Cel kształcenia i wykaz literatury

Główny cel kształcenia: Nabycie umiejętności posługiwania się podstawowymi metodami analizy numerycznej do opisywania i rozwiązywania typowych zadań oraz problemów o tematyce technicznej.

Ogólne informacje o zajęciach: Moduł zakłada zapoznanie studenta z podstawowymi algorytmami i metodami numerycznymi. Realizacja tego celu odbywa się w czasie wykładów i ćwiczeń laboratoryjnych oraz projektowych.

Materiały dydaktyczne: https://pa.prz.edu.pl/ (dostępne po zalogowaniu)

Wykaz literatury, wymaganej do zaliczenia zajęć

Literatura wykorzystywana podczas zajęć wykładowych

1	Kincaid D., Cheney W.	Analiza numeryczna	WNT.	2006
2	Bjorck A., Dahlquist G.	Metody numeryczne	.
3	Fortuna Z., Macukow B., Wąsowski J.	Metody numeryczne	.

Literatura do samodzielnego studiowania

1	Kincaid D, Cheney W.	Analiza numeryczna	WNT.	2006
2	Ralston A.	Wstęp do analizy numerycznej	.
3	Stoer J.	Wstęp do metod numerycznych	.

Wymagania wstępne w kategorii wiedzy/umiejętności/kompetencji społecznych

Wymagania formalne: Rejestracja na dany semestr studiów.. Kursy z przedmiotów: algebra i analiza matematyczna

Wymagania wstępne w kategorii Wiedzy: Wiedza w zakresie matematyki, wykorzystywana do formułowania i rozwiązywania prostych zadań inżynierskich związanych z informatyką w szczególności obejmujących rachunek różniczkowy i całkowy.

Wymagania wstępne w kategorii Umiejętności: Student powinien potrafić użyć wiedzę matematyczną do formułowania i rozwiązywania prostych zadań z zakresu analizy numerycznej.

Wymagania wstępne w kategorii Kompetencji społecznych: Brak

Efekty kształcenia dla zajęć

MEK	Student, który zaliczył zajęcia	Formy zajęć/metody dydaktyczne prowadzące do osiągnięcia danego efektu kształcenia	Metody weryfikacji każdego z wymienionych efektów kształcenia	Związki z KEK	Związki z PRK
01	rozwiązuje podstawowe zadania z zakresu metod numerycznych.	wykład	egzamin cz. pisemna,	K_W01+++ K_W04++	P6S_WG
02	potrafi opracować i zaimplementować rozwiązania elementarnych problemów dotyczących zagadnień numerycznych.	laboratorium	zaliczenie cz. praktyczna	K_U01++ K_U09+	P6S_UW
03	posługuje się na poziomie podstawowym środowiskiem obliczeniowym typu Matlab/Octave w celu rozwiązania typowych zadań numerycznych.	laboratorium, projekt indywidualny	zaliczenie cz. praktyczna, prezentacja projektu, sprawozdanie z projektu	K_U01++ K_U06++	P6S_UW
04	potrafi wymienić zalety i wady rozwiązań numerycznych.	laboratorium, projekt indywidualny	obserwacja wykonawstwa, prezentacja projektu, sprawozdanie z projektu	K_U01++ K_U09+	P6S_UW
05	Potrafi współpracować przy rozwiązywaniu problemów związanych z obliczeniami numerycznymi.	laboratorium	obserwacja wykonawstwa

Uwaga: W zależności od sytuacji epidemicznej, jeżeli nie będzie możliwości weryfikacji osiągniętych efektów uczenia się określonych w programie studiów w sposób stacjonarny w szczególności zaliczenia i egzaminy kończące określone zajęcia będą mogły się odbywać przy użyciu środków komunikacji elektronicznej (w sposób zdalny).

Treści kształcenia dla zajęć

Sem.	TK	Treści kształcenia	Realizowane na	MEK
3	TK01	Wprowadzenie do metod numerycznych. Podstawowe pojęcia. Definicja błędu. Rodzaje błędów. Arytmetyka stało- i zmiennoprzecinkowa. Metody rozwiązywania równań nieliniowych. Wprowadzenie do programowania w Octave.	W01, L01, L02, C01, C02, P01, P02	MEK02 MEK03 MEK04
3	TK02	Układy liniowych równań algebraicznych: metody dokładne: układy równań z macierzą trójkątną, metoda eliminacji Gaussa, układy z macierzą symetryczną; metody przybliżone: metody Jakobiego, Gaussa, Czebyszewa.	W02, W03, L03, P03, C03	MEK01
3	TK03	Interpolacja: interpolacja Lagrange’a i Hermite’a, interpolacja wzorem Newtona, metoda Aitkena; różnice skończone wsteczne, centralne i progresywne, diagram Frasera, funkcje bazowe (wielomiany, funkcje sklejane).	W04, L04, P04, C04	MEK01
3	TK04	Aproksymacja: aproksymacja średniokwadratowa: wielomiany ortogonalne i trygonometryczne; FFT, aproksymacja jednostajna: metoda szeregów potęgowych, szeregi Czebyszewa.	W05, W06, L04, P04, C04	MEK01 MEK05
3	TK05	Całkowanie: definicja kwadratury; kwadratury: Newtona-Cotesa i Gaussa; całkowanie po trójkącie.	W07, W08, L05, P05, C05	MEK01
3	TK06	Różniczkowanie: przybliżanie pochodnych ilorazami różnicowymi; diagram Frasera; pochodne cząstkowe.	W09, L05, P05, C05	MEK01 MEK05
3	TK07	Równania różniczkowe zwyczajne, układy równań: Metoda zmiennych stanu; metody ekstrapolacyjno-interpolacyjne, metody Runge-Kutty.	W10, L05, P05, C05	MEK01

Nakład pracy studenta

Forma zajęć	Praca przed zajęciami	Udział w zajęciach	Praca po zajęciach
Wykład (sem. 3)	Przygotowanie do kolokwium: 7.00 godz./sem.	Godziny kontaktowe: 20.00 godz./sem.	Uzupełnienie/studiowanie notatek: 5.00 godz./sem. Studiowanie zalecanej literatury: 20.00 godz./sem. Inne: 10.00 godz./sem.
Laboratorium (sem. 3)	Przygotowanie do laboratorium: 5.00 godz./sem. Przygotowanie do kolokwium: 5.00 godz./sem.	Godziny kontaktowe: 10.00 godz./sem.	Dokończenia/wykonanie sprawozdania: 2.00 godz./sem.
Projekt/Seminarium (sem. 3)	Przygotowanie do zajęć projektowych/seminaryjnych: 1.00 godz./sem.	Godziny kontaktowe: 10.00 godz./sem..	Wykonanie projektu/dokumentacji/raportu: 10.00 godz./sem. Przygotowanie do prezentacji: 2.00 godz./sem.
Konsultacje (sem. 3)	Przygotowanie do konsultacji: 2.00 godz./sem.	Udział w konsultacjach: 2.00 godz./sem.
Egzamin (sem. 3)	Przygotowanie do egzaminu: 15.00 godz./sem.

Sposób wystawiania ocen składowych zajęć i oceny końcowej

Forma zajęć	Sposób wystawiania oceny podsumowującej
Wykład	Egzamin pisemny.
Laboratorium	Kolokwium zaliczeniowe.
Projekt/Seminarium	Ocena zadania projektowego.
Ocena końcowa	Średnia ocen z laboratorium, ćwiczeń, projektu i egzaminu.

Przykładowe zadania

Wymagane podczas egzaminu/zaliczenia
(-)

Realizowane podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/projektowych
(-)

Inne
(-)

Czy podczas egzaminu/zaliczenia student ma możliwość korzystania z materiałów pomocniczych : nie

Treści zajęć powiazane są z prowadzonymi badaniami naukowymi: tak

1	A. Brański; R. Kuras	PZT Asymmetrical Shape Optimization in Active Vibration Reduction of Triangular Plates	2023
2	D. Borkowska; M. Borkowski	A numerical analysis of the generalised collocation Trefftz method for some 2D Laplace problems	2023
3	A. Brański; L. Janas; R. Klich; E. Prędka; D. Szynal	Project of Acoustic Adaptation of the Church with a Long Reverberation Time	2022
4	A. Brański; R. Kuras	Asymmetrical PZT Applied to Active Reduction of Asymmetrically Vibrating Beam – Semi-Analytical Solution	2022
5	A. Brański; E. Prędka; M. Wierzbińska	Influence of the Plaster Physical Structure on Indoor Acoustics	2021
6	M. Borkowski; I. Moldovan	Direct boundary method toolbox for some elliptic problems in FreeHyTE framework	2021
7	A. Brański	Sposób tłumienia fali akustycznej oraz moduł refleksyjny tłumika do stosowania tego sposobu	2020
8	A. Brański	Wybrane zagadnienia informatyki stosowanej	2020
9	A. Brański; A. Kocan-Krawczyk; E. Prędka	Selected Aspects of Meshless Method Optimization in the Room Acoustics with Impedance Boundary Conditions	2020
10	A. Brański; E. Prędka	Analysis of the Room Acoustic with Impedance Boundary Conditions in the Full Range of Acoustic Frequencies	2020
11	A. Brański; L. Janas; G. Kędzior; R. Klich; D. Szynal	Badanie izolacyjnosci akustycznej od dźwieków powietrznych systemowej więźby dachowej	2019
12	M. Borkowski; I. Moldovan	On rank-deficiency in direct Trefftz method for 2D Laplace problems	2019
13	M. Borkowski; R. Kuras	Application of conformal mappings and the numerical analysis of conditioning of the matrices in Trefftz method for some boundary value problems	2019