Numerisches Programmieren - Summer 14
- Term
- Summer 2014
- Lecturer
- Univ.-Prof. Dr. Thomas Huckle
- Time and Place
- Vorlesung: Fr, 12:00 - 13:30 Uhr, MI HS1, Boltzmannstr. 3, die erste Vorlesung findet am 11.04.2013 statt.
- Übungen: siehe unter Übungstermine
- Audience
- Studiengang Informatik (Bachelor), Studiengang Informatik: Games Engineering (Bachelor) (Modul IN0019)
- Tutorials
- Nikola Tchipev, Jürgen Bräckle
- Exam
- Mo, 14.07.2014, 09:00 - 11:00 Uhr (Details siehe unter Klausur!)
- MW 2001 (Rudolf-Diesel-Hörsaal), Boltzmannstr. 15
- MI HS1 (Informatik Hörsaal 1), Boltzmannstr. 3
- Semesterwochenstunden / ECTS Credits
- 5 SWS (2V + 3Ü) / 6 Credits
- TUMonline
- Vorlesung Numerisches Programmieren
- Tutorübung Numerisches Programmieren
Willkommen zur Veranstaltung Numerisches Programmieren im Sommersemester 2014!
Die Vorlesung Numerisches 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 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
| 24.02.2014 | Tutorienfreie Tage: Am Do 01.05., Do 29.05., Mo-Di 09.06. - 10.06. und Do 19.06. finden keine Tutorien statt. Jedoch finden in den entsprechenden Wochen alle anderen Tutorien an den anderen Tagen statt. Daher sollen die betroffenen Studierenden in diesen Wochen die alternativ in der Woche angebotenen Tutorien besuchen. |
|---|---|
| 24.02.2014 | Hinweise zu den Tutorien: Die Montags- und Dienstagstutorien starten in der 2. Vorlesungswoche (14.04.,15.04.), die Donnerstags- und Freitagstutorien in der 3. Vorlesungswoche (24.04., 25.04.). Auf Grund der Osterferien geht hierbei für niemanden eine Übung verloren. |
| 24.02.2014 | Hinweise zur Vorlesung: Der erste Vorlesungstermin ist der 11.04.2013. Die Vorlesung am 18.04. fällt wegen der Osterferien aus. |
Vorlesung
Allgemeine Hinweise finden Sie im Merkblatt zur Veranstaltung.
Folien begleitend zur Vorlesung
| Vorlesung | Datum | Thema |
| 1 | 11.04.2014 | Warum Numerik/Rechnerarithmetik und Rundungsfehler |
| 2 | 25.04.2014 | Rechnerarithmetik und Rundungsfehler |
| 3 | 02.05.2014 | Lineare Gleichungssysteme |
| 4 | 09.05.2014 | Lineare Gleichungssysteme |
| 5 | 16.05.2014 | Interpolation |
| 6 | 23.05.2014 | Interpolation und Quadratur |
| 7 | 30.05.2014 | Diskrete Fourier-Transformation |
| 8 | 06.06.2014 | Diskrete Fourier-Transformation |
| 9 | 13.06.2014 | Fixpunktiteration, Nullstellenbestimmung |
| 10 | 20.06.2014 | Iterative Verfahren für Gleichungssysteme und Eigenwerte |
| 11 | 27.06.2014 | Gewöhnliche Differentialgleichungen |
| 12 | 04.07.2014 | Gewöhnliche/Partielle Differentialgleichungen |
| 13 | 11.07.2014 |
Folien von Prof. Huckle aus dem SoSe 2012
| 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 | Partielle Differentialgleichungen |
| 14 | 20.07.2012 | Klausurvorbereitung |
Folien von Prof. Bungartz aus dem WiSe 2012/13
| Vorlesung | Datum | Thema |
| 1 | 22.10.2012 | Introduction and Literature |
| 2 | 05.11.2012 | Interpolation |
| 3 | 19.11.2012 | Numerical Integration |
| 4 | 10.12.2012 | Direct Methods for Solving Systems of Linear Equations |
| 5 | 17.12.2012 | Ordinary Differential Equations |
| 6 | 14.01.2013 | Iterative Methods: Roots and Optima |
| 7 | 28.01.2013 | Iterative Methods: The Symmetric Eigenvalue Problem |
| 8 | 04.02.2013 | Hardware-Aware Numerics |
Vorlesungsaufzeichnungen
Die Vorlesungen im WiSe 2009/10 und WiSe 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 WiSe 2010/11 recht abgehackt, was es an vielen Stellen sehr schwer macht, ihm zu folgen. Deshalb wird empfohlen, auf die Aufzeichnungen aus dem WiSe 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.
Die Anmeldung zu den Tutorgruppen erfolgt über Tutoranmeldung.
Bitte beachten Sie den angebotenen Notenbonus zur Honorierung reger Übungsteilnahme.
Übungstermine
| Gruppe | Tag | Zeit | Raum | Tutor |
| 1 | Mo | 16:00 - 18:00 | 01.06.020 | Wolfgang Hölzl |
| 2 | Mo | 16:00 - 18:00 | 02.09.023 | Thomas Hörmann |
| 3 | Mo | 18:00 - 20:00 | 00.08.053 | Thomas Hörmann |
| 4 | Di | 14:00 - 16:00 | 01.07.014 | Nikola Tchipev |
| 5 | Di | 14:00 - 16:00 | 01.06.020 | Michael Obersteiner |
| 6 | Di | 16:30 - 18:30 | 01.07.023 | Michael Obersteiner |
| 7 | Do | 08:45 - 10:45 | 00.08.055 | Felix Ackermann |
| 8 | Do | 13:15 - 15:15 | 02.13.010 | Dominik Durner |
| 9 | Do | 14:15 - 16:15 | 03.09.012 | Wolfgang Hölzl |
| 10 | Fr | 09:45 - 11:45 | 00.08.053 | Jürgen Bräckle |
| 11 | Fr | 10:00 - 12:00 | 00.13.054 | Thomas Hutzelmann |
| 12 | Fr | 14:00 - 16:00 | 00.08.053 | Dominik Durner |
| 13 | Fr | 14:00 - 16:00 | 02.09.014 | Felix Ackermann |
| 14 | Fr | 14:00 - 16:00 | 00.13.009A | Thomas Hutzelmann |
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 Numerisches Programmieren
Diese Aufgaben sollten Sie mit Ihrem Wissen aus der Oberstufe und den Vorlesungen Lineare Algebra und Analysis für Informatiker 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 | 11.04.2014 | 14.04. - 25.04. | Zahlendarstellung, Rundungsfehler | Aufgabenblatt 1 | Lösung 1 | Tutorfolien 1, epsilon.m, |
| 2 | 25.04.2014 | 28.04. - 02.05. | Kondition, Stabilität und Ableitungsapproximation | Aufgabenblatt 2 | Lösung 2 | |
| 3 | 02.05.2014 | 05.05. - 09.05. | Gaußelimination, Pivotsuche, LR-Zerlegung, QR-Zerlegung | Aufgabenblatt 3 | Lösung 3 | Tutorfolien 3 |
| 4 | 09.05.2014 | 12.05. - 16.05. | Lineares Ausgleichsproblem, Regularisierung | Aufgabenblatt 4 | Lösung 4 | |
| 5 | 16.05.2014 | 19.05. - 23.05. | Interpolation | Aufgabenblatt 5 | Lösung 5 | |
| 6 | 23.05.2014 | 26.05. - 30.05. | Stückweise Interpolation | Aufgabenblatt 6 | Lösung 6 | |
| 7 | 30.05.2014 | 02.06. - 06.06. | Numerische Quadratur | Aufgabenblatt 7 | Lösung 7 | |
| 8 | 06.06.2014 | 09.06. - 13.06. | Extrapolation, Diskrete Fourier-Transformation | Aufgabenblatt 8 | Lösung 8 | |
| 9 | 13.06.2014 | 16.06. - 20.06. | Fixpunktiteration | Aufgabenblatt 9 | Lösung 9 | |
| 10 | 20.06.2014 | 23.06. - 27.06. | Iterative Verfahren | Aufgabenblatt 10 | Lösung 10 | |
| 11 | 27.06.2014 | 30.06. - 04.07. | Gewöhnliche Differentialgleichungen | Aufgabenblatt 11 | Lösung 11 | |
| 12 | 04.07.2014 | 07.07. - 11.07. | Klausurvorbereitung | Aufgabenblatt 12 |
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 | 25.04. | 09.05. | Blatt 1 | Programmrahmen 1 |
| 2 | 16.05. | 30.05. | Blatt 2 | Programmrahmen 2 |
| 3 | 06.06. | 20.06. | Blatt 3 | Programmrahmen 3 |
| 4 | 27.06. | 11.07. | Blatt 4 |
Hinweise zur Bearbeitung
- Arbeiten Sie in einer Gruppe (bis zu drei Personen). Vier/sechs Augen sehen mehr als zwei.
- Beginnen Sie frühzeitig mit der Bearbeitung der Aufgaben und nutzen Sie das Angebot der Programmieraufgaben.
- Die Einteilung der Gruppen sowie die Abgabe des Programm-Codes erfolgt unter Moodle.
- Alle Abgaben, die nicht den formalen Kriterien genügen, werden grundsätzlich nicht korrigiert!
- Bei Fragen zu den Programmieraufgaben wenden Sie sich bitte an Nikola_Tchipev,_M.Sc..
Die Abgabe der Programm-Codes erfolgt unter Moodle: https://www.moodle.tum.de/course/view.php?id=13387
Bitte tragen Sie sich bis zum 09.05.2014 in Ihre gewünschte Gruppe ein.
Die Programmieraufgaben sind prüfungsrelevant!
Klausur
Die Klausur findet am Montag, den 14. Juli 2014 von 09:00 Uhr bis 11:00 Uhr in folgenden Räumen statt:
Raumzuteilung: Nachname A-M (MW 2001), N-Z (MI HS1)
Die Klausureinsicht findet am 31.07.14 ab 12:30 im Raum 02.07.23 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 alle Studenten erfolgt die Anmeldung ganz normal über TUMonline.
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 0,3 (also beispielsweise von 2,7 auf 2,4 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 70% der erzielbaren Punkte erreicht werden. Pro Aufgabe werden 100 Punkte vergeben. Das bedeutet, die Bonushürde liegt bei insgesamt 280 von 400 zu erreichenden Punkten. Alle Abgaben, die nicht den formalen Kriterien genügen, werden grundsätzlich mit 0 Punkten bewertet!
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. Ebenso gibt es keine Verbesserung bei 1,0.
Altklausur
Als "Appetizer" können Sie sich hier die Klausur des SoSe 10 ansehen: Klausur / Klausur_mit_Loesung
Kontakt
| Funktion | Name | Raum | Sprechstunde | |
| Veranstaltungsleiter | Prof. Dr. Thomas Huckle | MI 02.05.044 | Di 10:00 - 11:00 Uhr und n.V. | 
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| Übungsleiter (Organisation/Tutorien) | Jürgen Bräckle | MI 02.05.043 | n.V. | 
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| Übungsleiter (Tutorien/Programmieraufgaben) | Nikola_Tchipev,_M.Sc. | MI 02.05.058 | n.V. | 
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| Studentischer Tutor | Felix Ackermann | - | - | 
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| Studentischer Tutor | Dominik Durner | - | - | 
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| Studentischer Tutor | Wolfgang Hölzl | - | - | 
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| Studentischer Tutor | Thomas Hörmann | - | - | 
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| Studentischer Tutor | Thomas Hutzelmann | - | - | 
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| Studentischer Tutor | Michael Obersteiner | - | - | 
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