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university/S2/CWR/CwrVL1.typ
2025-04-21 00:40:30 +02:00

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= Einleitung
Dozent: marcus.muillr\@uni-goettingen.de
== Pruefungsvorleitstung
- 4 Testat-Aufgaben jeweils eine Woche
- git repo $-> $ Tutor
- Pass/Fail 1 Verbesserung pro Testat moeglich
== Pruefung
Projekt + Report eine Woche Zeit
ca. 10 Seiten
1. Periode 4-11 August
2. Periode 6-13 Oktober
Programmiersprache C. Die Programme muessen lauffaehig im CIP Pool sein.
Graphische Auswertung in Python.
== Literatur
Numerical Recipies Cambridge University Press
== Ziele
$"Probleme"-> "Algorithmen"-> "Programme"-> "Auswertung"$
= Numerische Integration
Das Problem ist ein einfaches Integral auszurechnen
$
I = integral_(a)^(b) f(x) d x.
$
Dafuer kann die *Mittelpunktsregel* verwendet werden
$
I = lim_(Delta x -> 0) sum_(i = 0)^(N) Delta x f(x_(i)) \
x_0 = a, x_N = b\
Delta x = (b-a) / (N) \
x_i = a + i Delta x\
"Mittelpunkt": x_(i) + (Delta x) / (2) l\
I approx sum_(i)^(N) Delta x f(x_i + (Delta x) / (2) ) \.
$
Oder die *Trapez-Regel*
$
f_("app") = f(x_i) + (f(x_(i+1) - f(x_i) ) / (Delta x) (x - x_i)\
I_1 = integral_(x_(i+1) )^(x_i) f(x) d x approx integral_(x_(i+1) )^(x_i) f_("app")(x) d x = Delta x (f(x_(i+1) )+ f(x_(i))) / (2 ) .
$
== Simpson regel
Quadratische Naeherung der Funktion auf dem intervall
$
I_(i) = integral_(x_(i+1) )^(x_(i) ) d x f(x) approx integral_(x_(i+1) )^(x_i) d x f_("app") (x) = (Delta x) / (6) [f(x_(i)) + 4 f(x_(i)) + f(x_(i)) ].
$
== Fehlerabschaetzung
Berechnung der Ordnungen der Fehler und Abschaetzung des Fehlers.
#highlight[TODO: Literatur lesen und die Kapitel ausbessern]
= Berechnung von Nullstellen
+ Intervallschachtelung
Pruefen von Intervallen, welche durch die Bedingung $f(a)f(b) < 0$ eine Nullstelle enthalten muessen.
Fuer den Algorithmus waelt man dann fuer die neue Intervallgrenze den Mittelpunkt zwischen $a$ und $b$, je nachdem ob die Bedingung fuer eine Nullstelle wieder erfuellt ist faehrt man dann mit dem einen oder dem anderen Intervall fort
+ Approximation durch eine lineare Funktion ($hat(f) = f_("app") $)
$
hat(f)(x) = f(a) + (f(b) - f(a)) / (b-a) (hat(x)-a) = 0\
hat(x) = a- (b-a) / (f(b) - f(a)) f(a)
$
Mit der Iterationsvorschrift
$
x_(n+1) = x_(n-1) (f(x_(n)) - f(x_(n+1)) ) / (x_(n) -x_(n-1) ) f(x_(n-1) ),
$
wobei die Abbruchbedingung $abs(f(x_(n))) < epsilon$ ist.
+ Newton-Raphson ist ein iteratives Verfahren.
#highlight[TODO: understand and implement this]
= Auswahl von Algorithmen
+ Rechenzeit/Effizienz
+ Robustheit/Stabilitaet
+ Genauigkeit
== Bewertung der Algorithmen
+ Intervallschachtelung\
Robustheit ++\
Effizient
== Uebung
$f(z) = z^3 -1 = 0, quad z in CC$ mit Newton.