Argomenti svolti a lezione del corso
di
CALCOLO NUMERICO con LABORATORIO
a.a 2013/14
CdLM Ingegneria dell'Automazione Industriale


16 set Introduzione del corso. Introduzione al MATLAB. Variabili scalari ed operazioni. Variabili vettoriali ed operazioni. Assegnazione di funzioni. Comando fplot.
17 set Elementi di grafica. M-file di tipo Script e Function. Input e Output. Messaggi di errore e di avvertimento.
18 set Ricerca degli zeri di una funzione. Teorema degli zeri e metodo di bisezione. Introduzione del metodo di Newton.
24 set Controllo if. Esempio.
25 set Metodo di Newton per la ricerca degli zeri di una funzione. Teorema di convergenza locale quadratica. Test d'arresto. Metodo delle secanti.
26 set Cicli di tipo for e di tipo while.
1 ott Numeri di macchina. Arrotondamento. Operazioni in floating point. Limite di successione data per ricorrenza.
2 ott Metodo di Newton-Raphson per la risoluzione di sistemi non lineari. Cenni al problema della ricerca dei minimi di funzione. Approssimazione di funzioni.
3 ott Limite di successione data per ricorrenza. Ricerca di zeri di funzione. Metodo di bisezione. Implementazione dell'algoritmo di bisezione.
8 ott Implementazione del metodo di Newton. Esercizi sulla ricerca degli zeri di funzione con il metodo di Newton.
9 ott Polinomi di Lagrange. Stima dell'errore di interpolazione. Funzione di Runge. Nodi di Chebyshev. Stabilità dell'interpolazione polinomiale e costante di Lebesgue.
10 ott Esercizi sulla ricerca degli zeri di funzione con il metodo di Newton.
15 ott Esercizi sulla ricerca degli zeri di funzione con il metodo delle secanti. Uso della function fzero.
16 ott Interpolazione lineare a tratti. Spline. Approssimazione nel senso dei minimi quadrati lineari.
17 ott Risoluzione di sistemi non lineari con il metodo di Newton e con la function fsolve. Applicazioni al problema della ricerca dei minimi. Grafici di funzioni di due variabili.
22 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.
23 ott Derivazione numerica. Differenze finite. Integrazione numerica. Formule del punto medio, dei trapezi e di Simpson. Grado di precisione e ordine dell'errore per le formule di integrazione numerica.
24 ott Interpolazione polinomiale con nodi di Chebyshev. Confronto tra polinomi interpolatori dello stesso grado costruiti usando nodi equispaziati e nodi di Chebyshev.
29 ott Esercizi di ripasso.
30 ott Formule di Gauss. Formula di Simpson adattiva.
31 ott Interpolazione con funzioni lineari a tratti e con spline. Descrizione delle function di Matlab per l'interpolazione a tratti.
5 nov Regressione lineare ed approssimazione di dati nel senso dei minimi quadrati lineari. Esempio di identificazione di parametri.
6 nov Lezione non svolta.
7 nov Formule di quadratura. Ordine di convergenza delle formule del punto medio, dei trapezi e di Simpson. Formule di Gauss-Legendre e Gauss-Legendre-Lobatto.
12 nov Test in itinere
13 nov Problema di Cauchy. Esistenza e unicità della soluzione. Dipendenza continua dai dati. Metodo di Eulero esplicito ed implicito. Assoluta stabilità dei metodi di Eulero. Metodo di Crank-Nicolson.
14 nov Function di Matlab per il calcolo degli integrali. Confronto dei risultati con quelli ottenuti con suddivisione uniforme dell'intervallo. Metodo di Eulero esplicito per la risoluzione di problemi di Cauchy.
19 nov Risoluzione numerica di problemi diCauchy. Convergenza del metodo di Eulero esplicito. Convergenza dei metodi di Eulero implicito, di Crank-Nicolson, di Heun e di Runge-Kutta del quarto ordine.
20 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. Scelta adattativa del passo nel metodo di Eulero esplicito.
21 nov Regione di assoluta stabilità. Effetto della condizione di assoluta stabilità. Determinazione empirica della regione di assoluta stabilità.
26 nov Esercizi sulla regione di stabilità assoluta. Metodo di Eulero esplicito stabilizzato.
27 nov Metodi di Runge-Kutta. Metodi di tipo multistep. 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. Risoluzione di sistemi lineari. Fattorizzazione LU con pivoting.
28 nov Risoluzione di problemi di Cauchy con Matlab. Modello preda-predatore. Risoluzione di un'equazione differenziale del secondo ordine a coefficienti costanti.
3 dic Risoluzione di problemi di Cauchy con Matlab. Esempi diversi.
4 dic Numero di condizionamento di una matrice. Effetto delle perturbazioni del termine noto sulla risoluzione del sistema lineare. Approssimazione di un'equazione differenziale con valori ai limiti con differenze finite. Il problema del calore.
5 dic Risoluzione di sistemi lineari. Fattorizzazione LU. Comandi di Matlab per la fattorizzazione LU e la risoluzione di sistemi lineari. Analisi degli errori. Numero di condizionamento della matrice.
10 dic Differenze finite per la risoluzione di equazioni differenziali con valori ai limiti.
11 dic Discretizzazione spazio-tempo per l'equazione del calore. Autovalori ed autovettori di matrice. Metodo delle potenze e delle potenze inverse. Function eig di Matlab. Localizzazione degli autovalori con i cerchi di Gershgorin.
12 dic Differenze finite per la risoluzione di equazioni differenziali con valori ai limiti.