Numerik für Differentialgleichungen

Semester:Sommersemester 2020
Zeit/Ort:Online-Kurs
Dozent:Sören Bartels
E-Mail Dozent:bartels@mathematik.uni-freiburg.de
Sprechstunde des Dozenten:n.V., Zi. 219, Hermann-Herder-Str. 10
Assistent:Jakob Keck
E-Mail Assistent:jakob.keck@math.uni-freiburg.de
Sprechstunde des Assistenten:n.V., Zi. 211, Hermann-Herder-Str. 10

Aktuelles

  • Die erste Runde von mündlichen Prüfungen findet am Freitag den 31.7.20 im Büro von Herrn Bartels (Hermann-Herder-Straße 10, Raum 209) statt. Wer wann geprüft wird, ist der folgenden Tabelle zu entnehmen. Aus Datenschutzgründen sind die Studierenden durch ihre Initialen abgekürzt.
Uhrzeit Prüfling
11:00CS
11:25MW
11:50MK
12:15SH
12:40MG

Inhalte

Differentialgleichungen sind ein wichtiges mathematisches Werkzeug zur Beschreibung realer Vorgänge wie beispielsweise der Flugbahn eines Körpers. In der Vorlesung werden numerische Verfahren zur praktischen Lösung gewöhnlicher Differentialgleichungen der Form y′(t) = f(t,y(t)) diskutiert.

Prüfungsleistungen

Studienleistung (wird evtl. noch überarbeitet):

  1. Erreichen von jeweils mind. 50 % der für die Übungsaufgaben (bzw. Praktikumsaufgaben) zu vergebenden Punkte.

  2. Regelmäßige Teilnahme an den (vorerst digitalen) Übungsgruppen (höchstens einmaliges Fehlen) und mindestens einmal Erklären einer Übungsaufgabe, sowie jeder Aufforderung dazu seitens der Tutorierenden nachzukommen.

Prüfungsleistung:

  1. Erbringen der Studienleistung

  2. Bestehen einer Mündlichen Prüfung.

Vorlesung

Die Vorlesung findet in Form von Fernlehre statt. Es wird Teil III des Buches Numerik 3x9 behandelt. Das Buch ist kostenfrei über Springer-Link erhältlich, falls Sie sich im Uni-Netz befinden. Wir stellen die relevanten Kapitel zusätzlich auf dieser Website zur Verfügung. Bitte beachten Sie auch eventuelle Korrekturhinweise. Für die Vorlesung werden kurze Erklärvideos erstellt, die Ihnen auch auf dieser Website zur Verfügung gestellt werden.

Zeitraum Inhalte Erklärvideos Skript
11.05. - 20.05. Kapitel 19: Gewöhnliche Differenzialgleichungen Video Kapitel 19 Kapitel 19
21.05. - 31.05. Kapitel 20: Existenz, Eindeutigkeit und Stabilität Video Kapitel 20 Kapitel 20
01.06. - 10.06. Kapitel 21: Einschrittverfahren Video Kapitel 21 Kapitel 21
11.06. - 21.06. Kapitel 22: Runge-Kutta-Verfahren Video Kapitel 22 Kapitel 22
22.06. - 05.07. Kapitel 23: Mehrschrittverfahren Video Kapitel 23 Kapitel 23
06.07. - 19.07. Kapitel 24: Konvergenz von Mehrschrittverfahren Video Kapitel 24 Kapitel 24
20.07. - 31.07. Kapitel 25: Steife Differenzialgleichungen Video Kapitel 25 Kapitel 25
Kapitel 26: Schrittweitensteuerung Video Kapitel 26 Kapitel 26
Kapitel 27: Symplektische, Schieß- und dG-Verfahren Video Kapitel 27 Kapitel 27

MATLAB

Hinweise zur Verwendung von MATLAB im Browser bzw. zur Installation auf Ihrem Rechner finden Sie hier.

Übungsblätter

Die Abgabe der Lösungen erfolgt in eingescannter Form oder mit LaTeX gesetzt per E-Mail.

Blatt Ausgabe Abgabe
Blatt 012.05.2020Anwesenheitsaufgabe
Blatt 118.05.202025.05.2020
Blatt 227.05.202008.06.2020
Blatt 309.06.202022.06.2020
Blatt 424.06.202006.07.2020
Blatt 508.07.202020.07.2020

Korrektur: Auf Blatt 2, Aufgabe 2 hat bei der Definition von f ein Minuszeichen gefehlt. Die neue Version ist online.

Praktische Übungen

Die Abgabe der Lösungen erfolgt per E-Mail an den Assistenten.

Blatt Ausgabe Abgabe
Blatt 120.05.202001.06.2020
Blatt 203.06.202015.06.2020
Blatt 317.06.202029.06.2020
Blatt 401.07.202013.07.2020
Blatt 515.07.202027.07.2020

Korrektur: Auf Blatt 5, Projekt 1 haben die Anfangsdaten nicht gestimmt. Der richtige Wert ist y_0 = 2. Die neue Version ist online.

Materialien: test_ode.m, test_phase_diagram.m, federpendel.m, raeuber_beute.m, runge_kutta_expl.m.

Übungsgruppen

Die Übungsgruppen finden online statt. Nähere Informationen folgen.

E-Mail-Adresse des Tutors:

Philipp Stroebel: philipp-stroebel@web.de

Literatur

  1. S. Bartels: Numerik 3x9, Springer, Dezember 2016
  2. R. Plato: Numerische Mathematik kompakt, Springer, 2010 (Link zum online-Exemplar).
  3. W. Walter: Gewöhnliche Differentialgleichungen: Eine Einführung (7. Auflage), Springer, 2000.

Die Bücher 1 und 2 können Sie kostenfrei herunterladen, wenn Sie sich im Uni-Netz befinden.