Numerische Simulation, Teil A (Num. Behandlung gewöhnlicher DGL)

Aus Numerik

Aktuelles:

03.05.2012: Das Aufgabenblatt zur Vorbereitung des 2. Tutoriums ist im ILIAS verfügbar. WICHTIG: Ohne die Vorleistungen wird das Tutorium als nicht bestanden gewertet!

Die Montagstermine des Tutoriums beginnen um 13:15 Uhr

Stellen Sie bitte sicher, dass übers ILIAS versandte Nachrichten Sie zeitnah erreichen, z.B. mit einer Mailweiterleitung!

Inhalt

Das zentrale Thema der Vorlesung ist die numerische Behandlung von Anfangs- und Randwertprobleme für gewöhnliche Differenzialgleichungen. Die behandelten numerischen Methoden für Anfangswertprobleme umfassen Einschritt-, Mehrschritt- und Extrapolations- Verfahren mit Berücksichtigung von Schrittweitensteuerung, Adaptivität und Fehlerschätzer, Stabilität, Konsistenz und Konvergenz. Für Randwertprobleme werden Schieß-Verfahren, Differenzen-Verfahren und die Methode der finiten Elemente vorgestellt. Als Hilfsmittel werden numerische Integration, Interpolation und Approximation, Lösung von linearen und nichtlinearen Gleichungssystemen dort behandelt, wo sie gebraucht werden.

Lernziele

Die Studierenden kennen grundlegende Techniken der numerischen Approximation für gewöhnliche Differenzialgleichungen und können numerische Verfahren in Algorithmen umsetzen und einfache Rechenprogramme schreiben. Die Studierenden können die Qualität der erzielten Ergebnisse bewerten.

Literatur

C.-D. Munz, T. Westermann: Numerische Behandlung gewöhnlicher und partieller Differenzialgleichungen, 2. Auflage, Springer 2009, E-Book

Dozenten

Prof. Dr. C.-D. Munz
Dipl.-Ing. M. Staudenmaier, Dipl.-Ing. T. Bolemann (Tutorien)

Termine SS 2012

Die Lehrveranstaltung wird jedes Sommersemester angeboten.

Vorlesung: Mittwochs, 09:45 - 11:15 Uhr (V38.01)
Übungen: Es gibt keinen separaten Termin für die Übungen. Übungen und Vorlesungen teilen sich den Mittwochs-Termin.
Tutorien: Die Tutorien finden in kleinen Gruppen an verschiedenen Terminen statt. Eine separate Anmeldung für die Tutorien wird zu Beginn der Vorlesung freigeschaltet.


Nr.	Tag	Thema Vorlesung	Übungen	Tutorien / Klausuren (Termine vorläufig)
1	11.04.	Numerische Integration		1. Aufgabenblatt: Ausgabe
2	18.04.	Numerische Integration	Struktogramme, Rechteck-, Sehnentrapez-Mittelpunktregel
3	25.04.	Numerische Integration		1. Aufgabenblatt: Tutorien
4	02.05.	AWP: implizit, explizit, Heun, Stabilität, RK		1. Aufgabenblatt: Tutorien
5	09.05.	AWP: RK,Mehrschritt-Verfahren		2. Aufgabenblatt: Ausgabe, Tutorien
6	16.05.	RWP: Schießverfahren, FE	Anfangswertprobleme	2. Aufgabenblatt: Tutorien
7	23.05.	RWP: FE		2. Aufgabenblatt: Abgabe, Klausur Nr. 1
8	30.05.	Pfingstferien
9	06.06.	RWP: FE		3. Aufgabenblatt: Ausgabe
10	13.06.	RWP: FE	RWP: FE	3. Aufgabenblatt: Tutorien
11	20.06.	RWP: Differenzen		3. Aufgabenblatt: Tutorien
12	27.06.	Interpolation		3. Aufgabenblatt: Tutorien
13	04.07.	Lineare Algebra		3. Aufgabenblatt: Abgabe
14	11.07.	Nichtlineare Gleichungen	Hilfsmittel Numerik
15	18.07.			Klausur Nr. 2 (Freitag, 20.07.)

Skript

Übungen

Vorlesungsaufzeichnungen

Die Vorlesungsaufzeichnungen stehen auf dem Streamingserver der Uni Stuttgart zur Verfügung.

Bitte beachten Sie, dass der vom RUS empfohlene Player nicht in der Lage ist, die Aufzeichnungen abzuspielen. Bitte laden Sie Sich die aktuellste Playersoftware vom Hersteller herunter:

Downloadseite des Herstellers

Tutorien

Ein aktiver ILIAS-Account ist zur Teilnahme an den Tutorien unbedingt erforderlich. Bitte beachten Sie, dass ILIAS Mails von Dozenten nur an die Studmail-Adresse weiterleitet. Damit Sie eine ILIAS-Mail auch auf Ihren privaten Mail-Account weiterleiten können müssen Sie die Studmail-Adresse an den privaten Mail-Account weiterleiten. Diese Weiterleitung auf Ihre private Mail-Adresse können Sie manuell im Studmail-Account einrichten

Anmeldung

Eine Teilnahme am Tutorium und eine Bewertung der Leistungen sind nur möglich, wenn Sie am Ende des Anmeldezeitraums in genau einer Gruppe angemeldet sind!

Die aktuelle Terminliste: Tutorien Termine SS 2012

Anmerkung zu den Montagsterminen: Das Tutorium beginnt um 13:15 Uhr, um Kollisionen mit den Thermo-Übungen zu vermeiden. Wir sind mit den Tutorien i.d.R. etwas früher fertig, so dass kein Konflikt mit den Luftfahrttechnik-Übungen zu erwarten ist.

Für die Teilnahme an den Laptop Gruppen ist ein persönliches Notebook zwingend notwendig. Sie benötigen außerdem einen eigenen Eduroam-Zugang. Die CIP-Pool Gruppen haben ein Kapazität von 20 Personen und die Laptop Gruppen eine Kapazität von 25 Personen.

Damit Sie testen können, ob das Vip-Lab Web-Applet auf Ihrem Laptop läuft steht ein Testmodul in ILIAS online. Starten Sie das Modul indem Sie es anklicken. Bestätigen Sie diverse Java-Pop-Up's mit yes. Anschließend sollte das Web-Applet laufen. Damit man das Web-Applet starten kann, muss man ggf. mit dem VPN-Client eingeloggt sein.

Hörsaal

Wenn im Terminplan von "Hörsaal" ohne weitere genaue Angabe die Rede ist, ist der V21.01 im IAG gemeint.

IAG-Seminarraum

Der IAG-Seminarraum befindet sich am vorderen Ende des IAG-Kellergeschoss. Wenn Sie also am Vordereingang reinkommen und in den Keller gehen, dann laufen Sie direkt in den Seminarraum hinein.

Gruppen wechseln / Termine mit anderen tauschen

Sie können die Gruppen oder auch einzelne Termine nach belieben untereinander tauschen. Vorrang hat jedoch immer derjenige, der auch angemeldet ist, d.h. wenn Sie unangemeldet zu einem Tutorium erscheinen, haben immer diejenigen Vorrang, die sich offiziell über ILIAS angemeldet haben. Sollten dann auch noch keine Plätze mehr frei sein können Sie am Tutorium nicht teilnehmen und müssen zu einem anderen Termin kommen.

1. Tutorium (Einführungs-Tutorium, unbewertet)

Für das Einführungs-Tutorium gibt es kein Vorbereitungs- oder Abgabe-Blatt. Bringen Sie das ausgedruckte Aufgabenblatt in die Tutorien mit.

Aufgabenblatt Einführungs-Tutorium

2. Tutorium (bewertet)

Um am Tutorium teilzunehmen, muss das Vorbereitungs-Blatt vollständig bearbeitet in das Tutorium mitgebracht werden. Sollte das Blatt nicht bearbeitet werden und keine Ausarbeitung zu Beginn des Tutoriums vorliegen, kann am Tutorium nicht teilgenommen werden.

Matlab-Files:

3. Tutorium (bewertet)

Um am Tutorium teilzunehmen, muss das Vorbereitungs-Blatt vollständig bearbeitet in das Tutorium mitgebracht werden. Sollte das Blatt nicht bearbeitet werden und keine Ausarbeitung zu Beginn des Tutoriums vorliegen, kann am Tutorium nicht teilgenommen werden.

Abgaben

Zum 2. und 3. Tutorium gibt es jeweils eine Abgabe, welche bewertet wird und in die Gesamtnote einfließt. Damit eine Abgabe bewertet werden kann ist eine erfolgreiche Teilnahme am Tutorium für die Abgabe erforderlich. Ohne erfolgreiche Teilnahme am Tutorium kann die Abgabe nicht gewertet werden!

Die Abgabe erfolgt über ILIAS. Dort können Sie unter "1. Abgabe" Ihre Lösung hochladen.

Folgende Dateien gehören in die Abgabe:

Bei Gruppenarbeit müssen alle Gruppenmitglieder zu Beginn des PDF's aufgelistet werden. Weiterhin muss jedes Gruppenmitglied seine eigene Einreichung in ILIAS machen, andernfalls kann er/sie bei der Bewertung nicht berücksichtigt werden.
Geben Sie in jeder Ihrer Datein Ihren Namen und Ihre Matrikelnummer an.
Eine Datei mit dem Quellcode: Abgabe1.m
Eine pdf-Datei mit den Diagrammen und den schriftlichen Antworten zu den einzelnen Aufgaben. In dieser Datei beﬁndet sich auch das Struktogramm. Dieses kann am besten eingescannt werden. Plots müssen per Screen-Shot in das pdf eingebunden werden.

Es dürfen nur die beiden oben genannten Dateien abgegeben werden. Es sollen nur zwei Dateien abgegeben werden. Wenn Ihre Abgabe mehr als zwei Dateien enthält kann sie nicht gewertet werden. Insbesondere eine Sammlung von 10 oder mehr Dateien wird nicht berücksichtigt.

Bewertung

Die Vorbereitung zum Tutorium, die Teilnahme am Tutorium sowie die dazugehörige Abgabe werden jeweils bewertet. Das Einführungstutorium ist unbewertet. Insgesamt gibt es je Tutorium 10 Punkte, die wie folgt verteilt werden:

Vorbereitung: 1,5 Punkte
Tutorium: 2,5 Punkte
Abgabe: 6 Punkte

Programmieren

Im Rahmen der Tutorien wird das Matlab-ähnliche Num-Lab Web-Applet verwendet. Eine Installation von Matlab ist hierbei nicht erforderlich, da es sich um eine komplett Browser-Basierte Anwendung handelt, welche mit den meisten Browsern (Firefox, IE, etc.) gestartet werden kann. Eventuell muss eine aktuelle Version von Java installiert werden um das Applet im Browser starten zu können.

Hilfe rund um Matlab gibt es im Matlab Manual. Es werden zu Beginn der Vorlesung Tutorien zur Verwendung des Num-Lab Web-Applets angeboten. Vorherige Programmier-Kenntnisse sind nicht notwendig. Alle notwendigen Kenntnisse werden im Laufe der Tutorien vermittelt.

Prüfung

Bitte beachten Sie die Regelung zur Prüfung im Modul Numerische Simulation .

Während des Semesters werden 2 lehrveranstaltungsbegleitende, schriftliche, benotete Prüfungen, welche jeweils 60 Minuten Länge haben, stattfinden.

Voraussichtliche Termine:

1. Prüfung: Mi 23.05. Beginn: 15:45 Uhr (Hörsäle 7.02 , 38.01 , 57.03, 47.02)
2. Prüfung: Fr 20.07. Beginn: 14:00 Uhr (Hörsäle 53.01 , 57.03 , 47.02)

Krankheitsfall

Falls Sie an einer Teilprüfung zum Modul Numerische Simulation krankheitsbedingt nicht teilnehmen können, geben Sie sobald als möglich ein Attest über das Prüfungsdatum im Sekretariat des IAGs ab. Wir teilen Ihnen dann den Termin der mündlichen Prüfung in Bälde mit.
Bitte melden Sie sich nicht beim Prüfungsamt krank!

Struktur

Die Prüfung besteht aus einem Fragenteil (multiple-choice) und einem Aufgabenteil mit zwei Aufgaben.

Aus gegebenem Anlass ein paar Hinweise zu den Multiple-Choice-Aufgaben:

Pro Frage sind 3 oder 4 Antworten vorgegeben.
Von diesen ist genau eine richtig.
Es gibt die für diese Frage vorgesehene Punktzahl genau dann, wenn ausschließlich die richtige Antwort ausgewählt wurde. Andernfalls gibt es 0 Punkte für diese Frage. Ein Punktabzug erfolgt nicht. D.h. die Frage nicht zu beantworten ist nicht besser als eine falsche Antwort!

Hilfsmittel

Die Hilfsmittel sind sowohl im Fragen- als auch im Aufgabenteil zugelassen.

Zugelassene Hilfsmittel sind das Buch zur Vorlesung (kostenlos erhältlich als EBook über die Webseite der Unibibliothek), das Skript zur Vorlesung sowie beliebige andere Numerikbücher. Diese dürfen als solches erkennbare Notizen enthalten. Eigenhändige Aufzeichnungen, vor allem von komplett gelösten Aufgaben (z.B. Übungsmitschriebe) sowie selbst erstellte Formelsammlungen oder Zusammenfassungen - sowohl handschriftlich als auch maschinell - sind nicht zugelassen.

Alte Prüfungsaufgaben (Bachelor)

Alte Prüfungsaufgaben (Diplom)

Achtung: bei den hier eingestellten Prüfungsaufgaben handelt es sich um alte Prüfungsaufgaben, welche im Vordiplom gestellt wurden. Zukünftige Prüfungen für den Bachelor werden sich von diesen Prüfungen unterscheiden.

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