Behörighetskrav

Fysik 2 och Matematik 4 alternativt Fysik B och Matematik D

Mål

Efter godkänd kurs ska studenten kunna:

• redogöra för och utföra uppgifter som kräver kännedom om de nyckelbegrepp som ingår i kursen;
• beskriva och använda de algoritmer som ingår i kursen;
• undersöka egenskaper hos beräkningsalgoritmer och matematiska modeller med hjälp av de analysförfaranden som ingår i kursen;
• förklara vad ett Matlab-program resulterar i efter exekvering, samt överföra en mindre problemställning till en enkel algoritm eller ett program, vilket t ex kan inkludera att överföra ett matematiskt uttryck till en Matlab-funktion;
• Lösa mindre beräkningsproblem på ett strukturerat sätt (lösa problemet stegvis genom att dela upp i delproblem) och implementera i Matlab.

Innehåll

Kursen hanterar numeriska algoritmer för funktioner av en variabel, och programvara och grundläggande programmering relaterat till detta. Innehållet är indelat i fyra huvudområden: numerisk integration, lösning av icke-linjära ekvationer, approximation av data och problemlösning med Matlab. Numerisk integration: Simpsons metod och Trapetsregeln. Lösning av icke-linjära ekvationer: Bisektion, Newton-Raphsons metod och kombinationer av dessa. Approximation av data: polynominterpolation baserad på olika ansatser, bl a Newtons interpolationspolynom, och styckvisa polynom (splines). Minsta kvadratapproximation med lösning baserad på olika ansatser och normalekvationerna. Dessutom ingår konvergensanalys för olika algoritmer, diskretiseringsfel, avrundningsfel och IEEE-standard för flyttalsrepresentation.

Grundläggande hantering och operationer på matriser och vektorer. Överföring av linjära ekvationssystem på matrisform. Matriser och vektorer som matematiska objekt respektive datastrukturer.

Problemlösning och programmering i MATLAB: hantering av vektorer och matriser, grundläggande programmeringsstrukturer (if-satser, for, while etc.), funktioner och underprogram. Struktur på program. Problemlösningsmetodik. Uppdelning av ett problem i delproblem och implementation i Matlab .

Viktiga nyckelbegrepp som ingår i kursen är bl.a. algoritm, numerisk metod, diskretisering och diskretiseringsfel, avrundningsfel, maskinepsilon, overflow och underflow, kancellation, flyttal, noggrannhet och noggrannhetsordning, iteration och iterativ metod, adaptivitet och adaptiv metod, konvergens hos iterativ metod, konvergenshastighet, ansats.

Undervisning

Föreläsningar, lektioner/workouts, laborationer, uppgifter och miniprojekt.

Examination

Skriftligt prov (3 hp). Individuella uppgifter och miniprojekt (2 hp).

Övriga föreskrifter

Kursen kan inte räknas i examen tillsammans med 1TD393 Beräkningsvetenskap I.