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Professur Numerische Mathematik (Partielle Differentialgleichungen)
Professur Numerische Mathematik (Partielle Differentialgleichungen)

Optimierung für Nichtmathematiker (2V, 2Ü) Prof. Herzog, WS2017/18

Diese Lehrveranstaltung richtet sich an Studierende aus den ingenieur- und wirtschaftswissenschaftlichen Studiengängen im Masterstudium sowie alle Interessierten.

Inhalt

Die mathematische Optimierung beschäftigt sich mit der Aufgabe, eine Zielfunktion unter Einhaltung von Beschränkungen zu minimieren oder zu maximieren. Anhand von Fallbeispielen aus verschiedenen Disziplinen werden zahlreiche Optimierungsaufgaben mathematisch modelliert und mit Hilfe vorhandener Verfahren aus der Matlab Optimization Toolbox gelöst. Die erhaltenen Lösungen werden anschließend überprüft und bewertet. Auch die Grundlagen der verwendeten Algorithmen werden vorgestellt.
Weitere Informationen zu dieser Lehrveranstaltung finden Sie

Ziele der Lehrveranstaltung

Ziele der Lehrveranstaltung sind

Was wir von Ihnen erwarten

  • Besuchen Sie jede Woche die Vorlesung und die Übung.
  • Wiederholen Sie vor der Übung den Stoff der Vorlesung der jeweiligen Woche. Nutzen Sie dazu das Skript. Vollziehen Sie auch den in der Vorlesung gezeigten Matlab-Code nach. Planen Sie ungefähr 3 Stunden pro Woche Ihrer Zeit dafür ein.
  • Bereiten Sie sich auf die Übung vor, indem Sie den Übungszettel durcharbeiten und sich zu jeder Aufgabe Gedanken machen, wie Sie vorgehen könnten.
  • Bereiten Sie die Übung nach, indem Sie Ihre Lösung perfektionieren und nicht geschaffte Aufgaben nacharbeiten. Planen Sie dafür ungefähr weitere 3 Stunden pro Woche ein.
  • In der Vorlesung und Übung verwenden wir Matlab, ein weit verbreiteter Standard in Industrie und Wirtschaft. Diese Lehrveranstaltung ist aber kein Matlab-Programmierkurs. Abhängig von Ihren Vorkenntnissen müssen Sie mehr oder weniger Zeit zum Erlernen von Matlab verwenden. Es lohnt sich!
  • Besuchen Sie regelmäßig diese Webseite, um sich über Aktuelles zu informieren.
  • Wenn Sie etwas nicht verstanden haben, fragen Sie direkt in der Vorlesung, fragen Sie Ihren Übungsleiter oder kommen Sie in die Sprechstunde von Prof. Herzog. Warten Sie damit nicht bis zum Ende des Semesters.

Vorkenntnisse

Voraussetzung für die Teilnahme sind Grundkenntnisse in der linearen Algebra (Matrizen, Vektoren) sowie in der Differentialrechnung für Funktionen mehrerer Variabler (partielle Ableitung, Gradient). Bei der Auffrischung können Sie auf den Anhang vom Skript zur Vorlesung und/oder auf die hier genannte Literatur zurückgreifen.

Aktuelles

11.12.2017 Prüfungstermine werden ab sofort vergeben.
28.11.2017 Die Vorlesung am Montag 18.12.2017 entfällt. Übungen finden statt.
22.11.2016 Die Kurse vom Mittwoch 22.11. (Buß- und Bettag) werden auf Montag 20.11. um 17:15 verlegt.
29.10.2017 Es wird weiter unten beschrieben, wie Matlab auch von außerhalb des MRZ-Pools verwendet werden kann.
21.08.2017 Die Einschreibung in OPAL ist ab dem 19.9. möglich.
21.08.2017 Das Skript ist online.
20.08.2017 Die Lehrveranstaltung beginnt mit der Vorlesung am Montag, den 09.10.2017.
20.08.2017 Sprechzeit Roland Herzog: Dienstag 11:00 - 11:45 Uhr und nach Vereinbarung; in der vorlesungsfreien Zeit nur nach Vereinbarung
Sprechzeit Tommy Etling: jederzeit bei Anwesenheit
Sprechzeit Sebastian Richter: TBD
Sprechzeit Ailyn Stötzner: jederzeit bei Anwesenheit

Termine

Bitte schreiben Sie sich rechtzeitig vor der ersten Übung in OPAL in einem Kurs ein, damit Ihnen der Zugang zu den Computer in der Übung ermöglicht werden kann.
Art Dozent Tag Zeit Raum Auswahl
Vorlesung Prof. Roland Herzog
Montag 09:15-10:45 2/W012
Übung Tommy Etling
Montag 13:45-15:15 2/39/738
Übung Sebastian Richter
Freitag 07:30-09:00 2/39/738
Übung Dr. Dmytro Shklyarov
Mittwoch 17:15-18:45 2/39/738
Übung Ailyn Stötzner
Mittwoch 13:45-15:15 2/39/738

Material zur Vorlesung

Ergänzende Literatur

Dokumentation der Matlab Optimization Toolbox: Optimierung in den Ingenieurwissenschaften: Optimierung allgemein: Lineare Optimierung: Ganzzahlige Optimierung: Konvexe Analysis und konvexe Optimierung: Nichtlineare Optimierung:

Übung

Die Übungen finden, ggf. in Gruppenarbeit, am Rechner statt. Die Teilnahme an der Übung wird dringend empfohlen.

Material zur Übung

ÜbungZusätzliches Material
1. Übungsblatt (09.10.2017)
2. Übungsblatt (16.10.2017)
3. Übungsblatt (23.10.2017)
4. Übungsblatt (30.10.2017)
5. Übungsblatt (06.11.2017)
6. Übungsblatt (13.11.2017)
7. Übungsblatt (20.11.2017)
8. Übungsblatt (27.11.2017)
9. Übungsblatt (04.12.2017)
10. Übungsblatt (11.12.2017)

Benutzung von Matlab im MRZ-Pool

Es gibt folgende Möglichkeiten für den Aufruf von Matlab auf den Rechnern im MRZ-Pool, in dem Übungen stattfinden: Bitte starten Sie Linux.
  • Auf dem Desktop im Folder applications:/Mathe/ klicken auf Mathematical programs / Matlab R2017b
  • Eingabe von matlab in einer Linux-Konsole
Bitte verwenden Sie bevorzugt Linux.

Benutzung von Matlab von anderswo

Von einem Windows-Computer

  • Installieren Sie einen X-Server für Windows, zum Beispiel Cygwin. Fügen Sie bei der Installation die Pakete xorg-server, xinit, xlaunch aus der Kategorie X11 sowie das Paket openssh aus der Kategorie Net hinzu. (Notfalls lassen sich diese aber auch später durch erneuten Aufruf des Installers setup-x86_64.exe nachträglich hinzufügen.)
  • Falls Sie von außerhalb des Campusnetzes zugreifen möchten, müssen Sie einen VPN-Client installieren. Folgen Sie dazu der Anleitung des URZ.
  • Falls Sie von außerhalb des Campusnetzes zugreifen möchten, starten Sie den VPN-Client. Melden Sie sich beim Server vpngate.hrz.tu-chemnitz.de mit Ihrem URZ-Benutzernamen und URZ-Passwort an.
  • Starten Sie Cygwin64 Terminal und geben Sie den Befehl xlaunch ein. Wählen Sie beispielsweise Multiple Windows und anschließend Start a program und das voreingestellte Local program: xterm. Geben Sie in dem neu erscheinenden xterm-Fenster den Befehl ssh -Y URZLOGIN@case1.mathematik.tu-chemnitz.de ein, wobei URZLOGIN für Ihren URZ-Benutzernamen steht. (Statt diesem Rechner können Sie auch case2 bis case8 verwenden.) Nach Eingabe Ihres vom MRZ vergebenen Passworts erhalten Sie ein Konsolenfenster, von dem aus Sie matlab starten können.

Von einem Linux-Computer

  • Falls Sie von außerhalb des Campusnetzes zugreifen möchten, müssen Sie einen VPN-Client installieren. Folgen Sie dazu der Anleitung des URZ.
  • Falls Sie von außerhalb des Campusnetzes zugreifen möchten, starten Sie den VPN-Client. Melden Sie sich beim Server vpngate.hrz.tu-chemnitz.de mit Ihrem URZ-Benutzernamen und URZ-Passwort an.
  • Starten Sie xterm, konsole oder ein anderes Terminalprogramm.
  • Geben Sie ssh -Y URZLOGIN@case1.mathematik.tu-chemnitz.de ein, wobei URZLOGIN für Ihren URZ-Benutzernamen steht. (Statt diesem Rechner können Sie auch case2 bis case8 verwenden.) Nach Eingabe Ihres vom MRZ vergebenen Passworts erhalten Sie ein Konsolenfenster, von dem aus Sie matlab starten können.

Matlab-Einführungen

Es wird empfohlen, dass Sie sich durch den Besuch der Übungen und im Selbststudium mit den Grundlagen von Matlab vertraut machen (nicht nur für diese Lehrveranstaltung). Material dazu finden Sie hier.

Prüfung

Zum Abschluss dieser Lehrveranstaltung findet eine 30-minütige mündliche Prüfung (in deutscher oder englischer Sprache) über den Inhalt von Vorlesung und Übung statt. Vor der Prüfung gibt es eine 15-minütige Vorbereitungszeit, in der eine Aufgabe selbstständig bearbeitet wird, welche im Anschluss den ersten Teil der mündlichen Prüfung ausmacht. Am Tag der Prüfung erfahren Sie an einem Aushang vor dem Büro von Prof. Herzog (Reichenhainer Str. 41, Zimmer 604), wo Sie die Aufgabe erhalten und vorbereiten können. Seien Sie also bitte 20 Minuten vor dem vereinbarten Beginn Ihrer Prüfung dort.

Prüfungstermine sind an folgenden Tagen möglich:
  • Montag, 12.02.2018
  • Dienstag, 13.02.2018
  • Dienstag, 06.03.2018
  • Mittwoch, 07.03.2018
  • Dienstag, 27.03.2018
  • Mittwoch, 28.03.2018
Termine werden ab sofort über das Sekretariat (Anne-Kristin Glanzberg, Reichenhainer Str. 41, Zimmer 607) vergeben. Bitte beachten Sie, dass die Anfangszeiten der Prüfungen in der Anmeldeliste die Vorbereitungszeit nicht beinhaltet, d.h. seien Sie 20 Minuten eher da. Sollten Sie von der Prüfung zurücktreten, teilen Sie das bitte sowohl dem Prüfungsamt als auch Frau Glanzberg mit.