Numerik für Differentialgleichungen

Semester:Sommersemester 2021
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 Klausureinsicht findet am Freitag den 6.8.21 von 10:00 bis 12:00 Uhr im Rechenzentrum (Hermann-Herder-Str. 10) statt. Aufgrund der Corona-Bestimmungen werden Sie dabei basierend auf Ihrem Nachnamen in eines von vier halbstündigen Zeitfenstern eingeteilt. Da das Rechenzentrum momentan nicht frei zugänglich ist, werden Sie am Anfang Ihres Zeitfensters an der Eingangstür abgeholt.

Nachname Uhrzeit
A-F 10:00 - 10:30
G-La 10:30 - 11:00
Lo-R 11:00 - 11:30
S-Z 11:30 - 12:00

Die Nachklausur findet voraussichtlich am Freitag den 22.10.21 von 14-16 Uhr statt. Der Raum wird noch bekannt gegeben.

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.

  3. Bestehen der Klausur.

Prüfungsleistung:

  1. Erbringen der Studienleistung

  2. Die Klausur wird hier auch benotet.

Klausurtermin:

Mittwoch den 4.8.21. um 10:00 Uhr im Hörsaal Weismann-Haus.

Altklausur:

Eine Altklausur zur Referenz finden Sie hier.

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
20.04. - 28.04. Kapitel 19: Gewöhnliche Differenzialgleichungen Video Kapitel 19 Kapitel 19
29.04. - 10.05. Kapitel 20: Existenz, Eindeutigkeit und Stabilität Video Kapitel 20 Kapitel 20
11.05. - 31.05. Kapitel 21: Einschrittverfahren Video Kapitel 21 Kapitel 21
01.06. - 14.06. Kapitel 22: Runge-Kutta-Verfahren Video Kapitel 22 Kapitel 22
15.06. - 28.06. Kapitel 23: Mehrschrittverfahren Video Kapitel 23 Kapitel 23
29.06. - 11.07. Kapitel 24: Konvergenz von Mehrschrittverfahren Video Kapitel 24 Kapitel 24
12.07. - 25.07. 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 022.04.2021Anwesenheitsaufgabe
Blatt 122.04.202127.04.2021
Blatt 227.04.202110.05.2021
Blatt 311.05.202131.05.2021
Blatt 401.06.202114.06.2021
Blatt 515.06.202128.06.2021
Blatt 629.06.202112.07.2021

Materialien: Low case numbers enable long-term stable pandemic control without lockdowns.

Praktische Übungen

Blatt Ausgabe Abgabe
Blatt 122.04.202103.05.2021
Blatt 204.05.202117.05.2021
Blatt 318.05.202107.06.2021
Blatt 408.06.202121.06.2021
Blatt 522.06.202105.07.2021
Blatt 606.07.202119.07.2021

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

Übungsgruppen

Die Übungsgruppen finden donnerstags von 10 bis 12 Uhr im BBB-Raum Euwe statt.

E-Mail-Adressen der Tutoren:

Daniel Burkhardt: danielburkhardt@freenet.de

Friedrich Wassmer: friewassmer@t-online.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.