Numerisches Programmieren - Summer 12

Term

Summer 12

Lecturer

Univ.-Prof. Dr. Thomas Huckle

Time and Place

Vorlesung: Fr, 12:00 - 13:30 Uhr, MI HS 2 - Die erste Vorlesung findet am 20.04.2012 statt.

Übungen: siehe unter Übungstermine

Audience

Studiengang Informatik (Bachelor) (Modul IN0019)

Tutorials

Dipl.-Inf. Christoph Riesinger, Dipl.-Math. Alexander Breuer, Dipl.-Inf. Dipl.-Math. Jürgen Bräckle, Dr.-Ing. Markus Kowarschik

Exam

Raum 101 (Interims Hörsaal 1), Boltzmannstr. 5, Mo, 23.07.2012, 11:30 - 13:30 Uhr (Details siehe unter Klausur!)

Semesterwochenstunden / ECTS Credits

5 SWS (2V + 3Ü) / 6 Credits

TUMonline

Vorlesung Numerisches Programmieren

Tutorübung Numerisches Programmieren

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Willkommen zur Veranstaltung Numerisches Programmieren im Sommersemester 2012!

Die Vorlesung Numerisches Programmieren ist eine Pflichtveranstaltung im Bachelor Informatik, bestehend aus einer zweistnüdigen Vorlesung mit Klausur und einem dreistündigen 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.

Aktuelles

11.07.2012	Die Klausuransicht findet am 20. August 2012 zwischen 12.00 und 13.00 Uhr im Seminarraum MI 02.09.023 statt.
01.05.2012	Aufgrund der ungewohnt hohen Anzahl von Anmeldungen für das Tutorium, bieten wir nun eine vierte Tutorgruppe an. Sie findet freitags von 14:00 - 16:00 Uhr im Raum MI 01.07.023 statt.
20.04.2012	Die Tutorien finden immer freitags vor bzw. nach der Vorlesung statt. Der erste Tutoriumstermin ist am 04.05.2012.
14.03.2012	Die Vorlesung findet jeweils freitags von 12:00 Uhr bis 13:30 Uhr im HS 2 statt. Der erste Vorlesungstermin ist der 20.04.2012.

Vorlesung

Folien begleitend zur Vorlesung

Vorlesung	Datum	Thema
1	20.04.2012	Warum Numerik/Rechnerarithmetik und Rundungsfehler
2	27.04.2012	Rechnerarithmetik und Rundungsfehler
3	04.05.2012	Lineare Gleichungssysteme
4	11.05.2012	Lineare Gleichungssysteme
5	18.05.2012	Interpolation und Quadratur
6	25.05.2012	Interpolation und Quadratur
7	01.06.2012	Interpolation und Quadratur, Fourier-Transformation
8	08.06.2012	Fourier-Transformation
9	15.06.2012	Fourier-Transformation, Iterationsverfahren
10	22.06.2012	Iterationsverfahren (Newton-Verfahren)
11	29.06.2012	Iterationsverfahren (Löser für Lineare Gleichungssysteme), Iterationsverfahren (Eigenwerte)
12	06.07.2012	Gewöhnliche Differentialgleichungen
13	13.07.2012	Gewöhnliche Differentialgleichungen
14	20.07.2012	Klausurvorbereitung

Folien von Prof. Huckle aus dem SS 2011

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

Vorlesungsaufzeichnungen

Die Vorlesungen im WS 2009/10 und WS 2010/11 von Univ.-Prof. Dr. Hans-Joachim Bungartz 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 hier als PDF zum Download.

Bitte beachten Sie den angebotenen Notenbonus zur Honorierung reger Übungsteilnahme.

Übungstermine

Gruppe	Tag	Zeit	Raum	Tutor
1	Freitag	09:00 - 11:00	MI 00.08.053	Dr.-Ing. Markus Kowarschik
2	Freitag	10:00 - 12:00	MI 00.13.054	Dipl.-Math. Alexander Breuer
3	Freitag	14:00 - 16:00	MI 00.08.053	Dipl.-Inf. Dipl.-Math. Jürgen Bräckle
4	Freitag	14:00 - 16:00	MI 01.07.023	Dipl.-Inf. 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/Extras
1	27.04.2012	04.05.2012	Zahlendarstellung, Rundungsfehler	Aufgabenblatt 1	Lösung 1	epsilon.m, archimedes.m
2	04.05.2012	11.05.2012	Kondition, Stabilität und Ableitungsapproximation	Aufgabenblatt 2	Lösung 2	-
3	11.05.2012	18.05.2012	Lineares Ausgleichsproblem, Regularisierung	Aufgabenblatt 3	Lösung 3	-
4	18.05.2012	25.05.2012	Gauß-Elimination, LR-Zerlegung, Pivotisierung	Aufgabenblatt 4	Lösung 4	-
5	25.05.2012	01.06.2012	Interpolation	Aufgabenblatt 5	Lösung 5	-
6	01.06.2012	08.06.2012	Stückweise Interpolation	Aufgabenblatt 6	Lösung 6	Tutorfolien 6, spline_easyN.m, visHermiteSin.m, vis_midpoint.m
7	08.06.2012	15.06.2012	Numerische Quadratur	Aufgabenblatt 7	Lösung 7	-
8	15.06.2012	22.06.2012	Extrapolation, Diskrete Fourier-Transformation	Aufgabenblatt 8	Lösung 8	-
9	22.06.2012	29.06.2012	Fixpunktiteration	Aufgabenblatt 9	Lösung 9	-
10	29.06.2012	06.07.2012	Iterative Verfahren	Aufgabenblatt 10	Lösung 10	Tutorfolien 10
11	06.07.2012	13.07.2012	Gewöhnliche Differentialgleichungen	Aufgabenblatt 11	Lösung 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	11.05.2012	25.05.2012	Blatt 1	Programmrahmen 1
2	25.05.2012	08.06.2012	Blatt 2	Programmrahmen 2
3	08.06.2012	22.06.2012	Blatt 3	Programmrahmen 3 (inkl. LightBoard.java)
4	24.06.2012	13.07.2012	Blatt 4 (korrigiert)	Programmrahmen 4

Hinweise zur Bearbeitung

• Arbeiten Sie in einer Gruppe (bis zu 4 Personen). Vier/sechs/acht 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 wenden Sie sich bitte an Dipl.-Math. Alexander Breuer.

Die Abgabe der Programm-Codes erfolgt unter Moodle: https://www.moodle.tum.de/course/view.php?idnumber=950040852

Bitte tragen Sie sich bis zum 18.05.2012, 12:00 Uhr in Ihre gewünschte Gruppe ein. (Punkt: Gruppenwahl).

Die Programmieraufgaben sind prüfungsrelevant!

Klausur

Die Klausur findet am Montag, den 23. Juli 2012 von 11:30 - 13:30 Uhr im Raum 101 in der Boltzmannstr. 5 (Interims Hörsaal 1) statt. Die Klausuransicht findet am 20. August 2012 von 12.00 - 13.00 Uhr im Seminarraum MI 02.09.023 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.

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 11 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.
Übungsleiter (Organisation)	Dipl.-Inf. Christoph Riesinger	MI 02.05.059	siehe Homepage
Übungsleiter (Tutorien/Programmieraufgaben)	Dipl.-Math. Alexander Breuer	siehe Homepage	siehe Homepage
Übungsleiter (Tutorien)	Dipl.-Inf. Dipl.-Math. Jürgen Bräckle	MI 02.05.060	n.V.
Übungsleiter (Tutorien)	Dr.-Ing. Markus Kowarschik	siehe Homepage	siehe Homepage