Giornale delle lezioni
di
CALCOLO NUMERICO con LABORATORIO
a.a 2017/18
CdLM Ingegneria dell'Automazione Industriale


Prima settimana
19 set - Lez Equazioni non lineari. Ricerca degli zeri di funzione. Metodo delle bisezioni. Metodo di Newton.
20 set - Lab Numeri di macchina. Introduzione al Matlab. Rappresentazione dei numeri. Arrotondamento. Operazioni di macchina. Propagazione degli errori. Assegnazione di variabili scalari ed array. Operazioni. Assegnazione di funzioni di tipo handle. Grafici di funzione con il comando fplot.
Seconda settimana
26 set - Lez Equazioni non lineari. Metodo di Newton. Teorema di convergenza. Test d'arresto. Metodo delle secanti. Problemi di punto fisso. Metodo delle iterate successive.
27 set - Lab Equazioni non lineari Cicli for e while. Implementazione del metodo di bisezione per la ricerca degli zeri di funzione. Implementazione del metodo di Newton.
Terza settimana
3 ott - Lez Equazioni e sistemi non lineari. Estensione del metodo di Newton a sistemi di equazioni non lineari. Metodo di Broyden. Interpolazione polinomiale. Esistenza ed un unicità.
4 ott - Lab Equazioni e sistemi non lineari. Esercizi sulla convergenza del metodo di Newton. Uso della function fzero per il calcolo degli zeri di una funzione.
Quarta settimana
10 ott - Lez Lezione non svolta
11 ott - Lab Equazioni e sistemi non lineari. Grafici di superfici in 3 dimensioni. Curve di livello. Implementazione del metodo di Newton per sistemi non lineari.
Quinta settimana
17 ott - Lez Interpolazione e approssimazione di funzioni. Polinomi di Lagrange. Errore di interpolazione e funzione di Runge. Interpolazione composita. Polinomi lineari a tratti e spline.
18 ott - Lab Interpolazione e approssimazione di funzioni. Interpolazione polinomiale. Uso di polyval e polyfit. Errore nell'approssimazione con polinomi interpolatori. Funzione di Runge. Nodi di Chebyshev.
Sesta settimana
24 ott - Lez Minimi quadrati lineari. Sistemi lineari Approssimazione nel senso dei minimi quadrati lineari. Algoritmo di sostituzione in avanti e all'indietro per la risoluzione di sistemi lineari con matrici triangolari. Fattorizzazione LU.
25 ott - Lab Interpolazione e approssimazione di funzioni Interpolazione con funzioni polinomiali a tratti. Uso delle function interp1 e spline. Approssimazione di dati nel senso dei minimi quadrati lineari. Regressione lineare.
Settima settimana
31 ott - Lez Sistemi lineari. Integrazione numerica Fattorizzazione LU. Strategia di pivoting parziale. Numero di condizionamento di una matrice. Effetto delle perturbazioni sulla soluzione. Formula di quadratura del punto medio.
Ottava settimana
7 nov - Lez Integrazione numerica Formule semplici e composite del punto medio, dei trapezi e di Crank-Nicolson. Stima dell'errore. Grado di precisione. Formula adattativa di Cavalieri-Simpson.
9 nov - Lab Test in laboratorio. Esercizi sulla ricerca degli zeri di funzione, sulla risoluzione di sistemi non lineari e sull'interpolazione.
Nona settimana
14 nov - Lez Equazioni differenziali ordinarie Approssimazione della derivata con differenze finite. Stima dell'errore. Richiami sul Problema di Cauchy. Risultati di esistenza, unicità e dipendenza continua dai dati. Metodi di Eulero in avanti e all'indietro e di Crank-Nicolson. Stabilità assoluta. Metodo Predictor-Corrector.
15 nov - Lab Interpolazione e approssimazione di funzioni. Sistemi lineari Esercizio di approssimazione di dati con un modello lineare. Fattorizzazione LU. Effetto del pivoting. Fill in di una matrice sparsa. Norme di vettore e di matrice. Effetto delle perturbazioni nella risoluzione dei sistemi lineari. Condizionamento di una matrice.
Decima settimana
21 nov - Lez Equazioni differenziali ordinarie Analisi della convergenza del metodo di Eulero in avanti. Consistenza e zero-stabilità. Metodo di Runge-Kutta del quarto ordine.
22 nov - Lab Sistemi lineari. Integrazione numerica. Esercizio sul condizionamento della matrice di Hilbert. Formule di quadratura del punto medio, dei trapezi e di Cavalieri-Simpson. Analisi della convergenza. Effetto della regolarità della funzione. Function di Matlab per il calcolo degli integrali. Confronto dell'efficienza del metodo di Simpson a passo costante e di Simpson adattivo.
Undicesima settimana
28 nov - Lez Equazioni differenziali ordinarie Metodi a più passi. Regione di assoluta stabilità e sua importanza nella risoluzione numerica di equazioni differenziali ordinarie con perturbazioni. Problemi stiff. Sistemi di equazioni differenziali ordinarie. Equazioni differenziali di ordine superiore al primo.
29 nov - Lab Equazioni differenziali ordinarie. Implementazione del metodo di Eulero esplicito. Analisi della convergenza, zero-stabilità. Regione di stabilità assoluta. Metodi di Eulero implicito, di Heun, di Crank-Nicolson e di Runge-Kutta del quarto ordine. Effetto degli errori di arrotondamento nella soluzione di equazioni differenziali ordinarie. Risolutori di Matlab per le equazioni differenziali ordinarie.
Dodicesima settimana
5 dic - Lez Autovalori ed autovettori Definizione di autovalori ed autovettori e proprietà. Metodo delle potenze e delle potenze inverse con shift. Localizzazione degli autovalori Metodo QR per il calcolo di tutti gli autovalori.
6 dic - Lab Autovalori e autovettori. Equazioni differenziali ordinarie Calcolo di autovalori ed autovettori di matrice usando le function di Matlab. Localizzazione degli autovalori. Esercizi sul metodo delle potenze e delle potenze inverse. Esercizi vari sulla risoluzione di problemi di Cauchy.
Tredicesima settimana
12 dic - Lez Equazioni differenziali con valori ai limiti Discretizzazione di equazioni differenziali con valori ai limiti mediante differenze finite. Equazione del calore.
13 dic - Lab Equazioni differenziali con valori ai limiti Calcolo della soluzione di un problema di diffusione-reazione mediante differenze finite. Verifica numerica della convergenza.