1. DATOS DE LA ASIGNATURA Nombre de la asignatura: Programación Numérica Carrera: Ingeniería Mecatrónica Clave de la asignatura: MCC-0204 Horas teoría Horas práctica - Créditos 4-2-10 2. UBICAION DE LA ASIGNATURA a) RELACION CON OTRAS ASIGNATURAS DEL PLAN DE ESTUDIO ANTERIORES POSTERIORES ASIGNATURAS TEMAS ASIGNATURAS TEMAS Álgebra Lineal. Cálculo Diferencial E Integral Ecuaciones diferenciales. Computación e Informática. Electrónica Digital. Controladores Programables. Robótica. Análisis de Vibraciones. b) APORTACIÓN DE LA ASIGNATURA AL PERFIL DEL EGRESADO - La materia aporta conocimientos y habilidades básicas para analizar, desarrollar e implantar programas computacionales. - Proporciona un panorama general de la programación y sus aplicaciones. - Desarrollar en el alumno la habilidad para resolver problemas a través de la computadora. 3. (S) GENERAL(ES) DEL CURSO - Conocerán y aplicarán las ideas fundamentales de la programación de métodos numéricos, indispensables en el desarrollo de para facilitar la solución de problemas en ingeniería. - Desarrollarán programas, aplicar los métodos numéricos y manejar software de matemáticas para resolver problemas de diseño mecatrónico. 1
4. TEMARIO NUMERO TEMAS SUBTEMAS I Introducción a la programación estructurada. 1.1. Programación Estructurada. 1.2. Instrucciones de entrada, salida y asignación. 1.3. Instrucciones secuenciales. 1.4. Decisiones o alternativas. 1.5. Repetición o ciclos. 1.6. Contadores y acumuladores. II Funciones y Archivos 2.1. Arreglos Unidimensionales, Bidimensionales y Multidimensionales. 2.2. Funciones y pasos de parámetros. 2.3. Recursividad. 2.4. Archivos. III Métodos Numéricos 3.1. Aproximación y errores de redondeo. 3.2. Raíces de ecuaciones. 3.3. Método numéricos 3.3.1 Método de bisección. 3.3.2 Método de Newton-Raphson 3.3.3 Método de la secante. 3.4. Ecuaciones Algebraicas Lineales 2.3.1 Método de Gauss-Jordan 2.3.2 Método de Gauss-Seidel 3.5. Regresión por Mínimos Cuadrados. 3.6. Regla Trapezoidal. 3.7. Reglas de Simpson. 3.8. Interpolación. IV Software de aplicación matemática 4.1. Introducción al Software de aplicación matemática. 4.2. Comandos básicos de simulación y graficación. 4.3. Definición de parámetros vectoriales. 4.4. Solución de Ecuaciones Lineales. 4.5. Simulación de Ecuaciones Diferenciales de primer orden. 4.6. Simulación de Ecuaciones Diferenciales de segundo orden. 5. APRENDIZAJES REQUERIDOS - Temas de Computación e informática. - Programación estructurada. - Conceptos de ecuación diferencial. - Matrices y determinantes. - Sistemas de ecuaciones lineales. 6. SUGERENCIAS DIDÁCTICAS - Exposición por parte del maestro y del alumno de las unidades 1, 2, 3 y 4, utilizando medios audiovisuales y propiciando el intercambio de ideas y comentarios entre el grupo. - Utilizar un lenguaje de programación estructurada que permita al alumno, resolver problemas con la ayuda de la computadora. - Mostrar al alumno programas completos de menor a mayor grado de dificultad y con base en cada una de las instrucciones que los componen enseñar la sintaxis del lenguaje y la finalidad de cada una de ellas y solicitar que corrobore la validez del mismo, ejecutándolo en la computadora. - Solicitar la elaboración de programas similares, agregándoles algunas variantes. - Que el maestro propicie que el alumno experimente con nuevos programas. - Utilizar el lenguaje C como base. - Uso del Matlab y Simulink como software de apoyo. 7. SUGERENCIAS DE EVALUACIÓN - Exámenes escritos - Examen en la computadora. - Tareas y programas 2
- Desempeño del alumno en el aula. - Proyecto integrador. 8. UNIDADES DE APRENDIZAJE NUMERO DE LA UNIDAD: I NOMBRE DE LA UNIDAD: INTRODUCCIÓN A LA PROGRAMACIÓN ESTRUCTURADA. Conocerán los conceptos básicos necesarios dentro de un panorama global del lenguaje a utilizar. 1.1 Conocerán la definición y aplicación de los conceptos de programación. Investigarán los términos relacionados con el lenguaje de programación. 1.2 Realizarán ejemplos que permitan leer y escribir datos en archivos. 1, 4, 6, 8 y 9 NUMERO DE LA UNIDAD: II NOMBRE DE LA UNIDAD: FUNCIONES Y ARCHIVOS. Conocerán los conceptos necesarios para el manejo de arreglos, funciones y archivos. 2.1 Conocerán la definición y aplicación de los conceptos de arreglos, funciones y pasos de parámetros. 2.2 Comprenderán el concepto de recursividad y su aplicación. 2.3 Conocerán y manejarán archivos de datos. 1, 6, 8, 9 y 14 NUMERO DE LA UNIDAD: III NOMBRE DE LA UNIDAD: METODOS NUMERICOS Conocerán y usarán los diferentes algoritmos para la solución de problemas numéricos. 3.1. Conocerán los diferentes algoritmos de métodos numéricos. 3.2. Desarrollarán programas para la solución de los métodos numéricos vistos. 2, 3, 5, 7, 9, 11, 12 y 13 NUMERO DE LA UNIDAD: IV NOMBRE DE LA UNIDAD: SOFTWARE DE APLICACIÓN MATEMATICA. Conocerán y aplicarán un software de aplicación matemática para la solución de problemas numéricos. 4.1 Conocerán y comprenderán los comandos básicos de un software de aplicación matemáticas. 4.2. Aplicarán el software de aplicación matemática a la solución de problemas propuestos. 4.3. Simularán el comportamiento de ecuaciones matemáticas a través de una herramienta de software. 2, 3, 5, 7, 10, 11, 12 y 13 3
9. BASICA Y COMPLEMENTARIA 1. AHO, HOPCROFT, ULLMAN ESTRUCTURA DE DATOS Y ALGORITMOS ED. SITESA. 2. BIRAN, A. AND BREINER, M. MATLAB FOR ENGINEERS ADDISON-WESLEY 1995. 3. BORSE, G.J. NUMERICAL METHODS WHIT MATLAB: A RESOURCE FOR SCIENTISTS AND ENGINEERS. PWS PUBLISHING COMPANY 1997. 4. DAVIS, GORDON B. PRINCIPIOS DE PROCESAMIENTO DE DATOS ED. TRILLAS. 5. D. KINCAID & W. CHENEY ANÁLISIS NUMÉRICO. LAS MATEMÁTICAS DEL CÁLCULO CIENTÍFICO. ADDISON-WESLEY IBEROAMERICANA, 1994. 6. FRANCIS SCHEID COMPUTERS AND PROGRAMING 7. FORSYTHE, G.E., MALCOLM M.A. AND MOLER C.B. COMPUTER METHODS FOR MATHEMATICAL COMPUTATIONS. PRENTICE-HALL 1977 8. GOODMAN, HEDETMIENIC INTRODUCTION TO THE DESIGN AND ANALYSIS OF ALGORITHMIS 9. H. M. DEITEL / P. J. DEITEL COMO PROGRAMAR EN C/C++ PRENTICE MAY 10. J. STOER & R. BULIRSCH INTRODUCTION TO NUMERICAL ANALYSIS. SPRINGER-VERLAG, INC., 1980. 11. K.E. ATKINSON AN INTRODUCTION TO NUMERICAL ANÁLISIS JOHN WILEY & SONS, 1978. 12. NAKAMURA, S. NUMERICAL ANALYSIS AND GRAPHICS VISUALISATION WHIT MATLAB. PRENTICE-HALL 1996 13. SCHEID, F.; DI COSTANZO, R.E. "MÉTODOS NUMÉRICOS. SEGUNDA EDICIÓN". MCGRAW-HILL. 1991. 14. TREMBLAY SORENSEN AN INTRODUCTION TO DATA STRUCTURES WITH APPLICATIONS PRACTICAS DE LABORATORIO Ejemplos de problemas tipo para resolverse con la ayuda de la computadora: a. Solicite los siguientes datos y los imprima en pantalla: nombre, direccion, telefono, edad, carrera que cursa y semestre. 4
b. Donde se declaren 3 variables de diferente tipo de dato. Se soliciten valores al usuario y posteriormente se e imprima cada uno. c. Que calcule la raíz cuadrada de un numero. d. Que calcule la raíz cuadrada de UN numero. e. Donde se capturen 10 calificaciones de alumnos y se calcule el promedio del grupo. f. Donde se capturen 10 calificaciones de alumnos y se obtengan la calificación mayor y menor del grupo. g. Convierta una cadena de caracteres de minúscula a mayúscula. h. Calcular el área de un circulo asignando los valores desde el mismo programa. i. Calcular el área de un circulo, donde el programa pida los valores desde el teclado. j. Calcular el área de varias figuras geométricas, donde el programa pida los valores desde el teclado. k. Programa que imprima el triángulo de pascal. l. Escriba un programa que pida los valores necesarios y evalúe las formulas siguientes, e imprima el resultado en pantalla: X = (2Z+Z) (2Z / Y), A = X 2 * 2 + 360.520 m. Donde se capturen 10 calificaciones de alumnos, se ordenen y los imprima. n. Que presente un menú de opciones: Altas, Bajas, Cambios, Consultas y Salir. Manejando los siguientes datos: Numero de cliente, Nombre de cliente, Domicilio, Colonia, Ciudad, Edad, Estado civil y Cantidad que adeuda. o. Se quiere analizar una línea de texto (30 caracteres máximo), examinando cada carácter y determinando a que categoría pertenece: vocales, constantes, dígitos, blancos y otros. Realizar un programa que pida la línea de texto e imprima el resultado. p. Un problema que se presenta frecuentemente en las finanzas es el determinar cuánto dinero se acumulará en una cuenta bancaria después de N meses, si se deposita inicialmente una cantidad P, y la cuenta acumula mensualmente interés a un tanto por ciento R. Para solucionar esto, se puede hacer con la formula siguiente: F = P(1 + I) N Donde F: Cantidad futura de dinero. P: Cantidad depositada. N: Numero de meses. Y: representación decimal del porciento de interés, I=R/100. Se quiere calcular de forma repetida el interés compuesto, mientras la cantidad depositada P sea positiva y hasta que P sea 0. Además, si el valor de cada entrada es negativo mostrar un mensaje de error, debiendo pedir el dato de nuevo. Una vez calculado la cantidad futura F, se va a imprimir siempre y cuando este sea mayor o igual a 500. 5