Numerikus módszerek - BMEEOAFPK51
Általános információk
Általános információk
Gyakorló feladatok, Házi feladat
Gyakorló feladatok (3-3 pont)
A folyamatos haladás biztosítása érdekében a tárgy pontjainak 30%-t kis, otthoni Matlab gyakorló feladatokkal lehet megszerezni. Ezek egy adott témakörhöz kapcsolódó rövid feladatokat jelentenek 3-3 pontért és az adott témakörből. Mindegyik feladatot kétszer lehet megoldani, az utolsó eredménye számít. Mivel ezek egyszerű rutinfeladatok, a megoldásuk a zárthelyire való felkészüléshez csak segítséget jelentenek, de a sikeres zárthelyihez ennél több készülésre van szükség, bonyolultabb minta zárthelyik megoldásával.
Az első ilyen feladat a többinél kicsit hosszabb, a Matlab alapokat begyakoroltató Matlab Onramp megoldása, ami kb. 2 órát vesz igénybe összesen, de nem kell egyszerre megcsinálni az egészet. Az órán való haladás érdekében viszont ezt az első óra előtt meg kell csinálni.
Fakultatív házi feladat (max. 10 pont)
Első óra előtt megoldandó feladatok
A Matlab alapok elsajátításához az első gyakorlat előtt meg kell oldania online a Matlab Onramp-t, és a megfelelő gyakorló feladathoz fel kell töltenie a Matlab által kiállított igazlás (certificate) linkjét, hogy hány százalékot teljesített. A százalékkal arányosan kap pontot a feladatra (100%=3 pont).
https://matlabacademy.mathworks.com/details/matlab-onramp/gettingstarted
További segédletek a Matlab alapokhoz
Korábbi években rögzített gyakorlatok videó anyaga a készüléshez:
1. gyakorlat
Otthon megtanulandó
- A számítások hibái, nemlineáris egyenletek és a lineáris egyenletrendszerek 1. gyakorlatának anyagából kimaradt részek
- Megoldandó a 2. gyakorló feladat a Nemlineáris egyenletek gyökeihez kapcsolódóan
Összefoglaló:
- Különböző hiba fogalmak, gépi pontosság fogalma, kondíciószám jelentése
- Nyílt és zárt intervallum módszerek a nemlineáris egyenletek gyökeihez, ezekhez megfelelő kezdőérték választása
- Lineáris egyenletrendszerek esetében a megoldások létezésének és egyértelműségének az eldöntése
- LU és Cholesky felbontás fogalma, végrehajtásának lépései
- A fenti 3 gyakorlathoz kapcsolódó Matlab parancsok
2. gyakorlat
Otthon megtanulandó
- A linerási egy.rsz.-k és a nemlineáris egyenlet rendszerek, regresszió anyagokból kimaradt részek
- Megoldandó a 3-4. gyakorló feladat a lineáris és nemlineáris egyenletrendszerek témaköréből
Korábbi években rögzített gyakorlatok videó anyaga a készüléshez:
Összefoglaló:
- Lineáris egyenletrendszerek különböző esetei és ezek eldöntésének módja (egyértelmű, végtelen sok megoldás, nincs megoldás, alul/túlhatározott eset)
- QR, SVD felbontás, pszeudoinverz fogalma
- Lineáris egyenletrendszerek iterációs megoldása
- Többváltozós Newton-módszer, Jacobi mátrix, paraméteresen adott görbék
- Regresszió minősítése, lineáris korreláció, polinom illesztések, fölös mérések számának eldöntése
- Nemlineáris regresszió lineáris alakba írással
- A fentiekhez kapcsolódó Matlab függvények
3. gyakorlat
Eddig tart az első zárthelyi dolgozatban számonkért anyag
Otthon megtanulandó
- Az egy és kétváltozós interpoláció, regresszió és a 3D Matlab megjelenítések anyagokból kimaradt részek
- Megoldandó a 5-6. gyakorló feladat az egy és kétváltozós regresszió, interpoláció témaköréből
Korábbi években rögzített gyakorlatok videó anyaga a készüléshez:
Összefoglaló:
- Vandermonde mátrix
- Lagrange és Newton interpolációs polinomok
- Spline interpoláció (lineáris, köbös másodrendű, köbös elsőrendű)
- Kétváltozós interpoláció szabályos rács és szórt pontok alapján
- A fentiekhez kapcsolódó Matlab függvények
4. gyakorlat
Otthon megtanulandó
- A numerikus deriválás, integrálás anyagokból kimaradt részek
- Megoldandó a 7-8. gyakorló feladat a numerikus deriválás, integrálás témaköréből
Korábbi években rögzített gyakorlatok videó anyaga a készüléshez:
- Numerikus deriválás (DER) - videó
- Numerikus integrálás (INT) - videó
Összefoglaló:
- Differencia hányadosok
- Szimbolikus deriválás, polinomok deriválása, többváltozós deriválás
- Numerikus integrálás trapéz szabállyal, Simpson módszerrel
- Többdimenziós integrálás szabályos tartományon, szimbolikus integrálás Matlab parancsai
- Monte-Carlo módszer, egyszerű kvadratúra
- A fentiekhez kapcsolódó Matlab függvények
5. gyakorlat
7. gyakorlat
Zárthelyi dolgozatok, tesztek
A zárthelyi dolgozatban először egy 5 perces elméleti moodle tesztet (max. 5 pont), utána pedig 2 példát kell megoldani Matlabban (max. 30 pont). A sikeres zárthelyihez min. 15 pontot el kell érni a 35 pontból. Az elméleti részhez rendelkezésre áll tetszőleges számban megoldható gyakorló teszt, amelyek részben ugyanazokból, részben hasonló példákból áll, mint a ZH-n lévő teszt. A gyakorlati feladathoz az órai segédletek használhatóak, de amennyiben két diák lényegében ugyanazt a megoldás kódot adja egy-egy feladatrészre, azok elégtelen érdemjegyet szereznek. A dolgozat megoldásához más személyek segítsége vagy mesterséges intelligencia felhasználása nem engedélyezett. A megoldásban az órán elhangzott illetve a tárgy honlapján lévő segédletekben megtalálható módszerek, algoritmusok használata az elvárás.
Minta zárthelyi dolgozatok
Egyéb segédletek
Gyakorlatok rögzített videói
Adatfájlok, függvények
Irodalom
Ajánlott irodalom
- Laky Piroska (2020): Numerikus módszerek építőmérnököknek Matlab-bal, Akadémiai Kiadó, https://mersz.hu/laky-numerikus-modszerek-epitomernokoknek-matlabbal, DOI: 10.1556/9789634545064
- Paláncz Béla (2012): Numerikus módszerek példatár
- Todd Young, Martin J. Mohlenkamp (2017): Introduction to Numerical Methods and Matlab Programming for Engineers, Department of Mathematics, Ohio University, (Nem kereskedelmi célra szabadon felhasználható!) http://www.ohiouniversityfaculty.com/youngt/IntNumMeth/book.pdf
- Amos Gilat, Vish Subramaniam (2011): Numerical methods, An introduction with applications using MATLAB, John Wiley & Sons, Inc
- Faragó istván, Horváth Róbert (2013): Numerikus módszerek, Typotex kiadó, http://fizweb.elte.hu/download/Fizika-BSc/Fizika-numerikus-modszerei-1/BME-Farago-Horvath-Numerikus-modszerek.pdf