Detail předmětu

Numerické metody

Akademický rok 2023/24

NAA027 předmět zařazen v 1 studijním plánu

NPC-GK letní semestr 1. ročník

Základy numerické matematiky, zejména interpolace a aproximace funkcí, numerické derivování a integrování, řešení algebraických a diferenciálních rovnic a jejich soustav.

Garant předmětu

Zajišťuje ústav

Cíl

Pochopit základy numerických metod pro interpolaci a aproximaci funkcí a pro řešení algebraických a diferenciálních rovnic, potřebných v technické praxi.

Znalosti

V návaznosti na cíl předmětu budou studenti schopni aplikovat numerické metody pro řešení běžných inženýrských problémů.

Prerekvizity

Základní znalosti matematické analýzy na úrovni bakalářských kurzů, schopnost vlastního studia matematického textu.

Jazyk studia

čeština

Kredity

2 kredity

semestr

letní

Způsob a kritéria hodnocení

zápočet

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Nabízet zahraničním studentům

Nenabízet

Předmět na webu VUT

Cvičení

13 týdnů, 2 hod./týden, povinné

Osnova

1. Chyby v numerických výpočtech. Lineární prostory a zobrazení, věty o pevném bodu. Iterační metody pro řešení nelineárních algebraických a vybraných dalších rovnic. 2. Iterační a kombinované metody pro řešení lineárních soustav algebraických rovnic, relaxační metody, metoda sdružených gradientů. 3. Multiplikativní rozklady matic. Numerický výpočet vlastních čísel a vektorů matic a inverzních matic, algoritmy pro speciální matice. 4. Podmíněnost soustav lineárních rovnic. Metoda nejmenších čtverců, pseudoinverzní matice. 5. Zobecnění metod z 3. a 4. pro řešení soustav nelineárních rovnic. 6. Lagrangeova a Hermiteova interpolace funkcí 1proměnné, zejména polynomy a splajny. 7. Aproximace funkcí 1 proměnné metodou nejmenších čtverců: lineární a nelineární varianta. 8. Aproximace funkcí více proměnných. 9. Numerické derivování. Metoda konečných diferencí pro řešení vybraných počátečních a okrajových úloh pro obyčejné diferenciální rovnice. 10. Numerické integrování. Metoda konečných prvků pro řešení pro řešení vybraných počátečních a okrajových úloh pro obyčejné diferenciální rovnice. 11. Časově závislé úlohy. Časová diskretizace: Eulerovy metody, metoda Cranka-Nicholsonové, Rungeho-Kuttovy metody, Newmarkova metoda. 12. Zobecnění 9. a 10. pro parciální diferenciální rovnice evolučního typu, např. rovnice přenosu tepla, rovnice proudění tekutin a rovnice dynamiky stavebních konstrukcí. 13. Citlivostní a inverzní úlohy. Identifikace materiálových parametrů ze známých výsledků měření. Spoléhá se na iniciativní vlastní studium teoretických základů; nejsou zařazeny žádné přednášky.