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Simulação e Métodos de Monte Carlo
F+EF+AIE 2019 . 2020 - 2º semestre
Especificação técnica - ficha curricular Elementos especificos
*) N.B. se houver estudantes que não falem português a língua é o inglês.
Objectivos formativos
1.O aluno deve ficar a conhecer as limitações dos números pseudo-aleatórios e dos geradores correspondentes.
2.Deve compreender o fundamento do método de Monte Carlo e o âmbito de aplicação desta técnica de simulação. 3.Ser capaz de simular uma amostra de dados e de antecipar por simulação a resposta de um sistema qualquer. 4.Ser capaz de fazer um modelo de Monte Carlo de um processo físico (e de uma sequência de processos físicos) com o intuito de prever e reproduzir o funcionamento de um sistema. Programa genérico mínimo
Método de Monte Carlo. O que é e como se implementa
Números aleatórios ? requisitos. Tipos de geradores. Testes. Probabilidades discretas, contínuas e cumulativa. Distribuição uniforme. Distribuições não uniformes - exponencial e gaussiana Alteração da densidade de probabilidade: método da inversão, da rejeição e de Box-Muller. Caso de mudança de variáveis Integração com M.C. Valores espectávies Importance sampling Métodos de resolução de equações: substituições sucessivas, Newton-Cotes, meios intervalos e regula-falsi Métodos de interpolação: polinómios, fórmula de Lagrange e interpolação piecewise Métodos para estimar raízes de funções: Newton-Raphson, secante, bissecção e Regula-Falsi. Métodos de integração: quadraturas de Newton-Cotes aberta e fechada Regras do ponto médio, trapézio e de Simpson. Quadratura gaussiana Integração de equações diferenciais: método de Euler, de Neuer e de Runge-Kutta Random walks, cadeias de Markov, algoritmo de Metropolis. Aplicações Pré-requisitos
Conhecimentos de nível intermédio de programação.
Competências genéricas a atingir
. Conhecimentos de informática relativos ao âmbito do estudo;. Competência para resolver problemas; . Competência em raciocínio crítico; . Criatividade; . Competência em investigar; . Competência em análise e síntese; . Competência em comunicação oral e escrita; . Adaptabilidade a novas situações; . Preocupação com a qualidade; . Competência em autocrítica e auto-avaliação; (por ordem decrescente de importância) Horas lectivas semestrais
Método de avaliação
Bibliografia de referência
- Knuth, The Art of Computer Programming, 3rd vol, Addison-Wesley, 1999.
- Press et al., Numerical Recipies in c, Camb. Univ. Press, 1992. - Wong, Computational Methods in Physics and Engineering, 2nd ed, Prentice-Hall, 1997. - R. Gaylord, P. Wellin, Computer Simulations with Mathematica, Springer, 1995. Método de ensino
-Aulas teóricas com recurso ao quadro negro e eventual projecção de transparências e animações computacionais;
- discussão das matérias incluindo o estudo de casos exemplificativos. - aulas abertas a discussão com os estudantes. -desenvolvimento de projectos que procurem resolver problemas exemplificativos de casos frequentes, em vários domínios da física - ou outros. Procura-se desenvolver o espírito crítico e a criatividade dos alunos encorajando-os a sugir ideias, temas, etc, cuja solução possa ser dada pelo método de Monte Carlo. Exemplos de modelos para situações típicas Recursos específicos utilizados
Sala com um computador por aluno.
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