Computational Mathematics

Wiedza i umiejętności:

1. Zna pojęcie wykładniczego rzędu zbieżności metody rozwiązywani równania liniowego;

2. Zna metody bisekcji, Newtona i siecznych rozwiązywania równania nieliniowego; wie przy jakich założeniach metody są zbieżne; zna metodę Newtona rozwiązywania układu równań nieliniowych; zna twierdzenie o lokalnej zbieżności tej metody

3. Zna podstawowe własności arytmetyki zmiennopozycyjnej w komputerze; wie co to uwarunkowanie zadania ze względu na zaburzenia danych w arytmetyce zmiennopozycyjnej; zna pojęcie numerycznej poprawności i numerycznej stabilności algorytmu

4. Zna algorytm i koszt metod bezpośredniego rozwiązywania układów równań liniowych poprzez rozkład LU, metodę Choleskiego, poprzez rozkład QR uzyskany metodą Householdera.

5. Zna definicje i podstawowe własności norm wektorowych i macierzowych; zna wzory na podstawowe wzory na normy p-te wektorowe i macierzowe; zna pojęcie współczynnika uwarunkowania macierzy i jego związek z błędami zaokrągleń w algorytmach bezpośrednich rozwiązywania układów równań liniowych

6. Zna definicję liniowego zadania najmniejszych kwadratów (LZNK); wie co oznacza, że LZNK jest regularne; zna twierdzenie o istnieniu i jednoznaczności regularnego LZNK (RLZK); wie jak rozwiązać RLZNK znając rozkład QR macierzy; zna algorytm Householdera znajdowania rozkładu QR macierzy kolumnami regularnej; zna metodę rozwiązywania RLZNK poprzez sprowadzenie go układu liniowego równań normalnych

7. Wie co to numeryczne symetryczne zadanie własne; zna algorytm i jego koszt sprowadzania macierzy symetrycznej do macierzy podobnej trójdiagonalnej przy pomocy przekształceń Householdera

8. Zna metodę potęgową i odwrotną potęgową; wie przy jakich założeniach metody te są zbieżne

9. Wie co to zadanie interpolacji Lagrange; zna twierdzenie o tym kiedy takie zadanie ma jednoznaczne rozwiązanie; zna pojęcie bazy Lagrange'a wielomianów określonego stopnia; zna definicję w własności różnicy dzielonej; zna algorytmy Newtona i różnic dzielonych znajdowania współczynników wielomianu interpolacyjnego Lagrange'a w bazie Newtona; zna wzór na błąd interpolacji Lagrange'a; wie co to optymalne węzły interpolacji; potrafi oszacować błąd interpolacji znając oszacowania odpowiednich pochodnych funkcji

10. Wie co to zadanie interpolacji Hermite'a; zna twierdzenie o tym kiedy takie zadanie ma jednoznaczne rozwiązanie; zna definicję i własności uogólnionej różnicy dzielonej z węzłami wielokrotnymi; zna algorytm różnic dzielonych znajdowania współczynników wielomianu interpolacyjnego Hermite'a w bazie Newtona; zna wzór na błąd interpolacji Hermite'a;

11. Zna definicję przestrzeni splajnów dla ustalonych węzłów; w szczególności wie co to przestrzeń splajnów liniowych i przestrzeń splajnów kubicznych; wie jak znaleźć splajn interpolacyjny liniowy i zna błąd interpolacji splajnami liniowymi; zna zadanie interpolacji splajnami kubicznymi z różnymi warunkami brzegowymi; zna algorytm znajdowania splajnu kubicznego z warunkami brzegowymi naturalnymi; zna wzór na błąd interpolacji splajnami kubicznymi naturalnymi; zna twierdzenie Holladaya.

12. Wie co to są kwadratury; zna definicję rzędu kwadratury; zna definicję kwadratury interpolacyjnej; zna wzór na błąd kwadratury interpolacyjnej; zna wzór na kwadratury złożone trapezów i Simpsona; zna oszacowanie błędu kwadratury trapezów; wie jak skonstruować kwadraturę Gaussa; zna twierdzenie o rzędzie kwadratury Gaussa i o dodatniości jej współczynników; zna twierdzenie o zbieżności kwadratur Gaussa

Kompetencje społeczne:

1. Rozumie znaczenie matematyki obliczeniowej jako narzędzia służącego konstrukcji i analizy metod obliczeniowych pozwalających rozwiązywać zadania powstające przy modelowaniu zjawisk przyrody i techniki