Diario delle esercitazioni in aula e in laboratorio- Materiale didattico
Premessa all'utilizzo della dispensa (a cura di E.Z.)
| ARGOMENTO DELLA LEZIONE | MATERIALE DIDATTICO | |||
| 01 10 2018 |
EX - Chisini |
9.30-10.30 |
Introduzione al corso. Problema fisico, matematico, numerico. Classificazione degli errori. | |
| 01 10 2019 |
LAB - 309 |
Turno 2 - 13.30-15.30 Turno 3 - 15.30-17.30 |
MATLAB: menu, layout, plot, app, variables, command history. Istruzioni: help, demo, diary, ls, doc, clc, pwd, lookfor, exist. Variables: ans, pi, i, j, eps, who, whos, clear, format short/long. Operazioni elementari: +,-,*,/,\,^. Calcolo simbolico: syms. Funzioni: elfun (trigonometriche, abs, exp, log, real, imag, fix, floor, ceil, round, mod, rem, sign, sqrt,nthroot). Operazioni e funzioni con numeri complessi: function real, imag, abs, sign, atan2. Vettori: assegnazione, riga, colonna, trasposto, componenti, [ ], length, size, zeros, ones, linspace, dot, cross, concatenazione, componente "end", "end-1", sum, prod, max, min, sort, diff. |
Lab 1 |
| 02 10 2019 |
EX - G10 | 10.30-12.30 | Problema ben posto, ben condizionato. Concetti di stabilità e convergenza. Numero di condizionamento del calcolo di y=f(x). Esercizi: n.2, 5/7/2018; n.1, 22/11/2012; n.1, 18/2/2016. Il numero di condizionamento del problema del calcolo delle radici di un'equazione di secondo grado. Condizionamento del calcolo di z=f(x,y). Applicazioni del condizionamento del problema del calcolo di z=f(x,y): somma algebrica (cancellazione numerica), prodotto. |
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| 08 10 2019 |
EX - Chisini | 9.30-10.30 | Condizionamento
del calcolo della potenza e della radice di un numero. Condizionamento del calcolo del quoziente di due numeri. Esempi di cancellazione numerica. Stabilità di algoritmi: esempi. Esercizio n.1, 16/11/2017. |
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| 08 10 2019 | LAB - 309 |
Turno 2 - 13.30-15.30 Turno 3 - 15.30-17.30 |
MATLAB. Operazioni elemento per elemento: .* ./ .^ Norme di vettori: norm(u,1), norm(u), norm(u,2), norm(u,inf), norm(u,-inf). Polinomi: poly, roots, polyval, polyder, polyint, conv, deconv. Matrici: costruzione, elementi, trasposta, operazioni e operazioni per elemento, funzioni applicate a matrici, assegnazione di elementi o blocchi di elementi/matrici, eye, ones, zeros, hilb, vander, pascal, sum, prod, max, min, det, inv, size, eig. Grafica 2D, 3D: plot, xlabel, ylabel, title, legend, LineWidth, MarkerSize, MarkerEdgeColor; meshgrid, surf, contour, contourf, mesh. |
Lab 2 |
| 09 10 2019 | EX - G10 | 10.30-12.30 | Esempio di algoritmo stabile/instabile. Rappresentazione dei numeri sul calcolatore. Insieme F(ß,t,L,U). Costruzione dell'insieme F(2,3,-1,2). Metodo di Newton: esercizio pag. 38 (dispensa). |
Esercizi stabilità algoritmi. |
| 15 10 2019 |
EX - Chisini | 9.30-10.30 | Alcune
considerazioni sul metodo di Newton applicato alla funzione f(x)=a-1/x:
ordine, scelta di x_0, interpretazione geometrica. Test d'arresto del
metodo di Newton e del metodo di bisezione. Esercizio n.1, 5/11/2012. |
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| 15 10 2019 | LAB - 309 | Turno 2 - 13.30-15.30 Turno 3 - 15.30-17.30 |
MATLAB. Grafica: axis, axis equal, axis square, loglog, subplot. Script file. Operatori relazionali: == < <= > >= ~= eq lt le gt ge ne | & ~ or and xor not Istruzione for. Anonymous functions: f=@(x). Richiami su inline e fcnchk. Osservazioni sull'insieme F(ß,t,L,U): realmin, realmax, eps, non associatività della somma. Esercizi sugli errori (dal file: "Esercizi cancellazione numerica, arrotondamento: 1-5"). Esercizio: file plotp6.m |
Grafici in scala logaritmica Esercizi cancellazione numerica, arrotondamento EX1.M EX2.M EX3.M EX4.M EX5.M plot p_6(x) plotp6.m calcolo radici di p_15(x) radici_p15.m |
| 16 10 2019 |
EX - G10 | 10.30-12.30 | Esercizio sul metodo di bisezione: n.1, 23/1/2014. Alcune considerazioni sulla convergenza, sull'ordine e sul test d'arresto dei metodi di bisezione e di Newton. Esercizi sul metodo di Newton: n.3, 9/9/2008, n.1, 24/6/2011, n.3, 22/1/2015. |
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| 22 10 2019 |
EX - Chisini | 9.30-10.30 | MATLAB. Descrizione della function MATLAB bisezione. Convergenza del metodo di Newton: en<C(en-1)2 Stima/maggiorazione della costante C. Il metodo di Newton per la ricerca di zeri di funzione con molteplicità p>1. |
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| 22 10 2019 |
LAB - 309 |
Turno 2 - 13.30-15.30 Turno 3 - 15.30-17.30 |
Condizionamento del calcolo delle radici del polinomio p=[1 -2 1]. Esercizio dal file: calcolo radici di p_15(x), radici_p15.m. Istruzioni if, while, for. Function file. Metodi iterativi per equazioni non lineari (bisezione, Newton). |
Implementazione del metodo di bisezione bisezione.m main_bis1.m main_bis2.m newton.m main_new1.m main_new2.m Temi d'esame sul metodo di Newton per l'approssimazione di radici con molteplicità p>1: n.2, 20 febbraio 2013 n. 3, 19 giugno 2015 n.3, 1 febbraio 2018. |
| 23 10 2019 |
EX - G10 | 10.30-12.30 | Esercizi sui metodi di punto fisso: n.3, 18/1/2016; n.2, 22/6/2017; n.4, 12/7/2012; n.2, 24/1/2019; n.4, 12/2/2015. Esercizio sullo studio della convergenza del metodo di Newton come metodo di punto fisso. | |
| 29 10 2019 |
EX - Chisini |
9.30-10.30 | Esercizi sui metodi di punto fisso: n.3, 19/6/2006; n.2, 18/2/2016. | |
| 29 10 2019 | LAB - 309 | Turno 2 - 13.30-15.30 Turno 3 - 15.30-17.30 |
MATLAB. Function pfisso.m; esercizi sui metodi iterativi per l'approssimazione di punti fissi; test d'arresto. Tema d'esame: n. 3, 19 giugno 2015. |
pfisso.m (function file) pfisso_main_log.pdf pfisso_main_log.m pfisso_main_exp.pdf pfisso_main_exp.m pfisso_main_newton.pdf pfisso_main_newton.m |
| 30 10 2019 |
EX - G10 |
10.30-12.30 |
Esercizi sui metodi di punto fisso: n.2, 12/6/2018; n.3, 28/1/2016; n.2, 20/2/2018; n.3, 13/7/2006; n.1, 22/1/2015; n.2, 18/1/2018. | |
| 05 11 2019 |
EX - Chisini |
9.30-10.30 |
Esercizio: g(x)= 0.5x^2+0.5, x<=1 & g(x)= 2sqrt(x)-1, x>1. g(x)= 0.5x^2+0.5, x>1 & g(x)= 2sqrt(x)-1, 0<=x<=1. Esercizi sui metodi di punto fisso: n.3, 24/4/2015; n.2, 30/1/2019. |
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| 05 11 2019 |
LAB - 309 |
Turno 2 - 13.30-15.30 Turno 3 - 15.30-17.30 |
MATLAB. Fzero; function ragnatela.m (rappresentazione grafica delle successioni generate con i metodi di punto fisso). Algebra delle matrici: blocchi di matrici, diag, tril, triu, eig, inv, det. Risoluzione di sistemi lineari: x=a\b. Risoluzione di sistemi triangolari. Richiami sulla stima dell'errore nei sistemi lineari. Condizionamento della matrice di Hilbert. Tema d'esame 6/7/2017. |
Costruzione grafica iterazioni metodi di punto fisso. script: es_ragnatela.m function file: ragnatela.m Condizionamento matrice di Hilbert: testo, hilbert_cond.m. Matrici diagonali e triangolari: richiami Forward backward substitution |
| 06 11 2019 |
EX - G10 |
10.30-12.30 |
Esercizi
sui metodi di punto fisso: n.3, 29/01/2015. Esercizi su norme e condizionamento di matrici: n.3, 31/01/2018; n.4, 19/1/2017; n.4, 26/4/2017; n.3, 21/2/2019. |
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| 11 11 2019 |
EX -G10 |
13.30-15.30 |
Esercizi su norme e condizionamento di matrici e sul primo teorema di Gershgorin: n.3, 2/5/2019; n.3, 20/2/2018; n.4, 16/2/2017; n.3, 4/7/2019; n.3, 9/6/2008; n.2, 15/6/2009; n.2, 18/6/2007. | Complementi di teoria: Matrici Elementari di Gauss 1 Matrici Elementari di Gauss 2 |
| 12 11 2019 |
EX - Chisini |
9.30-10.30 |
Esercizi sulla fattorizzazione LU: n.2, 24/4/2007; n.1, 9/7/2015; n.3, 17/9/2018; |
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| 12 11 2019 | LAB - 309 | Turno 2 - 13.30-15.30 Turno 3 - 15.30-17.30 |
MATLAB.
Matrici di permutazione. Function lu. Fattorizzazione A=LU, PA=LU e
applicazione alla risoluzione di sistemi lineari. Script file
fill_in.m. Istruzioni spy, find. Fattorizzazione di matrici
tridiagonali. Tema d'esame n.1, 8/5/2014 (calcolo della matrice
inversa). |
EG_1 EG_2 EG_3 fill_in Matrici tridiagonali: dispensa (pag. 47, 53); MatTrid. trifat.m, triris.m, ex_tri.m. |
| 19 11 2019 |
CHISINI |
10.00 |
PRIMA PROVA IN ITINERE |
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| 26 11 2019 |
CHISINI |
9.30-10.30 |
Calcolo degli autovalori delle matrici di iterazione dei metodi di Jacobi e Gauss-Seidel. Esercizi. |
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| 26 11 2019 | LAB - 309 | Turno 2 - 13.30-15.30 Turno 3 - 15.30-17.30 |
MATLAB. Function chol (metodo di Cholesky). Function jacobi e gs. Esercizi da temi d'esame sui metodi iterativi di Jacobi e Gauss-Seidel. |
Matrici di iterazione jacobi.m, gs.m, main_jac.m, main_gs.m Metodo SOR: dispensa pag. 59 e 60. sor.m, main_sor.m |
| 27 11 2019 | EX - G10 | 10.30-12.30 | Ripasso
delle condizioni di convergenza dei metodi di Jacobi e Gauss-Seidel.
Velocità asintotica di convergenza. Stima del minimo numero di
iterazioni necessarie per soddisfare una data tolleranza per l'errore
relativo. Esercizi: n.2, 24/4/2007; n.1, 24/2/2011; n.1, 7/2/2013; n.1,
9/7/2015; n.3, 15/11/2007; n.1, 17/2/2009. |
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| 28 11 2019 |
EX - G10 |
15.30-16.30 |
Teorema
di convergenza del metodo di Gauss-Seidel per matrici simmetriche e
definite positive (senza dimostrazione). Esercizio n.4, 23/1/2014. Metodi del gradiente: equivalenza tra la soluzione del problema di minimizzazione del funzionale F(y)1/2(Ay,y)-(b,y) e la soluzione del sistema lineare Ax=b con A matrice simmetrica definita positiva. |
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| 3 12 2019 |
EX - Chisini |
9.30-10.30 |
Metodi del gradiente: richiami sulla derivata direzionale, sul gradiente e sulla definizione di direzione di discesa; scelta della direzione di discesa; calcolo dinamico del parametro alpha_k: minimizzazione di F(x^{k+1}), minimizzazione di (r^{k+1},r^{k+1}). | Alcune note sul metodo del gradiente |
| 3 12 2019 |
LAB - 309 |
Turno 2 - 13.30-15.30 Turno 3 - 15.30-17.30 |
MATLAB:
metodi del gradiente a parametro costante e dinamico. Temi d'esame: n1,
7/5/2013; n. 2, 18/9/2017; n. 3, 29/1/2015 (metodo iterativo per
l'approssimazione dell'inversa di una matrice); n.2, 27/4/2017. |
Dispensa pag. 60 e 61. main_rich.m, main_rich_din.m |
| 4 12 2019 |
EX - G10 |
10.30-12.30 |
Esercizio p.62 dispensa. Esercizi di riepilogo sui metodi iterativi e sul metodo del gradiente: n.4, 6/7/2017; n.4, 15/9/2017; n.3, 16/6/2016; n.1, 24/4/2015. |
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| 10 12 2019 |
EX - Chisini | 9.30-10.30 | Polinomi ortogonali: definizione, zeri. Polinomi di Chebyshev: formula implicita, ricorsiva, calcolo degli zeri. |
Polinomi di Chebyshev |
| 10 12 2019 | LAB - 309 |
Turno 2 - 13.30-15.30 Turno 3 - 15.30-17.30 |
MATLAB:
metodo di Vandermonde. Istruzione polyfit (per l'interpolazione).
Metodo di interpolaizone di Lagrange. Esempio di Runge. Nodi di
Chebyshev. Interpolazione negli zeri dei polinomi di Chebyshev
(richiami sul teorema di convergenza). |
Vandermonde. [lagr.m lagr_sin2x.m lagr_runge.m] lagr_vet.m lagr_sin2x_vet.m lagr_runge_vet.m Plot Nodi Chebyshev lagr_cheb_runge_vet.m |
| 11 12 2019 |
EX - G10 |
10.30-12.30 |
Esercizi sull'esistenza e unicità dei polinomi di interpolazione: n.5, 29/1/2015;
n.5, 18/2/2016; n.1, 23/9/2019. Metodo di interpolazione di Lagrange e
formula dell'errore di interpolazione: n.2, 7/2/2013; n.1, 26/1/2006;
n.3, 11/7/2013. Il metodo delle differenze divise: n.2,
2/12/2010. |
Tabella delle differenze divise |
| 17 12 2019 | EX - Chisini | 9.30-10.30 | Esercizi
sul metodo di interpolazione delle differenze divise e sulla
maggiorazione dell'errore di interpolazione: n.5, 15/9/2017; n.1,
16/2/2017; n.2, 20/11/2014. |
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| 17 12 2019 | LAB - 309 |
Turno 2 - 13.30-15.30 Turno 3 - 15.30-17.30 |
MATLAB: interpolazione con spline lineari e cubiche (interp1, spline, mkpp, unmkpp, csape). |
spline_lineari.m Stima dell'errore. verifica sperimentale File A, File B. Condizione not-a-knot: S2. Condizione not-a-knot: S3. Spline cubiche (a) Spline cubiche (b) Spline cubiche con calcolo derivata |
| 18 12 2019 | EX - G10 |
10.30-12.30 |
Esercizi
sull'interpolazione, sulla ricerca di nodi ottimali, sulle funzioni
spline: n.3, 17/2/2009; n. 1, 16/6/2016; n.4, 21/2/2013; n.2,
21/11/2013; n.3, 18/9/2014; n.5, 13/7/2009; |
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| 07 01 2020 |
EX -Chisini |
9.30-10.30 |
Esercizi sulle funzioni spline: n.5, 6/7/2017; n.5, 21/11/2016; n.3, 20/11/2014; n.4, 24/4/2015. |
|
| 07 01 2020 |
LAB - 309 | Turno 2 - 13.30-15.30 Turno 3 - 15.30-17.30 |
MATLAB: Temi d'esame. n.2, 9/7/2014; n.3, 11/7/2013; n. 1, 11/4/2014; n.2, 8/5/2014; n.1, 18/9/2017. |
Alcune note per lo svolgimento dei temi d'esame della prova MATLAB. |
| 13 01 2020 |
EX - G10 |
10.30-12.30 |
Esercizi sulle funzioni spline: n.1, 12/6/2018; n.1, 26/1/2017; n.5, 31/1/2018; n. 3, 17/11/2015. Esercizi sul grado di precisione delle formule di quadratura: n.3, 22/6/2017; n.4, 10/2/2011; n.1, 21/2/2013. |
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| 14 01 2020 |
EX -Chisini | 9.30-12.30 |
Calcolo dei pesi della formula di Cavalieri-Simpson. Formula di C.S. composita. Stima asintotica dell'errore delle formule di NC composite. Esercizi: n.4, 14/6/2005; n.3, 16/11/2009; n.2, 9/6/2008; n.2, 18/9/2014; n.3, 22/11/2012; n.2, 22/6/2009; n.3, 6/7/2017; n.4, 20/2/2018. |
Appunti: pesi delle FQ di NC FQ composite (punto medio, trapezi) FQ composite (Cavalieri Simpson) Note sui temi d'esame: n.2 11/4/2014; n.3 8/5/2014 n.1 20/2/2013; n.2 20/6/2013 |
| 14 01 2020 |
LAB - 309 | Turno 2 - 13.30-15.30 Turno 3 - 15.30-17.30 |
MATLAB: istruzioni polyint, integral. Implementazione delle formule del punto medio, dei trapezi e di cavalieri-Simpson composite. Implementazione efficiente del metodo dei trapezi compositi nel caso di M=2k sottointervalli di uguale ampiezza. |
Function per formule di quadratura: puntomedio.m, trapezi.m, cav_simpson.m Script file per formule di quadratura: p_medio.m, trap_comp.m, cs.m Esercizio Schema Implementazione |
| 15 01 2020 |
EX - G10 | 10.30-12.30 | Esercizi
sulle formule di quadratura, in particolare di tipo Gaussiano:
n.5, 26/4/2017; n.4, 20/11/2014; n.4, 21/11/2013; n. 4, 15/9/2016; n.4,
2/5/2019; n.5, 7/6/2005. |
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