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Numerisches Programmieren - Winter 11

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Term
Winter 2011
Lecturer
Univ.-Prof. Dr. Hans-Joachim Bungartz
Time and Place
Vorlesung: Mo, 12:15 - 13:45, 101, Interims Hörsaal 1, Boltzmannstr. 5, die erste Vorlesung findet am 24.10.2011 statt.
Übungen: siehe unter Übungstermine
Audience
Studiengang Informatik (Bachelor) (Modul IN0019)
Tutorials
Christoph Riesinger, Martin Schreiber, Michael Lieb, M.Sc.
Exam
Raum 1061 (Spielhalle), Connollystr. 32, Do, 23.02.2012, 08:00-10:00 Uhr (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 2011/2012!

Das Numerische Programmieren ist eine Pflichtveranstaltung im Bachelor Informatik, bestehend aus einer zweistündigen Vorlesung mit Klausur und einem dreistündigen 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

14.03.2012 Die Klausureinsicht findet am 19. März zwischen 15:00 und 16:00 Uhr in unserem Seminarraum 02.07.023 statt.
01.12.2011 In der Woche vom 05. bis 09. Dezember 2011 findet kein Tutorium statt, da am 08. Dezember Dies Academicus ist. Weiter geht's dann in der Woche vom 13. bis zum 17. Dezember mit Übungsblatt 6, das bereits am 28. November ausgegeben wurde.

Sehr wohl findet in der Woche vom 05. bis 09. Dezember 2011 die Vorlesung statt. Diese fällt NICHT aus.


Vorlesung

An dieser Stelle werden während des Semesters die Vorlesungsfolien bereitgestellt werden. Allgemeine Hinweise finden Sie im Merkblatt zur Veranstaltung.

Folien begleitend zur Vorlesung

Vorlesung Datum Thema
1 24.10.2011 Einführung und Literaturhinweise

Motivation und Einführung

2 07.11.2011 Interpolation
3 28.11.2011 Numerische Quadratur
4 05.12.2011 Direct Methods for Solving Systems of Linear Equations
5 19.12.2011 Ordinary Differential Equations
6 16.01.2012 Iterative Methods: Roots and Optima
7 23.01.2012 The Symmetric Eigenvalue Problem
8 30.01.2012 Hardware-Aware Numerics
9 06.02.2012 Hardware-Aware Numerics continued
06.02.2012 Zusammenfassende Themenübersicht

Vorlesungsaufzeichnungen

Die Vorlesungen im WS 2009/10 und WS 2010/11 wurden aufgezeichnet und stehen auf der TTT-Homepage zum Download bereit.

Hinweis: Aufgrund eines Problems, ist der Ton bei den Aufzeichnungen aus dem WS 2010/11 recht abgehackt, was es an vielen Stellen sehr schwer macht, ihm zu folgen. Deshalb wird empfohlen, auf die Aufzeichnungen aus dem WS 2009/10 zurück zu greifen.

Literatur

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

  • Dahmen, Reusken: Numerik für Ingenieure und Naturwissenschaftler, Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg, 2. Auflage 2008
  • Huckle, Schneider: Numerische Methoden - Eine Einführung für Informatiker, Naturwissenschaftler, Ingenieure und Mathematiker, Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg, 2. Auflage 2006
  • Späth: Numerik - eine Einführung für Mathematiker und Informatiker, Vieweg, Braunschweig-Wiesbaden, 1994
  • Schwarz: Numerische Mathematik, Teubner, Stuttgart, 4. Auflage 1997 (Nachdruck 2001)
  • Stoer, Bulirsch: Numerische Mathematik, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, Band 1 (10. Auflage 2007) und Band 2 (5. Auflage 2005)
  • 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 der 1. Auflage des Buches von Prof. Huckle

Lösungen zu einigen Aufgaben des Buches von Prof. Huckle

Gute Grundlagenbuch zur Wiederholung/Auffrischung/Vertiefung:

  • Arens, Hettlich, Karpfinger, Kockelkorn, Lichtenegger, Stachel: Mathematik, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, 2008

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

Gruppe Tag Zeit Raum Tutor
1 Montag 10:00 - 12:00 MI 00.08.059 Julius Adorf
2 Montag 10:00 - 12:00 MI 03.09.012 Sabine Thürauf
3 Montag 14:00 - 16:00 MI 00.13.054 Julius Adorf
4 Montag 14:00 - 16:00 MI 03.09.012 Martin Schreiber
5 Donnerstag 09:00 - 11:00 MI 00.13.008 Christoph Riesinger
6 Donnerstag 08:00 - 10:00 MI 03.09.012 Sabine Thürauf
7 Donnerstag 12:00 - 14:00 MI 00.13.008 Christoph Riesinger
8 Donnerstag 12:00 - 14:00 MI 03.09.012 Martin Schreiber

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.
Aufgabennr. Ausgabetermin Besprechungstermin Thema Aufgabenstellung Musterlösung Tutorfolien/Extras
1 24.10.2011 Mo 31.10.2011 / Do 03.11.2011 Zahlendarstellung, Rundungsfehler Aufgabenblatt 1 Musterlösung 1 (Version 12. Nov.) -
2 31.10.2011 Mo 07.11.2011 / Do 10.11.2011 Kondition, Stabilität Aufgabenblatt 2 Musterlösung 2 -
3 07.11.2011 Mo 14.11.2011 / Do 17.11.2011 Interpolation Aufgabenblatt 3 Musterlösung 3 -
4 14.11.2011 Mo 21.11.2011 / Do 24.12.2011 stückweise Interpolation Aufgabenblatt 4 Musterlösung 4 Tutorfolien 4, visHermiteSin.m, spline_easyN.m
5 21.11.2011 Mo 28.11.2011 / Do 01.12.2011 diskrete/schnelle Fourier-Transformation Aufgabenblatt 5 Musterlösung 5 Tutorfolien 5, Beispielprogramm zur letzte Aufgabe
6 28.11.2011 Mo 12.12.2011 / Do 15.12.2011 Numerische Quadratur Aufgabenblatt 6 Musterlösung 6 -
7 12.12.2011 Mo 19.12.2012 / Do 22.12.2012 Extrapolation, Gauß-Quadratur, Quadratur nach Archimedes Aufgabenblatt 7 Musterlösung 7 -
8 19.12.2011 Mo 09.01.2012 / Do 12.01.2012 LR-Zerlegung, Pivotsuche, QR-Zerlegung Aufgabenblatt 8 Musterlösung 8 Tutorfolien 8
9 09.01.2012 Mo 16.01.2012 / Do 19.01.2012 Gewöhnliche Differentialgleichungen (ODE) I Aufgabenblatt 9 Musterlösung 9 -
10 16.01.2012 Mo 23.01.2012 / Do 26.01.2012 Gewöhnliche Differentialgleichungen (ODE) II Aufgabenblatt 10 Musterlösung 10 Tutorfolien 10, vis_midpoint.m
11 23.01.2012 Mo 30.01.2012 / Do 02.02.2012 Iterative Verfahren I Aufgabenblatt 11 Musterlösung 11 Tutorfolien 11
12 30.01.2012 Mo 06.02.2012 / Do 09.02.2012 Iterative Verfahren II/Klausurvorbereitung Aufgabenblatt 12 Musterlösung 12 -

Programmieraufgaben

Hier finden Sie die Aufgabenstellung (PDF-Dokument) und den Programmrahmen (TAR-Archiv mit Quellcode) der einzelnen Programmieraufgaben.

Aufgabennr. Abgabetermin Aufgabenstellung Zugehöriges Rahmenprogramm
1 21.11.2011 Aufgabe 1 Programmrahmen 1
2 12.12.2011 Aufgabe 2 Programmrahmen 2
3 09.01.2012 Aufgabe 3 Programmrahmen 3
4 30.01.2012 Aufgabe 4 updated (Eq. 1,2) Programmrahmen 4


Hinweise zur Bearbeitung

  • Arbeiten Sie in einer Gruppe (bis zu 4 Personen). Die Gruppenzusammensetzung müssen per E-Mail der Übungleitung (liebm@in.tum.de) mitgeteilt werden.
  • Gruppenabgabe: Beim Einreichen von Aufgaben als Gruppe bitte die Gruppenmitglieder der Übungsleitung mitteilen (liebm@in.tum.de). Dabei muss jedes Gruppenmitglied separat über das System einreichen. Eine Sammelabgabe ist derzeit (noch) nicht möglich!
  • Achten Sie darauf, dass Sie sich die Arbeit gut aufteilen und zugleich alle Gruppenmitglieder am Wissenszuwachs beteiligen. Ein sehr wichtiger, aber oft vernachlässigter Aufgabenbestandteil ist das Erstellen von Testfällen. Auch wenn die Tests nicht direkt bewertet werden, resultiert ausgiebiges Testen doch zumeist in einer deutlich höheren Gesamtpunktzahl.
  • Beginnen Sie frühzeitig mit der Bearbeitung der Aufgaben und nutzen Sie das Angebot der Programmieraufgaben.
    Die Programmieraufgaben sind klausurrelevant!
  • Kompilieren und testen Sie Ihre Lösungsvorschläge vor der Abgabe noch einmal auf den SUN-Rechnern der Rechnerhalle (Sollten diese nicht mehr verfügbar sein, bitte auf lxhalle kompilieren)! Wenn Ihre Java-Klassen dort nicht lauffähig sind, kann die Abgabe nicht getestet werden.
  • Bei Fragen zu den Programmieraufgaben nutzen Sie die Sprechstunde mittwochs von 14:00 bis 14:30 Uhr in 02.05.036 (Michael Lieb).

Die Abgabe der Programm-Codes erfolgt unter http://www5.in.tum.de/Abgabe_Numerisches_Programmieren/index.php

Die Programmieraufgaben sind prüfungsrelevant!

Klausur

Die Klausur findet am Donnerstag, den 23.02.2012 von 08:00-10:00 Uhr in der Connollystr. 32 in der Innenstadt, Raum 1061 (Spielhalle) statt. Nähere Informationen zur Anreise und zum Raum finden Sie hier.

Als Hilfsmittel ist einzig und allein ein handschriftlich, beidseitig beschriebenes Blatt DIN A4 mit eigenen Notizen erlaubt (keine Ausdrucke, keine Kopien). Elektronische Hilfsmittel (auch Taschenrechner) sind genauso nicht erlaubt (und auch nicht notwendig) wie Bücher, Skripten, etc.

Anmeldung

Für Studenten, die Informatik (Bachelor) studieren, erfolgt die Anmeldung ganz normal über TUMonline. Studenten anderer Fachrichtungen schicken bitte zur Anmeldung eine kurze E-Mail mit Name, Matrikelnummer und Studiengang an einen der Tutoren.

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.

Notenbonus

Wir wollen es Ihnen ermöglichen, durch rege Teilnahme an den Übungen und Programmieraufgaben eine Verbesserung Ihrer Klausurnote zu erwirken. Darüber hinaus zeigt die Erfahrung, dass rege Übungsteilnahme auch zu besseren Ergebnissen in der Klausur führt. Aus diesem Grund räumen wir allen Studierenden bei der Klausur einen Notenbonus um eine Notenstufe (also beispielsweise von 2,7 auf 2,3 oder von 2,0 auf 1,7) ein, sofern sie die folgenden zwei Kriterien erfüllen:

  • Anwesenheit in mindestens 8 der 12 geplanten Tutorien. Zu diesem Zweck werden zu Beginn der Tutorien Anwesenheitslisten ausgeteilt, in denen man sich entsprechend eintragen muss.
  • Bei den vier Programmieraufgabenblätter müssen insgesamt mindestens 75% der erzielbaren Punkte erreicht werden. Pro Aufgabe werden 100 Punkte vergeben. Das bedeutet, die Bonushürde liegt bei insgesamt 300 von 400 zu erreichenden Punkten.

Hinweis: Durch den Notenbonus ist es nicht möglich, eine nicht bestandene Klausur zu bestehen. Eine 4,3 kann also nicht zu einer 4,0 verbessert werden.

Altklausur

Als "Appetizer" können Sie sich hier die Klausur des SS10 ansehen: Klausur

Kontakt

Funktion Name Raum Sprechstunde E-Mail
Veranstaltungsleiter Univ.-Prof. Dr. Hans-Joachim Bungartz MI 02.05.054 Di 13:00-14:00 und n. V. Bungartzmail.png
Übungsleiter (Organisation/Tutorien) Christoph Riesinger MI 02.05.059 siehe Homepage Riesingemail.png
Übungsleiter (Organisation/Tutorien) Martin Schreiber MI 02.05.057 siehe Homepage Schreibmmail.png
Programmieraufgaben Michael Lieb, M.Sc. MI 02.05.036 siehe Homepage Liebmmail.png
Tutor Sabine Thürauf - - SabineThueraufmail.png
Tutor Julius Adorf - - JuliusAdorfmail.png