Cel kształcenia i wykaz literatury

Główny cel kształcenia: Zapoznanie studentów z podstawowymi metodami obliczeń numerycznych występujących w zagadnieniach inżynierskich. Przedstawienie środowiska programowania, sposobów programowania obliczeń numerycznych oraz analizy ich wyników.

Ogólne informacje o zajęciach: Metody numeryczne umożliwiają tworzenie algorytmów i programów do wykonywania obliczeń matematycznych, w tym m.in. obliczeń zagadnień inżynierskich, z użyciem techniki komputerowej. Przedstawiane w ramach modułu informacje znajdują zastosowanie w każdej dziedzinie nauk inżynierskich, m.in. w inżynierii mechanicznej, technologii wytwarzania, itp.

Wykaz literatury, wymaganej do zaliczenia zajęć

Literatura wykorzystywana podczas zajęć wykładowych

1	Dahlquist G., Björck A.	Metody numeryczne	PWN, Warszawa.	1983
2	Fortuna Z., Macukow B., Wąsowski J.	Metody numeryczne	WNT, Warszawa.	2009
3	Ralston A.	Wstęp do analizy numerycznej	PWN, Warszawa.	1983

Literatura wykorzystywana podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/innych

1	Baron B.	Metody numeryczne w Turbo Pascalu	Helion, Gliwice.	1995
2	Marciniak A., Gregulec D., Kaczmarek J.	Podstawowe procedury numeryczne w języku Tubo Pascal	Nakom, Poznań.	1987

Literatura do samodzielnego studiowania

1

Rychlicki W.

Od matematyki do programowania. Wszystko, co każdy programista wiedzieć powinien

Helion, Gliwice.

2011

Wymagania wstępne w kategorii wiedzy/umiejętności/kompetencji społecznych

Wymagania formalne: Student musi być zarejestrowany na semestr 3

Wymagania wstępne w kategorii Wiedzy: Znajomość podstaw algebry liniowej, pochodnej funkcji, całki oznaczonej. Znajomość podstawowych informacji dot. systemu plików oraz programowania.

Wymagania wstępne w kategorii Umiejętności: Umiejętność tworzenia i testowania algorytmów oraz podstawy programowania.

Wymagania wstępne w kategorii Kompetencji społecznych:

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	Posiada podstawową wiedzę w zakresie środowisk programistycznych do obliczeń numerycznych, zasad programowania obliczeń numerycznych oraz wybranych metod numerycznego rozwiązywania układów równań liniowych.	wykład	zaliczenie cz. pisemna	K_W01++ K_U20++	P6S_UU P6S_WG
02	Posiada podstawową wiedzę w zakresie wybranych metod interpolacji i aproksymacji danych.	wykład	zaliczenie cz. pisemna	K_W01++ K_U09++ K_U20++	P6S_UU P6S_UW P6S_WG
03	Posiada podstawową wiedzę w zakresie metod rozwiązywania równań nieliniowych, całkowania numerycznego i numerycznego rozwiązywania równań różniczkowych zwyczajnych 1. rzędu.	wykład	zaliczenie cz. pisemna	K_W01++ K_U09++ K_U20++	P6S_UU P6S_UW P6S_WG
04	Posiada podstawową wiedzę w zakresie zasad programowania obliczeń numerycznych oraz likwidacji błędów syntaktycznych i wykonania programów.	laboratorium	obserwacja wykonawstwa zadań obliczeniowych	K_U02++ K_U07+++ K_U09++	P6S_UW
05	Potrafi tworzyć uproszczone programy realizujące obliczenia numeryczne w zakresie algorytmów poznanych w trakcie zajęć. Potrafi przeprowadzić badanie wpływu wartości zmiennych obliczeniowych na wyniki obliczeń numerycznych.	laboratorium	obserwacja wykonawstwa zadań obliczeniowych	K_U02++ K_U07+++ K_U09++	P6S_UW
06	Potrafi zastosować najważniejsze, przedstawione w trakcie zajęć, sposoby testowania wykonanych programów obliczeń numerycznych, w zakresie poznanych algorytmów, m.in. w oparciu o badanie wpływu wartości zmiennych obliczeniowych na wyniki obliczeń numerycznych.	laboratorium	obserwacja wykonawstwa zadań obliczeniowych	K_U02++ K_U09++	P6S_UW

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. Środowiska programistyczne do obliczeń numerycznych. Podstawy programowania zagadnień numerycznych.	W01	MEK01
3	TK02	Wprowadzenie do metod numerycznych algebry liniowej. Podstawowe operacje macierzowe. Zasadnicze informacje dot. rozwiązywania układów równań liniowych i uwarunkowania zadań obliczeniowych. Wybrane iteracyjne metody rozwiązywania układów równań liniowych.	W01, W02	MEK01
3	TK03	Interpolacja funkcji - wprowadzenie. Interpolacja wielomianowa. Interpolacja Lagrange’a. Idea interpolacji z zastosowaniem funkcji sklejanych.	W03	MEK02
3	TK04	Aproksymacja funkcji - wprowadzenie. Metoda najmniejszych kwadratów. Aproksymacja liniowa funkcji jednej zmiennej.	W04	MEK02
3	TK05	Podstawowe metody obliczania pierwiastków algebraicznych równań nieliniowych.	W05	MEK03
3	TK06	Podstawowe metody obliczania całki oznaczonej.	W06	MEK03
3	TK07	Podstawowe metody numerycznego rozwiązywania równań różniczkowych zwyczajnych 1. rzędu. Analiza przyczyn błędów obliczeń.	W07	MEK03
3	TK08	Programy obliczeń wybranych zagadnień algebry liniowej.	L01, L02	MEK04 MEK05 MEK06
3	TK09	Programy odczytu i wstępnego przetwarzania danych pomiarowych.	L03, L04	MEK04 MEK05 MEK06
3	TK10	Programy liniowej interpolacji funkcji zadanych w sposób dyskretny.	L05, L06	MEK04 MEK05 MEK06
3	TK11	Tworzenie procedur numerycznych.	L07	MEK04 MEK05 MEK06

Nakład pracy studenta

Forma zajęć	Praca przed zajęciami	Udział w zajęciach	Praca po zajęciach
Wykład (sem. 3)		Godziny kontaktowe: 15.00 godz./sem.	Uzupełnienie/studiowanie notatek: 4.00 godz./sem. Studiowanie zalecanej literatury: 3.00 godz./sem.
Laboratorium (sem. 3)	Przygotowanie do laboratorium: 4.00 godz./sem.	Godziny kontaktowe: 15.00 godz./sem.	Inne: 3.00 godz./sem.
Konsultacje (sem. 3)	Przygotowanie do konsultacji: 2.00 godz./sem.	Udział w konsultacjach: 2.00 godz./sem.
Zaliczenie (sem. 3)	Przygotowanie do zaliczenia: 10.00 godz./sem.	Zaliczenie pisemne: 2.00 godz./sem.

Sposób wystawiania ocen składowych zajęć i oceny końcowej

Forma zajęć	Sposób wystawiania oceny podsumowującej
Wykład	Zaliczenie pisemne, weryfikujące osiągnięcie modułowych efektów kształcenia MEK01, MEK02, MEK03 - zagadnienia problemowe i zadania obliczeniowe. Kryteria weryfikacji efektów MEK01, MEK02 i MEK03: ocenę dostateczną uzyskuje student, który na pisemnym zaliczeniu z części sprawdzającej wiedzę, uzyska 50-70% punktów, ocenę dobry 71-90% punktów, ocenę bardzo dobry powyżej 90% punktów.
Laboratorium	Zaliczenie wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych, weryfikujące osiągnięcie modułowych efektów kształcenia MEK04, MEK05, MEK06. Ocena na podstawie zaliczenia pisemnego i obserwacji wykonawstwa postawionych do wykonania zadań. Ocenę dostateczną otrzymuje student, który potrafi stworzyć algorytm rozwiązania. Ocenę dobry otrzymuje student, który potrafi, dodatkowo, napisać poprawny program obliczeniowy. Ocenę bardzo dobry otrzymuje student, który potrafi, dodatkowo, zweryfikować prawidłowość wykonania obliczeń. W przypadku kilku zadań weryfikujących modułowe efekty kształcenia MEK04, MEK05 i MEK06 ocenę dostateczną uzyskuje student, który uzyska 50-70% punktów, ocenę dobry 71-90% punktów, ocenę bardzo dobry powyżej 90% punktów.
Ocena końcowa	Na ocenę końcową składa się 75% oceny MEK01, MEK02, MEK03 i 25% oceny MEK04, MEK05, MEK06. Przeliczenie oceny średniej ważonej na ocenę końcową zgodnie z następującymi kryteriami: Ocena średnia Ocena końcowa 4,600-5,00 bdb (5,0), 4,200-4,599 +db (4,5), 3,800-4,199 db (4,0), 3,400-3,799 +dst (3,5), 3,000-3,399 dst (3,0). Poniżej 3,000 ndst (2,0).

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	R. Albrecht; K. Gancarczyk; A. Gradzik; A. Kawalec; M. Kawalec; B. Kościelniak; M. Motyka; D. Szeliga; W. Ziaja	The Effect of Re Content on Microstructure and Creep Resistance of Single Crystal Castings Made of Nickel-Based Superalloys	2024
2	A. Bazan; G. Budzik; J. Cebulski; M. Dębski; T. Dziubek; J. Józwik; A. Kawalec; M. Kiełbicki; Ł. Kochmański; I. Kuric; M. Oleksy; A. Paszkiewicz; P. Poliński; P. Turek	Geometrical Accuracy of Threaded Elements Manufacture by 3D Printing Process	2023
3	A. Bazan; A. Kawalec; A. Olko; K. Żurawski; P. Żurek	Modeling of Surface Topography after Milling with a Lens-Shaped End-Mill, Considering Runout	2022
4	A. Kawalec; W. Ziaja	Dwell Fatigue Behavior of Two-Phase Ti-6Al-4V Alloy at Moderate Temperature	2022
5	G. Budzik; J. Cebulski; M. Dębski; T. Dziubek; J. Jóźwik; A. Kawalec; M. Kiełbicki; Ł. Kochmański; I. Kuric; M. Oleksy; A. Paszkiewicz; P. Poliński; P. Turek	Strength of threaded connections additively produced from polymeric materials	2022
6	A. Bazan; A. Kawalec; P. Kubik; A. Olko; T. Rydzak	Determination of Selected Texture Features on a Single-Layer Grinding Wheel Active Surface for Tracking Their Changes as a Result of Wear	2021
7	A. Bazan; A. Kawalec; P. Kubik; T. Rydzak	Variation of Grain Height Characteristics of Electroplated cBN Grinding-Wheel Active Surfaces Associated with Their Wear	2020
8	A. Kawalec	Numeryczne modelowanie geometrii kontaktu powierzchni o złożonym kształcie i procesu skrawania metali lekkich	2019