Numerical Methods Kierunek studiów: Fizyka
Kod programu: W4-S2FZA22.2.2021

Nazwa modułu: Numerical Methods
Kod modułu: W4-2F-13-11
Kod programu: W4-S2FZA22.2.2021
Semestr: semestr zimowy 2021/2022
Język wykładowy: angielski
Forma zaliczenia: egzamin
Punkty ECTS: 4
Opis:
W czasie wykładu zaprezentowane zostaną podstawowe metody numeryczne:  różniczkowanie numeryczne;  całkowanie numeryczne (metody prostokątów, trapezów, Simpsona wraz z analizą błędów;  rozwiązywanie równań i układów równań nieliniowych (bisekcja, metoda Newtona-Raphsona);  rozwiązywanie równań i układów równań różniczkowych (metoda Eulera, metody wyższych rzędów, problem stabilności, zagadnienia brzegowe);  obliczenia macierzowe (rozwiązywanie układów równań liniowych, diagonalizacja, itp.) Przedstawione zostaną także symulacje Monte Carlo oraz matoda Lanczosa diagonalizacji rzadkich macierzy. Przedyskutowane zastaną obliczenia równoległe, metody optymalizacji programu oraz korzystanie ze standardowych bibliotek numerycznych (np. BLAS, LAPACK) W czasie zajęć laboratoryjnych student:  poznaje podstawy korzystania ze środowiska Linux, w tym: operacje na plikach (kasowanie, przenoszenie, zmiana nazwy) i katalogach (tworzenie, usuwanie, zmiana nazwy), użycie prostych edytorów tekstu.  poznaje sposoby kompilowanie i uruchamiania programów  poznaje sposoby prezentacji otrzymanych wyników, w tym tworzenie wykresów  wykorzystuje poznane na wykładzie metody obliczeniowe do rozwiązywania zagadnień fizycznych. Część czasu poświęcona jest dyskusji algorytmu rozwiązania danego problemu, resztę studenci spędzają przy komputerach pisząc i uruchamiając programy. W ramach pracy własnej student  nabiera doświadczenia poprzez samodzielne pisanie i uruchamia programów zadanych przez prowadzącego  w oparciu o notatki z wykładów oraz literaturę uzupełniającą dąży do utrwalenia pozyskanej wiedzy; Egzamin obowiązkowy
Wymagania wstępne:
 Umiejętność programowania w dowolnym języku pozwalającym na programowanie proceduralne (zalecany Fortran 90/95 lub C/C++),  Znajomość podstaw analizy matematycznej (różniczkowanie i całkowania) oraz algebry liniowej.
Literatura podstawowa:
[1] Tao Pang, An Introduction to Computational Physics, Cabridge University Press, Cambridge 2006 (CINiBA). [2] Forman Acton, Numerical Methods that Work, Harper and Row, New York 1970 (CINiBA).
Efekt modułowy Kody efektów kierunkowych do których odnosi się efekt modułowy [stopień realizacji: skala 1-5]
zna podstawy technik obliczeniowych i informatycznych, wspomagających pracę fizyka i rozumie ich ograniczenia [2F_11_1]
 KF_W07 [5/5]
zna formalizm matematyczny przydatny w konstruowaniu i analizie modeli fizycznych o średnim poziomie złożoności; rozumie konsekwencje stosowania metod przybliżonych [2F_11_2]
 KF_W06 [2/5]
umie zastosować aparat matematyczny do rozwiązywania problemów fizycznych o średnim stopniu złożoności [2F_11_3]
 KF_U02 [3/5]
Typ Opis Kody efektów modułowych do których odnosi się sposób weryfikacji
kolokwium [2F_11_w_1]
Cztery razy w semestrze; zadania polegają na napisaniu kilku programów z wykorzystaniem poznanych metod numerycznych
 2F_11_1 2F_11_2 2F_11_3
egzamin pisemny ( przy komputerze) [2F_11_w_2]
Warunkiem przystąpienia do egzaminu jest zaliczenie konwersatorium; zakres materiału – wszystkie zagadnienia omawiane na wykładach; skala ocen 2-5;
 2F_11_1 2F_11_2 2F_11_3
Rodzaj prowadzonych zajęć Praca własna studenta Sposoby weryfikacji
Typ Opis (z uwzględnieniem metod dydaktycznych) Liczba godzin Opis Liczba godzin
wykład [2F_11_fs_1]
omówienie zagadnień będących tematem wykładu z wykorzystaniem prezentacji multimedialnych oraz przeprowadzanych „na żywo” ilustracji działania programów. Materiały do wykładu udostępnione na platformie e-learningowej.
 10
Zapoznawanie się z materiałami umieszczonymi na platformie e-learningowej oraz notatkami z wykładów; praca z podręcznikiem
 30 kolokwium [2F_11_w_1] egzamin pisemny ( przy komputerze) [2F_11_w_2]
laboratorium [2F_11_fs_2]
samodzielne pisanie i uruchamianie programów komputerowych; dyskusja przy tablicy: metod podejścia do konkretnych problemów fizycznych, algorytmizacji zagadnienia i pojawiających się problemów.
 30
Rozwiązywanie zadań (pisanie programów) umieszczonych na platformie e-learningowej,
 30 kolokwium [2F_11_w_1]
Załączniki
Opis modułu (PDF)
Informacje o sylabusach mogą ulec zmianie w trakcie trwania studiów.
Sylabusy (USOSweb)
Semestr Moduł Język wykładowy
(brak danych)