Dersin Adı Dersin Seviyesi Dersin Kodu Dersin Tipi Dersin Dönemi Yerel Kredi AKTS Kredisi Ders Bilgileri
MÜHENDİSLİKTE SAYISAL METOTLAR İkinci Düzey İNŞ 502 Seçmeli 1 7.50 7.50 Yazdır
   
Dersin Tanımı
Ön Koşul Dersleri Yüksek Lisans ve Doktora öğrencileri
Eğitimin Dili TÜRKÇE
Koordinatör
Dersi Veren Öğretim Eleman(lar)ı DOÇ. DR. HATİCE ÇITAKOĞLU
Yardımcı Öğretim Eleman(lar)ı ----
Dersin Veriliş Şekli Teorik açıklamalar ve çeşitli örnek problemler haftada 3 saatlik derslerde işlenmektedir. Dersler dışındaki zamanlarında öğrenciler, öğretim üyesi tarafından verilen bir dizi ödev problemlerini hem el ile hem de bilgisayar yardımıyla çözmekte, bu şekilde oluşturdukları ödevlerini içeren dosyayı sömestir sonunda öğretim üyesine teslim etmektedirler. Ödev problemlerinin bir kısmı öğrencilerin kendi ilgi alanlarından olup, öğrencilerin kendileri tarafından bulunmaktadır.
Dersin Amacı Bu dersin amacı, mühendislik uygulamalarında karşılaşılan yaygın numerik yöntemler hakkında temel ve detaylı bilgileri mezuniyet-üstü bir seviyede sunmaktır. Tartışılan her konu ile ilgili problemler, doğruluğu kanıtlanmış bilgisayar paket programları yardımıyla da çözülmektedir.
Dersin Tanımı İnşaat, Makine, ve Elektronik mühendisliğinde karşılaşılabilen bazı temel uygulamalı numerik yöntemler, mezuniyet üstü seviyede, örnek problemler ile birlikte işlenmektedir.

Dersin İçeriği
1 (1) Çeşitli gerçek-hayat problemlerinin analitik ve nümerik çözümlerinin karşılaştırılması, (2) reel sayıların üstel temsili ve yüzen-noktalı aritmetik işlemler, (3) direkt ve iteratif nümerik çözümler, ve (4) iteratif hesaplarda relatif hata ve durma kriteri konularının tekrarı.
2 Tek değişkenli denklemler için kök bulma problemi. (1) ikiye bölme, (2) lineer iterasyon, (3) Newton-Raphson, (4) kiriş, (5) yaklaşık Newton-Raphson, ve (6) Brent yöntemleri, örnekler.
3 Matris tanımı, matrislerin özellikleri, ve matris işlemlernin tekrarı. Bir kare matrisin determinantı ve inversi.
4 ) Simültene lineer denklemler takımı (lineer denklem sistemi). Homojen ve homojen olmayan lineer denklem sistemi. Hastalıklı sistemler. (1) Gauss yoketme, (2) Gauss-Jordan yoketme, (3) alt-üst parçalama direk yöntemleri. Katsayılar matrisinin (1) Gauss yoketme ve (2) Crout yöntemleri ile alt ve üst üçgen matrislere parçalanması. Katsayılar matrisi inversinin, aynı boyda birim matris ile genişletilmiş katsayılar matrisinin Gauss-Jordan yoketme yöntemiyle hesabı. Bilinmeyen vektörün, inversin yük vektörü ile çarpılarak hesaplanması direkt yöntemi. Hastalıklı sistemlerin bilinmeyen vektörünün iyileştirilmesi. Örnekler.
5 Simültene non-lineer denklemler takımı (non-lineer denklem sistemi). Non-lineer denklem sistemi Newton-Raphson ve yaklaşık Newton-Raphson yöntemleri ile çözümü, örnekler.
6 Öz-değer problemlerinin tanımı. Özdeğer probleminin analitik çözümü, karakteristik polynom, reel and kompleks özdeğerler ve onların vektörleri. İki boyutlu dört katlı bir taşıyıcı çerçevenin serbest titreşimi örneği, özdeğerlerin ve öz-vektörlerin fiziksel anlamları. Özdeğerler ve özvektörlerin hesabı için iteratif Power yöntemi. Genel özdeğer problemleri için QR yöntemi, örnekler.
7 Polinomlar yardımıyla interpolasyonu. Cubic-spline interpolasyonu. (1) Yamuk kuralı, ve (2) Simpson kuralı ile nümerik integrasyon. Simpson formülü kullanarak, belirli bir ilgi aralığı içinde bir integralin değişmez anlamlılığa kadar hesabı için limit dilim adedinin belirlenmesi.
8 Nümerik türev. Bazı nümerik türev formüllerinin çıkarılması. Nümerik türev için birinci dereceden ve ikinci dereceden ileri, geri, ve merkezi farklar formülleri ve bunların hataları.
9 Ara Sınavı
10 Bazı gerçek hayat problemleri üzerinde adi ve kısmi diferansiyel denklemlerin tanımı ve sınıflandırılması.
11 Başlandıç Değer Problemi (BDP) türünden birinci mertebeden adi diferansiyel denklemlerin (1) Taylor serisi açındırımı, (2) 2.nci dereceden Runge-Kutta, ve (3) 4.ünncü dereceden Runge-Kutta yöntemleri ile yaklaşık nümerik çözümleri. Her biri birinci mertebeden n adet adi diferansiyel denklemden oluşan diferansiyel denklemler takımı. N.inci mertebeden BDP türünde bir adi diferansiyel denklemin her biri birinci mertebeden n adet adi diferansiyel denklemler takımına dönüştürülmesi ve Taylor serisi ve Rynge-Kutta yöntemlerinin böyle sistemlere genelleştirilmesi, örnekler.
12 Sınır Değer Problemi (SDP) türünden bir adi diferansiyel denklemin nümerik çözümü için sonlu farklar yöntemi, örnekler.
13 Sınır Değer Problemi (SDP) türünden bir lineer adi diferansiyel denklemin nümerik çözümü için tamamlayıcı fonksiyonlar yöntemi, örnekler.
14 Sınır Değer Problemi (SDP) türünden bir kısmi diferansiyel denklemin nümerik çözümü için sonlu farklar yöntemi, örnekler.
15
16
17
18
19
20

Dersin Öğrenme Çıktıları
1 Mühendislikte karşılaşılan gerçek hayat problemlerinin temelinde matematiksel modellerle tanımlandığı, bu matematiksel modellerin bazen basit bir ikinci dereceden polinom, bazen çok bilinmeyenli bir lineer denklemler takımı, bazen non-lineer denklemler takımı, bazen öz-değer problemi, bazen adi veya kısmi bir diferansiyel denklem biçiminde olduğunun kavranması.
2 Mühendislikte karşılaşılan gerçek hayat problemlerinin matematiksel modellerinin çoğu kez analitik çözümlerinin mevcut olmadığı ve bunların direkt veya iteratif nümerik yöntemlerle çözülmesi zorunluluğunun kavranması.
3 Mühendislikte karşılaşılan gerçek hayat problemlerinin matematiksel modellerinin nümerik yöntemlerle çözümünde yapılan aritmetik işlemlerde reel sayıların yüzen noktalı biçimde temsilinin, sayının gövde kısmındaki anlamlı hane adedinin, ve sayının üs kısmındaki tam sayı sınırların sonuç veya sonuçlar üzerindeki etkilerinin kavranması.
4 Mühendislikte karşılaşılan gerçek hayat problemlerinin matematiksel modellerinin nümerik yöntemlerle çözümünde reel sayılarla yapılan aritmetik işlemlerin bilgisayarlarda icra edilmesi zorunluluğunun, 32-bit ve 64-bit işlemcili bilgisayarların aritmetik işlemcisinin ve RAM hafıza kapasitesinin problemlerin çözümü üzerindeki etkilerinin kavranması.
5 Mühendislikte karşılaşılan gerçek hayat problemlerinin matematiksel modellerinin nümerik yöntemlerle çözümünde reel sayılarla yapılan aritmetik işlemlerin bilgisayarlarda icra edilmesinde paket program kullanım zorunluluğunun, bazı problemler için özel program kodlanması zorunluluğunun kavranması.
6 Mühendislikte karşılaşılan gerçek hayat problemlerinin matematiksel modellerinin nümerik yöntemlerle çözümünde birçok mühendislik uygulamalarından örnek problemlerin çeşitli programlar yardımıyla bilgisayarda çözülmesiyle, mühendislik problemlerinin çözümünün ve sonuçlarının irdelenmesinin kavranması.
7
8
9
10

*Dersin Program Yeterliliklerine Katkı Seviyesi
1 Matematik, fen ve Mühendislik bilgilerini uygulama becerisi
2 Deney tasarlama ve yapma ile deney sonuçlarını yorumlama becerisi
3 İstenen gereksinimleri karşılayacak biçimde bir sistemi, parçayı veya süreci tasarımlama
4 Disiplinler arası takımlarda çalışabilme becerisi
5 Mühendislik problemleri tanımlama, formüle etme ve çözme becerisi
6 Mesleki ve etik sorumluluk bilinci
7 İngilizce ve Türkçe etkin iletişim kurma becerisi
8 Mühendislik çözümlerinin evrensel ve toplumsal boyutlarda etkinliklerini anlamak için gerekli genişlikte eğitim
9 Yaşam boyu öğrenmenin gerekliliği bilinci
10 Çağın sorunları hakkında bilgi
11 Mühendislik uygulamaları için gerekli teknikleri, yetenekleri ve modern araçları kullanma becerisi
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
Yıldızların sayısı 1’den (en az) 5’e (en fazla) kadar katkı seviyesini ifade eder

Planlanan Öğretim Faaliyetleri, Öğretme Metodları ve AKTS İş Yükü
  Sayısı Süresi (saat) Sayı*Süre (saat)
Yüz yüze eğitim 14 3 42
Sınıf dışı ders çalışma süresi (ön çalışma, pekiştirme) 14 5 70
Ödevler 7 4 28
Sunum / Seminer hazırlama 1 3 3
Kısa sınavlar 0 0 0
Ara sınavlara hazırlık 1 15 15
Ara sınavlar 1 3 3
Proje (Yarıyıl ödevi) 0 0 0
Laboratuvar 0 0 0
Arazi çalışması 0 0 0
Yarıyıl sonu sınavına hazırlık 1 20 20
Yarıyıl sonu sınavı 1 3 3
Araştırma 0 0 0
Toplam iş yükü     184
AKTS     7.50

Değerlendirme yöntemleri ve kriterler
Yarıyıl içi değerlendirme Sayısı Katkı Yüzdesi
Ara sınav 1 50
Kısa sınav 0 0
Ödev 0 50
Yarıyıl içi toplam   100
Yarıyıl içi değerlendirmelerin başarıya katkı oranı   40
Yarıyıl sonu sınavının başarıya katkı oranı   60
Genel toplam   100

Önerilen Veya Zorunlu Okuma Materyalleri
Ders kitabı -- E. Kreyszig, Advanced Engineering Mathematics, John Wiley & Sons, 8th edition, 1999. -- W.H. Press, B.P. Flannery, S.A. Teukolsky, W.T. Vetterling, Numerical Recipes The Art of Scientific Computing, Cambridge University Press, 1986. -- Various hand-outs comprising explanatory solved problems distributed to the students.
Yardımcı Kaynaklar Chapra & R.P. Canale, Numerical Methods for Engineers, McGraw-Hill, 2nd edition, 1988.

Ders İle İlgili Dosyalar