Numerisches Programmieren - Summer 15

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Term
Summer 2015
Lecturer
Univ.-Prof. Dr. Thomas Huckle
Time and Place
Vorlesung: Freitag, 12-14 im MI HS1
Übungen: siehe unter Übungstermine
Audience
Studiengang Informatik (Bachelor), Studiengang Informatik: Games Engineering (Bachelor) (Modul IN0019)
Tutorials
Nikola Tchipev, Felix Dietrich
Exam
Mo, 20.07.2015, 08:30 - 10:30 Uhr (Details siehe unter Klausur!)
MW 2001 (Rudolf-Diesel-Hörsaal), Boltzmannstr. 15 (→ A - M)
MI HS1 (Friedrich L. Bauer Hörsaal), Boltzmannstr. 3 (→ N - Z)
Semesterwochenstunden / ECTS Credits
5 SWS (2V + 3Ü) / 6 Credits
TUMonline
Vorlesung Numerisches Programmieren
Tutorübung Numerisches Programmieren



Willkommen zur Veranstaltung Numerisches Programmieren im Sommersemester 2015!

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

09.04.2015 Am 1. Mai findet keine Vorlesung statt. Dadurch fallen die Tutorübungen in der Woche 4.-8. Mai aus.
09.04.2015 Die erste Vorlesung findet am 17. April statt. Die Tutorübungen fangen in der Woche 20.-24. April an.

Vorlesung

Allgemeine Hinweise finden Sie im Merkblatt zur Veranstaltung.


Folien begleitend zur Vorlesung

Vorlesung Datum Thema
1 17.04.2015 Warum Numerik/Rechnerarithmetik und Rundungsfehler
2 24.04.2015 Rechnerarithmetik und Rundungsfehler
01.05.2015
3 08.05.2015 Lineare Gleichungssysteme
4 15.05.2015 Lineare Gleichungssysteme 2
5 22.05.2015 Regularisierung, Interpolation
6 29.05.2015 Stückweise Interpolation
7 05.06.2015 Fourier Transformation
8 12.06.2015 Fourier Transformation 2
9 19.06.2015 Fixpunktiteration Nullstellenbestimmung
10 26.06.2015 Iterative Lösung Linearer Gleichungssysteme
11 03.07.2015 Gewöhnliche Differentialgleichungen
12 10.07.2015 Partielle Differentialgleichungen
13 17.07.2015

Folien von Prof. Huckle aus dem SoSe 2014

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. Bungartz aus dem WiSe 2012/13

Vorlesung Datum Thema
1 22.10.2012 Introduction and Literature

Motivation and Introduction

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 Numerik für Informatiker (als eBook von der Bibliothek verfügbar in der alten Auflage). 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 Michael Obersteiner
3 Mo 18:00 - 20:00 00.08.053 Michael Obersteiner
4 Di 14:30 - 16:30 01.07.014 Wolfgang Hölzl
5 Di 14:00 - 16:00 01.06.020 Jaclyn Monteiro
6 Di 16:00 - 18:00 01.07.023 Felix Ackermann
7 Do 09:00 - 11:00 00.08.055 Felix Ackermann
8 Do 13:00 - 15:00 02.13.010 Felix Dietrich
9 Do 14:00 - 16:00 03.09.012 Hubert Cao
10 Fr 10:00 - 12:00 00.08.053 Nikola Tchipev
11 Fr 10:00 - 12:00 00.13.054 Hannah Winnes
12 Fr 14:00 - 16:00 00.08.053 Hannah Winnes
13 Fr 14:00 - 16:00 02.09.014 Jaclyn Monteiro
14 Fr 14:00 - 16:00 00.13.009A Thomas Engel
15 Fr 10:00 - 12:00 02.07.014 Thomas Engel
16 Mi 10:00 - 12:00 01.07.023 Hubert Cao

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. Besprechungstermin Thema Aufgabenstellung Musterlösung Tutorfolien/Extras
1 20.04. - 24.04. Zahlendarstellungen Aufgabenblatt 1 Musterlösung 1
2 27.04. - 01.05. Kondition, Stabilität Aufgabenblatt 2 Musterlösung 2 archimedes.m
04.05. - 08.05.
3 11.05. - 15.05. Gaußelimination mit Pivotsuche, LR-Zerlegung, Matrixnorm Aufgabenblatt 3 Musterlösung 3
4 18.05. - 22.05. QR-Zerlegung, Lineares Ausgleichsproblem Aufgabenblatt 4 Musterlösung 4
5 25.05. - 29.05. Interpolation Aufgabenblatt 5 Musterlösung 5
6 01.06. - 05.06. Stückweise Interpolation Aufgabenblatt 6 Musterlösung 6
7 08.06. - 12.06. Numerische Quadratur Aufgabenblatt 7 Musterlösung 7
8 15.06. - 19.06. Fourier Transformation Aufgabenblatt 8 Musterlösung 8
9 22.06. - 26.06. Fixpunktiteration Aufgabenblatt 9 Musterlösung 9
10 29.06. - 03.06. Iterative Verfahren Aufgabenblatt 10 Musterlösung 10
11 06.07. - 10.07. Gewöhnliche Differentialgleichungen Aufgabenblatt 11 Musterlösung 11
12 13.07. - 17.07. 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 01.05. 15.05. Programmieraufgabe 1 Programmrahmen 1
2 22.05. 05.06. Programmieraufgabe 2 Programmrahmen 2
3 12.06. 26.06. Programmieraufgabe 3 Programmrahmen 3
4 03.07. 17.07. Programmieraufgabe 4 Programmrahmen 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 Felix Dietrich

Die Abgabe der Programm-Codes erfolgt unter Moodle: https://www.moodle.tum.de/course/view.php?id=18054


Die Programmieraufgaben sind prüfungsrelevant!

Klausur

Die Klausur findet am Montag, den 20. Juli 2015 von 08:30 Uhr bis 10:30 Uhr in folgenden Räumen statt:

  • MW 2001 (Rudolf-Diesel-Hörsaal), Boltzmannstr. 15 (→ A - M)
  • MI HS1 (Friedrich L. Bauer Hörsaal), Boltzmannstr. 3 (→ N - Z)

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 E-Mail
Veranstaltungsleiter Prof. Dr. Thomas Huckle MI 02.05.044 Di 10:00 - 11:00 Uhr und n.V. Hucklemail.png
Übungsleiter (Organisation/Tutorien) Nikola_Tchipev,_M.Sc. MI 02.05.058 n.V. Tchipevnmail.png
Übungsleiter (Tutorien/Programmieraufgaben) Felix Dietrich n.V. Felixdietrich.png
Studentischer Tutor Felix Ackermann - - Ackermannmail.png
Studentischer Tutor Wolfgang Hölzl - - Hoelzlwmail.png
Studentischer Tutor Michael Obersteiner - - Obersteinermail.png
Studentischer Tutor Hubert Cao - - Hubertcaomail.png
Studentischer Tutor Thomas Engel - - Thomasengelmail.png
Studentischer Tutor Jaclyn Monteiro - - Jaclynmonteiromail.png
Studentischer Tutor Hannah Winnes - - Hannahwinnesmail.png