Vorlesung: Einführung in die Numerik / Numerik für Studierende der Naturwissenschaften (FS 2022)

Vorlesender:

Prof. Dr. Helmut Harbrecht

Inhalt der Vorlesung:

Die Aufgabe der Numerik ist die Konstruktion und Analyse von Algorithmen zur Lösung mathematischer Aufgaben. Diese mathematischen Aufgaben stammen zum Beispiel aus Technik, Naturwissenschaften, Wirtschaftswissenschaften und Sozialwissenschaften. Mathematische Methoden sind häufig auf ein spezielles Anwendungsgebiet zugeschnitten. Sobald Zahlenwerte erlaubt sind, treten jedoch überall ähnliche Probleme auf. Beispielsweise treten in 70% aller Anwendungen lineare Gleichungssysteme auf.

Vorkenntnisse:

Grundkenntnisse in Analysis und Linearer Algebra werden empfohlen.

Vorlesungszeiten:

10477-01 / 12954-01:Mo 14:15-16:00 Uhr, Pharmazentrum, Hörsaal 1
10477-01:Di 11:15-12:00 Uhr, Geographie, Hörsaal 5-01 (nicht für Studierende der Naturwissenschaften)

Die Vorlesung Numerik für Studierende der Naturwissenschaften (12954-01) ist eine zweistündige Vorlesung mit Übungen 12954-0X (4 KP) und richtet sich an ein breites Publikum. Speziell müssen nur die Übungsaufgaben ohne Sternchen bearbeitet werden. Demgegenüber ist die Vorlesung Einführung in die Numerik (10477-01) dreistündig und wird ebenfalls durch Übungen 10478-0X ergänzt (7 KP). Sie vertieft die mathematische Theorie und richtet sich primär an Studierende der Mathematik sowie an Studierende der Computational Sciences, welche an der Vertiefungsrichtung Computational Mathematics interessiert sind.

Übungsbetrieb:

Termine:Mi08.15-10.00 Uhr,Spiegelgasse 5, Seminarraum 05.001Tobias Bisang
Mi14.15-16.00 Uhr,Kollegienhaus, Seminarraum 106Xeno Rutschmann
Do10.15-12.00 Uhr,Kollegienhaus, Hörsaal 119Emily Gajendran
Mi08.15-10.00 Uhr,Spiegelgasse 5, Seminarraum 05.002Remo von Rickenbach(für Studierende der Naturwissenschaften)
Mi08.15-10.00 Uhr,Spiegelgasse 1, Seminarraum 00.003Martin Ramm(für Studierende der Naturwissenschaften)
Mi08.15-10.00 Uhr,Bernoullistrasse 30/32, kleiner Hörsaal 120Joshua Jonasch(für Studierende der Naturwissenschaften)

Assistierende: Tobias Bisang, Emily Gajendran, Joshua Jonasch, Martin Ramm, Xeno Rutschmann, Remo von Rickenbach (Koordinator)
Testatkriterien:50% der Punkte aus den theoretischen Aufgaben (für 12954-0X: nur von den Aufgaben ohne Sternchen)
50% der Punkte aus den Programmieraufgaben (Quelltext mit Plots sind als komplettiertes MATLAB-Livescript und als pdf-File abzugeben)
Bestehen der Schlussklausur (Details siehe weiter unten)

Die Übungsblätter werden jeweils montags ausgegeben und sind dann montags um 14 Uhr in der nachfolgenden Woche abzugeben. In der Woche vor der Basler Fasnacht findet in den Übungen eine Einführung in MATLAB statt. Der reguläre Übungsbetrieb startet am Mittwoch, den 16.03.2022.

Übungsblätter:

  • blatt1.pdf, prog1.mlx
  • blatt2.pdf, prog2.mlx
  • blatt3.pdf, prog3.mlx
  • blatt4.pdf, prog4.mlx
  • blatt5.pdf, prog5.mlx
  • blatt6.pdf, prog6.mlx
  • blatt7.pdf, prog7.mlx
  • blatt8.pdf, prog8.mlx
  • blatt9.pdf, prog9.mlx
  • blatt10.pdf, prog10.mlx
  • blatt11.pdf, prog11.mlx
  • Schlussklausur:

    Zeit:Montag, den 30.05.2022, um 14:00-16:00 Uhr
    Ort: Kollegienhaus, Hörsaal 001 (Einführung in die Numerik)
    Pharmazentrum, Hörsaal 1 (Numerik für Studierende der Naturwissenschaften)
    Erlaubte Hilfsmittel: ein (doppelseitig) beschriebenes A4-Blatt (per Hand geschrieben oder getippt, dann jedoch mindestens 12pt Schriftgrösse, keine Beispielaufgaben), kein Taschenrechner.

    Skript:

    Die Vorlesung richtet sich nach diesem Vorlesungsskript, das hier als Lernhilfe zur Verfügung gestellt wird. Korrekturhinweise sind erwünscht und können gerne bei Prof. Dr. Helmut Harbrecht eingereicht werden. Auf Switchtube stehen zusätzlich die Videoaufzeichnungen der Vorlesung vom letzten Jahr zur Verfügung. Den Link hierzu findet man auf dem ADAM-Workspace zur Vorlesung. Die Themen der Vorlesung sind allesamt auch in meinem gemeinsam mit Michael Multerer verfassten Lehrbuch Algorithmische Mathematik: Graphen, Numerik und Probabilistik enthalten, welches im Springer-Verlag erschienen ist.

    Prüfungsthemen:

    Geprüft werden die Inhalte der Vorlesung. Insbesondere sollten Sie mit den folgenden Themen vertraut sein.

    Projekt:

    Zur Vorlesung wird ein vertiefendes Programmierprojekt (1 KP) angeboten. Es beschäftigt sich mit der numerischen Lösung von Differentialgleichungen.

    Betreuung: Merlin Fallahpour, Ramon Locher
    Ausgabe des Projekts: Do 31.03.2022
    Besprechung der Aufgaben: Mo 03.04.2022 (13.15-14.00 Uhr)
    weitere Besprechungstermine: Mo 09.05.2022 (13.15-14.00 Uhr)
    Fr 03.06.2022 (13.15-14.00 Uhr)
    Di 21.06.2022 (13.15-14.00 Uhr)
    Abgabe des Projekts: Do 30.06.2022
    Hilfsmaterial: Beilage