Numerisches Programmieren - Winter 17

Term

Winter 2017

Lecturer

Univ.-Prof. Dr. Hans-Joachim Bungartz

Time and Place

Vorlesung: Dienstag, 15:30-17:15 Uhr im MI HS1

Übungen: siehe unter Übungstermine

Audience

Studiengang Informatik (Bachelor), Studiengang Informatik: Games Engineering (Bachelor)

Tutorials

Michael Obersteiner, Philipp Samfass

Exam

02.03.2018

Semesterwochenstunden / ECTS Credits

5 SWS (2V + 3Ü) / 6 Credits

TUMonline

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Willkommen zur Veranstaltung Numerisches Programmieren im Wintersemester 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

• Programmieraufgabe 3 ist unter Moodle verfügbar!
• Wie angekündigt fällt am 28.11 die Vorlesung aus!
• Krankheitsbedingt fallen leider Übungen 2 und 4 für unbestimmte Zeit aus! Weichen Sie bitte auf andere Übungen aus.
• Am Dienstag den 14.11 finden zwischen 10 und 12 Uhr keine Übungen aufgrund der Studentische Vollversammlung statt. Alle mit diesem Zeitslot überlappende Übungen (Nr. 5 und 15) fallen demnach aus! Bitte besuchen sie alternative Übungen in dieser Woche.
• Am Mittwoch den 8.11 finden zwischen 10 und 12 Uhr keine Übungen aufgrund der Fachschaftsvollversammlung statt. Bitte besuchen sie alternative Übungen in dieser Woche.
• In der Woche vom 30.10.2017 - 3.11.2017 fallen sowohl die Vorlesung (Feiertag) als auch die Übungen aus.
• Übung 2 fällt am 23.10 aus. Besuchen Sie bitte stattdessen Übung 1.
• Übungen 7 und 12 werden doch stattfinden (siehe unten)
• Die erste Vorlesung findet am Dienstag den 17.10 statt
• Die Übungen beginnen in der 2. Vorlesungswoche (23-27.10)

Vorlesung

Allgemeine Hinweise finden Sie im Merkblatt zur Veranstaltung.

Folien begleitend zur Vorlesung

Vorlesung	Datum	Thema
1	17.10.2017	Introduction and Literature Motivation and Introduction
2	24.10.2013	Interpolation
3	18.11.2013	Numerical Integration
4	05.12.2013	Systems of Linear Equations
5	12.12.2013	Ordinary Differential Equations

Folien von Prof. Huckle aus dem SoSe 2017

Vorlesung	Datum	Thema
1	25.04.2017	Warum Numerik/Rechnerarithmetik und Rundungsfehler
2	02.05.2017	Rechnerarithmetik und Rundungsfehler
3	09.05.2016	Kondition, Stabilität
4	16.05.2016	Lineare Gleichungssysteme
5	23.05.2016	Lineare Gleichungssysteme 2
6	30.05.2016	Interpolation
7	13.06.2016	Interpolation 2, Quadratur

Folien von Prof. Bungartz aus dem WiSe 2012/13

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

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 Tutoranmeldung.

Bitte beachten Sie den angebotenen Notenbonus zur Honorierung reger Übungsteilnahme.

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	23.10. - 27.10.	Zahlendarstellungen	Aufgabenblatt 1	Musterlösung 1
2	06.11. - 10.11.	Kondition, Stabilität	Aufgabenblatt 2	Musterlösung 2
3	13.11. - 17.11.	Interpolation	Aufgabenblatt 3	Musterlösung 3
4	20.11. - 24.11.	Herrmite Interpolation, Splines	Aufgabenblatt 4	Musterlösung 4
5	27.11. - 01.12.	Fourier Transformation	Aufgabenblatt 5	Musterlösung 5
6	04.12. - 08.12.	Numerische Quadratur	Aufgabenblatt 6	Musterlösung 6
7	16.01. - 20.01.	Quadratur II	Aufgabenblatt 7

Übungstermine

Gruppe	Tag	Zeit	Raum	Tutor	Art der Tutorübung
1	Mo	10:00 - 12:00	03.09.012	Sergey Mitchenko	Kategorie 2
2	Mo	10:00 - 12:00	00.13.054	Felix Ackermann	Kategorie 1
3	Mo	13:05 - 15:05	03.09.012	Hendrik Möller	-
4	Mo	15:35 - 17:35	00.13.054	Felix Ackermann	Kategorie 1
5	Di	10:00 - 12:00	03.09.012	Adrian Schultz	-
6	Di	12:00 - 14:00	00.13.036	Adrian Schultz	-
7	Di	13:00 - 15:00	02.09.023	Hans Rauer	-
8	Di	13:00 - 15:00	02.07.014	Michael Obersteiner	-
9	Mi	09:00 - 11:00	00.13.054	Dmitrij Boschko	-
10	Mi	11:05 - 13:05	03.09.012	Hendrik Möller	-
11	Mi	12:00 - 14:00	00.13.054	Hans Rauer	-
12	Do	12:00 - 14:00	00.13.008	Adrian Schultz	-
13	Do	12:00 - 14:00	03.09.012	Vivian Haller	-
14	Do	14:00 - 16:00	00.13.008	Sergey Mitchenko	Kategorie 2
15	Di	10:00 - 12:00	01.09.014	Dmitrij Boschko	-
16	Do	10:00 - 12:00	03.09.012	Vivian Haller	-
17	Do	12:00 - 14:00	02.08.020	Philipp Samfaß	-
18	Do	14:00 - 16:00	00.08.055	Hans Rauer	-

Wir haben dieses Semester eine Kategorisierungsoption für Tutorübungen mit der die Tutoren ihre Übungsstil klassifizieren können (wird derzeit noch kontinuierlich geupdated):

Kategorie 1: Fokus auf das selbstständige Erarbeiten des Übungsstoffes mit aktiver Hilfe zum Bearbeiten der Aufgaben

Kategorie 2: Fokus auf das Wiederholen des Stoffes und Aufzeigen des detaillierten Lösungsweges

Übungen ohne Angabe befinden sich irgendwo in der Mitte dieser Kategorien. Hier wird also sowohl auf das selbständige Arbeiten und auch das Zeigen des Lösungsweges gleichermaßen geachtet.

In allen Übungen gibt es einen Überblick über die für das Übungsblatt relevanten Teile der Vorlesung.

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	27.10.2017	10.11.2017	Aufgabenstellung 1	Programmgerüst 1
2	17.11.2017	01.12.2017	Aufgabenstellung 2	Programmgerüst 2
3	15.12.2017	08.01.2018	Aufgabenstellung 3	Programmgerüst 3

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.
• Das ausführliche Testen der Implementierung (insbesondere auch auf Randfälle) ist wesentlicher Bestandteil 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!

Die Abgabe der Programm-Codes erfolgt unter Moodle: https://www.moodle.tum.de/course/view.php?id=35186

Die Programmieraufgaben sind prüfungsrelevant!

Klausur

Die Klausur findet am 02.03.2018 statt.

Anmeldung

Für alle Studenten erfolgt die Anmeldung ganz normal über TUMonline.

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 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!

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	E-Mail
Veranstaltungsleiter	Prof. Dr. Hans-Joachim Bungartz	MI 2.5.54	Di 10:00 - 11:00 Uhr und n.V.	Error creating thumbnail: Unable to save thumbnail to destination
Übungsleiter (Organisation/Tutorien)	Michael Obersteiner	MI 02.05.060	n.V.
Übungsleiter (Programmieraufgaben/Tutorien)	Philipp Samfass	LRZ E.2.040	n.V.