Datos Identificativos 2023/24
Asignatura (*) Métodos Numéricos para Ciencia de Datos Código 614G02033
Titulación
Grao en Ciencia e Enxeñaría de Datos
Descriptores Ciclo Periodo Curso Tipo Créditos
Grado 1º cuatrimestre
Cuarto Optativa 6
Idioma
Castellano
Modalidad docente Presencial
Prerrequisitos
Departamento Matemáticas
Coordinador/a
Gonzalez Taboada, Maria
Correo electrónico
maria.gonzalez.taboada@udc.es
Profesorado
García Rodríguez, José Antonio
Gonzalez Taboada, Maria
Correo electrónico
jose.garcia.rodriguez@udc.es
maria.gonzalez.taboada@udc.es
Web http://campusvirtual.udc.gal
Descripción general Nesta materia estudanse métodos numéricos para resolver ecuacións non lineais, grandes sistemas de ecuacións lineais e non lineais, e para aproximar autovalores de matrices. Tamén presentanse métodos numéricos de optimización e técnicas de interpolación nunha e varias variables.

Competencias del título
Código Competencias del título
A2 CE2 - Capacidad para resolver problemas matemáticos, planificando su resolución en función de las herramientas disponibles y de las restricciones de tiempo y recursos.
B2 CB2 - Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio
B3 CB3 - Que los estudiantes tengan la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética
B4 CB4 - Que los estudiantes puedan transmitir información, ideas, problemas y soluciones a un público tanto especializado como no especializado
B7 CG2 - Elaborar adecuadamente y con cierta originalidad composiciones escritas o argumentos motivados, redactar planes, proyectos de trabajo, artículos científicos y formular hipótesis razonables.
B8 CG3 - Ser capaz de mantener y extender planteamientos teóricos fundados para permitir la introducción y explotación de tecnologías nuevas y avanzadas en el campo.
B9 CG4 - Capacidad para abordar con éxito todas las etapas de un proyecto de análisis de datos: exploración previa de los datos, preprocesado, análisis, visualización y comunicación de resultados.
B10 CG5 - Ser capaz de trabajar en equipo, especialmente de carácter multidisciplinar, y ser hábiles en la gestión del tiempo, personas y toma de decisiones.
C1 CT1 - Utilizar las herramientas básicas de las tecnologías de la información y las comunicaciones (TIC) necesarias para el ejercicio de su profesión y para el aprendizaje a lo largo de su vida.
C4 CT4 - Valorar la importancia que tiene la investigación, la innovación y el desarrollo tecnológico en el avance socioeconómico y cultural de la sociedad.

Resultados de aprendizaje
Resultados de aprendizaje Competencias del título
Identificar el potencial de los métodos numéricos en la resolución de problemas que surgen en ciencia de datos. A2
B2
B3
B4
B8
B9
C1
C4
Comprender las bases de los métodos numéricos para aplicarlos con criterio y no ser un mero usuario de las opciones de un paquete de software como caja negra. A2
B2
B3
B4
B7
B8
B9
C1
C4
Tener criterio para decidir los métodos numéricos aplicables y más eficientes para cada problema y sentar las bases para estudiar otros métodos más avanzados que surjan. A2
B2
B3
B4
B7
B8
B9
C1
C4
Manejar herramientas de software que implementan los métodos numéricos estudiados y adquirir capacidad para implementarlos y hacer extensiones de los mismos. A2
B2
B4
B9
B10
C1
C4

Contenidos
Tema Subtema
Conceptos básicos en métodos numéricos: convergencia, errores y orden.
Métodos numéricos de resolución de ecuaciones no lineales Bisección, secante, Regula-Falsi, punto fijo y Newton-Raphson
Métodos numéricos de resolución de grandes sistemas lineales Métodos directos y métodos iterativos
Métodos numéricos para aproximar autovalores de matrices Métodos de tipo potencia. Método QR.
Almacenamiento de grandes matrices en el ordenador
Métodos numéricos de resolución de sistemas de ecuaciones no lineales Método de punto fijo. Método de Newton.
Métodos numéricos de optimización Métodos de gradiente y gradiente conjugado.
Algoritmos para la búsqueda lineal.
Métodos de Newton y quasi-Newton.
Métodos de optimización global y métodos de dos fases.
Interpolación numérica en una y varias variables.

Planificación
Metodologías / pruebas Competéncias Horas presenciales Horas no presenciales / trabajo autónomo Horas totales
Prácticas a través de TIC A2 B2 B3 B4 B9 B10 C1 C4 14 35 49
Trabajos tutelados A2 B2 B3 B4 B7 B8 B9 B10 C1 C4 1.5 6 7.5
Solución de problemas A2 B2 B4 B9 B10 7 14 21
Prueba objetiva A2 B2 B3 B4 B7 B8 C1 2 4 6
Aprendizaje colaborativo A2 B2 B3 B4 B7 B9 B10 C1 0.5 5 5.5
Sesión magistral A2 B2 B3 B4 B8 B9 20 40 60
 
Atención personalizada 1 0 1
 
(*)Los datos que aparecen en la tabla de planificación són de carácter orientativo, considerando la heterogeneidad de los alumnos

Metodologías
Metodologías Descripción
Prácticas a través de TIC El profesor ayudará a los estudiantes a profundizar en los conceptos y métodos numéricos presentados en las sesiones magistrales con ayuda del lenguaje Python.
Trabajos tutelados Los estudiantes realizarán un trabajo tutelado en el que combinarán el uso de los diferentes conocimientos adquiridos en la asignatura.
Solución de problemas Se resolverán problemas que ayuden a la comprensión del funcionamiento de los métodos numéricos estudiados.
Prueba objetiva Se realizará un examen en las fechas fijadas por la Junta de Facultad para esta asignatura.
La prueba se orientará fundamentalmente a la resolución de problemas.
Aprendizaje colaborativo Los estudiantes tendrán la oportunidad de participar en un proyecto COIL.
Sesión magistral Durante las sesiones magistrales, la profesora presentará los contenidos teórico-prácticos de la asignatura. Motivará la necesidad de los distintos métodos numéricos usando problemas reales, y presentará los conceptos necesarios y los diferentes métodos numéricos, discutiendo sus características principales.

Atención personalizada
Metodologías
Prácticas a través de TIC
Trabajos tutelados
Solución de problemas
Aprendizaje colaborativo
Descripción
En las prácticas de laboratorio usando TIC, el profesor revisará y discutirá con cada estudiante sus avances en la práctica asignada.

En los trabajos tutelados, se discutirá y revisará el avance de los estudiantes, así como el resultado final.

La profesora atenderá a los estudiantes en todas sus dudas sobre los conceptos teóricos y la aplicación práctica de los mismos durante las sesiones de solución de problemas.

Además, los profesores de la asignatura resolverán las dudas planteadas por los estudiantes de forma más personalizada en sus respectivos horarios de tutorías.

Con el objetivo de facilitar el seguimiento de la asignatura, el profesorado realizará a lo largo del curso tutorías con los estudiantes con reconocimiento de dedicación a tiempo parcial y dispensa académica de exención de asistencia.

Evaluación
Metodologías Competéncias Descripción Calificación
Prácticas a través de TIC A2 B2 B3 B4 B9 B10 C1 C4 Se evaluarán trabajos prácticos que se propondrán a lo largo del curso. 30
Trabajos tutelados A2 B2 B3 B4 B7 B8 B9 B10 C1 C4 Se propondrá la realización de un trabajo tutelado teórico-práctico que el estudiante tendrá que defender al finalizar la asignatura. 20
Solución de problemas A2 B2 B4 B9 B10 A lo largo del curso se realizarán pruebas que consistirán en la resolución de problemas del tipo de los estudiados en las clases. 20
Prueba objetiva A2 B2 B3 B4 B7 B8 C1 Se realizará una prueba objetiva en las fechas fijadas en la Junta de Facultad. 30
Aprendizaje colaborativo A2 B2 B3 B4 B7 B9 B10 C1 Se propondrá la realización de un trabajo tutelado teórico-práctico que el estudiantado tendrá que defender a lo largo del curso. Este trabajo es opcional y es una alternativa al trabajo tutelado. Contará por tanto hasta un 20% de la calificación final. 0
 
Observaciones evaluación

Para superar la asignatura, se necesita alcanzar una puntuación mínima del 50%.

En la segunda oportunidad se realizará únicamente una prueba objetiva, no pudiéndose recuperar la parte de la calificación correspondiente a la evaluación continua. 

Los estudiantes con reconocimiento de dedicación a tiempo parcial y dispensa académica de exención de asistencia que no hayan sido evaluados de la parte de prácticas a través de TIC, podrán realizar una prueba específica para recuperar el 30% de la nota de dicha parte; la prueba objetiva representará para estos estudiantes el 50% de la calificación final.

Por último, siguiendo el Reglamento disciplinar del estudiantado de la UDC, la realización fraudulenta de las pruebas o actividades de evaluación, una vez comprobada, implicará directamente la calificación de suspenso (nota numérica "0") en la convocatoria correspondiente del curso académico, tanto si la comisión de la falta se produce en la primera oportunidad como en la segunda. Para ello, se procederá a modificar la calificación del estudiante en el acta de la primera oportunidad si fuera necesario.


Fuentes de información
Básica R.L. Burden, D.J. Faires & A.M. Burden (2017). Análisis Numérico. CENCAGE Learning
A. Quarteroni & F. Saleri (2006). Calculo cientifico con Matlab y Octave. . Springer
J. Nocedal & S.J. Wright (2006). Numerical Optimization. Springer
S. Linge & H.P. Langtangen (2020). Programming for Computations - Python. Soringer
C.T: Kelley (2003). Solving Nonlinear Equations with Newton's Method. SIAM
R. Barrett, M. Berry, T.F. Chan, J. Demmel, J.M. Donato, J. Dongarra, V. Eijkhout, R. Pozo, C. Romin (1994). Templates for the Solution of Linear Systems: Building Blocks for Iterative Methods. SIAM

Complementária J.W. Demmel (1997). Applied Numerical Linear Algebra. SIAM
M. Locatelli & F. Schoen (2013). Global Optimization. Theory, Algorithms and Applications. SIAM
C.T. Kelley (1995). Iterative Methods for Linear and Nonlinear Equations. SIAM
C.T. Kelley (1999). Iterative Methods for Optimization. SIAM
G. Strang (2019). Linear Algebra and Learning from Data. Wellesley Cambridge Press
D.R. Kincaid & E.W. Cheney (2022). Numerical Analysis: Mathematics of Scientific Computing. AMS
J Kiusalaas (2013). Numerical Methods in Engineering with Python 3. Cambridge University Press


Recomendaciones
Asignaturas que se recomienda haber cursado previamente
Álgebra Lineal/614G02001
Cálculo Multivariable/614G02006
Fundamentos de Programación I/614G02004

Asignaturas que se recomienda cursar simultáneamente

Asignaturas que continúan el temario

Otros comentarios

Se recomienda a los estudiantes llevar la asignatura al día y consultar con los profesores las dudas que les puedan ir surgiendo.



(*) La Guía Docente es el documento donde se visualiza la propuesta académica de la UDC. Este documento es público y no se puede modificar, salvo cosas excepcionales bajo la revisión del órgano competente de acuerdo a la normativa vigente que establece el proceso de elaboración de guías