Wydział Elektryczny - Automatyka i robotyka (S1)
Sylabus przedmiotu Metody numeryczne dla inżynierów:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Automatyka i robotyka | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia stacjonarne | Poziom | pierwszego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | inżynier | ||
| Obszary studiów | charakterystyki PRK, kompetencje inżynierskie PRK | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Metody numeryczne dla inżynierów | ||
| Specjalność | przedmiot wspólny | ||
| Jednostka prowadząca | Katedra Automatyki i Robotyki | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Jekatierina Sklyar <Jekatierina.Sklyar@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | |||
| ECTS (planowane) | 2,0 | ECTS (formy) | 2,0 |
| Forma zaliczenia | zaliczenie | Język | polski |
| Blok obieralny | — | Grupa obieralna | — |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Zaliczenie modułu matematycznego z wcześniejszego semestru |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Nauczenie studenta podstawowych pojęć dotyczących metod numerycznych występujących w praktyce inżynierskiej |
| C-2 | Nauczenie studenta zagadnienia interpolacji |
| C-3 | Nauczenie studenta zagadnienia aproksymacji |
| C-4 | Nauczenie studenta całkowania numerycznego |
| C-5 | Nauczenie studenta numerycznego rozwiązywania równań różniczkowych |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Podstawy pracy w wybranych środowiskach obliczeniowych. Operacje na różnych typach zmiennych. | 1 |
| T-L-2 | Rozwiązywanie układów równań liniowych. | 2 |
| T-L-3 | Numeryczne rozwiązywanie równań nieliniowych. | 2 |
| T-L-4 | Przybliżanie funkcji: interpolacja przy pomocy wielomianów. | 2 |
| T-L-5 | Aproksymacja średniokwadratowa. | 2 |
| T-L-6 | Całkowanie numeryczne metodą prostokątów i trapezów. | 2 |
| T-L-7 | Numeryczne rozwiązywanie równań różniczkowych. | 3 |
| T-L-8 | Zaliczenie laboratoriów. | 1 |
| 15 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Wprowadzenie. Obliczenia numeryczne, reprezentacja stałopozycyjna i zmiennopozycyjna, źródła i rodzaje błędów, algorytm, stabilność algorytmu numerycznego. | 1 |
| T-W-2 | Układy równań algebraicznych liniowych. Macierze i wyznaczniki, metody dokładne rozwiązywania układów równań, wzory Cramera, metoda eliminacji Gaussa, metody iteracyjne. | 2 |
| T-W-3 | Rozwiązywanie równań nieliniowych. Zagadnienie jednowymiarowe: metoda iteracyjna, metoda bisekcji, metoda Newtona. Rozwiązywanie układów równań nieliniowych: metoda iteracyjna, metoda Newtona-Raphsona. | 2 |
| T-W-4 | Interpolacja. Definicja interpolacji, interpolacja wielomianowa, wzór interpolacyjny Lagrange’a, różnice skończone, wzór interpolacyjny Newtona. | 3 |
| T-W-5 | Aproksymacja. Definicje i pojęcia podstawowe, metoda najmniejszych kwadratów, aproksymacja wielomianowa. | 2 |
| T-W-6 | Całkowanie numeryczne. Definicja, metoda prostokątów, metoda trapezów, metoda Simpsona. | 3 |
| T-W-7 | Przybliżone rozwiązywanie równań różniczkowych. Pojęcia podstawowe, liniowe równanie różniczkowe o zmiennych współczynnikach, metoda różnic skończonych. Nieliniowe równanie różniczkowe i układ nieliniowych równań różniczkowych, metoda Eulera, metody Rungego-Kutty. | 2 |
| 15 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| A-L-1 | Uczestnictwo w zajęciach. | 15 |
| A-L-2 | Konsultacje. | 2 |
| A-L-3 | Samodzielna praca nad zadanymi problemami. | 8 |
| 25 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | Uczestnictwo w zajęciach | 15 |
| A-W-2 | Stidiowanie literatury | 6 |
| A-W-3 | Przygotowanie do zaliczenia | 4 |
| 25 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Metody podające/ wykład informacyjny. |
| M-2 | Metody praktyczne/ ćwiczenia laboratoryjne. |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena podsumowująca: Pisemne zaliczenie |
| S-2 | Ocena formująca: Ocena ciągła pracy studenta podczas realizacji poszczególnych zagadnień w ramach ćwiczeń laboratoryjnych. |
| S-3 | Ocena formująca: Oceny cząstkowe na podstawie sprawozdań z wykonania zadań laboratoryjnych. |
| S-4 | Ocena podsumowująca: Ocena wystawiona na zakończenie cyklu ćwiczeń laboratoryjnych na podstawie ocen cząstkowych ze sprawozdań oraz punktów uzyskanych podczas zajęć. |
Zamierzone efekty uczenia się - wiedza
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| AR_1A_C102_W01 Student posiada niezbędną wiedzę do podstawowej analizy oraz obliczeń numerycznych | AR_1A_W01, AR_1A_W02 | — | — | C-5, C-1, C-2, C-3, C-4 | T-W-1, T-W-4, T-W-5, T-W-7, T-W-2, T-W-6, T-W-3 | M-1 | S-1 |
Zamierzone efekty uczenia się - umiejętności
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| AR_1A_C102_U01 Student posiada umiejętności analizy zagadnień dotyczących problemów numerycznych, doboru i implementacji odpowiednich metod rozwiązywania oraz interpretacji otrzymanych wyników. | AR_1A_U08, AR_1A_U09 | — | — | C-4, C-1, C-2, C-3 | T-L-4, T-L-6, T-L-5, T-L-7, T-L-1, T-L-2, T-L-3 | M-2 | S-2, S-3, S-4 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| AR_1A_C102_W01 Student posiada niezbędną wiedzę do podstawowej analizy oraz obliczeń numerycznych | 2,0 | Student nie zna i/lub nie potrafi wyjaśnić podstawowych metod obliczeń numerycznych. Uzyskał poniżej 50% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. |
| 3,0 | Student zna i potrafi wyjaśnić podstawowe metody obliczeń numerycznych. Uzyskał 50-60% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
| 3,5 | Student zna i potrafi wyjaśnić podstawowe metody obliczeń numerycznych. Uzyskał 61-70% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
| 4,0 | Student zna i potrafi wyjaśnić podstawowe metody obliczeń numerycznych. Uzyskał 71-80% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
| 4,5 | Student zna i potrafi wyjaśnić podstawowe metody obliczeń numerycznych. Uzyskał 81-90% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
| 5,0 | Student zna i potrafi wyjaśnić podstawowe metody obliczeń numerycznych. Uzyskał 91-100% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| AR_1A_C102_U01 Student posiada umiejętności analizy zagadnień dotyczących problemów numerycznych, doboru i implementacji odpowiednich metod rozwiązywania oraz interpretacji otrzymanych wyników. | 2,0 | Student nie zna i/lub nie potrafi zastosować podstawowych metod obliczeń numerycznych. Uzyskał poniżej 50% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. |
| 3,0 | Student zna i potrafi zastosować podstawowe metody obliczeń numerycznych. Uzyskał 50-60% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
| 3,5 | Student zna i potrafi zastosować podstawowe metody obliczeń numerycznych. Uzyskał 61-70% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
| 4,0 | Student zna i potrafi zastosować podstawowe metody obliczeń numerycznych. Uzyskał 71-80% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
| 4,5 | Student zna i potrafi zastosować podstawowe metody obliczeń numerycznych. Uzyskał 81-90% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
| 5,0 | Student zna i potrafi zastosować podstawowe metody obliczeń numerycznych. Uzyskał 91-100% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. |
Literatura podstawowa
- Fortuna Z., Macukow B., Wąsowski J., Metody numeryczne, Wydawnictwa Naukowo- Techniczne, Warszawa, 2005
- Guziak T., Kamińska A., Pańczyk B., Sikora J., Metody numeryczne w elektrotechnice, Wydawnictwo Uczelniane, Politechnika Lubelska, Lublin, 2002
- Stachurski M., Metody numeryczne w programie MATLAB, Wydawnictwo MIKOM, Warszawa, 2003
Literatura dodatkowa
- Siauw T., Bayen A., An Introduction to MATLAB Programming and Numerical Methods for Engineers, Elsevier, 2015
- Kyusalaas J., Numerical Methods in Engineering with MATLAB, Cambridge University Press, 2005