Přeskočit na hlavní obsah
Přeskočit hlavičku

Algoritmizace inženýrských výpočtů

Typ studia bakalářské
Jazyk výuky čeština
Kód 228-0234/01
Zkratka AIV
Název předmětu česky Algoritmizace inženýrských výpočtů
Název předmětu anglicky Algorithmization of engineering computations
Kreditů 5
Garantující katedra Katedra stavební mechaniky
Garant předmětu prof. Ing. Martin Krejsa, Ph.D.

Osnova předmětu

1. Úvod do práce s programovým systémem Matlab: Zadání proměnných, vektory a matice, správa proměnných, grafický výstup, vytvoření skriptu.
2. Základy algoritmizace: Vlastnosti algoritmu, elementární algoritmy.
3. Výpočet hodnot funkcí: Výpočet hodnoty polynomu, tabelace a graf funkce, určení extrému diskretizované funkce.
4. Řešení nelineárních algebraických rovnic I.: Iterace, ukončovací cyklus, rekurentní vztahy.
5. Řešení nelineárních algebraických rovnic II.: Iterační metody řešení nelineárních algebraických rovnic.
6. Metody pro třídění souboru prvků: Bublinkové třídění, třídění přímým výběrem minima, třídění přímým vkládáním, rychlé řazení, Shellovo řazení.
7. Soustavy lineárních rovnic I.: Přímé metody řešení soustav lineárních rovnic - řešení trojúhelníkové soustavy, Gaussova a Gauss-Jordanova eliminační metoda, LU a Choleského rozklad.
8. Soustavy lineárních rovnic II.: Iterační metody řešení soustav lineárních rovnic - Jacobiho iterace, Gauss-Seidelova iterační metoda, řídké a pásové matice, metoda sdružených gradientů.
9. Soustavy lineárních rovnic III.: Řídké a pásové matice, metoda sdružených gradientů.
10. Numerická integrace určitého integrálu: Obdélníková, lichoběžníková, Simpsonova a Rombergova metoda numerické integrace, Adaptivní integrace, Gaussova metoda.
11. Numerické derivování: Metoda konečných diferencí, numerické derivování s proměnnou diferencí, parciální derivace.
12. Řešení diferenciálních rovnic: Obyčejné diferenciální rovnice, Eulerova metoda, metoda Runge-Kutta, metoda skákající žáby.
13. Interpolace a aproximace: Lineární interpolace, Lagrangeova interpolace, Newtonova interpolace, Aproximace metodou nejmenších čtverců - přímkou a polynomem m-tého stupně.
14. Ukázky vzorových aplikací.
Cvičení:
1. Úvod do práce s programovým systémem Matlab: Zadání proměnných, vektory a matice, správa proměnných, grafický výstup, vytvoření skriptu.
2. Základy algoritmizace: Vlastnosti algoritmu, elementární algoritmy.
3. Výpočet hodnot funkcí: Výpočet hodnoty polynomu, tabelace a graf funkce, určení extrému diskretizované funkce.
4. Řešení nelineárních algebraických rovnic I.: Iterace, ukončovací cyklus, rekurentní vztahy.
5. Řešení nelineárních algebraických rovnic II.: Iterační metody řešení nelineárních algebraických rovnic.
6. Metody pro třídění souboru prvků: Bublinkové třídění, třídění přímým výběrem minima, třídění přímým vkládáním, rychlé řazení, Shellovo řazení.
7. Soustavy lineárních rovnic I.: Přímé metody řešení soustav lineárních rovnic - řešení trojúhelníkové soustavy, Gaussova a Gauss-Jordanova eliminační metoda, LU a Choleského rozklad.
8. Soustavy lineárních rovnic II.: Iterační metody řešení soustav lineárních rovnic - Jacobiho iterace, Gauss-Seidelova iterační metoda.
9. Soustavy lineárních rovnic III.: Řídké a pásové matice, metoda sdružených gradientů.
10. Numerická integrace určitého integrálu: Obdélníková, lichoběžníková, Simpsonova a Rombergova metoda numerické integrace, Adaptivní integrace, Gaussova metoda.
11. Numerické derivování: Metoda konečných diferencí, numerické derivování s proměnnou diferencí, parciální derivace.
12. Řešení diferenciálních rovnic: Obyčejné diferenciální rovnice, Eulerova metoda, metoda Runge-Kutta, metoda skákající žáby.
13. Interpolace a aproximace: Lineární interpolace, Lagrangeova interpolace, Newtonova interpolace, Aproximace metodou nejmenších čtverců - přímkou a polynomem m-tého stupně.
14. Prezentace semestrální práce.

E-learning

Studijní opory k dispozici v IS edison a na lms.vsb.cz

Povinná literatura

1. Krejsa, M., Algoritmizace inženýrských výpočtů, učební texty v obrazovkové verzi i ve verzi pro tisk, VŠB-TU, Ostrava, 2017.
2. Algoritmus. Webové stránky zaměřené na tvorbu algoritmů. [on-line]. <http://www.algoritmy.net>.

Doporučená literatura

1. Sauer T. Numerical Analysis. George Mason University. Pearson Education, Inc., 2006. (669 s). ISBN 0-321-26898-9.
2. Ralston, A. Základy numerické matematiky. 1. vydání. Academia, Praha, 1973. (635 s).
3. Wirth, N., Algoritmy a štruktúry údajov. 1. vydanie. Alfa, vydavateľstvo technickej a ekonomickej literatúry, Bratislava, 1988. (488 s). 4. Algoritmus. Webové stránky zaměřené na tvorbu algoritmů. [on-line]. <http://www.algoritmy.net>.