Numerisches Programmieren - Summer 16

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

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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.

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.
Übungsleiter (Organisation/Tutorien)	Nikola_Tchipev,_M.Sc.	MI 02.05.058	n.V.
Übungsleiter (Tutorien/Programmieraufgaben)	Michael Rippl	MI 02.05.059	n.V.
Studentischer Tutor	Felix Ackermann	-	-
Studentischer Tutor	Michael Obersteiner	-	-
Studentischer Tutor	Hubert Cao	-	-
Studentischer Tutor	Hannah Winnes	-	-
Studentischer Tutor	Roland Schmid	-	-
Studentischer Tutor	Stefan Kreisig	-	-