ANALISI NUMERICA 2 (6 cfu)
programma a.a. 2020/21
prof. M. Zennaro


Metodi numerici per sistemi lineari
Richiami sui metodi classici diretti basati sulla fattorizzazione LU. Metodi iterativi basati sullo splitting della matrice dei coefficienti e risultati di convergenza; metodo di Richardson. Metodi di tipo gradiente e metodo del gradiente coniugato. Metodi proiettivi di tipo Krylov; metodi basati sull'algoritmo di Arnoldi e analisi della convergenza.

Metodi iterativi per sistemi nonlineari
Richiami sul caso scalare; ordine di convergenza. Ipotesi di lavoro nel caso vettoriale; iterazione di punto fisso e criteri di convergenza. Metodo di Newton; metodi di tipo Newton; metodo di Broyden; teoremi di convergenza. Minimizzazione di funzionali: trasformazione del problema in un'equazione non lineare. Applicabilità del metodo di Newton e delle sue varianti. Metodi di discesa: strategia del line-search; risultati di convergenza.

Polinomi ortogonali
Definizione di sistema di polinomi ortogonali e proprietà fondamentali. Interpolazione sugli zeri di polinomi ortogonali; teorema di Erdos-Turan. Esempi di polinomi ortogonali.

Interpolazione con funzioni spline cubiche
Spline naturali, periodiche e vincolate agli estremi. Proprietà di minima energia. Calcolo delle funzioni spline cubiche interpolanti: sistema lineare dei momenti.

Metodi numerici a passo variabile per le ODE
Richiami sui metodi Runge-Kutta. Integrazione automatica a passo variabile: proporzionalità tra tolleranza sull'errore locale ed errore globale; scelta del passo d'integrazione. Strategie per la stima dell'errore locale: coppie di metodi di tipo Runge-Kutta-Fehlberg e di tipo Dormand- Prince (con estrapolazione locale).

Bibliografia
- Y. Saad (2000). Iterative methods for sparse linear systems. Springer
- J.E. Dennis, R.B. Schnabel (1996). Numerical methods for unconstrained optimization and nonlinear equations. SIAM
- V. Comincioli (1995). Analisi numerica. McGraw-Hill
- Dispense del docente

 

 ----------------------------------------------------------------------------

 

NUMERICAL ANALYSIS 2 (6 cfu)
programme a.a. 2020/21
prof. M. Zennaro

Numerical methods for linear systems
Background on classical direct methods based on the LU factorization. Iterative methods based on the splitting of the coefficient matrix and convergence results; Richardson’s method. Methods of gradient type and conjugate gradient method. Krylov projection methods; methods based on the Arnoldi algorithm and convergence analysis.

Iterative methods for nonlinear systems
Background on the scalar case; convergence order.
Working hypothesis in the nonscalar case; fixed-point iteration and convergence criteria. Newton's method; Newton type methods; Broyden method; convergence theorems. Minimization of functionals: transforming the problem into a nonlinear equation. Applicability of Newton's method and its variants. Descent methods: line-search strategy; convergence results.

Orthogonal polynomials
Definition of system of orthogonal polynomials and main properties.
Interpolation at zeros of orthogonal polynomials; Erdos-Turan's theorem. Examples of orthogonal polynomials.

Cubic spline function interpolation
Natural, periodic and constrained splines.
Minimum energy property. Computation of the cubic interpolating splines: the momentum linear system.

Variable stepsize numerical methods for ODEs
Primers on Runge-Kutta methods.
Automatic integration with variable stepsize: local error tolerance and global error proportionality; choice of the integration stepsize. Strategies for the local error estimate: Runge-Kutta-Fehlberg and Dormand-Prince (with local extrapolation) pairs.

Bibliography
- Y. Saad (2000). Iterative methods for sparse linear systems. Springer
- J.E. Dennis, R.B. Schnabel (1996). Numerical methods for unconstrained optimization and nonlinear equations. SIAM
- V. Comincioli (1995). Analisi numerica. McGraw-Hill
- Notes supplied by the teacher