Wissenschaftliches Rechnen Wintersemester 2019/2020
- Mo. 10:00 bis 12:00 wöchentlich, M3
- Do. 10:00 bis 12:00 wöchentlich, M3
- Aufgrund des Hochschultages muss die Vorlesung am 07.11.2019 entfallen.
Im Rahmen der Veranstaltung werden C++ Kenntnisse vorausgesetzt. Des Weiteren sind Grundkenntnisse aus der numerischen Analysis und der numerischen Linearen Algebra sehr hilfreich. Übungen:
Mi. 8:00 bis 10:00, Einsteinstr. 64 - SR-A Beginn: 16.10.2019 Inhalt:
Im Rahmen der Vorlesung werden die Grundlagen des Wissenschaftlichen Rechnens vermittelt. Wissenschaftliches Rechnen ist ein interdisziplinäres Forschungsgebiet, welches Themen aus den Bereichen der angewandten Mathematik, der Modellierung und der Informatik bearbeitet. Wir werden anhand praktischer Beispiele den Weg von der experimentellen Beobachtung, über die Modellierung bis zur fertigen numerischen Simulation kennen lernen. Die beiden zentralen Aspekte sind die numerischen Verfahren und deren Umsetzung als Computerprogramm. Nicht jedes numerische Verfahren ist für jede Fragestellung gleich gut geeignet. Bei physikalischen Problemen wird oft verlangt, dass nicht nur die partielle Differentialgleichung, sondern auch etwaige Erhaltungsgrößen berücksichtigt werden. Solche und andere Anforderungen bestimmen letztendlich die Wahl der numerischen Verfahren. Wir werden anhand von Beispielfällen numerische Methoden einführen und diskutieren, die über jene aus den Vorlesungen "Numerische Analysis" oder "Numerik partieller Differentialgleichungen" hinausgehen. Literatur:
Galaxiesimulationen:
- Peter Bastian, Skript Paralleles Rechnen, Kapitel 10.
- The Art of Computational Science: Moving Stars Around.
- Meinhardt, H., Prusinkiewicz, P., & Fowler, D. R. - Wie Schnecken sich in Schale werfen: Muster tropischer Meeresschnecken als dynamische Systeme.
- Meinhardt, H., Prusinkiewicz, P., & Fowler, D. R. - The Algorithmic Beauty of Sea Shells: The Virtual Laboratory.
- Gierer A,. & Meinhardt H. (1972) - A theory of biological pattern formation. Kybernetik 12, 30-39.
- Meinhardt, H. (2012) - Turing's theory of morphogenesis of 1952 and the subsequent discovery of the crucial role of local self-enhancement and long-range inhibition.
- Murray, J. D. - Mathematical Biology.
- Eck, C. (et al.) - Mathematische Modellierung.
- LeVeque, R. (2002) - Finite Volume Methods for Hyperbolic Problems
- Morton, K., & Mayers, D. (2005) - Numerical Solution of Partial Differential Equations: An Introduction
- Peter Bastian, Skript Paralleles Rechnen, Kapitel 3 & 5.
- Peter Bastian, Skript Parallel Solution of LargeSparse Linear Systems
- Smith, B., Bjorstad, P., & Gropp, W. - Domain Decomposition
- Toselli, A., & Widlund, O. - Domain Decomposition Methods - Algorithms and Theory
- Blatt 0 (keine Abgabe)
- Blatt 1
- Blatt 2
- nbody_template.zip C++ Code-Template
- Blatt 3
- nbody_template.zip C++ Code-Template (Plotting aktualisiert am 06.11.)
- Blatt 4
- Blatt 5
- Theorieaufgaben
- Programmieraufgaben Hinweis: Abgabe am 25.11.
- turing_template.zip C++ Code-Template
- Blatt 6
- Blatt 7
- Blatt 8
- blatt08.zip C++ Code-Template
- Blatt 9
- Blatt 10
- Blatt 11