Numerisches Programmieren - Summer 09

Term

Summer 09

Lecturer

Univ.-Prof. Dr. Thomas Huckle

Time and Place

Fr, 12:00 - 13:30, MI HS 2

Übungen: siehe unter Übungstermine

Audience

Studiengang Informatik (Bachelor) (Modul IN0019, Zusatzcredit (nur im WS!): Modul IN0023)

Tutorials

Stefanie Schraufstetter, Michael Lieb

Exam

Fr, 17.7.09, 13-15 Uhr, CH21010 (Details siehe unter Klausur!)

Semesterwochenstunden / ECTS Credits

5 SWS (2V + 3Ü) / 6 Credits

TUMonline

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Willkommen zur Veranstaltung Numerisches Programmieren im Sommersemester 2009!

Das Numerische Programmieren ist eine Pflichtveranstaltung im Bachelor Informatik, bestehend aus einer zweistüdigen Vorlesung mit Klausur und einem dreistüdigen 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.

Aktuelles

22.06.2009	Die Rubrik Klausur wurde aktualisiert. Dort finden Sie ab sofort auch das Merkblatt zur Klausur, das in der Vorlesung am 26.6.09 verteilt wird.

Vorlesung

An dieser Stelle werden während des Semesters die Vorlesungsfolien bereitgestellt werden. Hier das Merkblatt zur Veranstaltung.

Folien begleitend zur Vorlesung:

1. Vorlesung vom 24.04.09

2. Vorlesung vom 08.05.09

3. Vorlesung vom 15.05.09

4. Vorlesung vom 22.05.09

5. Vorlesung vom 29.05.09: Teil 1, Teil 2

6. Vorlesung vom 05.06.09

7. Vorlesung vom 12.06.09: Teil 1, Teil 2

8. Vorlesung vom 19.06.09

9. Vorlesung vom 26.06.09: Teil 1, Teil 2

10. Vorlesung vom 03.07.09

Die Vorlesungsfolien des vergangenen Jahres (z.B. zum Ausdrucken vor der Vorlesung) finden Sie hier.

Vorlesungsskript von Prof. Bungartz:

• 1. Kapitel: Motivation and Introduction

• 2. Kapitel: Interpolation

• 3. Kapitel: Numerical Quadrature

• 4. Kapitel: Direct Methods for Solving Systems of Linear Equations

• 5. Kapitel: Ordinary Differential Equations

• 6. Kapitel: Iterative Methods: Roots and Optima (erweiterte Version)

• 7. Kapitel: The Symmetric Eigenvalue Problem

Zur Vertiefung der Inhalte, als Lernvorlage und Nachschlagewerk empfiehlt sich insbesondere das Buch von Prof. Huckle Numerische Methoden für Informatiker. Einen kleinen Ausschnitt aus der Vielzahl an Veröffentlichungen zu den Themen der Vorlesung stellt die folgende Literaturliste dar.

• 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
• Stoer, Bulirsch: Numerische Mathematik, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, Band 1 (8. Auflage 1999) und Band 2 (4. Auflage 2000)
• 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

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	Mi	11:15-13:15	00.13.054	Knaute
2	Fr	10:00-12:00	00.08.059	Schraufstetter

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!

• Basiswissen Konkrete Mathematik
  Diese 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.

• Merkblatt zur Vorlesung

• 1. Übung (Zahlendarstellung, Rundungsfehler): 4.-8.5.09

Aufgabenblatt, Lösung

Matlab Programm archimedes.m zu Aufgabe 4

• 2. Übung (Kondition, Stabilität): 11.-15.5.09

Aufgabenblatt, Lösung

Matlab Programm deriv_approx_sin.m zu Aufgabe 2

• 3. Übung (LGS): 18.-22.5.09

Aufgabenblatt, Lösung

• 4. Übung (Lineare Ausgleichsrechnung): 25.-29.5.09

Aufgabenblatt, Lösung

• 5. Übung (Interpolation): 1.-5.6.09

Aufgabenblatt, Lösung

• 6. Übung (stückweise Interpolation): 8.-12.6.09

Aufgabenblatt, Lösung

Matlab Programm visHermiteSin.m: Hermite-Interpolation am Beispiel der Funktion sin(x)

Matlab Programm spline_easy2.m: Spline-Interpolation am Beispiel der Funktion sin(x), n=2

Matlab Programm spline_easyN.m: Spline-Interpolation am Beispiel der Funktion sin(x), n=beliebig

Matlab Programm spline_easyN_naturalBC.m: Spline-Interpolation am Beispiel der Funktion sin(x), n=beliebig, natürliche Randbedingungen

Mathematik-Programm der Fachhochschule Augsburg. U.a. anschauliche Darstellung von Hermite-Kurven

• 7. Übung (Numerische Quadratur): 15.-19.6.09

Aufgabenblatt, Lösung

• 8. Übung (Extrapolation, Diskrete Fourier-Transformation): 22.-26.6.09

Aufgabenblatt, Lösung

Matlab Programm dft_demo.m: Demo der Fourier-Trafo

Matlab Programm dft_script_aufgabe2.m: Skript zur Demo der Fourier-Trafo am Beispiel der Funktionen von Aufgabe 2v)

Java-Applet zur Darstellung von Fourier-Reihen

• 9. Übung (FFT, Fixpunktiteration): 29.6.-3.7.09

Aufgabenblatt, Lösung

• 10. Übung (Iterative Verfahren II): 6.-10.7.09

Aufgabenblatt, Lösung

• 11. Übungsblatt (ODE) mit einfachen ODE-Aufgaben zum Selbststudium:

Aufgabenblatt

Die Lösung dazu gibt's am Montag. :-)

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	08.05.2009	25.05.2009	Aufgabe_1	Programmrahmen_1
2	22.05.2009	08.06.2009	Aufgabe_2	Programmrahmen_2
3	05.06.2009	29.06.2009	Aufgabe_3	Programmrahmen_3, zur Information: How_to_share_a_secrete
4	19.06.2009	06.07.2009	Aufgabe_4	Programmrahmen_4

Hinweise zur Bearbeitung

• Arbeiten Sie in einer Gruppe (bis zu 3 Personen). Vier/Sechs Augen sehen mehr als zwei.
• Beginnen Sie frühzeitig mit der Bearbeitung der Aufgaben und nutzen Sie das Angebot der Programmieraufgaben.
  Die Programmieraufgaben sind klausurrelevant!
• Kompilieren und testen Sie Ihre Lösungsvorschläge vor der Abgabe noch einmal auf den SUN-Rechnern der Rechnerhalle! Wenn Ihre java-Klassen dort nicht lauffähig sind, kann die Abgabe nicht getestet werden.
• Bei Fragen zu den Programmieraufgaben nutzen Sie die Sprechstunde mittwochs von 14:00 bis 14:30 Uhr in 02.05.036 (Michael Lieb).
• Die Abgabe der Programm-Codes erfolgt per Email an die folgende Adresse: liebm@in.tum.de

Die Programmieraufgaben sind prüfungsrelevant!

Zusatzcredit

Der Zusatzcredit (notwendig bei Nebenfach Mathematik) kann nur im Wintersemester erworben werden. Um diesen zu erlangen, muss am Ende des Wintersemesters ein zusätzliches Übungsblatt zu einem ausgewählten Kapitel der Numerik selbstständig bearbeitet werden. Der Besuch der Veranstaltung "Numerisches Programmieren" im selben Semester ist hierfür nicht erforderlich.

Klausur

siehe auch Prüfungskalender Informatik

Die Klausur findet am Freitag, den 17.7.09 von 13-15 Uhr im großen Chemie-Hörsaal CH 21010 (Hans-Fischer-Hörsaal) statt. Dieser liegt direkt rechts neben dem Haupteingang des Chemie-Gebäudes (siehe Raumplan).

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.

Für Studenten, die Informatik (Bachelor) studieren, erfolgt die Anmeldung ganz normal über TUMonline. Studenten anderer Fachrichtungen schicken bitte zur Anmeldung bis spätestens 8.7.09 eine kurze Email mit Name, Matrikelnummer und Studiengang an schraufs@in.tum.de.

Bitte beachten Sie auch das Merkblatt zur Klausur!

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.

Bitte schauen Sie vor der Prüfung nochmals auf die Webseite, falls sich Änderungen ergeben haben sollten!

Kontakt

Funktion	Name	Raum	Sprechstunde	E-Mail
Veranstaltungsleiter	Prof. Dr. Thomas Huckle	02.05.044	Mi 10-11	huckle@in.tum.de
Übungsleiter (Organisation/Tutorien)	Stefanie Schraufstetter	02.05.060	Di-Do 10-11	schraufs@in.tum.de
Übungsleiter (Programmieraufgaben)	Michael Lieb	02.05.036	Mi 14:00-14:30 und n.V.	liebm@in.tum.de
Tutor	Philip Knaute	n.a.	n.a.	n.a.