Introduktionsföreläsning. Outline. Beräkningsvetenskap I. Sara Zahedi Hanna Holmgren. Institutionen för Informationsteknologi, Uppsala Universitet



Relevanta dokument
Introduktionsföreläsning

Introduktionsföreläsning

Introduktionsföreläsning. Kursens innehåll. Kursens upplägg/struktur. Beräkningsvetenskap I

Beräkningsvetenskap introduktion. Beräkningsvetenskap I

Beräkningsvetenskap introduktion. Beräkningsvetenskap I

Tekniska beräkningar. Vad är tekn beräkningar? Vad är beräkningsvetenskap? Informationsteknologi. Informationsteknologi

Beräkningsvetenskap. Vad är beräkningsvetenskap? Vad är beräkningsvetenskap? Informationsteknologi. Informationsteknologi

Beräkningsvetenskap I. Exempel på tillämpningar: Vad är beräkningsvetenskap? Informationsteknologi

Beräkningsvetenskap I. Exempel på tillämpningar: Vad är beräkningsvetenskap? Informationsteknologi. Jarmo Rantakokko Josefin Ahlkrona Karl Ljungkvist

Beräkningsvetenskap I

Beräkningsvetenskap I

Matematik: Beräkningsmatematik (91-97,5 hp)

Tekniska beräkningar för Elektroteknik Åk 2, ht 2002

FÖRSÄTTSBLAD TILL TENTAMEN. ELLER (fyll bara i om du saknar tentamenskod): Datum: 16 januari Bordsnummer:

Sammanfattninga av kursens block inför tentan

ELLER (fyll bara i om du saknar tentamenskod): Datum: 32 maj Bordsnummer: Kontrollera att du fått rätt tentamensuppgifter

Fallstudie: numerisk integration Baserad på läroboken, Case Study 19.9

Tentamen i Beräkningsvetenskap II, 5.0 hp,

Tentamen i Beräkningsvetenskap I och KF, 5.0 hp,

Tentamen i Beräkningsvetenskap I/KF, 5.0 hp,

Tentamen i: Beräkningsvetenskap I och KF

Introduktion till kursen och MATLAB

SF1513 (tidigare DN1212) Numeriska metoder och grundläggande programmering. för Bio3, 9 hp (högskolepoäng)

Numerisk Analys, MMG410. Lecture 1. 1/24

Tentamen i Beräkningsvetenskap I (nya versionen), 5.0 hp, Del A

Inledande matematik M+TD

Tentamen del 1 SF1511, , kl , Numeriska metoder och grundläggande programmering

Tentamen i Beräkningsvetenskap I (nya versionen), 5.0 hp, Del A

Beräkningsvetenskap och Matlab. Vad är MATLAB? Vad är MATLAB? Användningsområden. Vad är MATLAB? Grunderna i Matlab. Beräkningsvetenskap == Matlab?

2D1210, Numeriska Metoder, GK I för V 2.

Tentamen i Beräkningsvetenskap I och KF, 5.0 hp,

Lösningsanvisningar till de icke obligatoriska workoutuppgifterna

Matematik I. hösttermin Jennifer Chamberlain Kurskoordinator

Föreläsning 1: Introduktion till kursen

TMV166/186 Linjär Algebra M/TD 2009/2010

Programmeringsteknik I

Introduktionsmöte Innehåll

Välkomna till Numme och MATLAB, 9 hp, för Materialdesign och Energi&Miljö, årskurs 2

Föreläsning 1: Introduktion till kursen

Välkomna till DIT012 IPGO

Matematik I - vårtermin Anu Kokkarinen Kurskoordinator

Lösningsförslag Tentamen i Beräkningsvetenskap I, 5.0 hp,

Integration av numeriska metoder i kemiteknikutbildningen. Claus Führer, Matematikcentrum Michaël Grimsberg, Inst. för Kemiteknik

Matematik 4 för basår, 8 högskolepoäng Föreläsnings- och lektionsplanering

Grundläggande programmering med matematikdidaktisk inriktning för lärare som undervisar i gy eller komvux gy nivå, 7,5 hp

Avdelningen för teknisk databehandling (TDB) Polacksbacken, hus 2

Kursinformation och lektionsplanering BML402

Jarmo Rantakokko, , rum 2421,

Thomas Padron-Mccarthy. Databasteknik, 7.5 hp (DT105G ) Antal svarande = 13. Svarsfrekvens i procent = 21. Undersökningsresultat

LABORATION 2. Trapetsregeln, MATLAB-funktioner, ekvationer, numerisk derivering

Kursinformation Grundkurs i programmering med Python

SF Numeriska metoder, grundkurs

Ordinära differentialekvationer,

Matematik 4 för basår, 8 högskolepoäng Föreläsnings- och lektionsplanering

TMA226 datorlaboration

Utbildningsplan för Matematikprogrammet (N1MAT) Bachelor s Programme in Mathematics Grundnivå

Matematik I - höstermin Anu Kokkarinen Kurskoordinator

Tentamen i Teknisk-Vetenskapliga Beräkningar

BML131, Matematik I för tekniskt/naturvetenskapligt basår

Tentamen i Beräkningsvetenskap I, DV, 5.0 hp, OBS: Kurskod 1TD394

FMS032: MATEMATISK STATISTIK AK FÖR V OCH L KURSPROGRAM HT 2015

Tentamen i Beräkningsvetenskap I (1TD393)

TNSL05, Optimering, Modellering och Planering 6 hp, HT2-2011

NUMERISKA METODER HT01. Energiteknik & Teknisk fysik HT01. Institutionen för Datavetenskap Umeå Universitet

Matematik I. vårtermin Jennifer Chamberlain Kurskoordinator

Lektioner Datum Lokal Grupp 1 Grupp 2 Grupp 3 Grupp 4 Avsnitt

Lösningsanvisningar till de icke obligatoriska workoutuppgifterna

Föreläsning 1: Intro till kursen och programmering

Denna föreläsning. DN1212 Numeriska metoder och grundläggande programmering FN Varför numeriska metoder? Vad är numeriska metoder?

Datavetenskapligt program, 180 högskolepoäng

NAMAT, Masterprogram i matematik, 120 högskolepoäng Master Programme in Mathematics, 120 credits

MATLAB-modulen Programmering i MATLAB. Höstterminen hp. Vad är MATLAB

Ordinära differentialekvationer,

Kursinformation och lektionsplanering BML402

Introduktion till galaxer och kosmologi (AS 3001)

KURSPROGRAM Kommunal och industriell avloppsvattenrening

Laboration 3. Funktioner, vektorer, integraler och felskattning

Avdelningen för informations- och kommunikationssystem Fakulteten för naturvetenskap, teknik och medier

EDAA01 Programmeringsteknik - fördjupningskurs

LABORATION cos (3x 2 ) dx I =

5B1147 Envariabelanalys, 5 poäng, för E1 ht 2006.

Föreläsning 1: Introduktion till kursen

Tentamen i Beräkningsvetenskap II, 5.0 hp,

Sammanställning av Kursvärdering Material och Design (CBGB04) Hållfasthetslära Lärare: Nils Hallbäck

Kursplan för Sociologisk Analys VT 09, 7,5 högskolepoäng. (Syllabus for Quantitative Sociological Methods, 7.5 ECTS)

TENTAMEN I GRUNDKURS I NUMERISKA METODER - DEL 2

STOCKHOLMS UNIVERSITET Sociologiska institutionen

Kursinformation Tets 37 HT -2013

Optimering av olika slag används inom så vitt skilda områden som produktionsplanering,

Kursen är en masterkurs inom programmet Master of Science in Management där denna kurs är ett obligatoriskt moment.

NAMAT, Masterprogram i matematik, 120 högskolepoäng Master Programme in Mathematics, 120 credits

Innehåll. Vad är MATLAB? Grunderna i MATLAB. Informationsteknologi. Informationsteknologi.

Studiehandbok 1FE196 Introduktion till ekonomistyrning, 7,5

NATURVETENSKAPLIGA FAKULTETEN

Laboration 3. Funktioner, vektorer, integraler och felskattning

Exempel ode45 parametrar Miniprojekt 1 Rapport. Problemlösning. Anastasia Kruchinina. Uppsala Universitet. Januari 2016

STOCKHOLMS UNIVERSITET Master VT 12 Psykologiska institutionen. OBS! Vissa ändringar i schemat kan uppkomma. Korrigerat 23/3

IF1611 Ingenjörsmetodik (Engineering Fundamentals)

Kursdesign som aktiverar studenter under HELA kursen

n Kap 4.1, 4.2, (4.3), 4.4, 4.5 n Numerisk beräkning av derivata med n Felen kan t ex vara avrundningsfel eller mätfel n Felet kan mätas

Transkript:

Lärare Introduktionsföreläsning Beräkningsvetenskap I Institutionen för Informationsteknologi, Uppsala Universitet Sara Zahedi Hanna Holmgren 29 oktober, 2012 Outline 1 2 Information om kursen 3 Introduktion till Matlab Exempel Väderleksprognoser Simulerad krocktest av bilar Simulering av luftflöde kring flygplan Beräkning av satellitbanor Hållfasthetsberäkningar Simulering av förbränning, t ex i motor Simulering av föroreningstransport i naturen Bildanalys (förbättra bilder, hitta mönster) Bestämning av molekylstrukturer hos proteiner Molekyldynamik... och mycket mycket mer

Tillämpningarna är exempel på problem som kan beskrivas med matematiska modeller Problem! Kan som regel inte lösas analytiskt. Lösning: Lös problemet på dator måste använda numeriska lösningsmetoder. Resultat: Ger approximativ lösning. verklighet Lösning modeller Numeriska metoder Matematisk modell Verkligheten Matematisk modell Nej Numerisk metod Lösning OK? Felkällor Idealisering, förenkling Diskretisering, trunkering Avrundning, noggrannhet i indata Slutresultatet en approximation, uppnår endast en viss noggrannhet Modellen är en förenkling av verkligheten. Kan utveckla modellen för att försöka göra den mer realistisk (tex förbättrad molnbildning) blir då mer komplicerad. Anpassningsbara parametrar. (Kan vara svårt att bestämma parametrarna. Görs ofta empiriskt gentemot tidigare observerade klimatdata.) Svårt eller omöjligt att göra en modell som helt överensstämmer med verkligheten. Slutsats: Modellen en approximation av verkligheten! Numerisk metod Problem! Kan ej lösas med vanliga analytiska metoder från matematiken. Använder istället en numerisk metod. Den numeriska metoden ger en approximation. Noggrannhet? Diskretiseringsfel. Är metoden stabil? Metoderna har olika egenskaper och kan vara bra ur en synvinkel men dåliga ur en annan. Exempelvis kan en viss metod vara effektiv (snabb), men i vissa lägen vara instabil. Utan datorer, kunde man inte göra numeriska beräkningar med komplicerade matematiska modeller. Implementera metoden, dvs skriv program för den numeriska metoden (C++, Java, MATLAB,...) eller Använd befintlig programvara. Ofta krävs en kombination av båda! Indata till programmet baseras vanligen på mätningar och är inte exakt. Datorn avrundar alla beräkningar.

Lösning Ett (trivialt) exempel Lösningen OK? Tolka resultat. Tillräckligt effektivt och snabbt? Är felet tillräckligt litet? Beräkna arean på jorden med den matematiska modellen A = 4πr 2. Innehåller flera approximationer och fel: Jorden approximeras av en sfär idealisering av jordens verkliga yta. Värdet på radien baseras på empiriska mätningar och tidigare beräkningar. Värdet på π kräver trunkering (avhuggning) av oändlig decimalutveckling. Indata och resultat avrundas av datorn. Frågeställningar inom beräkningsvetenskap Datavetenskap Numeriska metoder Matematik Exekveringstid? Minnesutnyttjande? Vilken typ av dator? Numeriska metoder Noggrannhet? Stabilitet? Kondition? Tillämpningsämnen Ämnets historia Outline 1945 Den moderna datorn 1960-tal Professurer i numerisk analys 1975-2000 Ett tvärvetenskapligt område tar form 2000-tal Begreppet beräkningsvetenskap etableras 2 Information om kursen

Beräkningsvetenskap I Kursens innehåll Fem block: 1 Programmering Introduktion till Matlab Kontrollstrukturer (if, while, for) Funktioner 2 Linjära ekvationssystem LU-faktorisering Beräkningskomplexitet Noggrannhet 3 Fel och datoraritmetik 4 Integraler Numerisk integration Diskretiseringsfel 5 Ickelinjära ekvationer Iterativa metoder Konvergens Kursens upplägg/struktur Varje block (förutom programmeringsblocket och fel och datoraritmetikblocket) har strukturen Alla delar hänger ihop om man t ex missat labben förstår man föreläsningen sämre. Alla delar tillsammans ger fullständig förståelse av blocket. Kursens upplägg/struktur Citat från tidigare kursvärderingar: Examination Workouts, miniprojekt och tentamen För att bli godkänd måste studenten ha deltagit i arbetet med de obligatoriska workout-uppgifterna och klarat dessa tillfredställande; arbetat aktivt med miniprojekten och redovisat dem tillfredställande; klarat skriftlig tentamen. Underförstått är att de olika momenten skall ha avklarats i rätt tid. Workouts Miniprojekt Syftet med workout-uppgifterna är att du på egen hand ska arbeta igenom övningar för att förstå hur de olika algoritmerna i kursen fungerar. Tre workouts, redovisa på respektive workout-tillfälle (se schemat) eller lämna in skriftligt senast dagen efter. 3-5 obligatoriska uppgifter vid varje tillfälle. Redovisa i grupper om 2 eller 3 personer. Ta med kursbok, miniräknare, papper o penna och häftet med workouts till alla workoutpassen. 2-3 personer i varje grupp. Varje grupp lämnar in en rapport via kursens sida i Studentportalen som en pdf-fil. Sista inlämningsdag: 1 Miniprojekt 1: 2012-11-22, kl. 10:00. 2 Miniprojekt 2: 2012-12-06, kl. 10:00. 3 Miniprojekt 3: 2012-12-18, kl. 10:00.

Mål som testas på miniprojekten Tidsåtgång För godkänt betyg ska studenten kunna: 1 I grupp formulera ett program som använder programmeringsstrukturer (if, while, for). 2 I grupp strukturera och dela upp ett mindre beräkningsproblem i underproblem, formulera algoritm för lösning av problemet, samt implementera i Matlab. 3 förklara och sammanfatta lösningsmetoder och resultat på ett överskådligt sätt i en mindre rapport. Kursen består inte endast av de schemalagda tillfällena! 5hp 132 timmar Ca 50 timmar schemalagd tid Ca 80 timmar enskilt arbete: Arbete med miniprojekt Inläsning och övning på egen hand Tentamen Mål som testas på tentan Målbaserad 21 december Du måste anmäla dig till tentan! Senast två veckor innan. För godkänt betyg ska studenten kunna 1 Redogöra för och kunna utföra uppgifter med koppling till de nyckelbegrepp som ingår i kursen. 2 Beskriva och använda de algoritmer som ingår i kursen. 3 Undersöka egenskaper hos beräkningsalgoritmer och matematiska modeller med hjälp av de analysförfaranden som ingår i kursen. 4 Formulera program som använder inbyggda Matlab-kommandon samt förklara vad ett program utför och resulterar i efter exekvering. Måste klara alla målen (1-4) för att bli godkänd på tentan! Betygskriterier Betygskriterier

Kurslitteratur Några praktiska detaljer Steven C. Chapra: Applied Numerical Methods with MATLAB for Engineers and Scientists. Third Edition, McGraw-Hill, International Edition, 2012. OBS! Du måste registrera dig på kursen på Studentportalen senast den 12 november! Ta med UpUnet-S inloggningsuppgifter till datalabben! Matlab hemma: http://www.teknat.uu.se/student/matlab/ Om du inte är antagen till kursen måste du söka kursen via www.antagning.se (Sen anmälan). De studenter som hoppar av en kurs, skall meddela IT-kansliet detta. (it-kansli@it.uu.se). Registreringen tas bort om avhoppet sker inom 3 veckor. Avbrott på kurs läggs in om 3 veckor passerat. Du måste anmäla dig till tentan. Se kurshemsidan: http://www.it.uu.se/edu/course/homepage/bervet1/qht12/ Outline Vad är Matlab? 3 Introduktion till Matlab Avancerad miniräknare Programmeringsspråk Verktyg inom beräkningsvetenskap Användningsområde Undervisning Forskning: labbmiljö för att testa lösningsmetoder, studera, analysera problem, utföra beräkningar och visualisera resultat. Industrin: används på samma sätt som inom forskning, t ex på utvecklingsavdelningar.