Numerisches Programmieren - Winter 12
- Term
- Winter 2012/13
- Lecturer
- Univ.-Prof. Dr. Hans-Joachim Bungartz
- Time and Place
- Vorlesung: Mo, 12:30 - 14:00 Uhr, 101, Interims Hörsaal 1, Boltzmannstr. 5, die erste Vorlesung findet am 22.10.2012 statt.
- Übungen: siehe unter Übungstermine
- Audience
- Studiengang Informatik (Bachelor) (Modul IN0019)
- Tutorials
- Christoph Riesinger, Jürgen Bräckle
- Exam
- MW 1801 (Ernst-Schmidt-Hörsaal) und MW 2001 (Rudolf-Diesel-Hörsaal), beide Boltzmannstr. 15, Do, 21.02.2013, 11:00 - 13:00 Uhr (Details siehe unter Klausur!)
- Semesterwochenstunden / ECTS Credits
- 5 SWS (2V + 3Ü) / 6 Credits
- TUMonline
- Vorlesung Numerisches Programmieren
- Tutorübung Numerisches Programmieren
Willkommen zur Veranstaltung Numerisches Programmieren im Wintersemester 2012/2013!
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
| 13.02.2013 | Die Klausuransicht findet am 18. März 2013 zwischen 13.00 und 14.00 Uhr im Seminarraum MI 02.07.023 statt. |
|---|---|
| 06.08.2012 | Die Vorlesung findet jeweils montags von 12:30 Uhr bis 14:00 Uhr im Interims Hörsaal 1, Boltzmannstr. 5 statt. Der erste Vorlesungstermin ist der 22.10.2012. |
| 12.09.2012 | Am 01.11.2012 finden aufgrund des Feiertags Allerheiligen keine Tutorien statt. Betroffen davon sind die Gruppen 12 bis 17. Die Teilnehmer dieser Gruppen werden gebeten, stattdessen einmalig in dieser Woche eine der anderen Gruppen an den Tagen Montag, Dienstag und Mittwoch zu besuchen. Diese finden in der Allerheiligenwoche statt. |
| 19.09.2012 | Am 06.12.2012 finden aufgrund des Dies Academicus keine Tutorien an diesem Tag statt. Betroffen davon sind wieder die Gruppen 12 bis 17. Die Teilnehmer dieser Gruppen werden abermals gebeten, stattdessen einmalig in dieser Woche eine der anderen Gruppen an den Tagen Montag, Dienstag und Mittwoch zu besuchen. Diese finden in der Woche des Dies Academicus statt. |
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 | 22.10.2012 | Introduction and Literature |
| 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 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 - Eine Einführung für Informatiker, Naturwissenschaftler, Ingenieure und Mathematiker. 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
Grundlagen 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 |
| 2 | Montag | 10:00 - 12:00 | 03.09.012 | Leonhard Spiegelberg |
| 3 | Montag | 10:00 - 12:00 | 00.13.054 | Jürgen Bräckle |
| 4 | Montag | 14:15 - 16:15 | 03.09.012 | Leonhard Spiegelberg |
| 5 | Montag | 14:15 - 16:15 | 00.13.054 | Christoph Riesinger |
| 6 | Dienstag | 12:00 - 14:00 | 00.13.036 | Thomas Hörmann |
| 7 | Dienstag | 12:00 - 14:00 | 03.07.023 | Christian Feist |
| 8 | Dienstag | 14:00 - 16:00 | 00.08.036 | Wolfgang Hölzl |
| 9 | Mittwoch | 08:30 - 10:30 | 00.13.054 | Felix Ackermann |
| 10 | Mittwoch | 12:00 - 14:00 | 03.09.012 | Matthias Kohl |
| 11 | Mittwoch | 12:00 - 14:00 | 00.13.054 | Thomas Hörmann |
| 14 | Donnerstag | 08:30 - 10:30 | 00.13.054 | Felix Ackermann |
| 15 | Donnerstag | 11:30 - 13:30 | 00.13.008 | Wolfgang Hölzl |
| 16 | Donnerstag | 11:30 - 13:30 | 03.09.012 | Christian Feist |
| 17 | Donnerstag | 14:00 - 16:00 | 00.13.008 | Matthias Kohl |
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!
Folgende 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: Basiswissen Konkrete Mathematik
| Aufgabennr. | Ausgabetermin | Besprechungstermin | Thema | Aufgabenstellung | Musterlösung | Tutorfolien/Extras |
| 1 | 22.10.2012 | 29. - 31.10.2012 | Zahlendarstellung, Rundungsfehler | Aufgabenblatt 1 | Musterlösung 1 | archimedes.m, epsilon.m |
| 2 | 29.10.2012 | 05. - 08.11.2012 | Kondition, Stabilität | Aufgabenblatt 2 | Musterlösung 2 | - |
| 3 | 05.11.2012 | 12. - 15.11.2012 | Interpolation | Aufgabenblatt 3 | Musterlösung 3 | - |
| 4 | 12.11.2012 | 19. - 22.11.2012 | stückweise Interpolation | Aufgabenblatt 4 | Musterlösung 4 | Tutorfolien 4 |
| 5 | 19.11.2012 | 26. - 29.11.2012 | diskrete/schnelle Fourier-Transformation | Aufgabenblatt 5 | Musterlösung 5 | Tutorfolien 5, Beispielprogramm zur letzten Aufgabe |
| 6 | 26.11.2012 | 03. - 05.12.2012 | Numerische Quadratur | Aufgabenblatt 6 | Musterlösung 6 | - |
| 7 | 03.12.2012 | 10. - 13.12.2012 | Extrapolation, Gauß-Quadratur, Quadratur nach Archimedes | Aufgabenblatt 7 | Musterlösung 7 | Tutorfolien 7 |
| 8 | 10.12.2012 | 17. - 20.12.2012 | LR-Zerlegung, Pivotsuche | Aufgabenblatt 8 | Musterlösung 8 | Tutorfolien 8 |
| 9 | 17.12.2012 | 07. - 10.01.2013 | Gewöhnliche Differentialgleichungen (ODE) I | Aufgabenblatt 9 | Musterlösung 9 | - |
| 10 | 07.01.2013 | 14. - 17.01.2013 | Gewöhnliche Differentialgleichungen (ODE) II | Aufgabenblatt 10 | Musterlösung 10 | Tutorfolien 10, vis_midpoint.m |
| 11 | 14.01.2013 | 21. - 24.01.2013 | Iterative Verfahren I | Aufgabenblatt 11 | Musterlösung 11 | Tutorfolien 11 |
| 12 | 21.01.2013 | 28. - 31.01.2013 | Iterative Verfahren II | Aufgabenblatt 12 | Musterlösung 12 | - |
| 13 | 28.01.2013 | 04. - 07.02.2013 | Klausurvorbereitung | Aufgabenblatt 13, Multiple Choice Übungsaufgaben (Update 05.02.2013) | Musterlösung 13 (keine), Multiple Choice Lösung | Tutorfolien 13 |
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 | 05.11.12 | 19.11.12 12:00 | Angabe1 | Programmrahmen1(updated BitFeld) |
| 2 | 26.11.12 | 10.12.12 12:00 | Angabe2 | Programmrahmen2 |
| 3 | 17.12.12 | 14.01.13 12:00 | Angabe3 | Programmrahmen3 |
| 4 | 21.01.13 | 04.02.13 12:00 | Angabe4 | Programmrahmen4 |
Hinweise zur Bearbeitung
- Arbeiten Sie in einer Gruppe (bis zu 4 Personen). Vier/sechs/acht 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 Jürgen Bräckle.
Die Abgabe der Programm-Codes erfolgt unter Moodle: https://www.moodle.tum.de/course/view.php?id=9045
Bitte tragen Sie sich bis zum 19.11.12 12:00 in Ihre gewünschte Gruppe ein.
Die Programmieraufgaben sind prüfungsrelevant!
Klausur
Die Klausur findet am Donnerstag, den 21. Februar 2013 von 11:00 Uhr bis 13:00 Uhr in den Räumen MW 1801 (Ernst-Schmidt-Hörsaal) und MW 2001 (Rudolf-Diesel-Hörsaal), beide Boltzmannstr. 15 statt. Die Aufteilung auf die Hörsäle erfolgt alphabetisch anhand des Nachnamens: Die Anfangsbuchstaben A bis (einschließlich) G schreiben in MW 1801, die Anfangsbuchstaben H (einschließlich) bis Z in MW 2001.
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.
Die Einsicht in die Klausur findet am 18. März zwischen 13:00 und 14:00 in unserem Seminarraum 02.07.023 statt.
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 9 der 13 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 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 (Tutorien/Programmieraufgaben) | Jürgen Bräckle | MI 02.05.060 | siehe Homepage | 
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| Tutor | Felix Ackermann | - | - | 
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| Tutor | Christian Feist | - | - | 
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| Tutor | Wolfgang Hölzl | - | - | 
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| Tutor | Thomas Hörmann | - | - | 
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| Tutor | Matthias Kohl | - | - | 
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| Tutor | Leonhard Spiegelberg | - | - | 
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