Numerisches Programmieren - Winter 16
- Term
- Winter 2016 / 2017
- Lecturer
- Dr. Frank Schmidt
- Time and Place
- Dienstag, 15:30-17:00 im Hörsaal MI HS1 F.L.Bauer-Hörsaal
- Übungen: siehe unter Übungstermine
- Audience
- Studiengang Informatik (Bachelor), Studiengang Informatik: Games Engineering (Bachelor) (Modul IN0019)
- Tutorials
- Nikola Tchipev, Michael Rippl, Roland Wittmann
- Exam
- wird angekündigt
- Semesterwochenstunden / ECTS Credits
- 5 SWS (2V + 3Ü) / 6 Credits
- TUMonline
- Vorlesung Numerisches Programmieren
- Tutorübung Numerisches Programmieren
- moodle
Willkommen zur Veranstaltung Numerisches Programmieren im Wintersemester 2016 / 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.
Aktuelles
| 12.01.2017 | Die Klausur findet am 22. Februar 2017 statt. Bitte an die Anmeldung bis 15.01. denken. |
|---|---|
| 16.12.2016 | In der Woche vom 19. bis 23.12 finden keine Übungen statt. Die Übungen zu Fourier Transformation finden stattdessen von 16. bis 20. Januar statt. |
| 15.12.2016 | Am 20.12.2016 und am 10.01.2017 findet keine Vorlesung statt. |
| 07.11.2016 | Am 15.11. entfällt Übungsgruppe 5 wegen der Studentischen Vollversammlung. Bitte besuchen Sie eine alternative Tutorübung in dieser Woche. |
| 07.11.2016 | Diese Woche (7.-11.11.2016) finden nur die Dienstags-Übungen statt. |
| 24.10.2016 | Die Tutorübungen der Dienstagsgruppen an Allerheiligen entfallen und werden eine Woche später nachgeholt. Alle anderen Gruppen haben in der Woche von Allerheiligen Tutorien und in der Woche von 7.-11.11.2016 frei. |
| 18.10.2016 | In der Woche vor Weihnachten (19.-23.12.2016) finden keine Tutorübungen statt. Die Übungsblätter werden stattdessen in der ersten Woche nach den Weichnachtsferien (9.-13.1.2017) besprochen. |
| 18.10.2016 | Am 20.12.2016 findet keine Vorlesung statt. |
| 17.10.2016 | Die Tutorübungen fangen in der Woche 31. Oktober - 4. November an. |
| 17.10.2016 | Die erste Vorlesung findet am 25. Oktober statt. |
Vorlesung
Allgemeine Hinweise finden Sie im Merkblatt zur Veranstaltung.
Folien begleitend zur Vorlesung
| Vorlesung | Datum | Thema | Druckversion | Kompakte Folien |
| 1 | 25.10.2016 | 01 Einleitung | Druckversion | Folien |
| 2 | 08.11.2016 | 02 Kondition und Stabilität | Druckversion | Folien |
| 3 | 15.11.2016 | 03 Lineare Gleichungssysteme | Druckversion | Folien |
| 4 | 22.11.2016 | 04 QR-Zerlegung | Druckversion | Folien |
| 5 | 29.11.2016 | 05 Interpolation | Druckversion | Folien |
| 6 | 06.12.2016 | 06 Quadratur | Druckversion | Folien |
| 7 | 13.12.2016 | 07 Fourier Transformation | Druckversion | Folien |
| 8 | 17.01.2017 | 08 Iterationsverfahren | Druckversion | Folien |
| 9 | 24.01.2017 | 09 Symmetrisches Eigenwert-Problem | Druckversion | Folien |
| 10 | 31.01.2017 | 10 Minimieren von Funktionen | Druckversion | Folien |
| 11 | 07.02.2017 | 11. Gewöhnliche Differenzialgleichungen | Druckversion | Folien |
Folien von Prof. Cremers / Dr. Triebel aus dem WiSe 2015 / 2016
| Vorlesung | Datum | Thema |
| 1 | 20.10.2015 | Warum Numerik/Rechnerarithmetik und Rundungsfehler |
| 2 | 27.10.2015 | Rundungsfehler, Kondition, Stabilität |
| 3 | 03.11.2015 | Lineare Gleichungssysteme |
| 4 | 10.11.2015 | Lineare Gleichungssysteme 2 |
| 5,6 | 17, 24.11.2015 | Interpolation und Quadratur |
| 7 | 01.12.2015 | Schnelle Fourier-Transformation |
| 8 | 08.12.2015 | Schnelle Fourier-Transformation 2 |
| 9 | 15.12.2015 | Iterationsverfahren |
| 10 | 12.01.2016 | Iterative Verfahren für Gleichungssysteme und Eigenwerte |
| 11 | 19.01.2016 | Differentialgleichungen 1 |
| 12 | 26.01.2016 | Differentialgleichungen 2 |
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 |
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 tumOnline. Tutoranmeldung.
Bitte beachten Sie den angebotenen Notenbonus zur Honorierung reger Übungsteilnahme.
Übungstermine
| Gruppe | Tag | Zeit | Raum | Tutor |
| 1 | Mo | 09:30 - 11:30 | 03.09.012 | Lucas Wolf |
| 2 | Mo | 09:30 - 11:30 | 00.13.054 | Adrian Schultz |
| 3 | Mo | 13:00 - 15:00 | 03.09.012 | Thomas Engel |
| 4 | Mo | 14:00 - 16:00 | 00.13.054 | Sergey Mitchenko |
| 5 | Di | 09:00 - 11:00 | 03.09.012 | Felix Ackermann |
| 6 | Di | 12:30 - 14:30 | 00.13.036 | Michael Rippl |
| 7 | Di | 12:00 - 14:00 | 00.08.055 | Felix Ackermann |
| 8 | Di | 13:00 - 15:00 | 02.07.014 | Nikola Tchipev |
| 9 | Mi | 08:00 - 10:00 | 00.13.054 | Sergey Mitchenko |
| 10 | Mi | 11:45 - 13:45 | 03.09.012 | Daniel Kowatsch |
| 11 | Mi | 11:30 - 13:30 | 00.13.054 | Adrian Schultz |
| 12 | Do | 11:30 - 13:30 | 00.13.008 | Lucas Wolf |
| 13 | Do | 12:00 - 14:00 | 03.09.012 | Simon Schmitz |
| 14 | Do | 14:15 - 16:15 | 00.13.008 | Daniel Kowatsch |
| 15 | Di | 09:00 - 11:00 | 01.09.014 | Thomas Engel |
| 16 | Do | 10:00 - 12:00 | 03.09.012 | Simon Schmitz |
| 17 | Do | 12:00 - 14:00 | 02.08.020 | Stefan Kreisig |
| 18 | Do | 14:00 - 16:00 | 00.08.055 | Stefan Kreisig |
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 | 31.10. - 04.11. | Zahlendarstellungen | Aufgabenblatt 1 | Musterlösung 1 | |
| 2 | 14.11. - 18.11. | Kondition, Stabilität | Aufgabenblatt 2 | Musterlösung 2 | |
| 3 | 21.11. - 25.11. | Gaußelimination mit Pivotsuche, LR-Zerlegung, Matrixnorm | Aufgabenblatt 3 | Musterlösung 3 | |
| 4 | 28.11. - 02.12. | QR-Zerlegung, Lineares Ausgleichsproblem | Aufgabenblatt 4 | Musterlösung 4 | |
| 5 | 05.12. - 09.12. | Interpolation | Aufgabenblatt 5 | Musterlösung 5 | |
| 6 | 12.12. - 16.12. | Numerische Quadratur | Aufgabenblatt 6 | Musterlösung 6 | |
| 7 | 16.01. - 20.01. | Fourier Transformation | Aufgabenblatt 7 | Musterlösung 7 | |
| 8 | 23.01. - 27.01. | Gewöhnliche Differentialgleichungen | Aufgabenblatt 8 | Musterlösung 8 | |
| 9 | 30.01. - 03.02. | Fixpunktiteration, Eigenwertprobleme | Aufgabenblatt 9 | Musterlösung 9 | |
| 10 | 29.06. - 03.06. | Iterative Verfahren | Aufgabenblatt 10 | Musterlösung 10 | |
| 11 | --- | Klausurvorbereitung | Sammlung alter Klausuraufgaben | - |
Programmieraufgaben
Die Programmieraufgaben finden Sie im Moodle.
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.
- 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 Nikola Tchipev
Die Abgabe der Programm-Codes erfolgt unter Moodle:
https://www.moodle.tum.de/course/view.php?id=29023
Die Programmieraufgaben sind prüfungsrelevant!
Klausur
Die Klausur findet am Mittwoch, den 22. Februar 2017 von 08:00 Uhr bis 10:00 Uhr in folgenden Räumen statt:
- MW 2001 (Rudolf-Diesel-Hörsaal), Boltzmannstr. 15 (→ A - Ma)
- MW 0001 (Gustav-Niemann-Hörsaal), Boltzmannstr. 15 (→ Me - Z)
- IN 5607.02.023, Boltzmannstr. 3 (→ Studierende mit Nachteilsausgleich)
Die genaue Platzverteilung ist auf Moodle online und wird vor Ort auch ausgehängt.
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.
Anmeldung
Für alle Studenten erfolgt die Anmeldung ganz normal über TUMonline und ist bis 15.01 möglich.
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 7 der 10 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 | |
| Veranstaltungsleiter | Dr. Frank Schmidt | MI 02.09.058 | n.V. | |
| Übungsleiter (Tutorien/Programmieraufgaben) | Nikola Tchipev | MI 02.05.058 | n.V. | 
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| Übungsleiter (Organisation/Tutorien) | Michael Rippl | MI 02.05.036 | n.V. | 
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