Numerisches Programmieren - Winter 13
- Term
- Winter 2013/14
- Lecturer
- Univ.-Prof. Dr. Hans-Joachim Bungartz
- Time and Place
- Vorlesung: Mo, 12:30 - 14:00 Uhr, 102, Interims Hörsaal 2, Boltzmannstr. 5, die erste Vorlesung findet am 21.10.2013 statt.
- Übungen: siehe unter Übungstermine
- Audience
- Studiengang Informatik (Bachelor) und Informatik: Games Engineering (Bachelor) (Modul IN0019)
- Tutorials
- Christoph Riesinger, Jürgen Bräckle
- Exam
- MW 2001 (Rudolf-Diesel-Hörsaal), Boltzmannstr. 15
- MI HS1 (Informatik Hörsaal 1), Boltzmannstr. 3
- 101 (Interims Hörsaal 1), Boltzmannstr. 5
- Di, 11.02.2014, 08:00 - 10:00 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 2013/2014!
Das Numerische Programmieren ist eine Pflichtveranstaltung im Bachelor Informatik und Bachelor Informatik: Games Engineering, bestehend aus einer zweistündigen Vorlesung mit Klausur und einem dreistündigen Übungsteil. Dementsprechend richtet sie sich primär an Studierende der Informatik (Bachelor) und Informatik: Games Engineering (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.
Aktuelles
| 07.02.2014 | Die Klausuransicht findet am 25. März 2014 zwischen 12.00 und 13.00 Uhr im Seminarraum MI 02.07.023 statt. |
|---|---|
| 20.11.2013 | Am 23.12.2013 findet weder die Vorlesung noch Tutorien statt. |
| 16.10.2013 | In der Woche nach den Weihnachtsferien (06. - 09.01.2014) findet aufgrund des Heilig Dreikönigs Tages weder die Vorlesung noch Tutorien statt. |
| 26.07.2013 | Die Tutorien finden an unterschiedlichen Terminen montags, dienstags, mittwochs und donnerstags statt. Der erste Tutoriumstermin ist am 28.10.2013. |
| 26.07.2013 | Die Vorlesung findet jeweils montags von 12:30 Uhr bis 14:00 Uhr im Interims Hörsaal 2, Boltzmannstr. 5 statt. Der erste Vorlesungstermin ist der 21.10.2013. |
| 26.07.2013 | Am 12. Dezember (Dies Academicus) findet kein Tutorium statt. Jedoch finden in der entsprechenden Woche alle anderen Tutorien an den anderen Tagen statt. Daher sollen die betroffenen Studierenden in dieser Woche die alternativ angebotenen Tutorien besuchen. |
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 | 21.10.2013 | Introduction and Literature |
| 2 | 28.10.2013 | Interpolation |
| 3 | 18.11.2013 | Numerical Integration |
| 4 | 02.12.2013 | Direct Methods for Solving Systems of Linear Equations |
| 5 | 09.12.2013 | Ordinary Differential Equations |
| 6 | 13.01.2014 | Iterative Methods: Roots and Optima |
| 7 | 27.01.2014 | Iterative Methods: The Symmetric Eigenvalue Problem |
| 8 | 03.02.2014 | Hardware-Aware Numerics |
Folien von Prof. Bungartz aus dem WiSe 2012/13
| 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 |
Folien von Prof. Huckle aus dem SoSe 2013
| Vorlesung | Datum | Thema |
| 1 | 19.04.2013 | Warum Numerik/Rechnerarithmetik und Rundungsfehler |
| 2 | 26.04.2013 | Rechnerarithmetik und Rundungsfehler |
| 3 | 03.05.2013 | Lineare Gleichungssysteme |
| 4 | 10.05.2013 | Lineare Gleichungssysteme |
| 5 | 17.05.2013 | Interpolation und Quadratur |
| 6 | 24.05.2013 | Interpolation und Quadratur |
| 7 | 31.05.2013 | Fourier-Transformation |
| 8 | 07.06.2013 | Iterationsverfahren |
| 9 | 14.06.2013 | Fourier-Transformation |
| 10 | 21.06.2013 | Iterationsverfahren (Lineare Gleichungssysteme) |
| 11 | 28.06.2013 | Iterationsverfahren (Eigenwerte) |
| 12 | 05.07.2013 | Gewöhnliche Differentialgleichungen |
| 13 | 12.07.2013 | Partielle Differentialgleichungen |
Vorlesungsaufzeichnungen
Die Vorlesungen im WiSe 2009/10 und WiSe 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 WiSe 2010/11 recht abgehackt, was es an vielen Stellen sehr schwer macht, ihm zu folgen. Deshalb wird empfohlen, auf die Aufzeichnungen aus dem WiSe 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 | 10:00 - 12:00 | MI 03.09.012 | Thomas Hörmann |
| 2 | Montag | 10:00 - 12:00 | MI 00.13.054 | Thomas Hutzelmann |
| 3 | Montag | 14:00 - 16:00 | MI 03.09.012 | Christian Feist |
| 4 | Montag | 14:15 - 16:15 | MI 00.13.054 | Christoph Riesinger |
| 5 | Dienstag | 12:00 - 14:00 | MI 00.13.036 | Michael Obersteiner |
| 6 | Dienstag | 12:00 - 14:00 | MI 03.07.023 | Felix Ackermann |
| 7 | Dienstag | 14:00 - 16:00 | MI 00.08.036 | Christian Feist |
| 8 | Mittwoch | 08:00 - 10:00 | MI 00.13.054 | Felix Ackermann |
| 9 | Mittwoch | 12:00 - 14:00 | MI 03.09.012 | Thomas Hörmann |
| 10 | Mittwoch | 12:00 - 14:00 | MI 00.13.054 | Wolfgang Hölzl |
| 11 | Donnerstag | 09:00 - 11:00 | MI 00.13.054 | Wolfgang Hölzl |
| 12 | Donnerstag | 12:00 - 14:00 | MI 03.09.012 | Thomas Hutzelmann |
| 13 | Donnerstag | 11:00 - 13:00 | MI 00.13.008 | Jürgen Bräckle |
| 14 | Donnerstag | 14:00 - 16:00 | MI 00.13.008 | Michael Obersteiner |
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 Lineare Algebra und Analysis für Informatiker bewältigen. Sie dienen lediglich der Wiederholung und zur Orientierung an den als bekannt vorausgesetzten Grundlagen dieser Veranstaltung: Basiswissen Numerisches Programmieren
| Aufgabennr. | Ausgabetermin | Besprechungstermin | Thema | Aufgabenstellung | Musterlösung | Tutorfolien/Extras |
| 1 | 21.10.2013 | 28. - 31.10.2013 | Zahlendarstellung, Rundungsfehler | Aufgabenblatt 1 | Musterlösung 1 | archimedes.m, epsilon.m, Tutorfolien 1 |
| 2 | 28.10.2013 | 04. - 07.11.2013 | Kondition, Stabilität | Aufgabenblatt 2 | Musterlösung 2 | deriv_approx_sin.m |
| 3 | 04.11.2013 | 11. - 14.11.2013 | Interpolation | Aufgabenblatt 3 | Musterlösung 3 | - |
| 4 | 11.11.2013 | 18. - 21.11.2013 | stückweise Interpolation | Aufgabenblatt 4 | Musterlösung 4 | visHermiteSin.m,spline_easyN.m,Tutorfolien 4 |
| 5 | 18.11.2013 | 25. - 28.11.2013 | diskrete/schnelle Fourier-Transformation | Aufgabenblatt 5 | Musterlösung 5 | Beispielprogramm zur Zusatzaufgabe,Tutorfolien 5 |
| 6 | 25.11.2013 | 02. - 05.12.2013 | Numerische Quadratur | Aufgabenblatt 6 | Musterlösung 6 | - |
| 7 | 02.12.2013 | 09. - 11.12.2013 | Extrapolation, Gauß-Quadratur, Quadratur nach Archimedes | Aufgabenblatt 7 | Musterlösung 7 | - |
| 8 | 09.12.2013 | 16. - 19.12.2013 | LR-Zerlegung, Pivotsuche | Aufgabenblatt 8 | Musterlösung 8 | - |
| 9 | 16.12.2013 | 13. - 16.01.2014 | Gewöhnliche Differentialgleichungen (ODE) I | Aufgabenblatt 9 | Musterlösung 9 | - |
| 10 | 13.01.2014 | 20. - 23.01.2014 | Gewöhnliche Differentialgleichungen (ODE) II | Aufgabenblatt 10 | Musterlösung 10 | vis_midpoint.m |
| 11 | 20.01.2014 | 27. - 30.01.2014 | Iterative Verfahren I | Aufgabenblatt 11 | Musterlösung 11 | - |
| 12 | 27.01.2014 | 03. - 06.02.2014 | Iterative Verfahren II + Klausurvorbereitung | Aufgabenblatt 12 | Musterlösung 12 | Vorlesungszusammenfassung |
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 | 04.11.13 | 18.11.13 | Angabenblatt 1 | Programmrahmen 1 |
| 2 | 25.11.13 | 09.12.13 12:00 | Angabenblatt 2 | Programmrahmen 2 |
| 3 | 16.12.13 | 13.01.14 12:00 | Angabenblatt 3 | Programmrahmen 3 |
| 4 | 20.01.14 | 03.02.14 12:00 | Angabenblatt 4 | Programmrahmen 4 |
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
Die Programmieraufgaben sind prüfungsrelevant!
Klausur
Die Klausur findet am Dienstag, den 11. Februar 2014 von 08:00 Uhr bis 10:00 Uhr in folgenden Räumen statt:
- MW 2001 (Rudolf-Diesel-Hörsaal), Boltzmannstr. 15
- MI HS1 (Informatik Hörsaal 1), Boltzmannstr. 3
- 101 (Interims Hörsaal 1), Boltzmannstr. 5
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 25. März zwischen 12:00 und 13:00 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 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 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!
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.
Notenboni, die in einem vorangegangenen Semester erzielt wurden, können für dieses Semester nicht verwendet werden. Dies gilt auch, wenn die Klausur dieses Semesters als Wiederholungsklausur für ein vorangegangenes Semester dient.
Altklausur
Als "Appetizer" können Sie sich hier die Klausur des SoSe 2010 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 02.05.043 | siehe Homepage | 
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| Studentischer Tutor | Felix Ackermann | - | - | 
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| Studentischer Tutor | Christian Feist | - | - | 
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| Studentischer Tutor | Wolfgang Hölzl | - | - | 
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| Studentischer Tutor | Thomas Hörmann | - | - | 
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| Studentischer Tutor | Thomas Hutzelmann | - | - | 
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| Studentischer Tutor | Michael Obersteiner | - | - | 
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