Einführung in das Wissenschaftliche Rechnen (Sommersemester 2016)
- Dozent*in: Prof. Dr. Tobias Jahnke
- Veranstaltungen: Vorlesung (0165000), Praktikum (0166000)
- Semesterwochenstunden: 3+3
Bitte registrieren Sie sich hier für die Teilnahme an den Übungen.
Anmeldung für die mündlichen Prüfungen
Die mündlichen Prüfungen zur Vorlesung finden am 8.8.-9.8. und 21.9.-22.9. statt. Bitte schicken Sie bis spätestens 22.7.2016 eine E-Mail an Sonja Becker (sonja.becker@kit.edu) und teilen Sie uns mit, an welchem der Tage Sie geprüft werden möchten. Wenn Sie keine klare Präferenz (z.B. zwischen dem 8.8. und 9.8.) haben, dann können Sie auch gerne mehrere Tage angeben. Wir sammeln zunächst alle Anmeldungen und werden dann nach dem Zufallsprinzip die Prüfungsslots vergeben.
Achtung: Diese E-Mail ersetzt nicht die offizielle Prüfungsanmeldung! Sie müssen sich vor dem 6.8.2016 zusätzlich online anmelden. Die Prüfungen sind bereits freigeschaltet. Wenn Sie Schwierigkeiten bei der Prüfungsanmeldung haben sollten, wenden Sie sich bitte an uns.
Abgabe der Matlab-Dateien (Vorversion/Endversion)
Eine erste Version Ihrer Lösungen der Programmieraufgaben muss spätestens am 22.7.2016 per E-Mail an Patrick Krämer und Simon Baumstark geschickt werden. Voraussetzung ist natürlich, dass Sie Ihre Lösung vor der jeweiligen Deadline einem der beiden Assistenten präsentiert haben.
Sie haben auch nach dem 22.7. noch die Möglichkeit, die bereits abgegebenen Programme durch überarbeitete Versionen zu ersetzen. Ältere Versionen werden dann von uns gelöscht und nicht weiter berücksichtigt. Wer jedoch vor dem 22.7. keine Erstversion abgegeben hat, darf auch nach dem 22.7. keine verbesserten Versionen einschicken.
Wichtig: Schicken Sie bitte keine Updates von einzelnen Files, sondern immer nur ein Update der gesamten Lösung der Aufgabe.
Deadlines für die Abgabe der Endversion:
- 3.8.2016 für Studierende mit Prüfungstermin 8.8. oder 9.8.2016
- 15.9.2016 für Studierende mit Prüfungstermin 21.9. oder 22.9.2016
| Termine | |||
|---|---|---|---|
| Vorlesung: | Montag 11:30-13:00 | SR 1.067 (geändert!) | Beginn: 18.4.2016, Ende: 19.7.2016 |
| Dienstag 11:30-13:00 (14-tägig) | SR 1.067 (geändert!) | ||
| Praktikum: | Dienstag 11:30-13:00 (14-tägig) | -1.031 | Beginn: 20.4.2016, Ende: 20.7.2016 |
| Mittwoch 15:45-17:15 | -1.031 | ||
| Lehrende | ||
|---|---|---|
| Dozent | Prof. Dr. Tobias Jahnke | |
| Sprechstunde: | ||
| Zimmer 3.042 Kollegiengebäude Mathematik (20.30) | ||
| Email: tobias.jahnke@kit.edu | Praktikumsleitung | Dr. Patrick Krämer |
| Sprechstunde: nach Vereinbarung | ||
| Zimmer 3.025 Kollegiengebäude Mathematik (20.30) | ||
| Email: patrick.kraemer3@kit.edu | Praktikumsleitung | Dr. Simon Baumstark |
| Sprechstunde: nach Vereinbarung | ||
| Zimmer -1.024 Kollegiengebäude Mathematik (20.30) | ||
| Email: Simon.Baumstark@kit.edu | ||
Inhalt
Viele Phänomene des täglichen Lebens können durch partielle Differentialgleichungen modelliert werden. Da die meisten dieser Differentialgleichungen so komplex sind, dass keine analytische Lösungsformel bekannt ist, bleibt die Approximation der Lösung durch ein numerisches Verfahren oft die einzige Möglichkeit. Im Mittelpunkt dieser Vorlesung steht die Methode der Finiten Elemente zur numerischen Lösung von partiellen Differentialgleichungen und Eigenwertproblemen. Dabei liegt der Fokus auf praktischen Fragestellungen (Algorithmische Umsetzung, Implementierung, Anwendungen...).
Konzept
Die Lehrveranstaltung folgt dem "Learning-by-doing"-Prinzip: Alle Studierende sollen während des Semesters Schritt für Schritt ein vollständiges Finite-Elemente-Programmpaket in Matlab implementieren und gegen Ende des Semesters auf praxisnahe Probleme anwenden. Deshalb wird zusätzlich zur dreistündigen Vorlesung eine dreistündiges (!) Programmierpraktikum im Rechnerpool angeboten, in dem die Studierenden unter Anleitung der Tutoren Programmieraufgaben lösen werden. Neben dem Inhalt der Vorlesung sind Programmieraufgaben Gegenstand der mündlichen Abschlussprüfung.
Voraussetzungen
Grundwissen über gewöhnliche und partielle Differentialgleichungen und numerische Methoden sowie gute Matlab-Kenntnisse und Spaß am Programmieren. Der Inhalt der Vorlesung Numerische Methoden für Differentialgleichungen (WS 2015/16) wird nicht unmittelbar vorausgesetzt, bietet aber eine gute Grundlage.
Vorlesungsnotizen
... stehen nicht mehr zur Verfügung.
Übungsblätter
Bitte registrieren Sie sich hier für die Teilnahme an den Übungen.
Übungsblatt 1: Finiten Differenzen für die Poisson-Gleichung
Übungsblatt 2: Lineare finite Elemente zu einer vorgegebenen Triangulierung
Dateien der Triangulierungen
Übungsblatt 3: Lineare finite Elemente mit inhomogenen Randbedingungen
Dateien der Triangulierungen
Übungsblatt 4: Quadratische Elemente
Dateien der Triangulierungen
Hilfsfunktion triag_lin2quad.m (neue Version)
Übungsblatt 5: Erzeugung von Triangulierungen (korrigierte Fassung)
Übungsblatt 6: Wo schlägt der Blitz ein?
Datei der Triangulierung
Übungsblatt 7: Mehrgitterverfahren
Ausgangstriangulierung
Übungsblatt 8: Räuber-Beute System (verbesserte Fassung)
Beispiel zur Erzeugung von Filmen mit Matlab. Dieses Programm erzeugt bei Aufruf eine Datei my_first_movie.mp4, die Sie sich in einem geeigneten Viewer ansehen können. Wenn Sie die relevanten Zeilen in Ihr Programm kopieren, können Sie damit einen Film der Lösung des Räuber-Beute-Systems erzeugen.
Musterlösungen
... wurden inzwischen gelöscht.
Termine
An den Terminen am Dienstag (11:30-13:00 Uhr) wird entweder eine Vorlesung oder eine Übung stattfinden. Hier die Termine:
Vorlesung: 19.4., 26.4., 10.5., 17.5., 31.5., 14.6., 28.6.
Übung: 3.5., 24.5., 7.6., 21.6., 5.7., 12.7., 19.7.
RAUMÄNDERUNG: Aufgrund der unerwartet hohen Teilnehmerzahl findet die Vorlesung ab sofort im SR 1.067 statt. Einzige Ausnahme: Am 28.06.2016 findet die Vorlesung im SR 3.61 statt.