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Numerisches Programmieren - Summer 16

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Term
Summer 2016
Lecturer
Univ.-Prof. Dr. Thomas Huckle
Time and Place
Vorlesung: Dienstag, 14:15-15:45 im Hörsaal MI HS1 F.L.Bauer-Hörsaal
Übungen: siehe unter Übungstermine
Audience
Studiengang Informatik (Bachelor), Studiengang Informatik: Games Engineering (Bachelor) (Modul IN0019)
Tutorials
Nikola Tchipev, Michael Rippl
Exam
Di, 19.07.2016, 16:00 - 18:00 Uhr (Details siehe unter Klausur!)
MW 0001 (Gustav-Niemann-Hörsaal), Boltzmannstr. 15, (→ Nachnamen A - N)
Interims HS1 (Interims Hörsaal 1), Boltzmannstr. 5, (→ Nachnamen O - Z)
Semesterwochenstunden / ECTS Credits
5 SWS (2V + 3Ü) / 6 Credits
TUMonline
Vorlesung Numerisches Programmieren
Tutorübung Numerisches Programmieren
moodle



Willkommen zur Veranstaltung Numerisches Programmieren im Sommersemester 2016!

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.

Contents

Aktuelles

01.08.2016 Klausureinsicht: 04.08.16, zwischen 12:00 und 15:00 im 02.07.023!
18.07.2016 Klausur Raumzuteilung: Nachnamen A-N in MW, O-Z in Interims. Siehe Klausur!
27.06.2016 Die Klausur findet am 19.07.2016 Statt. Siehe Klausur!
11.04.2016 Am 17. Mai findet keine Vorlesung statt. Deswegen fallen die Tutorübungen zu Gruppen 7-14 zwischen 25. und 27. Mai aus. Die Tutorübungen zu Gruppen 1-6, die am 16. und 17. Mai ausfallen, werden am 23. und 24. Mai nachgeholt.
11.04.2016 Am 5. Mai fällt die Tutorübung zu Gruppe 10 aus. Bitte besuchen Sie eine alternative Tutorübung in dieser Woche.
11.04.2016 Die Tutorübungen fangen in der Woche 25.-29. April an.
07.04.2016 Die erste Vorlesung findet am 19. April statt.

Vorlesung

Allgemeine Hinweise finden Sie im Merkblatt zur Veranstaltung.


Folien begleitend zur Vorlesung

Vorlesung Datum Thema
1 19.04.2016 Warum Numerik/Rechnerarithmetik und Rundungsfehler
2 26.04.2016 Rechnerarithmetik und Rundungsfehler
3 03.05.2016 Lineare Gleichungssysteme
4 10.05.2016 Lineare Gleichungssysteme 2
5 24.05.2016 Regularisierung, Interpolation
6 31.05.2016 Interpolation 2
7 07.06.2016 Quadratur, Fourier Transformation
8 14.06.2016 Schnelle Fourier Transformation
9 21.06.2016 Fixpunktiteration
10 28.06.2016 Iterative Lösung Linearer Gleichungssysteme
11 05.07.2016 Gewöhnliche Differentialgleichungen
12 12.07.2016 Zusammenfassung

Folien von Prof. Huckle aus dem SoSe 2015

Vorlesung Datum Thema
1 17.04.2015 Warum Numerik/Rechnerarithmetik und Rundungsfehler
2 24.04.2015 Rechnerarithmetik und Rundungsfehler
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. 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

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 Aufgabenblätter und die Lösungen aus den Tutorien finden sie hier im Laufe des Semesters als PDF zum Download.

Die Anmeldung zu den Tutorgruppen erfolgt über Tutoranmeldung.

Bitte beachten Sie den angebotenen Notenbonus zur Honorierung reger Übungsteilnahme.

Gruppe Tag Zeit Raum Tutor
1 Mo 11:00 - 13:00 00.13.036 Roland Schmid
2 Mo 12:00 - 14:00 02.08.020 Hubert Cao
3 Mo 16:00 - 18:00 01.06.020 Hannah Winnes
4 Di 12:00 - 14:00 02.07.014 Stefan Kreisig
5 Di 12:00 - 14:00 01.11.018 Hubert Cao
6 Di 16:00 - 18:00 02.07.014 Felix Ackermann
7 Mi 10:00 - 12:00 01.07.023 Michael Obersteiner
8 Mi 12:00 - 14:00 01.09.014 Michael Obersteiner
9 Mi 14:00 - 16:00 02.07.014 Stefan Kreisig
10 Do 10:00 - 12:00 01.09.014 Roland Schmid
11 Fr 10:00 - 12:00 00.13.054 Felix Ackermann
12 Fr 09:00 - 11:00 00.08.053 Michael Rippl
13 neu Di 12:00 - 14:00 00.08.055 Hannah Winnes
14 Fr 15:00 - 17:00 00.13.009A Nikola Tchipev

Aufgaben & Lösungen

Hier finden Sie die Angabenblätter sowie (nach Ablauf der jeweiligen Übungswoche) die Musterlösungen zu den Tutorübungen.

  • 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 25.04. - 29.04. Zahlendarstellungen Aufgabenblatt 1 Musterlösung 1
2 02.05. - 06.05. Kondition, Stabilität Aufgabenblatt 2 Musterlösung 2
3 09.05. - 13.05. Gaußelimination mit Pivotsuche, LR-Zerlegung, Matrixnorm Aufgabenblatt 3 Musterlösung 3
4 18.05. - 24.05. QR-Zerlegung, Lineares Ausgleichsproblem Aufgabenblatt 4 Musterlösung 4
5 30.05. - 03.06. Interpolation Aufgabenblatt 5 Musterlösung 5
6 06.06. - 10.06. Quadratur Aufgabenblatt 6 Musterlösung 6
7 13.06. - 17.06. Fourier Transformation Aufgabenblatt 7 Musterlösung 7
8 20.06. - 24.06. Fixpunktiteration Aufgabenblatt 8 Musterlösung 8
9 27.06. - 01.07. Iterative Verfahren für LGS Aufgabenblatt 9 Musterlösung 9
10 04.07. - 08.07. Gewöhnliche Differentialgleichungen Aufgabenblatt 10 Musterlösung 10
11 11.07. - 15.07. Klausurvorbereitung Aufgabenblatt 11 keine

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 29.04.2016 13.05.2016 Aufgabenstellung 1 Programmgerüst 1
2 20.05.2016 03.06.2016 Aufgabenstellung 2 Programmgerüst 2
3 10.06.2016 24.06.2016 Aufgabenstellung 3 Programmgerüst 3
4 01.07.2016 15.07.2016 Aufgabenstellung 4 Programmgerüst 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 Michael Rippl

Die Abgabe der Programm-Codes erfolgt unter Moodle: https://www.moodle.tum.de/course/view.php?id=25902


Die Programmieraufgaben sind prüfungsrelevant!

Klausur

Die Klausur findet am Dienstag, den 19. Juli 2016 von 16:00 Uhr bis 18:00 Uhr in folgenden Räumen statt:

  • MW 0001 (Gustav-Niemann-Hörsaal), Boltzmannstr. 15 (→ Nachnamen A - N)
  • Interims HS1 (Interims Hörsaal 1), Boltzmannstr. 5 (→ Nachnamen O - 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.

Eine Raum und Platzzuteilung wird in der Woche von der Klausur bekannt gemacht.

Da die Vorlesung "Numerisches Programmieren" in jedem Semester gehalten wird, wird keine Wiederholungsklausur angeboten. Die reguläre Klausur des Folgesemesters ersetzt die Wiederholungsklausur des aktuellen Semesters.

Anmeldung

Für alle Studenten erfolgt die Anmeldung ganz normal über TUMonline.

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 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 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) Michael Rippl MI 02.05.059 n.V. Ripplmmail.png
Studentischer Tutor Felix Ackermann - - Ackermannmail.png
Studentischer Tutor Michael Obersteiner - - Obersteinermail.png
Studentischer Tutor Hubert Cao - - Hubertcaomail.png
Studentischer Tutor Hannah Winnes - - Hannahwinnesmail.png
Studentischer Tutor Roland Schmid - - Rolandschmidmail.png
Studentischer Tutor Stefan Kreisig - - Stefankreisigmail.png