Inhaltsverzeichnis Kapitel 1: Rechnen mit Zahlen... 1 Kapitel 2: Umformen von Ausdrücken... 10
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- Thilo Arnold
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1 Kapitel 1: Rechnen mit Zahlen Rechnen mit reellen Zahlen Berechnen von Summen und Produkten Primfaktorzerlegung Größter gemeinsamer Teiler Kleinstes gemeinsames Vielfaches n-te Wurzel einer reellen Zahl Logarithmus Darstellung komplexer Zahlen Rechnen mit komplexen Zahlen Berechnen von komplexen Wurzeln...9 Kapitel 2: Umformen von Ausdrücken Auswerten von Ausdrücken Vereinfachen von Ausdrücken Expandieren von Ausdrücken Konvertieren eines Ausdrucks Kombinieren von Ausdrücken...13 Kapitel 3: Gleichungen, Ungleichungen, Gleichungssysteme Lösen einer Gleichung Näherungsweises Lösen einer Gleichung Lösen einer Ungleichung Lösen von linearen Gleichungssystemen...18 Kapitel 4: Vektoren, Matrizen und Eigenwerte Vektoren Vektorrechnung Winkel zwischen zwei Vektoren Matrizen Matrizenrechnung Determinante Wronski-Determinante Rang einer (mxn)-matrix Eigenwerte und Eigenvektoren Charakteristisches Polynom...29 Kapitel 5: Vektoren im IR n Lineare Unabhängigkeit von Vektoren (LGS) Lineare Unabhängigkeit von Vektoren (Rang) Basis des IR n Dimension eines Unterraums...33
2 viii Vorwort zur 1. Auflage Kapitel 6: Affine Geometrie Definition von Punkt, Gerade und Ebene Schnitte von Geraden und Ebenen Abstände von Punkten, Geraden und Ebenen Definition und Darstellung von Kugeln (Sphären) Schnittpunkte einer Sphäre mit einer Geraden Tangentialebene an Sphäre durch eine Gerade...41 Kapitel 7: Definition von Funktionen Elementare Funktionen Auswerten elementarer Funktionen Definition von Funktionen Definition zusammengesetzter Funktionen...46 Kapitel 8: Graphische Darstellung von Funktionen in einer Variablen Darstellung von Funktionen in einer Variablen Mehrere Schaubilder Darstellen von Kurven mit Parametern Ortskurven Bode-Diagramm Logarithmische Darstellung von Funktionen Kapitel 9: Graphische Darstellung von Funktionen in mehreren Variablen Darstellung einer Funktion f(x,y) in zwei Variablen Animation einer Funktion f(x,t) Animation einer Funktion f(x,y,t) Der neue animate-befehl Darstellung von Rotationskörpern bei Rotation um die x-achse Darstellung von Rotationskörpern bei Rotation um die y-achse Kapitel 10: Einlesen, Darstellen und Analysieren von Messdaten Einlesen und Darstellen von Messdaten Logarithmische Darstellung von Wertepaaren Berechnung des arithmetischen Mittelwertes Berechnung der Varianz Interpolationspolynom Kubische Spline-Interpolation Korrelationskoeffizient Ausgleichsfunktion Kapitel 11: Funktionen in einer Variablen Bestimmung von Nullstellen Linearfaktorzerlegung von Polynomen Partialbruchzerlegung gebrochenrationaler Funktionen Asymptotisches Verhalten Kurvendiskussion... 77
3 ix 11.6 Taylor-Polynom einer Funktion...80 Kapitel 12: Funktionen in mehreren Variablen Totales Differential Tangentialebene Fehlerrechnung Taylor-Entwicklung einer Funktion mit mehreren Variablen...84 Kapitel 13: Grenzwerte und Reihen Bestimmung von Folgengrenzwerten Bestimmung von Grenzwerten rekursiver Folgen Bestimmung von Funktionsgrenzwerten Konvergenz von Zahlenreihen: Quotientenkriterium Konvergenz von Potenzreihen: Konvergenzradius...89 Kapitel 14: Differentiation Ableitung eines Ausdrucks in einer Variablen Ableitung einer Funktion in einer Variablen Numerische Differentiation Partielle Ableitungen eines Ausdrucks in mehreren Variablen Partielle Ableitungen einer Funktion in mehreren Variablen...94 Kapitel 15: Integration Integration einer Funktion in einer Variablen Numerische Integration einer Funktion in einer Variablen Mantelfläche und Volumen von Rotationskörper bei x-achsenrotation Mantelfläche und Volumen von Rotationskörper bei y-achsenrotation Mehrfachintegrale einer Funktion in mehreren Variablen Linienintegrale Kapitel 16: Fourier-Reihen und FFT Fourier-Reihen (analytisch) Fourier-Reihen (numerisch) Komplexe Fourier-Reihe und Amplitudenspektrum FFT Kapitel 17: Integraltransformationen Laplace-Transformation Inverse Laplace-Transformation Lösen von DG mit der Laplace-Transformation Fourier-Transformation Inverse Fourier-Transformation Lösen von DG mit der Fourier-Transformation Kapitel 18: Gewöhnliche Differentialgleichungen 1. Ordnung Richtungsfelder...118
4 x Vorwort zur 1. Auflage 18.2 Analytisches Lösen Numerisches Lösen Numerisches Lösen mit dem Euler-Verfahren Numerisches Lösen mit dem Prädiktor-Korrektor-Verfahren Numerisches Lösen mit dem Runge-Kutta-Verfahren Kapitel 19: Gewöhnliche Differentialgleichungs-Systeme Analytisches Lösen von DGS 1. Ordnung Numerisches Lösen von DGS 1. Ordnung Numerisches Lösen von DGS 1. Ordnung mit dem Euler-Verfahren Kapitel 20: Gewöhnliche Differentialgleichungen n-ter Ordnung Analytisches Lösen Numerisches Lösen Kapitel 21: Extremwerte und Optimierung Lösen von überbestimmten linearen Gleichungssystemen Lineare Optimierung Extremwerte nichtlinearer Funktionen Kapitel 22: Vektoranalysis Gradient Rotation Divergenz Potentialfeld zu gegebenem Vektorfeld, Wirbelfreiheit Vektorpotential zu gegebenem Vektorfeld, Quellenfreiheit Kapitel 23: Partielle Differentialgleichungen Analytisches Lösen pdg erster Ordnung Numerisches Lösen zeitbasierter pdg 1. Ordnung Analytisches Lösen pdg n-ter Ordnung Numerisches Lösen zeitbasierter pdg n-ter Ordnung Kapitel 24: Programmstrukturen for-schleife while-schleife if-bedingungen proc-konstruktion Kapitel 25: Programmieren mit Maple Newton-Verfahren: for-konstruktion Newton-Verfahren: while-konstruktion Newton-Verfahren: proc-konstruktion Newton-Verfahren: proc-konstruktion Newton-Verfahren: Mit Animation Newton-Verfahren: Mit erweiterter Animation
5 xi Kapitel 26: Iterative Verfahren zum Lösen von Gleichungen Allgemeines Iterationsverfahren Sekantenverfahren Newton-Verfahren Newton-Verfahren in 2D Lineare Gleichungssysteme: Jacobi-Methode Lineare Gleichungssysteme: Gauß-Seidel-Methode Kapitel 27: Lösen von großen linearen Gleichungssystemen Thomas-Algorithmus Cholesky-Zerlegung Cholesky-Algorithmus Jacobi-Verfahren Gauß-Seidel-Verfahren SOR-Verfahren Konjugiertes Gradientenverfahren (CG-Verfahren) Anhang A: Benutzeroberflächen von Maple A1 Grundlegendes zur Benutzeroberfläche von Maple A2 Paletten A3 Maple Strukturen Anhang B: Die CD-Rom Arbeiten mit der CD-Rom Literaturverzeichnis Index Maple-Befehle Maple-Befehle Die rot gekennzeichneten Kapitel sind nur auf der CD-Rom aber nicht in der Buchversion enthalten. Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis. Kapitel 1: Rechnen mit Zahlen. Kapitel 2: Umformen von Ausdrücken. Kapitel 3: Gleichungen, Ungleichungen, Gleichungssysteme
Kapitel 1: Rechnen mit Zahlen 1.1 Rechnen mit reellen Zahlen 1.2 Berechnen von Summen und Produkten 1.3 Primfaktorzerlegung 1.4 Größter gemeinsamer Teiler 1.5 Kleinstes gemeinsames Vielfaches 1.6 n-te
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