Argomenti svolti a lezione del corso
di
CALCOLO NUMERICO con LABORATORIO
a.a 2012/13
CdLM Ingegneria dell'Automazione Industriale


17 set Introduzione del corso. Introduzione al MATLAB. Variabili scalari ed operazioni. Grafico di funzione.
18 set Array: vettori e matrici. Operazioni dell'algebra lineare. Operazioni elemento per elemento. Comando plot.
19 set Ricerca degli zeri di una funzione. Il metodo delle bisezioni: convergenza e proprietà. Introduzione del metodo di Newton.
24 set Uso di M-file per la programmazione. File di tipo script e function. Grafico di una superficie.
25 set Controllo if. Esempio. Ciclo di tipo for. Esempio.
26 set Metodo di Newton per la ricerca degli zeri di una funzione. Teorema di convergenza locale quadratica. Test d'arresto. Metodo delle secanti.
1 ott Ricerca di zeri di funzione. Metodo di bisezione. Implementazione dell'algoritmo di bisezione.
2 ott Numeri di macchina. Arrotondamento. Operazioni in floating point. Metodo di Newton. Esercizio.
3 ott Metodo di Newton-Raphson per la risoluzione di sistemi non lineari. Approssimazione di funzioni. Polinomi interpolatori.
8 ott Esercizi sulla ricerca degli zeri di funzione con il metodo di Newton.
9 ott Esercizi sulla ricerca degli zeri di funzione con il metodo delle secanti. Uso della function fzero. Risoluzione di sistemi non lineari con il metodo di Newton e con la function fsolve.
10 ott Polinomi di Lagrange. Stima dell'errore di interpolazione. Funzione di Runge. Nodi di Chebyshev. Stabilità dell'interpolazione polinomiale e costante di Lebesgue.
15 ott Interpolazione polinomiale. Comandi polyfit e polyval per la costruzione del polinomio interpolatore e sua valutazione. Approssimazione di funzioni. Esempio con la funzione di Runge.
16 ott Interpolazione polinomiale con nodi di Chebyshev. Confronto tra polinomi interpolatori dello stesso grado costruiti usando nodi equispaziati e nodi di Chebyshev.
17 ott Interpolazione lineare a tratti. Spline. Approssimazione nel senso dei minimi quadrati lineari.
22 ott Interpolazione con funzioni lineari a tratti e con spline. Descrizione delle function di Matlab per l'interpolazione composita e confronti.
23 ott Interpolazione con funzioni spline. Regressione lineare ed approssimazione di dati nel senso dei minimi quadrati lineari.
24 ott Derivazione numerica. Differenze finite. Integrazione numerica. Formule del punto medio, dei trapezi e di Simpson.
29 ott Risoluzione di un'equazione differenziale con valori ai limiti. Applicazione del metodo delle differenze finite.
30 ott Approssimazione nel senso dei minimi quadrati lineari. Esempio di identificazione di parametri. Metodo delle differenze finite per la risoluzione di equazioni differenziali con valori ai limiti.
31 ott Grado di precisione e ordine dell'errore per le formule di integrazione numerica. Cenni alle formule di Gauss. Problema di Cauchy. Metodo di Eulero. Assoluta stabilità del metodo di Eulero.
5 nov Analisi della convergenza del metodo delle differenze finite per la risoluzione di equazioni differenziali con valori ai limiti.
6 nov Equazioni differenziali con valori ai limiti complete. Effetto dell'approssimazione della derivata prima con differenze finite centrate, in avanti o all'indietro.
7 nov Analisi dell'errore per il metodo di Eulero esplicito. Definizione di consistenza, 0-stabilità e convergenza. Il metodo di Crank-Nicolson. Regione di assoluta stabilità.
12 nov Formule di quadratura. Ordine di convergenza delle formule del punto medio, dei trapezi e di Simpson. Formule di Gauss Legendre.
13 nov Test intermedio su equazioni non lineari, interpolazione di funzioni, approssimazione di dati e problemi differenziali con valori ai limiti.
14 nov Scelta adattativa del passo nel metodo di Eulero esplicio. Metodi di ordine elevato.
19 nov Calcolo degli integrali con le function di Matlab. Confronto fra l'efficienza del metodo adattivo usata da Matlab e del metodo di Simpson con suddivisione uniforme dell'intervallo.
20 nov Risoluzione numerica di problemi diCauchy. Implementazione del metodo di Eulero esplicito e sua convergenza. Convergena dei metodi di Eulero implicito, di Crank-Nicolson, di Heun e di Runge-Kutta del quarto ordine.
21 nov Problemi stiff. Sistemi di equazioni differenziali ordinarie. Equazioni differenziali di ordine superiore al primo e sua riduzione ad un sistema di equazioni differenziali del primo ordine. Risoluzione di sistemi lineari. Metodo di eliminazione di Gauss. Fattorizzazione LU.
26 nov Regione di assoluta stabilità. Metodo di Eulero esplicito stabilizzato.
27 nov Esercizi sulla regione di stabilità assoluta.
28 nov Risoluzione di sistemi lineari. Fattorizzazione LU con pivoting. Numero di condizionamento di una matrice. Effetto delle perturbazioni del termine noto sulla risoluzione del sistema lineare.
3 dic Esercizi sulla risoluzione di equazioni differenziali ai valori iniziali. Stabilizzazione del metodo di Eulero esplicito mediante scelta adattiva del passo.
4 dic Risoluzione di problemi di Cauchy con Matlab. Esempi diversi.
5 dic Autovalori ed autovettori di matrice. Metodo delle potenze e delle potenze inverse. Function eig di Matlab.
10 dic Risoluzione di sistemi lineari. Fattorizzazione LU. Comandi di Matlab per la fattorizzazione LU e la risoluzione di sistemi lineari. Analisi degli errori.
11 dic Effetto del condizionamento della matrice nella risoluzione di sistemi lineari.
12 dic Autovalori ed autovettori. Esercizi sulle proprietà del metodo delle potenze e delle potenze con shift.
17 dic Esercizi vari per la preparazione all'esame.