Numerické metody 2

Garant předmětu:

Michal Beneš

Přednášející:

Michal Beneš

Cvičící:

Michal Beneš

Předmět zajišťuje:

katedra matematiky

Anotace:

Obsahem předmětu je výklad numerických metod pro řešení okrajových a smíšených úloh pro obyčejné a parciální diferenciální rovnice. Jedná se o metody převodu okrajové úlohy na počáteční a metodu konečných diferencí pro eliptické, parabolické a hyperbolické parciální diferenciální rovnice.

Požadavky:

Základní kurzy matematické analýzy, lineární algebry a numerické matematiky (dle přednášek na FJFI ČVUT v Praze 01MA1, 01MAB2-4, 01LA1, 01LAB2, 12NME1).

Osnova přednášek:

I.Numerické řešení obyčejných diferenciálních rovnic - okrajové úlohy

1.Metoda střelby

2Metoda přesunu okrajové podmínky

3.Metoda sítí

4.Řešení nelineárních rovnic

II.Numerické řešení parciálních diferenciálních rovnic eliptického typu

1.Metoda sítí pro lineární rovnice druhého řádu

2.Základ pojmů konvergence a odhad chyb

3.Metoda přímek

III.Numerické řešení parciálních diferenciálních rovnic parabolického typu

1.Metoda sítí pro rovnici o jedné prostorové proměnné

2.Metoda přímek

IV.Numerické řešení hyperbolických zákonů zachování

1.Formulace a vlastnosti hyperbolických zákonů zachování

2.Nejjednodušší diferenční metody

Osnova cvičení:

Cíle studia:

Znalosti:

Numerické metody založené na převodu okrajové úlohy na úlohu počáteční, metoda sítí pro obyčejné a parciální diferenciální rovnice.

Schopnosti:

Použití uvedených numerických metod na konkrétní příklady z fyzikální a inženýrské praxe včetně implementace na výpočetní technice a stanovení chyby aproximace.

Studijní materiály:

Povinná literatura:

[1] A.A. Samarskij, Teoria raznostnych schem, Moskva, Nauka 1983

[2] J.W. Thomas, Numerical Partial Differential Equations: Finite Difference Methods, Springer Science & Business Media, 2013

[3] E.Vitásek, Numerické metody, SNTL, Praha 1987

[4] R.J. LeVeque, Numerical methods for conservation laws, Basel Birkhäuser 1992

Doporučená literatura:

[5] E. Godlewski a P.-A. Raviart, Numerical approximation of hyperbolic systems of conversation laws, New York, Springer 1996

Studijní pomůcky:

Počítačová učebna Windows/Linux s programovacími jazyky C, Pascal, Fortran.

Poznámka:

Rozvrh na zimní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• BS Matematické inženýrství - Matematické modelování (volitelný předmět)
• BS Matematické inženýrství - Matematická fyzika (volitelný předmět)
• BS Matematické inženýrství - Aplikované matematicko-stochastické metody (povinný předmět oboru, volitelný předmět)
• BS Informatická fyzika (volitelný předmět)
• BS Aplikace softwarového inženýrství (volitelný předmět)
• BS Aplikovaná informatika (volitelný předmět)
• BS jaderné inženýrství B (povinný předmět oboru, volitelný předmět)
• BS Jaderné inženýrství C (volitelný předmět)
• BS Dozimetrie a aplikace ionizujícího záření (povinný předmět oboru, volitelný předmět)
• BS Experimentální jaderná a částicová fyzika (volitelný předmět)
• BS Inženýrství pevných látek (povinný předmět oboru, volitelný předmět)
• BS Diagnostika materiálů (povinný předmět oboru, volitelný předmět)
• BS Fyzika a technika termojaderné fúze (povinný předmět oboru, volitelný předmět)
• BS Fyzikální elektronika (volitelný předmět)
• BS Jaderná chemie (volitelný předmět)
• Aplikované matematicko-stochastické metody (volitelný předmět)
• Jaderné inženýrství - Aplikovaná fyzika ionizujícího záření (PS)
• Fyzikální inženýrství - Fyzikální inženýrství materiálů (PS)
• Jaderná a částicová fyzika (volitelný předmět)
• Fyzikální inženýrství - Laserová technika a fotonika (volitelný předmět)
• Radiologická technika (volitelný předmět)
• jaderné inženýrství - Radioaktivita v životním prostředí (volitelný předmět)
• Vyřazování jaderných zařízení z provozu (povinný předmět programu)
• Jaderná a částicová fyzika (volitelný předmět)
• Fyzikální inženýrství - Fyzikální inženýrství materiálů (PS)