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Depanamento de Ingeniería Civil y Ambiental oo i. Universidad de lit) los Andes lVIODELACION y ANÁLISIS NUl\1ÉRICO -ICYA 2001 Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental Semestre 201610 - Sección 2 Profesor: e-mail: Oficina: Horario de A tención: Horario de Clase: Fernando Ramírez R, Ph.D. i}~W1!jr~!-!lt1gÜ'J!1,~1.~?-:_º 41L.º-º- ML 632, Edificio Mario Laserna :Martes y Viernes 10:30 - 12:00 Llmes SD802 y Miércoles SD803: 10:00 - 11:20 Descripción Existe una gran cantidad de problemas reales en ingeniería cuyas ecuaciones gobernantes no permiten el desanollo de soluciones analíticas exactas. La solución de estos problemas requiere entonces la implementación de soluciones aproximadas mediante el uso de los métodos numéricos. Este curso presenta una introducción a los métodos numéricos y se centra en la implementación de algoritmos computacionales para la solución de problemas de ingeniería mediante el uso de estos métodos aproximados. Objetivos Al finalizar exitosamente este curso los estudiantes estarán en capacidad de: Explicar diferentes métodos numéricos y sus limitaciones para la solución de problemas de ingeniería. Deducir las ecuaciones necesarias para la aplicación de métodos numéricos en la solución de problemas de ingeniería Aplicar diferentes métodos numéricos para la solución de problemas de ingeniería. Desanollar diagramas de flujo y programas computacionales en MatLab, Python y Visual Basic para la implementación computacional de los métodos numéricos vistos en clase. Competencias Capacidad de aplicar conocimientos de matemáticas, ciencias e ingeniería. (a) Capacidad de diseÍlar un sistema, componente o proceso. (c) Capacidad para identificar, formular y resolver problemas de ingeniería. (e) Capacidad de usar técnicas, destrezas y henamientas modernas para la práctica de ingeniería. (k) Contenido Modelos matemáticos, aproximaciones, errores de redondeo y truncamiento, y series de Taylor. Raíces de ecuaciones. Sistemas de ecuaciones. Optimización no restringida y restringida. Ajuste de curvas e interpolación. Integración y diferenciación numérica. Solución EDO Orden 1y 2 - Sistemas de EDO Orden 1 Solución EDP Elípticas Solución EDP Parabólicas

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Page 1: oo Depanamento de Ingeniería Civil los Andes...oo Depanamento de Ingeniería Civil y Ambiental i. Universidad de lit)los Andes lV IO D E L A C IO N y A N Á L IS IS N U l\1 É R IC

D ep an am en to d e In g en ie r ía C iv il y A m b ien ta l

ooi. Universidad delit) los Andes

lV I O D E L A C I O N y A N Á L I S I S N U l \ 1 É R I C O - I C Y A 2001

D e p a r t a m e n t o d e I n g e n i e r í a C iv i l y A m b ie n t a l

S e m e s t r e 201610 - S e c c i ó n 2

P r o f e s o r :

e - m a i l :

O f i c in a :

H o r a r i o d e A t e n c i ó n :

H o r a r i o d e C la s e :

F e rn an d o R am íre z R , P h .D .

i} ~W 1 !jr~ !-! lt1 gÜ 'J !1 ,~ 1 .~ ? - :_ º4 1L .º- º-M L 63 2 , E d if ic io M a rio L a se rn a

:M a rte s y V ie rn e s 1 0 :3 0 - 1 2 :0 0

L lm e s SD 80 2 y M ié rc o le s SD 80 3 : 1 0 :0 0 - 1 1 :2 0

D e s c r ip c i ó n

E x is te u n a g ran c an tid ad d e p ro b lem a s re a le s e n in g en ie r ía c u y a s e cu a c io n e s g o b e rn an te s n o p e rm ite n e l

d e san o llo d e so lu c io n e s an a lít ic a s e x a c ta s . L a so lu c ió n d e e s to s p ro b lem a s re q u ie re en to n c e s la

im p lem en ta c ió n d e so lu c io n e s ap ro x im ad a s m ed ia n te e l u so d e lo s m é to d o s n um é ric o s . E s te c u rso

p re sen ta u n a in tro d u c c ió n a lo s m é to d o s n um é ric o s y se c en tra e n la im p lem en ta c ió n d e a lg o r itm o s

com pu ta c io n a le s p a ra la so lu c ió n d e p ro b lem a s d e in g en ie r ía m ed ia n te e l u so d e e s to s m é to d o s

ap ro x im ad o s .

O b j e t i v o s

A l fin a liz a r e x ito sam en te e s te c u rso lo s e s tu d ia n te s e s ta rá n en c ap a c id ad d e :

• E x p lic a r d ife re n te s m é to d o s n um é ric o s y su s lim ita c io n e s p a ra la so lu c ió n d e p ro b lem a s d e

in g en ie r ía .

• D ed u c ir la s e cu a c io n e s n e c e sa r ia s p a ra la a p lic a c ió n d e m é to d o s n um é ric o s en la so lu c ió n d e

p ro b lem a s d e in g en ie r ía

• A p lic a r d ife re n te s m é to d o s n um é ric o s p a ra la so lu c ió n d e p ro b lem a s d e in g en ie r ía .

• D e san o lla r d ia g ram a s d e f lu jo y p ro g ram a s com pu ta c io n a le s e n M a tL ab , P y th o n y V isu a l B a s ic

p a ra la im p lem en ta c ió n com pu ta c io n a l d e lo s m é to d o s n um é ric o s v is to s e n c la se .

C o m p e t e n c i a s

• C ap a c id ad d e ap lic a r c o n o c im ien to s d e m a tem á tic a s , c ie n c ia s e in g en ie r ía . ( a )

• C ap a c id ad d e d ise Í la r u n s is tem a , c om po n en te o p ro c e so . ( c )

• C ap a c id ad p a ra id en tif ic a r , fo rm u la r y re so lv e r p ro b lem a s d e in g en ie r ía . ( e )

• C ap a c id ad d e u sa r té c n ic a s , d e s tre z a s y h en am ien ta s m od e rn a s p a ra la p rá c tic a d e in g en ie r ía . (k)

C o n t e n id o

• M od e lo s m a tem á tic o s , a p ro x im ac io n e s , e rro re s d e re d o n d eo y tru n c am ien to , y se r ie s d e T ay lo r .

• R a íc e s d e e cu a c io n e s .

• S is tem a s d e e cu a c io n e s .

• O p tim iz a c ió n n o re s tr in g id a y re s tr in g id a .

• A ju s te d e cu rv a s e in te rp o la c ió n .

• In te g ra c ió n y d ife re n c ia c ió n n um é ric a .

• S o lu c ió n E D O O rd en 1 y 2 - S is tem a s d e E D O O rd en 1

• S o lu c ió n E D P E líp tic a s

• S o lu c ió n E D P P a rab ó lic a s

Page 2: oo Depanamento de Ingeniería Civil los Andes...oo Depanamento de Ingeniería Civil y Ambiental i. Universidad de lit)los Andes lV IO D E L A C IO N y A N Á L IS IS N U l\1 É R IC

C r ite r io

D epa rtam en to d e Ing en ie ría C iv il y Am b ien ta l

~ .........•:....'.••;. Universidad .de{:lL;Jlos Andes

lV le to d o lo g ía y S is tem a d e E v a lu a c ió n

D uran te la s c la se s se d esa rro lla ran lo s d ife ren te s m é todo s num érico s p rev is to s en e l p rog ram a de l cu rso

con la ac tiv a p a I1 ic ip ac ió n d e lo s e s tu d ian te s m ed ian te d iscu s io n es y /o ta lle re s in d iv id u a le s o en g rupo .

A d ic io n a l a la s c la se s~ se tend rán se s io n es d e labo ra to rio en la s cu a le s se d iscu tirá la im p lem en tac ió n

com pu tac io n a l y la ap lic ac ió n d e es to s m é todo s a d ife ren te s p rob lem as d e la in g en ie ría . E s ta s se s io n es

se rán ca lif ic ad as po r m ed io d e ta lle re s , q u ice s y pa rc ia le s .

• L as ta rea s y trab a jo s in c lu y en p rog ram as d e com pu tado r qu e d eb en se r d esa rro llado s po r lo s

e s tu d ian te s d e m ane ra in d iv id u a l, la cop ia d e p rog ram as d e lib ro s , in te rn e t, o d e lo s com pa ile ro s

re su lta rá en un a no ta d e ce ro en la ta rea , y e l co rre spond ien te in fo rm e a l com ité d isc ip lin a rio .

• L as ta rea s e in fo rm es d eb e rán se r en treg ad as en la fech a y ho ra aco rd ad as . L as ta rea s qu e no se

en tregu en d e acu e rdo a es ta s cond ic io n es , n o se rán rec ib id a s y tend rán com o no ta ce ro (0 .0 ).

• L o s e s tu d ian te s qu e po r razon es d e fu e rza m ayo r no pued an a tend e r a la s se s io n es d e labo ra to rio

o ex ám enes d eb e rán com un ica rlo a l p ro fe so r d e m ane ra p rev ia a la rea liz ac ió n d e l labo ra to rio o

ex am en .

L a ca lif ic ac ió n fin a l d e l cu rso se a s i n a rá d e acu e rdo a lo s s ig u ien te s c rite rio s y . o rcen ta ' e s :

P ro m ed io P ro m ed io

P a rc ia le s C o m lem en ta r ia

P ro m ed io P a rc ia le s> 3 .0 Y P ro m ed io C o m p lem en ta r ia > 3 .0 700 /0 300 /0

P ro m ed io P a rc ia le s < 3 .0 P ro m ed io C o m lem en ta r ia < 3 .0 700 /0 300 /0

P ro m ed io P a rc ia le s < 3 .0 P ro m ed io C o m lem en ta r ia > 3 .0 900 /0 100 /0

P ro m ed io C o m lem en ta r ia < 3 .0 P ro m ed io P a rc ia le s> 3 .0 10% 900 /0

L os ex ám enes p a rc ia le s se rea liz a rán en e l h o ra rio d e la com p lem en ta ria d e l d ía ju ev es en la s s ig u ien te s

fech as :

P rim er E xan len P a rc ia l

S egundo E xam en P a rc ia l

E x am en F in a l

F eb rero 2 5 /2 0 1 6

lV la rzo 3 1 /2 0 1 6

lV la y o O S /2 0 1 6

B ib lio g ra fía

E x is te un a g ran can tid ad d e tex to s d ed icado s a l e s tu d io d e lo s m é todo s num érico s y su ap lic ac ió n en

ing en ie ría qu e pu ed en se rv ir com o tex to d e con su lta p a ra e l cu rso . A con tin u ac ió n se lis tan a lg uno s d e

es to s tex to s con én fa s is en e l p rim ero d e la lis ta qu e s irv e com o gu ía d e l cu rso .

C hap ra , S .C . y C ana le , R .P .~ M étodo s num érico s p a ra in g en ie ro s , M cG raw H ill, 2006 .

N akam u ra , S . M é todo s num érico s ap lic ado s con so ftw a re . P ren tic e -H a ll~ 1992 .

B u rd en~ R . y F a ire s , ID .~ A ná lis is n um érico . T hom son L eam ing , 2004 .

N iev es , A . y D om ínguez , F . M é todo s num érico s ap lic ado s a la in g en ie ría . E d ito ria l C EC SA ~

M éx ico , 2002 .

R esp o n sa b ilid a d e s d e l e s tu d ia n te y co m en ta r io s g en era le s :

L os b en e fic io s p ed agóg ico s d e la in te racc ió n in s tru c to r-e s tu d ian te e s in d iscu tib le , p o r lo tan to se

acon se j a y esp e ra la p a rtic ip ac ió n ac tiv a d e lo s e s tu d ian te s en c la se .

S e acon se ja e l trab a jo en g rupo pa ra la so lu c ió n d e p rob lem as com p le jo s , s in em ba rgo , la s ta rea s~

trab a jo s , y ex ám enes d eb en re fle ja r e l trab a jo in d iv id u a l y no la cop ia d e l trab a jo d e o tro

e s tu d ian te .

L a d eshon es tid ad acad ém ica se rá san c io n ad a d e acu e rdo a la s nonnas e s tab lec id a s po r la

lm iv e rs id ad .

S e esp e ra la a s is ten c ia d e l e s tu d ian te a to d as la s se s io n es d e c la se y lab o ra to rio~ po r lo tan to e s su

re spon sab ilid ad con su lta r a su s co leg as po r la s no ta s y m a te ria l d e c la se cu ando no le sea po s ib le

a s is tir .

B asado s en no rm as d e com po rtan1 ien to , n o se rá p en11 itid o e l u so d e te lé fo no s ce lu la re s du ran te

la s c la se s , lo s labo ra to rio s y ex ám enes .