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Numerisches Programmieren - Summer 11

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Term
Summer 11
Lecturer
Univ.-Prof. Dr. Thomas Huckle
Time and Place
Vorlesung: Fr, 12:00 - 13:30 Uhr, MI HS 2 - Die erste Vorlesung findet am 06.05.2011 statt.
Übungen: siehe unter Übungstermine
Audience
Studiengang Informatik (Bachelor) (Modul IN0019)
Tutorials
Christoph Riesinger, Michael Lieb, Dr. Slobodan Ilic
Exam
01. August 2011 - 11:30-13:30 Uhr, Hörsaal MW1801 (Details siehe unter Klausur!)
Semesterwochenstunden / ECTS Credits
5 SWS (2V + 3Ü) / 6 Credits
TUMonline
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Willkommen zur Veranstaltung Numerisches Programmieren im Sommersemester 2011!

Die Vorlesung Numerisches 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 4./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

04.08.2011 Die Klausureinsicht findet am 12. August zwischen 12:30 und 13:30 Uhr in unserem Seminarraum 02.07.023 statt.
28.07.2011 Prüfungstermin:
  • Montag 01.08.2011, 11:30 Uhr - 13:30 Uhr
  • Räume: MW1801, Maschinenwesen
  • Einlass: ab 11:15 Uhr. Bitte erscheinen Sie pünktlich.

Zugelassene Hilfsmittel:

  • Ein DIN-A4-Blatt, beidseitig handschriftlich beschrieben (Formelsammlung)
  • Wörterbücher ohne handschriftliche Eintragungen
  • Die Klausur bietet genug Platz für Notizen. Schmierpapier wird also nicht benötigt.

Benötigte Ausweispapiere:

  • Lichtbildausweis - am besten den aktuellen Studentenausweis
  • aktueller Studienausweis (= Immatrikulationsbescheinigung - falls kein Studentenausweis vorhanden)

Unterschleif:

  • Mobiltelefone sind während der Klausur auszuschalten (am besten gleich daheim lassen)
  • Sollte jemand bei einem Täuschungsversuch erwischt werden, so gilt die Klausur sofort als nicht bestanden.
28.07.2011 Im Tutorium am 29. Juli findet eine Klausurvorbereitung mit folgenden Punkten statt:
  • Überblick über den Gesamtstoff aus diesem Semester
  • Gemeinsames Proberechnen Klausur vom alter Klausuraufgaben
  • Klärung von Fragen, falls bereits welche vorhanden sind
17.06.2011 Die Regelungen zum Notenbonus wurden geringfügig angepasst: 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.
06.06.2011 In der Vorlesung am Freitag den 17.06.2011 findet die Lehrevaluation zur Veranstaltung statt.
24.05.2011 Bitte denken Sie daran sich für die Abgabe der Programmieraufgaben auf www.mytum.de/anmeldung anzumelden.
04.05.2011 Die Termine und Räume für die Tutorien stehen nun fest und können unter Übungstermine nachgeschlagen werden. Die Anmeldung erfolgt über TUMonline. Der erste Übungstermin ist der 20.05.2011.
28.04.2011 Die Vorlesung findet jeweils freitags von 12:00 Uhr bis 13:30 Uhr im HS 2 statt. Der erste Vorlesungstermin ist der 06.05.2011.


Vorlesung

Allgemeine Hinweise finden Sie im Merkblatt zur Veranstaltung.

Folien begleitend zur Vorlesung

Vorlesung Datum Thema
1 06.05.2011 Warum Numerik/Rechnerarithmetik und Rundungsfehler
2 13.05.2011 Rechnerarithmetik und Rundungsfehler
3 20.05.2011 Lineare Gleichungssysteme
4 27.05.2011 Lineare Gleichungssysteme
5 03.06.2011 Lineare Gleichungssysteme, Interpolation und Quadratur
6 10.06.2011 Interpolation und Quadratur
7 17.06.2011 Interpolation und Quadratur
8 24.06.2011 Fourier-Transformation
9 01.07.2011 Fourier-Transformation
10 08.07.2011 Iterationsverfahren
11 15.07.2011 Iterationsverfahren
12/13 22./29.07.2011 Numerische Behandlung von ODEs

Folien von Prof. Huckle aus dem SS 2010

Folien von Prof. Bungartz aus dem WS 2010/11

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 hier als PDF zum Download.

Die Anmeldung zu den Tutorgruppen erfolgt über TUMonline.

Bitte beachten Sie den angebotenen Notenbonus zur Honorierung reger Übungsteilnahme.

Übungstermine

Gruppe Tag Zeit Raum Tutor
1 Fr 09:30 - 11:30 MI 00.08.053 Jürgen Bräckle
2 Fr 14:00 - 16:00 MI 00.08.053 Jürgen Bräckle
3 Fr 09:30 - 11:30 MI 00.13.054 Slobodan Ilic/Christoph Riesinger

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
1 06.05.2011 20.05.2011 Zahlendarstellung, Rundungsfehler Aufgabenblatt 1 Lösung 1 -
2 20.05.2011 27.05.2011 Kondition, Stabilität und Ableitungsapproximation Aufgabenblatt 2 Lösung 2 -
3 27.05.2011 03.06.2011 Lineares Ausgleichsproblem, Regularisierung Aufgabenblatt 3 Lösung 3 -
4 03.06.2011 10.06.2011 Gauß-Elimination, LR-Zerlegung, QR-Zerlegung Aufgabenblatt 4 Lösung 4 -
5 10.06.2011 17.06.2011 Interpolation Aufgabenblatt 5 Lösung 5 -
6 17.06.2011 24.06.2011 Stückweise Interpolation Aufgabenblatt 6 Lösung 6 -
7 24.06.2011 01.07.2011 Numerische Quadratur Aufgabenblatt 7 Lösung 7 -
8 01.07.2011 08.07.2011 Extrapolation, Diskrete Fourier-Transformation Aufgabenblatt 8 Lösung 8 -
9 08.07.2011 15.07.2011 Fixpunktiteration Aufgabenblatt 9 Lösung 9 -
10 15.07.2011 22.07.2011 Iterative Verfahren Aufgabenblatt 10 Lösung 10 Tutorfolien 10
11 27.07.2011 29.07.2011 Klausurvorbereitung Aufgabenblatt 11 - Tutorfolien 11

Programmieraufgaben

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

Aufgabennr. Ausgabetermin Abgabetermin Aufgabenstellung Zugehöriges Rahmenprogramm
1 20.05.2011 03.06.2011 Aufgabe_1 Programmrahmen_1
2 03.06.2011 17.06.2011 Aufgabe_2 Programmrahmen_2
3 17.06.2011 01.07.2011 Aufgabe_3 Programmrahmen_3
4 01.07.2011 15.07.2011 Aufgabe_4 Programmrahmen_4

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!
  • Bei Fragen zu den Programmieraufgaben nutzen Sie die Sprechstunde von Michael Lieb mittwochs, 16:00 - 17:00 Uhr im Raum MI 02.05.036.

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 Montag, dem 01.08.11 von 11:30-13:30 Uhr im Hörsaal MW1801 (Maschinenwesenhörsaal über der Cafeteria) statt.

Als Hilfsmittel ist einzig und allein ein handschriftlich, beidseitig beschriebenes Blatt DIN A4 mit eigenen Notizen erlaubt (keine Ausdrucke, keine Kopien). Die Verwendung weiterer Hilfsmittel (Taschenrechner, Bücher, Skripten, etc.) ist nicht gestattet.

Die Anmeldung erfolgt ganz normal über TUMonline. Studenten, die nicht Informatik als Hauptfach haben, schicken bitte zusätzlich eine kurze E-Mail mit Name, Matrikelnummer und Studiengang an Michael Lieb. Mathematik-Studenten können die Vorlesung nicht einbringen, da entsprechende Veranstaltungen von der Fakultät für Mathematik angeboten werden.

Da die Vorlesung Numerisches Programmieren jedes Semester gehalten wird, ersetzt die reguläre Klausur des Folgesemesters die Wiederholungsklausur des aktuellen Semesters.

Die Einsicht in die Klausur findet am 12. August zwischen 12:30 und 13:30 in unserem Seminarraum 02.07.023 statt. Jedem Studenten werden dabei 20 Minuten zum Durchsehen seiner korrigierten Klausur zur Verfügung gestellt.

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 7 der 10 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 SS 10 ansehen: Klausur / Klausur_mit_Loesung

Kontakt

Funktion Name Raum Sprechstunde E-Mail
Veranstaltungsleiter Prof. Dr. Thomas Huckle MI 02.05.044 Di 10:00 - 11:00 Uhr und n.V. Hucklemail.png
Übungsleiter (Organisation/Programmieraufgaben) Michael Lieb MI 02.05.036 Mi 16:00 - 17:00 Uhr und n.V. Liebmmail.png
Übungsleiter (Tutorien) Dr. Slobodan Ilic MI 03.13.041 - Ilicmail.png
Übungsleiter (Tutorien) Christoph Riesinger MI 02.05.059 siehe Homepage Riesingemail.png
Tutor Jürgen Bräckle - - Braecklemail.png