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Numerisches Programmieren - Winter 12

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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

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

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
1 Montag 09:00 - 12:00 00.08.059
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
12 Donnerstag 09:00 - 11:00 00.13.008
13 Donnerstag 09:00 - 11:00 03.09.012
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 E-Mail
Veranstaltungsleiter Univ.-Prof. Dr. Hans-Joachim Bungartz MI 02.05.054 Di 13:00-14:00 und n. V. Bungartzmail.png
Übungsleiter (Organisation/Tutorien) Christoph Riesinger MI 02.05.059 siehe Homepage Riesingemail.png
Übungsleiter (Tutorien/Programmieraufgaben) Jürgen Bräckle MI 02.05.060 siehe Homepage Braecklemail.png
Tutor Felix Ackermann - - Ackermannmail.png
Tutor Christian Feist - - Feistmail.png
Tutor Wolfgang Hölzl - - Hoelzlwmail.png
Tutor Thomas Hörmann - - Hoermannmail.png
Tutor Matthias Kohl - - Kohlmmail.png
Tutor Leonhard Spiegelberg - - Spiegelbmail.png