Computerorientiertes Problemlösen

Transkript

1 Computerorientiertes Problemlösen September 2013 Dr. Robert Strehl WS

2 Organisatorisches Zeit Mo Di Mi Do Fr 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 Vorlesung hier im HG II, Hörsaal 7 Übungsgruppe 1 und Übungsgruppe 2 im Retinapool der Elektround Informationstechnik, Raum P , für alle ohne eigenen Laptop und in den Seminarräumen der Mathematik, Raum M611 und M1011, für alle mit eigenem Laptop

3 Lageplan

4 Organisatorisches Übungen insgesamt 4 Übungsaufsblätter mit je 2 Aufgaben können (und sollten!) in 2er- bzw. 3er-Gruppen bearbeitet werden Kriterien für den Scheinerwerb 75% der Übungsaufgaben müssen erfolgreich bearbeitet und von einem der Übungsgruppenbetreuer abgenommen werden lauffähigs Programm vorführen und erklären Übungsaufgaben können auf den Rechnern im Retina-Pool oder auf eigenen Laptops mit MATLAB R oder Octave bearbeitet werden jeder aus der Gruppe muss das Programm erklären können!

5 Ziele der Veranstaltung Vorbereitung auf die Vorlesung Numerik I mit praktischen Übungen (numerische Algorithmen sollen in MATLAB R oder Octave programmiert werden) Computerorientiertes Lösen mathematischer Probleme erlernen: Aufgabenstellung in numerischen Algorithmus umformulieren Bsp: invertiere Matrix A A 1 =Gausselimination(A) Algorithmus in für Computer verständliche Anweisungen zerlegen Bsp: für alle Zeilen i = 1,..., n for i=1:n Berechnete Ergebnisse mit mathematischem Verstand bewerten Bsp: warning: inverse: matrix singular to machine precision, rcond = e-18

6 Numerisches Softwarewerkzeug MATLAB R Eigenschaften Etablierte kommerzielle Software für numerische Berechnungen Unterstützung aller gängigen Betriebssysteme (M-files sind portabel) Interaktive, benutzerfreundliche Programmierumgebung (in Java) Sehr umfangreiche Bibliothek von mathematischen Funktionen Erweiterbar durch (kommerzielle) Toolboxen und kostenlose M-files Schnittstellen zu Hochsprachen wie C und Fortran sind vorhanden Bezugsquelle Kommerzieller Vertrieb durch die Firma MathWorks R Studentenversion kostet ca. 100 e

7 MATLAB R Umgebung

8 Open-Source Alternative GNU Octave Eigenschaften Weitgehend sprachkompatibel zu MATLAB R (M-files lauffähig) Funktionsumfang entspricht der Basisversion von MATLAB R Unterstützung aller gängigen Betriebssysteme Erweiterbar durch Packages Benutzerfreundliche Programmierumgebung in Entwicklung Kostenlose Nutzung auf privaten Laptops möglich Bezugsquelle Quellcode und z.t. Binärpakete frei verfügbar Image für USB-Stick auf der Kurshomepage

9 GNU Octave 3.x Umgebung

10 GNU Octave 4.x Umgebung (in Entwicklung)

11 MATLAB R vs. GNU Octave Grundfunktionalität beider Softwarepakete vergleichbar GNU Octave reicht zum Bearbeiten der Übungsaufgaben in diesem Kurs und in den Vorlesungen Numerik 1-2 aus MATLAB R bietet mehr Komfort beim Programmieren und Debuggen speziell von größeren Programmen (z.b. mit GUI) Funktionsumfang von MATLAB R lässt sich durch kommerzielle Toolboxen deutlich erweitern (Zielgruppe: Ingenieursanwendungen) MATLAB R ist insb. in den Ingenieurswissenschaften etabliert Eine Übersicht der Unterschiede liefert die Octave FAQ Abschnitt 10

12 Literatur zu MATLAB R /GNU Octave D.J. Higham, N.J. Higham, MATLAB Guide, SIAM, W. Schweizer, MATLAB kompakt, Oldenbourg-Verlag, G. Gramlich, W. Werner, Numerische Mathematik mit MATLAB: Eine Einführung für Naturwissenschaftler und Ingenieure. Dpunkt-Verlag, C. Überhuber, S. Katzenbeisser, D. Praetorius, MATLAB 7: Eine Einführung. Springer-Verlag, A. Quarteroni, F. Saleri, Scientific Computing with MATLAB and Octave, Springer, Internet alternative Vorlesungsskripten und Kurzanleitungen findet man leicht mit gängigen Suchmaschinen