Numerisches Programmieren - Winter 11
From Sccswiki
- Term
- Winter 2011
- Lecturer
- Univ.-Prof. Dr. Hans-Joachim Bungartz
- Time and Place
- Vorlesung: Mo, 12:15 - 13:45, 101, Interims Hörsaal 1, Boltzmannstr. 5, die erste Vorlesung findet am 24.10.2011 statt.
- Übungen: siehe unter Übungstermine
- Audience
- Studiengang Informatik (Bachelor) (Modul IN0019)
- Tutorials
- Christoph Riesinger, Martin Schreiber, Michael Lieb, M.Sc.
- Exam
- Raum 1061 (Spielhalle), Connollystr. 32, Do, 23.02.2012, 08:00-10:00 Uhr (Details siehe unter Klausur!)
- Semesterwochenstunden / ECTS Credits
- 5 SWS (2V + 3Ü) / 6 Credits
- TUMonline
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Willkommen zur Veranstaltung Numerisches Programmieren im Wintersemester 2011/2012!
Das Numerische 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 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
| 14.03.2012 | Die Klausureinsicht findet am 19. März zwischen 15:00 und 16:00 Uhr in unserem Seminarraum 02.07.023 statt. |
|---|---|
| 01.12.2011 | In der Woche vom 05. bis 09. Dezember 2011 findet kein Tutorium statt, da am 08. Dezember Dies Academicus ist. Weiter geht's dann in der Woche vom 13. bis zum 17. Dezember mit Übungsblatt 6, das bereits am 28. November ausgegeben wurde.
Sehr wohl findet in der Woche vom 05. bis 09. Dezember 2011 die Vorlesung statt. Diese fällt NICHT aus. |
Vorlesung
An dieser Stelle werden während des Semesters die Vorlesungsfolien bereitgestellt werden. Allgemeine Hinweise finden Sie im Merkblatt zur Veranstaltung.
Folien begleitend zur Vorlesung
| Vorlesung | Datum | Thema |
| 1 | 24.10.2011 | Einführung und Literaturhinweise |
| 2 | 07.11.2011 | Interpolation |
| 3 | 28.11.2011 | Numerische Quadratur |
| 4 | 05.12.2011 | Direct Methods for Solving Systems of Linear Equations |
| 5 | 19.12.2011 | Ordinary Differential Equations |
| 6 | 16.01.2012 | Iterative Methods: Roots and Optima |
| 7 | 23.01.2012 | The Symmetric Eigenvalue Problem |
| 8 | 30.01.2012 | Hardware-Aware Numerics |
| 9 | 06.02.2012 | Hardware-Aware Numerics continued |
| 06.02.2012 | Zusammenfassende Themenübersicht |
Vorlesungsaufzeichnungen
Die Vorlesungen im WS 2009/10 und WS 2010/11 wurden aufgezeichnet und stehen auf der TTT-Homepage zum Download bereit.
Hinweis: Aufgrund eines Problems, ist der Ton bei den Aufzeichnungen aus dem WS 2010/11 recht abgehackt, was es an vielen Stellen sehr schwer macht, ihm zu folgen. Deshalb wird empfohlen, auf die Aufzeichnungen aus dem WS 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 als PDF zum Download.
Übungstermine
| Gruppe | Tag | Zeit | Raum | Tutor |
| 1 | Montag | 10:00 - 12:00 | MI 00.08.059 | Julius Adorf |
| 2 | Montag | 10:00 - 12:00 | MI 03.09.012 | Sabine Thürauf |
| 3 | Montag | 14:00 - 16:00 | MI 00.13.054 | Julius Adorf |
| 4 | Montag | 14:00 - 16:00 | MI 03.09.012 | Martin Schreiber |
| 5 | Donnerstag | 09:00 - 11:00 | MI 00.13.008 | Christoph Riesinger |
| 6 | Donnerstag | 08:00 - 10:00 | MI 03.09.012 | Sabine Thürauf |
| 7 | Donnerstag | 12:00 - 14:00 | MI 00.13.008 | Christoph Riesinger |
| 8 | Donnerstag | 12:00 - 14:00 | MI 03.09.012 | Martin Schreiber |
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 Konkrete Mathematik
Diese Aufgaben sollten Sie mit Ihrem Wissen aus der Oberstufe und den Vorlesungen Höhere Mathematik I+II 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 | 24.10.2011 | Mo 31.10.2011 / Do 03.11.2011 | Zahlendarstellung, Rundungsfehler | Aufgabenblatt 1 | Musterlösung 1 (Version 12. Nov.) | - |
| 2 | 31.10.2011 | Mo 07.11.2011 / Do 10.11.2011 | Kondition, Stabilität | Aufgabenblatt 2 | Musterlösung 2 | - |
| 3 | 07.11.2011 | Mo 14.11.2011 / Do 17.11.2011 | Interpolation | Aufgabenblatt 3 | Musterlösung 3 | - |
| 4 | 14.11.2011 | Mo 21.11.2011 / Do 24.12.2011 | stückweise Interpolation | Aufgabenblatt 4 | Musterlösung 4 | Tutorfolien 4, visHermiteSin.m, spline_easyN.m |
| 5 | 21.11.2011 | Mo 28.11.2011 / Do 01.12.2011 | diskrete/schnelle Fourier-Transformation | Aufgabenblatt 5 | Musterlösung 5 | Tutorfolien 5, Beispielprogramm zur letzte Aufgabe |
| 6 | 28.11.2011 | Mo 12.12.2011 / Do 15.12.2011 | Numerische Quadratur | Aufgabenblatt 6 | Musterlösung 6 | - |
| 7 | 12.12.2011 | Mo 19.12.2012 / Do 22.12.2012 | Extrapolation, Gauß-Quadratur, Quadratur nach Archimedes | Aufgabenblatt 7 | Musterlösung 7 | - |
| 8 | 19.12.2011 | Mo 09.01.2012 / Do 12.01.2012 | LR-Zerlegung, Pivotsuche, QR-Zerlegung | Aufgabenblatt 8 | Musterlösung 8 | Tutorfolien 8 |
| 9 | 09.01.2012 | Mo 16.01.2012 / Do 19.01.2012 | Gewöhnliche Differentialgleichungen (ODE) I | Aufgabenblatt 9 | Musterlösung 9 | - |
| 10 | 16.01.2012 | Mo 23.01.2012 / Do 26.01.2012 | Gewöhnliche Differentialgleichungen (ODE) II | Aufgabenblatt 10 | Musterlösung 10 | Tutorfolien 10, vis_midpoint.m |
| 11 | 23.01.2012 | Mo 30.01.2012 / Do 02.02.2012 | Iterative Verfahren I | Aufgabenblatt 11 | Musterlösung 11 | Tutorfolien 11 |
| 12 | 30.01.2012 | Mo 06.02.2012 / Do 09.02.2012 | Iterative Verfahren II/Klausurvorbereitung | Aufgabenblatt 12 | Musterlösung 12 | - |
Programmieraufgaben
Hier finden Sie die Aufgabenstellung (PDF-Dokument) und den Programmrahmen (TAR-Archiv mit Quellcode) der einzelnen Programmieraufgaben.
| Aufgabennr. | Abgabetermin | Aufgabenstellung | Zugehöriges Rahmenprogramm |
| 1 | 21.11.2011 | Aufgabe 1 | Programmrahmen 1 |
| 2 | 12.12.2011 | Aufgabe 2 | Programmrahmen 2 |
| 3 | 09.01.2012 | Aufgabe 3 | Programmrahmen 3 |
| 4 | 30.01.2012 | Aufgabe 4 updated (Eq. 1,2) | Programmrahmen 4 |
Hinweise zur Bearbeitung
- Arbeiten Sie in einer Gruppe (bis zu 4 Personen). Die Gruppenzusammensetzung müssen per E-Mail der Übungleitung (liebm@in.tum.de) mitgeteilt werden.
- Gruppenabgabe: Beim Einreichen von Aufgaben als Gruppe bitte die Gruppenmitglieder der Übungsleitung mitteilen (liebm@in.tum.de). Dabei muss jedes Gruppenmitglied separat über das System einreichen. Eine Sammelabgabe ist derzeit (noch) nicht möglich!
- Achten Sie darauf, dass Sie sich die Arbeit gut aufteilen und zugleich alle Gruppenmitglieder am Wissenszuwachs beteiligen. Ein sehr wichtiger, aber oft vernachlässigter Aufgabenbestandteil ist das Erstellen von Testfällen. Auch wenn die Tests nicht direkt bewertet werden, resultiert ausgiebiges Testen doch zumeist in einer deutlich höheren Gesamtpunktzahl.
- Beginnen Sie frühzeitig mit der Bearbeitung der Aufgaben und nutzen Sie das Angebot der Programmieraufgaben.
Die Programmieraufgaben sind klausurrelevant! - Kompilieren und testen Sie Ihre Lösungsvorschläge vor der Abgabe noch einmal auf den SUN-Rechnern der Rechnerhalle (Sollten diese nicht mehr verfügbar sein, bitte auf lxhalle kompilieren)! Wenn Ihre Java-Klassen dort nicht lauffähig sind, kann die Abgabe nicht getestet werden.
- Bei Fragen zu den Programmieraufgaben nutzen Sie die Sprechstunde mittwochs von 14:00 bis 14:30 Uhr in 02.05.036 (Michael Lieb).
Die Abgabe der Programm-Codes erfolgt unter http://www5.in.tum.de/Abgabe_Numerisches_Programmieren/index.php
Die Programmieraufgaben sind prüfungsrelevant!
Klausur
Die Klausur findet am Donnerstag, den 23.02.2012 von 08:00-10:00 Uhr in der Connollystr. 32 in der Innenstadt, Raum 1061 (Spielhalle) statt. Nähere Informationen zur Anreise und zum Raum finden Sie hier.
Als Hilfsmittel ist einzig und allein ein handschriftlich, beidseitig beschriebenes Blatt DIN A4 mit eigenen Notizen erlaubt (keine Ausdrucke, keine Kopien). Elektronische Hilfsmittel (auch Taschenrechner) sind genauso nicht erlaubt (und auch nicht notwendig) wie Bücher, Skripten, etc.
Anmeldung
Für Studenten, die Informatik (Bachelor) studieren, erfolgt die Anmeldung ganz normal über TUMonline. Studenten anderer Fachrichtungen schicken bitte zur Anmeldung eine kurze E-Mail mit Name, Matrikelnummer und Studiengang an einen der Tutoren.
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 eine Notenstufe (also beispielsweise von 2,7 auf 2,3 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 75% der erzielbaren Punkte erreicht werden. Pro Aufgabe werden 100 Punkte vergeben. Das bedeutet, die Bonushürde liegt bei insgesamt 300 von 400 zu erreichenden Punkten.
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.
Altklausur
Als "Appetizer" können Sie sich hier die Klausur des SS10 ansehen: Klausur
Kontakt
| Funktion | Name | Raum | Sprechstunde | |
| Veranstaltungsleiter | Univ.-Prof. Dr. Hans-Joachim Bungartz | MI 02.05.054 | Di 13:00-14:00 und n. V. | 
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| Übungsleiter (Organisation/Tutorien) | Christoph Riesinger | MI 02.05.059 | siehe Homepage | 
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| Übungsleiter (Organisation/Tutorien) | Martin Schreiber | MI 02.05.057 | siehe Homepage | 
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| Programmieraufgaben | Michael Lieb, M.Sc. | MI 02.05.036 | siehe Homepage | 
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| Tutor | Sabine Thürauf | - | - | 
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| Tutor | Julius Adorf | - | - | 
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