MATLAB Grader – Prüfungsinhalte (2024)

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Sammlung von 10 Aufgaben zu den in Differenzial- und Integralrechnung I behandelten Konzepten.

• Vorgesehen zur Verwendung in Kursen zu Differenzial- und Integralrechnung I sowie in Kursen, in denen zusätzlich die in Differenzial- und Integralrechnung I unterrichteten Konzepte benötigt werden.
• Die Aufgaben nutzen MATLAB zur Stärkung des konzeptionellen und praktischen Verständnisses des Einsatzes von Differenzial- und Integralrechnung zur Lösung technischer und wissenschaftlicher Aufgaben durch Schwerpunkt auf Visualisierung, Manipulation und Algorithmen.
• Behandelte Konzepte: Grenzwerte, Steigungen, Differenzierungsregeln, Umkehrfunktionen, Anwendungen der Differenziation und Integrale.

Voraussetzungen:

• Bei den Aufgaben werden die mathematischen Kenntnisse bis einschließlich Elementarmathematik vorausgesetzt.
• Programmiererfahrung auf Einsteigerniveau wird empfohlen. Diese lässt sich durch den MATLAB Onramp-Kurs oder einen Einführungskurs in die Programmierung erzielen.
• Die Aufgaben nutzen die MATLAB Symbolic Toolbox. Bei Bedarf können Sie sie durch Aufgaben der in der Symbolic Math Toolbox enthaltenen Sammlung ergänzen, um die Kenntnisse der Studierenden auszubauen und zu bewerten.

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Sammlung von 10 Aufgaben zu den in Differenzial- und Integralrechnung II behandelten Konzepten.

• Vorgesehen zur Verwendung in Kursen zu Differenzial- und Integralrechnung II sowie in Kursen, in denen zusätzlich die in Differenzial- und Integralrechnung II unterrichteten Konzepte benötigt werden.
• Die Aufgaben nutzen MATLAB zur Stärkung des konzeptionellen und praktischen Verständnisses des Einsatzes von Differenzial- und Integralrechnung zur Lösung technischer und wissenschaftlicher Aufgaben durch Schwerpunkt auf Visualisierung, Manipulation und Algorithmen.
• Behandelte Konzepte: Anwendungen der Integration, Integrationsverfahren, Folgen und Reihen sowie parametrische und Polarkoordinaten.

Voraussetzungen:

• Für die Aufgaben werden die mathematischen Kenntnisse bis einschließlich Differenzial- und Integralrechnung I vorausgesetzt.
• Programmiererfahrung auf Einsteigerniveau wird empfohlen. Diese lässt sich durch den MATLAB Onramp-Kurs oder einen Einführungskurs in die Programmierung erzielen.
• Bestimmte Aufgaben nutzen die MATLAB Symbolic Toolbox. Bei Bedarf können Sie sie durch Aufgaben der in der Symbolic Math Toolbox enthaltenen Sammlung ergänzen, um die Kenntnisse der Studierenden auszubauen und zu bewerten.

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Sammlung von 10 Aufgaben zu den in Grundkursen zur digitalen Signalverarbeitung behandelten Konzepten.

• Vorgesehen für die Verwendung in Kursen zur Digitalen Signalverarbeitung sowie in Kursen, in denen die in solchen Kursen unterrichteten Konzepte ergänzend benötigt werden.
• Die Aufgaben nutzen MATLAB zur Stärkung des konzeptionellen und praktischen Verständnisses der unterschiedlichen Konzepte von Signalen und Systemen, der Frequenzbereichs-Analyse und des Filterentwurfs.
• Behandelte Konzepte: Signalerzeugung, zeitdiskrete Fourier-Transformation, Z-Transformation, Entwurf und Analyse digitaler Filter.

Voraussetzungen:

• Für die Aufgaben werden mathematische Kenntnisse bis einschließlich Differenzial- und Integralrechnung, lineare Algebra und Differenzialgleichungen vorausgesetzt.
• Programmiererfahrung auf Einsteiger- bis fortgeschrittenem Niveau wird empfohlen. Diese lässt sich durch den MATLAB Onramp-Kurs oder einen Einführungskurs in die Programmierung erzielen.

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Sammlung von 10 Aufgaben zu den in Einführungskursen zur Dynamik mechanischer Systeme behandelten Konzepten.

• Vorgesehen zur Verwendung in Kursen zum Thema Dynamik in grundständigen Ingenieurs-Studiengängen. Die Aufgaben können auch in Kursen verwendet werden, in denen Kenntnisse der Dynamik mechanischer Systeme ergänzend erforderlich sind.
• Behandelte Konzepte: Kinematik und Kinetik von Partikeln, Kinematik und Kinetik starrer Körper in ebener Bewegung, Kinematik starrer Körper in dreidimensionaler Bewegung sowie Kinetik starrer Körper in allgemeiner Bewegung.

Voraussetzungen:

• Für die Aufgaben werden Kenntnisse der klassischen Mechanik und der Differenzial- und Integralrechnung mit mehreren Variablen vorausgesetzt.
• Programmiererfahrung auf Einsteigerniveau wird empfohlen. Diese lässt sich durch den MATLAB Onramp-Kurs oder einen Einführungskurs in die Programmierung erzielen.

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Sammlung von 16 Aufgaben zu den in Elektrische Schaltkreise behandelten Konzepten

• Vorgesehen für den Einsatz in Kursen zu Schaltkreisen I sowie Kursen, die Grundkenntnisse der Schaltkreisanalyse voraussetzen.
• Behandelte Konzepte: Knoten- und Netzanalyse, Überlagerung, maximale Stromübertragung, Operationsverstärker, natürliche und stufenweise Reaktion, Sensormessungen, Datensortierung, Dezibel, Strom und Drehmoment..

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Sammlung von 111 Aufgaben zur Einführung in die Programmierung mit MATLAB.

• Vorgesehen für die Verwendung in Kursen mit dem Thema Einführung in die Programmierung und in Kursen, in denen Kenntnisse der Konzepte aus der Einführung in die Programmierung erforderlich sind.
• Die Aufgaben beziehen sich auf diverse Anwendungsbereiche wie Physik, Ingenieurwissenschaften und Finanzen, erfordern jedoch keine Vorkenntnisse in diesen Bereichen.
• Behandelte Konzepte: Einführung in Variablen und Datentypen, Matrizen und Operatoren, Eingabe/Ausgabe, Flusssteuerung und Schleifen, Funktionen sowie Graphen.

Voraussetzungen:

• Bei den Aufgaben werden mathematische Kenntnisse bis einschließlich Elementarmathematik vorausgesetzt.
• Es sind keine Vorkenntnisse aus der Computerprogrammierung erforderlich.

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Sammlung von 10 Aufgaben zu in Kursen zu numerischen Methoden behandelten Konzepten.

• Vorgesehen für die Verwendung in Kursen mit den Themen numerische Methoden und Analysis. Die Aufgaben können auch in Kursen verwendet werden, in denen Kenntnisse numerischer Methoden ergänzend erforderlich sind.
• Behandelte Konzepte: Modellierung, Computer und Fehleranalyse, Lösung von Gleichungen, lineare algebraische Funktionen, Kurvenanpassung/-approximation, numerische Quadratur, numerische Differenzierung sowie gewöhnliche Differenzialgleichungen.

Voraussetzungen:

• Für die Aufgaben werden Kenntnisse in den Bereichen Differenzial- und Integralrechnung, Lineare Algebra und Differenzialgleichungen vorausgesetzt.
• Programmiererfahrung auf Einsteigerniveau wird empfohlen. Diese lässt sich durch den MATLAB Onramp-Kurs oder einen Einführungskurs in die Programmierung erzielen.

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Sammlung von 15 Aufgaben zu den in Statistik behandelten Konzepten

• Für Einführungskurse in die Statistik oder für Kurse, die Grundkenntnisse in einfacher Statistik voraussetzen.
• Behandelte Konzepte: Zentrale Tendenz, Standardabweichung, Perzentile, Binomialverteilung, Hypergeometrische Verteilung, Poisson-Verteilung, Gleichverteilung, Normalverteilung, Exponentialverteilung.

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Sammlung von 10 Aufgaben als ergänzende Ressource für Kurse, in denen die Symbolic Math Toolbox verwendet wird

• Vorgesehen für die Bewertung von Einsteigerkenntnissen in der Verwendung von Features und Funktionen der Symbolic Math Toolbox.
• Behandelte Konzepte: Erstellen symbolischer Variablen und Ausdrücke, Auswertung symbolischer Ausdrücke und Funktionen, Erstellen symbolischer Gleichungen und Relationen, Lösen symbolischer Gleichungen sowie Konvertierung symbolischer Funktionen in numerische Funktionen.

Sammlungen, in denen die Symbolic Math Toolbox verwendet wird:

• Differenzial- und Integralrechnung I
• Differenzial- und Integralrechnung II

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Sammlung von 10 Aufgaben zu den in Grundkursen zur Systemdynamik und Steuerung behandelten Konzepten.

• Vorgesehen für die Verwendung in Kursen mit dem Thema Systemdynamik und Steuerung sowie in Kursen, in denen die in diesem Kurs unterrichteten Konzepte ergänzend benötigt werden.
• Die Aufgaben nutzen MATLAB zur Stärkung des konzeptionellen und praktischen Verständnisses verschiedener Steuerungskonzepte in Modellierung, Systemanalyse und Reglerentwurf.
• Behandelte Konzepte: System-Identifizierung, Systemverhalten in der Zeit- und Frequenzdomäne, Systemstabilität, Wurzelorts-Methoden sowie PID-Regler.
• Maßgebliche Hintergrundlektüre für die Formulierung von Aufgaben mit automatisierter Bewertung in Lehrplänen zu Systemdynamik und Steuerung

R. C. Hill und Y. Parvini, „Automated Grading with a Software-Checking Program in the System Dynamics and Control Curriculum“, 2018 Annual American Control Conference (ACC), Milwaukee, WI, 2018, S. 345–351.

Voraussetzungen:

• Für die Aufgaben werden mathematische Kenntnisse bis einschließlich Differenzial- und Integralrechnung, Lineare Algebra und Differenzialgleichungen vorausgesetzt.
• Programmiererfahrung auf Einsteigerniveau wird empfohlen. Diese lässt sich durch den MATLAB Onramp-Kurs oder einen Einführungskurs in die Programmierung erzielen.