Höhere Mathematik für Naturwissenschaftler und Ingenieure, m. 1 Buch, m. 1 E-Book

ISBN-13: 9783662681374 / Niemiecki / Mixed media product / 2024 / 1158 str.

Günter Bärwolff; Akiko Kato

Opis

Dieses Lehrbuch wendet sich an Studierende der Ingenieur- und Naturwissenschaften und stellt die gesamte Höhere Mathematik, wie sie üblicherweise im Grundstudium behandelt wird, in einem Band zusammen.
Ausgangspunkt ist dabei stets die Frage, womit Ingenieure und Naturwissenschaftler in ihrer Arbeit konfrontiert werden, wie z. B. die Modellierung und Optimierung technischer Prozesse oder die Beschreibung physikalischer Gesetzmäßigkeiten. Das Werk erschließt systematisch die zugrunde liegenden mathematischen Themen, ausgehend von der Schulmathematik über die Lineare Algebra bis hin zu partiellen Differenzialgleichungen. 
Den Autoren gelingt eine in sich geschlossene und didaktisch eingängige Darstellung der Höheren Mathematik, wobei Beweise nur angegeben werden, wenn sie für das Verständnis hilfreich sind. Alle neu eingeführten Begriffe werden durch Abbildungen oder Beispiele veranschaulicht. Eine Vielzahl von Übungsaufgaben (mit Lösungen im Internet)erleichtern die Vertiefung des Lernstoffs.Für die vorliegende 4. Auflage wurde das Werk vollständig durchgesehen und u.a. um das Thema mathematische Grundlagen des Deep Learning ergänzt.
Plus: Zudem erhalten Sie Zugang auf ca. 150 Flashcards (Springer-Nature-Flashcards-App), mit denen Sie die Inhalte auf spielerische Weise einüben können. 

Spis treści

1 Grundlagen 1.1 Logische Grundlagen 1.2 Grundlagen der Mengenlehre 1.3 Abbildungen 1.4 Die natürlichen Zahlen und die vollständige Induktion 1.5 Ganze, rationale und reelle Zahlen 1.6 Ungleichungen und Beträge 1.7 Komplexe Zahlen 1.8 Aufgaben 2 Analysis von Funktionen einer Veränderlichen 2.1 Begriff der Funktion 2.2 Eigenschaften von Funktionen 2.3 Elementare Funktionen 2.4 Grenzwert und Stetigkeit von Funktionen 2.5 Eigenschaften stetiger Funktionen 2.6 Differenzierbarkeit von Funktionen 2.7 Lineare Approximation und Differential 2.8 Eigenschaften differenzierbarer Funktionen 2.9 TAYLORsche Formel und der Satz von TAYLOR 2.10 Extremalprobleme 2.11 BANACHscher Fixpunktsatz und NEWTON­Verfahren 2.12 Kurven im R 2 2.13 Integralrechnung 2.14 Volumen und Oberfläche von Rotationskörpern 2.15 Parameterintegrale 2.16 Uneigentliche Integrale 2.17 Numerische Integration 2.18 Interpolation 2.19 Aufgaben 3 Reihen 3.1 Zahlenreihen 3.2 Funktionenfolgen 3.3 Gleichmäßig konvergente Reihen 3.4 Potenzreihen 3.5 Operationen mit Potenzreihen 3.6 Komplexe Potenzreihen, Reihen von exp x, sin x und cos x 3.7 Numerische Integralberechnung mit Potenzreihen 3.8 Konstruktion von Reihen 3.9 FOURIER­Reihen 3.10 Aufgaben 4 Lineare Algebra 4.1 Determinanten 4.2 CRAMERsche Regel 4.3 Matrizen 4.4 Lineare Gleichungssysteme und deren Lösung 4.5 Allgemeine Vektorräume 4.6 Orthogonalisierungsverfahren nach ERHARD SCHMIDT 4.7 Eigenwertprobleme 4.8 Vektorrechnung im R 3 4.9 Aufgaben 5 Analysis im R n 5.1 Eigenschaften von Punktmengen aus dem R n 5.2 Abbildungen und Funktionen mehrerer Veränderlicher 5.3 Kurven im R n 5.4 Stetigkeit von Abbildungen 5.5 Partielle Ableitung einer Funktion 5.6 Ableitungsmatrix und HESSE­Matrix 5.7 Differenzierbarkeit von Abbildungen 5.8 Differentiationsregeln und die Richtungsableitung 5.9 Lineare Approximation 5.10 Totales Differential 5.11 TAYLOR­Formel und Mittelwertsatz 5.12 Satz über implizite Funktionen 5.13 Extremalaufgaben ohne Nebenbedingungen 5.14 Extremalaufgaben mit Nebenbedingungen 5.15 Ausgleichsrechnung 5.16 NEWTON­Verfahren für Gleichungssysteme 5.17 Aufgaben 6 Gewöhnliche Differentialgleichungen 6.1 Einführung 6.2 Allgemeine Begriffe 6.3 Allgemeines zu Differentialgleichungen erster Ordnung 6.4 Differentialgleichungen erster Ordnung mit trennbaren Variablen 6.5 Lineare Differentialgleichungen erster Ordnung 6.6 Durch Transformationen lösbare Differentialgleichungen 6.7 Lineare Differentialgleichungssysteme erster Ordnung 6.8 Differentialgleichungen n­ter Ordnung 6.9 Anmerkungen zum ''Rechnen'' mit Differentialgleichungen 6.10 Numerische Lösungsmethoden 6.11 Potenzreihen zur Lösung von Differentialgleichungen 6.12 BESSELsche und LEGENDREsche Differentialgleichungen 6.13 Rand­ und Eigenwertprobleme 6.14 Nichtlineare Differentialgleichungen 6.15 Aufgaben 7 Vektoranalysis und Kurvenintegrale 7.1 Die grundlegenden Operatoren der Vektoranalysis 7.2 Rechenregeln und Eigenschaften der Operatoren der Vektoranalysis 7.3 Potential und Potentialfeld 7.4 Skalare Kurvenintegrale 7.5 Vektorielles Kurvenintegral ­ Arbeitsintegral 7.6 Stammfunktion eines Gradientenfeldes 7.7 Berechnungsmethoden für Stammfunktionen 7.8 Vektorpotentiale 7.9 Aufgaben 8 Flächenintegrale, Volumenintegrale und Integralsätze 8.1 Flächeninhalt ebener Bereiche 8.2 RIEMANNsches Flächenintegral 8.3 Flächenintegralberechnung durch Umwandlung in Doppelintegrale 8.4 Satz von GREEN 8.5 Transformationsformel für Flächenintegrale 8.6 Integration über Oberflächen 8.7 Satz von STOKES 8.8 Volumenintegrale 8.9 Transformationsformel für Volumenintegrale 8.10 Satz von GAUSS 8.11 Aufgaben 9 Partielle Differentialgleichungen 9.1 Was ist eine partielle Differentialgleichung? 9.2 Partielle Differentialgleichungen zweiter Ordnung 9.3 Beispiele aus der Physik 9.4 Wellengleichung 9.5 Wärmeleitungsgleichung 9.6 Potentialgleichung 9.7 Aufgaben ...

O autorze

Prof. Dr. Günter Bärwolff arbeitete ca. 15 Jahre in verschiedenen Forschungsinstituten in theoretisch und experimentell arbeitenden interdisziplinären Gruppen auf dem Gebiet der angewandten Mathematik und Strömungsmechanik, bevor er 1994 seine Forschungs- und Lehrtätigkeit an der TU Berlin begann. Dort lehrte er Höhere Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler, Mathematische Modellierung und Numerik, speziell Numerik partieller Differentialgleichungen. Von ihm ist in Zusammenarbeit mit C. Tischendorf im gleichen Verlag das Werk „Numerik für Ingenieure, Physiker und Informatiker" in vierter Auflage erschienen.  

Prof. Dr. Akiko Kato studierte Physik an der Technischen Universität Berlin und promovierte dort 2004 in theoretischer Physik. Als wissenschaftliche Mitarbeiterin arbeitete sie u. a. an der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt im Bereich Radiometrie mit Synchrotronstrahlung. Seit 2012 lehrt sie Höhere Mathematik für Ingenieure, zuletzt an der Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin. 

Blurb

Dieses Lehrbuch wendet sich an Studierende der Ingenieur- und Naturwissenschaften und stellt die gesamte Höhere Mathematik, wie sie üblicherweise im Grundstudium behandelt wird, in einem Band zusammen.

Ausgangspunkt ist dabei stets die Frage, womit Ingenieure und Naturwissenschaftler in ihrer Arbeit konfrontiert werden, wie z. B. die Modellierung und Optimierung technischer Prozesse oder die Beschreibung physikalischer Gesetzmäßigkeiten. Das Werk erschließt systematisch die zugrunde liegenden mathematischen Themen, ausgehend von der Schulmathematik über die Lineare Algebra bis hin zu partiellen Differenzialgleichungen. 

Den Autoren gelingt eine in sich geschlossene und didaktisch eingängige Darstellung der Höheren Mathematik, wobei Beweise nur angegeben werden, wenn sie für das Verständnis hilfreich sind. Alle neu eingeführten Begriffe werden durch Abbildungen oder Beispiele veranschaulicht. Eine Vielzahl von Übungsaufgaben (mit Lösungen im Internet) erleichtern die Vertiefung des Lernstoffs.

Für die vorliegende 4. Auflage wurde das Werk vollständig durchgesehen und u.a. um das Thema mathematische Grundlagen des Deep Learning ergänzt.
Plus: Zudem erhalten Sie Zugang auf ca. 150 Flashcards (Springer-Nature-Flashcards-App), mit denen Sie die Inhalte auf spielerische Weise einüben können. 

Stimmen zu den Vorauflagen

 "Das beste Lehrbuch, das es auf diesem Gebiet (Mathematik für Naturwissenschaftler und Ingenieure) zur Zeit gibt. Auch für Informatiker sehr zu empfehlen."
Prof. Dr. Stefan Heinrich, Universität Kaiserslautern

 "Der Bärwolff: ein modernes Kompendium der höheren Mathematik, das Maßstäbe setzt!" Prof. Dr. Johann Plankl, Fachhochschule Deggendorf

Die Autoren

Prof. Dr. Günter Bärwolff arbeitete ca. 15 Jahre in verschiedenen Forschungsinstituten in theoretisch und experimentell arbeitenden interdisziplinären Gruppen auf dem Gebiet der angewandten Mathematik und Strömungsmechanik, bevor er 1994 seine Forschungs- und Lehrtätigkeit an der TU Berlin begann. Dort lehrte er Höhere Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler, Mathematische Modellierung und Numerik, speziell Numerik partieller Differentialgleichungen. Von ihm ist in Zusammenarbeit mit C. Tischendorf im gleichen Verlag das Werk „Numerik für Ingenieure, Physiker und Informatiker" in vierter Auflage erschienen.  

Prof. Dr. Akiko Kato studierte Physik an der Technischen Universität Berlin und promovierte dort 2004 in theoretischer Physik. Als wissenschaftliche Mitarbeiterin arbeitete sie u. a. an der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt im Bereich Radiometrie mit Synchrotronstrahlung. Seit 2012 lehrt sie Höhere Mathematik für Ingenieure, zuletzt an der Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin.