebig
Matlab Programm spline_easyN_naturalBC.m: Spline-Interpolation am Beispiel der Funktion sin(x), n=beliebig, natürliche Randbedingungen
  • 5. Übung (Diskrete Fourier-Transformation): 25. - 28.11.08
Aufgabenblatt
Java-Applet zur Darstellung von Fourier-Reihen
  • 6. Übung (Numerische Quadratur I): 9. - 12.12.08
Aufgabenblatt
  • 7. Übung (Numerische Quadratur II): 16. - 19.12.08
Aufgabenblatt
  • 8. Übung (LGS): 13. - 16.01.09
Aufgabenblatt
  • 9. Übung (Gewöhnliche DGL): 20. - 23.01.09
Aufgabenblatt
  • 10. Übung (Gewöhnliche DGL II): 27. - 30.01.09
Aufgabenblatt
Matlab Programm vis_midpoint.m: Visualisierung der Instabilität der Mittelpunktsregel
  • Zusatzcredit(Iterative Verfahren - Nullstellen und Optima): 23.2. - 18.3.09
siehe Zusatzcredit



Programmieraufgaben

Hier finden Sie im Laufe des Semesters die Aufgabenstellungen (PDF-Dokument) und den Programmrahmen (geziptes TAR-Archiv mit Quellcodes) der einzelnen Programmieraufgaben. Die Abgabe der Programm-Codes erfolgt unter der Rubrik Web-Dienste.

Einige Hinweise zur Bearbeitung:

  • Arbeiten Sie in einer Gruppe (bis zu 3 Personen). Vier/Sechs Augen sehen mehr als zwei.
  • Beginnen Sie frühzeitig mit der Bearbeitung der Aufgaben und nutzen Sie das Angebot der Programmieraufgaben.
    Die Programmieraufgaben sind klausurrelevant!
  • Compilieren und testen Sie Ihre Lösungsvorschläge vor der Abgabe noch einmal auf den SUN-Rechnern der Rechnerhalle! Wenn Ihre java-Klassen dort nicht lauffähig sind, wird die Abgabe automatisch mit ungenügend bewertet.

Die Programmieraufgaben sind ebenfalls prüfungsrelevant!


1. Programmieraufgabe (Gleitpunktarithmetik):

Abgabe bis 10.11.08, 10:00 Uhr
Aufgabenblatt; Programmrahmen
Informationen zum Testen


2. Programmieraufgabe (Polynominterpolation):

Abgabe bis 01.12.08, 10:00 Uhr
Aufgabenblatt; Programmrahmen
Informationen zum Testen


3. Programmieraufgabe (Quadratur):

Abgabe bis 22.12.08, 10:00 Uhr
Aufgabenblatt; Programmrahmen
weitere Erläuterungen zum Aufgabenblatt


4. Programmieraufgabe (Gleichungssysteme und PageRank):

Abgabe bis 19.01.09, 10:00 Uhr
Aufgabenblatt; Programmrahmen


Zusatzcredit

Hierfür muss am Ende des Semesters ein zusätzliches Übungsblatt (Übungsaufgaben und kleinere Programmieraufgaben) zu einem ausgewählten Thema der Numerik selbstständig bearbeitet werden. Der Bearbeitungszeitraum beginnt nach der Klausur und ist wie folgt: 23.2. - 18.3.

Aufgabenblatt, Testprogramm für Newton-Verfahren

Bitte beachten Sie Folgendes:

  • Das Zusatzcredit-Blatt ist nur von Informatik-Studenten mit Nebenfach Mathematik zu bearbeiten.
  • Abgabe der Programmieraufgaben per Email an neckel@in.tum.de
  • Abgabe der Lösung der Übungsaufgaben bei den Übungsleitern im Büro 02.05.060 bzw. 02.05.055
  • Abgabe jeweils unter Angabe von Name und Matrikelnummer
  • letzter Abgabetermin: 18.3.09, 10:00 Uhr

Matlab starten Sie von der Rayhalle aus mittels

/usr/local/applic/bin/matlab

bzw. ohne graphische Oberfläche mit

/usr/local/applic/bin/matlab -nodisplay -nojvm

Eine Einführung in Matlab gibt es hier.


Klausur

Die Semestralklausur findet am Samstag, den 21. Februar 2008 um 10:00 Uhr statt (vgl. Prüfungskalender Informatik). Als Hilfsmittel ist ein handschriftlich, beidseitig beschriebenes Blatt DIN A4 mit eigenen Notizen erlaubt (keine Ausdrucke, keine Kopien).

Merkblatt zur Klausur und zum Zusatzcredit

Klausurstatistik


Klausureinsicht: Fr, 20.3.09, 11-12 Uhr im Seminarraum 02.07.023

Da die Vorlesung "Numerisches Programmieren" seit dem Wintersemester 2007/08 jedes Semester gehalten wird, ersetzt die reguläre Klausur des Folgesemesters nun die Wiederholungsklausur des aktuellen Semesters.


Web-Dienste

Von hier aus können Sie zu gegebenen Zeiten im Wintersemester

Zum Testen der prinzipiellen Funktionsfähigkeit Ihrer Zertifikatsinstallation und der Kommunikation verwenden Sie bitte folgende Testseite für die Zertifikatsübermittlung, bei der Sie im Erfolgsfall die in Ihrem Zertifikat übermittelten Daten angezeigt bekommen. Sämtliche hilfreiche Informationen seitens der Rechnerbetriebsgruppe zu den Zertifikaten erhalten Sie hier.

Datenschutzrechtlicher Hinweis:

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Kontakt

Funktion Name Raum Sprechstunde E-Mail
Veranstaltungsleiter Prof. Dr. Hans-Joachim Bungartz 02.05.054 Di 13-14 bungartz in.tum.de
Übungsleiter (Programmieraufgaben) Tobias Neckel 02.05.055 n.V. neckel in.tum.de
Übungsleiter (Organisation/Tutorien) Stefanie Schraufstetter 02.05.060 Mo 16-17 und n.V. schraufs in.tum.de
Tutor Alana Kirchner n.a. n.a. n.a.
Tutor Tobias Köppl n.a. n.a. n.a.
Tutor Benjamin Uekermann n.a. n.a. n.a.