27216 - CALCOLO PER L'ASTRONOMIA

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente possiede le conoscenze di base degli algoritmi numerici più in uso nelle applicazioni astronomiche. In particolare, lo studente è in grado di scrivere codici numerici: - per risolvere sistemi di equazioni lineari algebriche; - per interpolare ed integrare funzioni; - per trovare le radici di funzioni; - per integrare equazioni differenziali ordinarie.

Contenuti

Il Corso è suddiviso in due moduli.

Nel primo modulo verranno sviluppati i seguenti argomenti:

• ricerca delle radici di una funzione;
• soluzione di sistemi lineari algebrici;
• descrizione statistica dei dati;
• interpolazione di dati;
• differenziazione ed integrazione di funzioni;
• generazione di numeri pseudocasuali.

Nel secondo modulo verranno sviluppati i seguenti argomenti:

• metodi numerici per equazioni differenziali ordinarie;
• problemi ai valori iniziali e problemi con valori al contorno.

 

Per entrambi i moduli verranno presentati, durante le attività di laboratorio, casi di studio in Fortran90 riguardanti i vari argomenti trattati.

Testi/Bibliografia

Testi necessari:

• Appunti/slides ed esempi di codice Fortran90 elaborati dai docenti, resi disponibili sulla piattaforma Virtuale (https://virtuale.unibo.it).

Testi consigliati:

• Chapra, Canale , "Metodi numerici per l'Ingegneria" oppure "Numerical Methods for Engineers, McGraw-Hill

Testi per eventuali approfondimenti:

• Press et al. "Numerical Recipes", Cambridge University Press
• Quarteroni et al. "Matematica Numerica", Springer
  

Metodi didattici

Parte delle lezioni (4 CFU, 32 ore) saranno frontali e si terranno in aula con l'ausilio di lavagna e videoproiettore. Durante le lezioni verranno illustrati i vari algoritmi che poi saranno implementati nel linguaggio Fortran90. Le slides mostrate a lezione e i codici sviluppati in laboratorio verranno successivamente resi disponibili sulla piattoforma Virtuale.

Parte delle lezioni (4 CFU, 60 ore) si terranno invece nel laboratorio informatico, dotato di postazioni PC singole sulle quali gli studenti svolgeranno gli esercizi richiesti, singolarmente o a piccoli gruppi, sotto la guida dei docenti e del tutor didattico. La partecipazione all’attività di laboratorio, che ha lo scopo di far sì che gli studenti diventino in grado di sviluppare un codice numerico in autonomia e di analizzarlo criticamente, è fortemente raccomandata perché preparatoria allo svolgimento degli esercizi di esame.

In considerazione della tipologia di attività e dei metodi didattici adottati, la frequenza di questa attività formativa richiede la preventiva partecipazione di tutti gli studenti ai moduli 1 e 2 di formazione sulla sicurezza nei luoghi di studio [https://elearning-sicurezza.unibo.it/], in modalità e-learning

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Durante il corso, saranno presentati e discussi i due esercizi d'esame che hanno lo scopo di verificare la capacità di sviluppo di codici numerici in Fortran90 e che lo studente potrà sviluppare in laboratorio durante le ultime ore del Corso oppure in autonomia. Gli esercizi prevedono lo sviluppo di codici numerici in Fortran90, che utilizzeranno gli algoritmi trattati nel Corso applicandoli ad una problematica di carattere astrofisico. Gli esercizi assegnati variano ogni anno accademico e varranno solo ed esclusivamente per tutte le sessioni di esame di quello specifico anno accademico. Almeno due giorni lavorativi prima della data prevista per la prova orale, lo studente dovrà fare avere via email ai docenti, per ognuno degli esercizi d'esame, il codice sviluppato e una breve relazione in cui si discutano: la problematica scientifica, la metodologia numerica sviluppata, i dati utilizzati, i risultati ottenuti e la loro significatività. La valutazione della qualità dei codici sviluppati e delle relazioni presentate costituirà il giudizio di partenza per l’esame orale.

La prova orale verte sulla discussione critica delle relazioni e dei programmi presentati, nonché sulla verifica della comprensione degli algoritmi numerici discussi a lezione. Verrà inoltre verificato anche il livello di conoscenza del linguaggio di programmazione.

La valutazione complessiva (espresso tramite un voto in trentesimi) sarà graduata come segue:

-       Relazione appena sufficiente con preparazione su un numero molto limitato di argomenti affrontati nel corso, capacità di analisi che emerge solo con l’aiuto del docente ed espressione in linguaggio complessivamente corretto → 18-19;

-       Relazione sufficiente con preparazione su un numero limitato di argomenti affrontati nel corso, capacità di analisi autonoma solo su questioni puramente esecutive ed espressione in linguaggio corretto → 20-22;

-       Relazione più che sufficiente con preparazione su un numero limitato di argomenti affrontati nel corso, capacità di analisi autonoma solo su questioni puramente esecutive ed espressione in linguaggio corretto → 23-25;

-       Relazione buona con preparazione su un numero ampio di argomenti affrontati nel corso, capacità di compiere scelte autonome dianalisi critica e padronanza della terminologia specifica → 25-28;

-       Relazione ottima/eccellente, preparazione sostanzialmente esaustiva sugli argomenti affrontati nel corso, capacità di compiere scelte autonome di analisi critica e di collegamento, piena padronanza della terminologia specifica e capacità diargomentazione e autoriflessione → 29-30L.

Come deliberato dal Consiglio di CdS, il voto può essere rifiutato un massimo di due volte.

Studenti/sse con DSA o disabilità temporanee o permanenti: si raccomanda di contattare per tempo l’ufficio di Ateneo responsabile (https://site.unibo.it/studenti-con-disabilita-e-dsa/it ): sarà sua cura proporre agli/lle studenti/sse interessati/e eventuali adattamenti, che dovranno comunque essere sottoposti, con un anticipo di 15 giorni, all’approvazione del/della docente, che ne valuterà l'opportunità anche in relazione agli obiettivi formativi dell'insegnamento.

 

Strumenti a supporto della didattica

Le diverse tecniche di programmazione vengono presentate tramite esempi concreti sviluppati completamente dai docenti sul proprio computer e mostrati in aula. Il materiale relativo a tali esempi viene messo a disposizione degli studenti alla pagina del corso sulla piattaforma Virtuale (https://virtuale.unibo.it). Durante le ore di laboratorio, anche con l’ausilio di un tutor didattico, lo studente acquisisce la conoscenza delle tecniche di calcolo attraverso la risoluzione numerica di problemi che riguardano argomenti specifici trattati nel corso.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Lauro Moscardini

Consulta il sito web di Federico Marinacci