Komputerowe metody obliczeniowe

obowiązkowe

Analiza matematyczna I 390-FS1-1AM1
Narzędzia komputerowe 390-FM1-1NKO
Wstęp do matematyki 390-FM1-1WDM

Algorytmy i struktury danych 390-FM1-3ASD
Metody numeryczne 390-FM1-3MNU
Programowanie I 390-FM1-1PRO1
Programowanie II 390-FM1-2PRO2

Student powinien posiadać podstawową wiedzę z zakresu obsługi komputera oraz matematyki na poziomie co najmniej szkoły średniej.

mieszany: w sali i zdalnie
w sali
zdalnie

Przedmiot w formie laboratorium komputerowego, na którym studenci zapoznają się z wybranym przez prowadzącego pakietem oprogramowania do obliczeń numerycznych (np. Matlab, Octave, Mathematica, Maxima). Na ćwiczeniach rozwiązują problemy numeryczne (obliczenia) z wykorzystaniem danego oprogramowania.

Profil studiów: ogólnoakademicki

Forma studiów: stacjonarne

Rodzaj przedmiotu: obowiązkowy

Dziedzina i dyscyplina nauki: Dziedzina nauk ścisłych i przyrodniczych, Dyscyplina nauki fizyczne.

Poziom kształcenia: studia pierwszego stopnia

Rok studiów/semestr: 2. rok/3. semestr

Punkty ECTS: 3

Wymagania wstępne: obsługa komputera z systemem Windows/Linux, dobra znajomość matematyki na poziomie co najmniej szkoły średniej

Bilans nakładu pracy studenta:

- udział w laboratoriach (30 godz.),

- udział w konsultacjach (15 godz.),

- praca własna studenta w domu (45 godz.),

Wskaźniki ilościowe:

- nakład pracy studenta związany z zajęciami wymagającymi bezpośredniego udziału nauczyciela - 1.8 ECTS;

- nakład pracy studenta związany z samodzielna pracą - 1.2 ECTS.

Zasady wykorzystania sztucznej inteligencji (SI):

1. Zezwala się na wykorzystanie SI podczas zajęć jako narzędzia wspomagającego (nie zastępującego pracy własnej) do wyjaśniania trudnych zagadnień, analizy błędów w kodzie, uzyskiwania sugestii dotyczących optymalizacji kodu oraz poszukiwania inspiracji do rozwiązań.

2. Rozwiązywanie problemów powinno w pierwszej kolejności odbywać się samodzielnie; w przypadku trudności dopuszcza się pomoc SI.
3. Odpowiedzi generowane przez SI muszą być każdorazowo weryfikowane; student jest zobowiązany do sprawdzenia poprawności wygenerowanego kodu oraz zrozumienia jego działania.
4. W przypadku korzystania z SI przy realizacji zadania lub projektu należy to jednoznacznie zaznaczyć w dokumentacji, np. w komentarzu w kodzie: "Wygenerowano przy użyciu SI (nazwa narzędzia) – przekształcono i dostosowano”.
5. Zabrania się wykorzystywania SI do oszukiwania, w szczególności do generowania prac w całości, kopiowania gotowych rozwiązań zadań bez zrozumienia, obchodzenia zasad uczciwości akademickiej oraz podczas zaliczenia przedmiotu, które ma charakter pracy samodzielnej.

Program zajęć:

1. Wprowadzenie do Mathematica/Octave

2. Proste obliczenia

3. Środowisko programistyczne

4. Listy, tablice, wektory i macierze

5. Wykresy

6. Pliki skryptowe

7. Instrukcje sterujące

8. Funkcje

9. Równania liniowe

10. Różniczkowanie numeryczne

11. Całkowanie numeryczne

12. Aproksymacja

13. Interpolacja

14. Metoda Monte-Carlo

[1] R. L. Zimmerman, F. I. Olness, Mathematica for physics, Addison-Wesley, 1995

[2] W. Kinzel, G. Reents, transl. by M. Clajus and B. Freeland-Clajus, Physics by computer: programming physical problems using Mathematica and C, Berlin, Springer, 1998

[3] 1 podręcznik on-line dla Octave: https://docs.octave.org/octave.pdf

[4] 2 podręcznik on-line dla Octave: http://www-mdp.eng.cam.ac.uk/web/CD/engapps/octave/octavetut.pdf

[5] Z. Fortuna, B. Macukow, J. Wąsowski, Metody numeryczne, Warszawa, Wydawnictwo WNT, 2015

Wiedza, absolwent zna i rozumie:

KP6_WG4 - zna zaawansowane metody obliczeniowe stosowane do rozwiązywania typowych problemów fizycznych oraz przykłady praktycznej implementacji takich metod z wykorzystaniem odpowiednich narzędzi informatycznych; zna elementy programowania oraz inżynierii oprogramowania w zakresie przewidzianym programem kształcenia

Umiejętności, absolwent potrafi:

KP6_UW4 - potrafi stosować metody numeryczne do rozwiązania problemów matematycznych; posiada umiejętność stosowania podstawowych pakietów oprogramowania oraz wybranych języków programowania w zakresie przewidzianym programem kształcenia

KP6_UK5 dokonać krytycznej analizy wyników pomiarów, obserwacji lub obliczeń teoretycznych wraz z ilościową oceną dokładności wyników;

KP6_UU1 uczyć się samodzielnie.

Kompetencje społeczne, absolwent jest gotów do:

KP6_KR2 stosowania i propagowania zasad uczciwości intelektualnej w działaniach własnych i innych osób, do rozstrzygania problemów etycznych w kontekście rzetelności badawczej, do propagowania rozstrzygającej roli eksperymentu w weryfikacji teorii fizycznych, do stosowania metody naukowej w gromadzeniu wiedzy.

Test zaliczeniowy (75%), prace domowe i praca na zajęciach (25%). Zaliczenie zajęć wymaga zdobycia 50% liczby punktów końcowych.