Personal tools

Numerisches Programmieren - Summer 17

From Sccswiki

Jump to: navigation, search
Term
Summer 2017
Lecturer
Univ.-Prof. Dr. Thomas Huckle
Time and Place
Vorlesung: Dienstag, 14:15-15:45 Uhr, HS 1, Friedrich L. Bauer Hörsaal
Übungen: siehe unter Übungstermine
Audience
Studiengang Informatik (Bachelor), Studiengang Informatik: Games Engineering (Bachelor) (Modulbeschreibung )
Tutorials
Michael Rippl, Michael Obersteiner
Exam
Die Klausur findet am 04.08.2017 von 10:30 bis 12:00 statt.
Semesterwochenstunden / ECTS Credits
5 SWS (2V + 3Ü) / 6 Credits
TUMonline
Vorlesung Numerisches Programmieren
Tutorübung Numerisches Programmieren
moodle



Willkommen zur Veranstaltung Numerisches Programmieren im Sommersemester 2017!

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

28.08.2017 Die Einsicht findet wie in der eMail angekündigt am Dienstag, dem 29.08.2017, 9:30 - 13:30 Uhr im Raum 02.07.023 statt.
31.07.2017 Die Zuteilung Student - Hörsaal für Prüfung ist nun unten verfügbar.
08.07.2017 Für Prorammieraufgabe 4 gilt eine verlängerte Bearbeitungszeit weil die Themen bisher noch nicht in der Vorlesung behandelt wurden.
21.06.2017 Die Übung 15 von Michael Rippl am 27. Juni um 16 Uhr entfällt. Teilnehmer der betroffenen Gruppe werden gebeten eine alternative Gruppe zu besuchen (z.B. die Gruppe 6 am gleichen Tag).
19.06.2017 Die Übung 20 von Felix Ackermann am 22. Juni um 14 Uhr entfällt. Teilnehmer der betroffenen Gruppe werden gebeten eine alternative Gruppe zu besuchen (z.B. die gleichzeitig stattfindende Gruppe 6).
08.06.2017 Die Übungen am 15. Juni entfallen wegen des Feiertags. Teilnehmer der betroffenen Gruppen werden gebeten eine alternative Gruppe zu besuchen.
01.06.2017 Da in der Woche vom 5.6.2017-9.6.2017 die Vorlesung aufgrund der Pfingstferien entfällt, werden in dieser Woche auch keine Übungen stattfinden. Das 6. Übungsblatt wird demnach erst in der Woche vom 12.6-16.6 besprochen.
25.04.2017 Am 23.Mai von 10-12 Uhr findet die Studentische Vollversammlung (SVV) statt. Alle Gruppen deren Zeit sich mit der SVV überschneidet entfallen! Teilnehmer der betroffenen Gruppen werden gebeten eine alternative Gruppe zu besuchen.
25.04.2017 Am 10.Mai von 10-12 Uhr findet die Fachschaftsvollversammlung (FVV) statt. Alle Gruppen deren Zeit sich mit der FVV überschneidet entfallen! Teilnehmer der betroffenen Gruppen werden gebeten eine alternative Gruppe zu besuchen.
25.04.2017 Die Übungen am 1.Mai entfallen wegen des Feiertags. Teilnehmer der betroffenen Gruppen werden gebeten eine alternative Gruppe zu besuchen.
23.04.2017 Die Tutorübungen fangen in der Woche 02.-05. Mai an.
23.04.2017 Die erste Vorlesung findet am 25. April statt.

Vorlesung

Allgemeine Hinweise finden Sie im Merkblatt zur Veranstaltung.


Folien begleitend zur Vorlesung

Vorlesung Datum Thema
1 25.04.2017 Warum Numerik/Rechnerarithmetik und Rundungsfehler
2 02.05.2017 Rechnerarithmetik und Rundungsfehler
3 09.05.2017 Kondition, Stabilität
4 16.05.2017 Lineare Gleichungssysteme
5 23.05.2017 Lineare Gleichungssysteme 2
6 30.05.2017 Interpolation
7 13.06.2017 Interpolation 2, Quadratur
8 20.06.2017 Quadratur, Fourier Transformation
9 27.06.2017 Fixpunktiteration Nullstellenbestimmung
10 04.07.2017 Schnelle Fourier Transformation
11 11.07.2017 Wavelets, Iterative Lösung Linearer Gleichungssysteme
12 18.07.2017 Eigenwerte, Gewöhnliche Differentialgleichungen
13 25.07.2017 Gewöhnliche und partielle Differentialgleichungen

Folien von Prof. Huckle aus dem SoSe 2016

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. 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 12:00 - 14:00 00.13.036 Dmitrij Boschko
2 Mo 12:00 - 14:00 02.08.020 Sergey Mitchenko
3 Mo 16:00 - 18:00 01.06.020 Adrian Schultz
4 Di 12:00 - 14:00 02.07.014 Dmitrij Boschko
5 Di 12:00 - 14:00 01.11.018 Adrian Schultz
6 Di 16:00 - 18:00 02.07.014 Sergey Mitchenko
7 Mi 10:00 - 12:00 01.07.023 Michael Obersteiner
8 Mi 11:00 - 13:00 01.09.014 Anna Reithmeir
9 Mi 14:00 - 16:00 02.07.014 Anna Reithmeir
10 Do 10:00 - 12:00 01.09.014 Felix Ackermann
11 Fr 10:00 - 12:00 00.13.054 Hans Rauer
12 Fr 10:00 - 12:00 00.08.053 Lucas Wolf
13 Di 12:00 - 14:00 00.08.055 Hans Rauer
14 Fr 15:00 - 17:00 00.13.009A Lucas Wolf
15 Di 16:00 - 18:00 01.09.014 Michael Rippl
16 Mi 10:00 - 12:00 00.08.055 Hendrik Möller
17 Mi 12:00 - 14:00 02.07.034 Simon Schmitz
18 Mi 16:15 - 18:15 01.06.011 Hendrik Möller
19 Mi 16:05 - 18:05 02.07.014 Simon Schmitz
20 Do 14:00 - 16:00 02.07.014 Felix Ackermann

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 02.05. - 05.05. Zahlendarstellungen Aufgabenblatt 1 Musterlösung 1
2 08.05. - 12.05. Kondition, Stabilität Aufgabenblatt 2 Musterlösung 2
3 15.05. - 19.05. Gaußelimination mit Pivotsuche, LR-Zerlegung, Matrixnorm Aufgabenblatt 3 Musterlösung 3 Python Skript zur LR Zerlegung
4 22.05. - 26.05. QR-Zerlegung, Lineares Ausgleichsproblem Aufgabenblatt 4 Musterlösung 4
5 29.05. - 02.06. Interpolation Aufgabenblatt 5 Musterlösung 5
6 12.06. - 16.06. Runge Effekt, Quadratur Aufgabenblatt 6 Musterlösung 6 Python Skript zum Runge Effekt
7 19.06. - 23.06. Stückweise Interpolation, Gauß Quadratur Aufgabenblatt 7 Musterlösung 7
8 26.06. - 30.06. Fouriertransformation Aufgabenblatt 8 Musterlösung 8
9 03.07. - 07.07. Fixpunktiteration Aufgabenblatt 9 Musterlösung 9
10 10.07. - 14.07. Iterative Verfahren Aufgabenblatt 10 Musterlösung 10
11 17.07. - 21.07. Differentialgleichungen Aufgabenblatt 11 Musterlösung 11
12 24.07. - 28.07. Klausurvorbereitung Aufgabenblatt 12 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 05.05.2017 19.05.2017 Aufgabenstellung 1 Programmgerüst 1
2 26.05.2017 09.06.2017 Aufgabenstellung 2 Programmgerüst 2
3 19.06.2017 03.07.2017 Aufgabenstellung 3 Programmgerüst 3
4 08.07.2017 26.07.2017 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.
  • Das ausführliche Testen der Implementierung (insbesondere auch auf Randfälle) ist wesentlicher Bestandteil 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=31995


Die Programmieraufgaben sind prüfungsrelevant!

Klausur

Die Klausur findet am 04.08.2017 von 10:30 bis 12:00 statt.

Ort der Prüfung sind folgende Räume:

  • MW 2001 (Rudolf-Diesel-Hörsaal), Boltzmannstr. 15
  • MW 0001 (Gustav-Niemann-Hörsaal), Boltzmannstr. 15
  • Alle Studenten mit Nachnamen A-Ph schreiben in MW 0001
  • Alle Studenten mit Nachnamen Pi-Z schreiben in MW 2001


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. Ein Lineal wird jedoch empfohlen.

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.

Hinweise zur Klausur

Was müssen Sie alles können?

  • Alle Verfahren und Konzepte aus den Übungen müssen beherrscht werden (schnell und ohne großes nachdenken - sonst gibt es Zeitprobleme)
  • Alle weiteren Verfahren und Konzepte (aus der Vorlesung) müssen aus theoretischer Sicht beherrscht werden. Leichte Verfahren und Konzepte (z.B. Poweriteration) oder leicht anzuwendende Optimierungen behandelter Verfahren müssen auch praktisch beherrscht werden. Komplexere Verfahren wie z.B. Conjugate Gradient werden nicht praktisch abgefragt werden! Mit "leicht" bezeichnen wir Verfahren, welche auch ohne vorheriges Probieren angewandt werden können. Verwenden Sie ihren Zettel also auch um weitere Verfahren zu notieren.
  • Das reine Wissen aus der Übung wird nicht reichen, um alle Aufgaben bearbeiten zu können. Es werden definitiv Fragen vorkommen, zu denen in der Übung nichts besprochen wurde. Arbeiten Sie deshalb auch die Vorlesung (Folien) sorgfältig durch. Bei Unklarheiten auf den Folien nutzen Sie bitte die angegebene Literatur oder das Internet für weitere Recherchen.
  • Legen sie insbesondere Wert auf die Eigenschaften der Verfahren! Was unterscheidet die einzelnen Verfahren und wann sind die entsprechenden Verfahren anwendbar? Es wird in der Klausur nur wenige aufwendige Rechnungen geben, sondern vielmehr Fragen zu den Eigenschaften und Tricks (bzw. schwächen) der Verfahren und kürzere Rechnungen. Trotzdem wird es auch weiterhin (aber wenige) Aufgaben mit längerem Rechenwegen geben, die dementsprechend mit mehr Punkten honoriert werden.
  • In der Klausur wird es eine Programmieraufgabe geben bei der auf dem Blatt programmiert werden muss! Verwenden Sie hierfür Java oder einen Java-ähnlichen Pseudo-Code! Es ist deshalb sehr hilfreich die Programmieraufgaben zu bearbeiten und/oder noch einmal durchzuschauen!

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 9 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) Michael Obersteiner MI 02.05.060 n.V. Obersteinermail.png
Übungsleiter (Tutorien/Programmieraufgaben) Michael Rippl MI 02.05.059 n.V. Ripplmmail.png
Studentischer Tutor Felix Ackermann - - felixAckermann.png
Studentischer Tutor Anna Reithmeir - - annaReithmeier.png
Studentischer Tutor Adrian Schultz - - adrianSchultz.png
Studentischer Tutor Dmitrij Boschko - - dimaBoschko.png
Studentischer Tutor Sergey Mitchenko - - sergeyMitchenko.png
Studentischer Tutor Hans Rauer - - hansRauer.png
Studentischer Tutor Lucas Wolf - - -
Studentischer Tutor Hendrik Möller - - hendrikMoeller.png
Studentischer Tutor Simon Schmitz - - -