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

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, 3. Auflage, Springer 2012, E-Book

Dozenten

• Prof. Dr. C.-D. Munz
• Dipl.-Ing. M. Staudenmaier, Dipl.-Ing. M. Boger (Tutorien)

Termine SS 2013

Die Lehrveranstaltung wird jedes Sommersemester angeboten.

• Vorlesung: Mittwochs, 09:45 - 11:15 Uhr (V47.02)
• 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.

Skript

• Übersicht zu Struktogrammen
• Kapitel 0: Einleitung
• Kapitel 1: Numerische Integration
• Kapitel 2: Anfangswert-Probleme
• Kapitel 3: Randwert-Probleme
• Kapitel 4: Werkzeuge in der Numerischen Mathematik

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!

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 40 Personen und die Laptop Gruppen eine Kapazität von 20 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.

Tutorien

Es werden 3 Tutorien im SS13 stattfinden. Die Liste mit genauen Terminen finden Sie im ILIAS. Das Aufgabenblatt zum Einführungstutorium ist online. Sie finden es im ILIAS. Bitte drucken Sie das Blatt aus und bringen Sie es zu Ihrem Tutoriumstermin mit!

Gruppen wechseln / Termine mit anderen tauschen

Sie können die Gruppen oder auch einzelne Termine in Ausnahmefällen untereinander tauschen.

Abgaben

Nach den Tutorium gibt es jeweils ein Aufgabenblatt zur Bearbeitung und Abgabe, welches bewertet wird und in die Gesamtnote einfließt. Damit eine Abgabe bewertet werden kann, ist eine Teilnahme am Tutorium zwingend erforderlich. Ohne Teilnahme am Tutorium kann die Abgabe nicht gewertet werden!

Die Abgabe erfolgt über ILIAS. Dort können Sie Ihre Lösung hochladen. Es ist möglich, die Aufgabe in Gruppen zu max. 3 Personen zu bearbeiten. Beachten Sie dazu den Hinweis zur Gruppenarbeit weiter unten.

Folgende Dateien gehören in die Abgabe:

• Eine Datei mit dem Quellcode: Abgabe.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.
• Geben Sie in jeder Ihrer Datein Ihren Namen und Ihre Matrikelnummer an.
• 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.

Es sind nur die beiden genannten Dateien abzugeben, sollten Ihre Abgabe weitere Dateien enthalten, so werden diese nicht gewertet.

Bewertung

Die Abgaben werden mit jeweils max. 10 Punkten bewertet.

Programmieren

Im Rahmen der Tutorien wird ViPLab verwendet. Eine Installation von Matlab ist hierbei nicht erforderlich, da es sich um eine komplett browserbasierte 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.

Weitere Informationen (FAQ, Dokumentation) zu ViPLab (Virtuelles Programmierlabor) finden Sie auf der ViPLab Homepage. Eine Support-Seite mit finden Sie im ILIAS unter ViPLab-Support. Da sich ViPLab noch in der Entwicklung befindet, sind konstruktive Kritik und Verbesserungsvorschläge durchaus erwünscht!

Hilfe rund um Matlab gibt es im Matlab Manual. Im Einführungstutorium gibt es eine Einführung in ViPLab.

Prüfung

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

Während der beiden Semester finden jeweils 2 lehrveranstaltungsbegleitende schriftliche, benotete Prüfungen statt, welche jeweils 60 Minuten Länge haben.

Prüfungstermine für SS13

• 1. Prüfung: Mi 05.06.2013 Beginn: 17:30 Uhr, Hörsäle: 57.03, 47.03, 47.02, 47.01
• 2. Prüfung: Di 16.07.2013 Beginn: 17:30 Uhr, Hörsäle: 53.01, 47.03, 47.02, 7.02

Sprechstunde

Für Fragen bezüglich der Prüfung und der ersten Abgabe gibt es an den folgenden Terminen eine Sprechstunde:

• 22.5.13: 13:00-14:00 Uhr (Raum 1-010)
• 29.5.13: 13:00-14:00 Uhr (Raum 1-010)

Krankheitsfall

Falls Sie an einer Teilprüfung zum Modul Numerische Simulation krankheitsbedingt nicht teilnehmen können, geben Sie umgehend ein Attest im Sekretariat des IAGs ab. In diesem Falle wird die Prüfung mündlich nachgeholt.
Bitte melden Sie sich nicht beim Prüfungsamt krank!

Struktur

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

Bei den Multiple-Choice-Aufgaben gilt:

• 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

• SS2011/1 (08.06.2011)
• SS2012/1 (06.06.2012)