Mathematik 2, SS 2015 Prof. F. Brock Zusammenfassung. Permutationen, Inversionen. Explizite Formel für die Determinante einer n n-

Ähnliche Dokumente
0 Grundbegriffe. Mengen, Teilmengen, Äquivalenzrelationen, Abbildungen, injektiv/bijektiv/surjektiv,

Stoffplan für die Vorlesung Mathematik für Studierende der Physik

Wann heit eine Menge reeller Zahlen beschrankt? oen? abgeschlossen? Was ist das Supremum (Inmum) Maximum (Minimum) einer Teilmenge

Mathematik für das Bachelorstudium I

REPETITORIUM DER HÖHEREN MATHEMATIK. Gerhard Merziger Thomas Wirth

MNF-math-phys Semester, Dauer: 1 Semester Prof. Dr. Walter Bergweiler Telefon 0431/ ,

Fach: Mathematik 2 Autorin: Dr. Anja Pruchnewski

Mathematik I+II. für FT, LOT, PT, WT im WS 2015/2016 und SS 2016

Inhaltsverzeichnis.

Teil 6. Differentialrechnung mehrerer Veränderlicher

LINEARE ALGEBRA II (LEHRAMT GYMNASIUM) SOMMERSEMESTER 2017

Analysis Kompaktseminar 2003

Analysis 2, Woche 9. Mehrdimensionale Differentialrechnung I. 9.1 Differenzierbarkeit

Inhalte der Vorlesung "Mathe für Ingenieure" Semester 1 und 2

Inhaltsverzeichnis Grundlagen Analysis von Funktionen einer Veränderlichen Reihen 189

Einführung in die höhere Mathematik 2

Probleme? Höhere Mathematik!

Kontrollfragen und Aufgaben zur 3. Konsultation

1 Einführung, Terminologie und Einteilung

Mathematik I/II für Verkehrsingenieurwesen 2007/08/09

Inhaltsverzeichnis Grundlagen Analysis von Funktionen einer Veränderlichen Reihen 191

VORLESUNGEN ÜBER DIFFERENTIAL- UND INTEGRALRECHNUNG

Mathematische Grundlagen in Biologie und Geowissenschaften Kurs 2004/2005

UVK Verlagsgesellschaft mbh Konstanz mit UVK/Lucius München

Höhere Mathematik für Naturwissenschaftler und Ingenieure

EINFÜHRUNG IN DIE THEORIE DER LINEAREN VEKTORRÄUME

LINEARE ALGEBRA I JÜRGEN HAUSEN

Mathematik für die ersten Semester

Konrad Königsberger. Analysis 1. Fünfte, neu bearbeitete Auflage mit 161 Abbildungen und 250 Aufgaben samt ausgearbeiteten Lösungen.

Ina Kersten Analytische Geometrie und Lineare Algebra 1. L A TEX-Bearbeitung von Stefan Wiedmann

Klaus Jänich. Mathematik 1. Geschrieben für Physiker. Springer

Inhaltsverzeichnis EINLEITUNG 2 KAPITEL 1: MENGENLEHRE 2. Aussagenlogik 2. Mengen 3 Schreibweisen und Symbole 3

Mathematik. für die ersten Semester von Prof. Dr. Wolfgang Mückenheim. OldenbourgVerlag München

DIFFERENTIALGLEICHUNGEN

Lineare Algebra II. Inhalt und Begriffe. Lineare Algebra II p. 1

Analysis für Wirtschaftswissenschaftler und Ingenieure

Inhalt 1 GRUNDLAGEN Zahlen Natürliche Zahlen Ganze Zahlen Rationale Zahlen Reelle Zahlen 4

Vorbereitung für die Prüfung Mathematik II für Informatiker

Enrico G. De Giorgi. Mathematik. 2. Auflage Lehrstuhl für Mathematik Universität St.Gallen. Diese Version: August 2014.

Extremalprobleme mit Nebenbedingungen

Inhaltsverzeichnis. I Lineare Gleichungssysteme und Matrizen 1. Vorwort

Fachbereich Mathematik/Informatik 16. Juni 2012 Prof. Dr. H. Brenner. Mathematik für Anwender II. Testklausur mit Lösungen

Inhaltsverzeichnis. Vorwort Kapitel 1 Einführung, I: Algebra Kapitel 2 Einführung, II: Gleichungen... 57

Mathematik für Ingenieure 1

Rechenmethoden der Physik I (WS )

y hom (x) = C e p(x) dx

Inhaltsverzeichnis. Inhaltsverzeichnis 237

Wolfgang L Wendland, Olaf Steinbach. Analysis. Integral- und Differentialrechnung, gewöhnliche Differentialgleichungen, komplexe Funktionentheorie

Wolfgang Pavel Ralf Winkler Mathematik für Naturwissenschaftler

Mathematik für. Wirtschaftswissenschaftler. Basiswissen mit Praxisbezug. 4., aktualisierte und erweiterte Auflage

Nachklausur zur Analysis 2, SoSe 2017

AM3: Differenzial- und Integralrechnung im R n. 1 Begriffe. 2 Norm, Konvergenz und Stetigkeit. x 1. x 2. f : x n. aus Platzgründen schreibt man:

Inhaltsverzeichnis Grundlagen 2 Analysis von Funktionen einer Veränderlichen 3 Reihen 191

Vorlesungsprüfung Differential- und Integralrechnung (PHY.C30) Fragenkatalog

Vorlesung Mathematik für Ingenieure II (Sommersemester 2008)

Mathematik für Wirtschaftswissenschaftler

Großes Lehrbuch der Mathematik für Ökonomen

Gewöhnliche Differentialgleichungen

LINEARE ALGEBRA I (LEHRAMT GYMNASIUM) WINTERSEMESTER 2015/16

Prof. Schneider Höhere Mathematik I/II Musterlösung A = x 1 = 6x 1 + x 3 x 2 = 2x 2 x 3 = x 1 + 6x 3

Prof. Steinwart Höhere Mathematik I/II Musterlösung A =

REPETITORIUM HÖHERE MATHEMATIK. Repetitio est mater studiorum. Gerhard Merziger Thomas Wirth

B-P 11: Mathematik für Physiker

Musterlösung Klausur zu Analysis II. Verständnisteil

10 Unitäre Vektorräume

BWL-Crash-Kurs Mathematik

Mathematik für Informatik und Biolnformatik

Mathematik für Ingenieure

Inhaltsverzeichnis. Vorwort Kapitel 1 Einführung, I: Algebra Kapitel 2 Einführung, II: Gleichungen... 57

Mathematik für Ingenieure 1

Musterlösung. Aufgabe 1 a) Die Aussage ist falsch. Ein Gegenbeispiel ist die Funktion f : [0, 1] R, die folgendermaßen definiert ist:

Ordnen Sie die Bilder den zugehörigen Funktionen z = f(x, y) zu:

Mathematik anschaulich dargestellt

Differential- und Integralrechnung

Probeklausur zur Analysis 2, SoSe 2017

Mathematik für Wirtschaftswissenschaftler

Staatsexamen Herbst 2017 Differential- und Integralrechnung, Thema I

8.1 Begriffsbestimmung

Lösungsvorschlag zur Nachklausur zur Analysis

Vorlesung Mathematik für Ingenieure 2 (Sommersemester 2009)

DIFFERENTIALGLEICHUNGEN REELLER FUNKTIONEN

Differentialrechnung. Bibliographisches Institut Mannheim/Wien/Zürich B. I.-Wissenschaftsverlag

Übungen zur Vorlesung Lineare Algebra

Inhaltsverzeichnis.

ist ein n-dimensionaler, reeller Vektorraum (vgl. Lineare Algebra). Wir definieren auf diesem VR ein Skalarprodukt durch i y i i=1

(a), für i = 1,..., n.

Mathematik für Wirtschaftswissenschaftler

Mathematica-Befehle. A Algebra 'SymbolicSum, 25,94 Apart 128. C Calculus 'Vectoranalysis' 297 CrossProduct 305 Curl 312. D D 70,71,74,209,215 Div 315

Mathematik für Bauingenieure

Die Differentialgleichung :

PRÜFUNG AUS ANALYSIS F. INF.

2 k k 1 k(k + 1) = 2n+1. n = 0 = k(k + 1) = 2n+1 n n. = 2 n+1 n + 2 (n + 1)(n + 2) + n. (n + 1)(n + 2)

Modulhandbuch. Studiengang Lehramt Haupt-/Mittelschule Mathematik LPO 2012, Version ab WS 2015 Lehramt. Gültig ab Wintersemester 2015/2016

Christian B. Lang / Norbert Pucker. Mathematische Methoden in der Physik

Transkript:

I. Lineare Algebra Mathematik 2, SS 2015 Prof. F. Brock Zusammenfassung 1. Determinanten (siehe Fischer/Kaul I, S.329-339) Matrix. Determinanten von 2 2- und 3 3-Matrizen. Alternierende Multilinearformen und Determinantenform. Eigenschaften der Determinante: Laplacescher Entwicklungssatz. Permutationen, Inversionen. Explizite Formel für die Determinante einer n n- Determinante der Inversen und der Transponierten einer Matrix. Determinante des Produktes von Matrizen. Determinante ähnlicher Matrizen. Adjunkte einer Matrix. Formel für die Inverse. Cramersche Regel. 2. Eigenwerte und Eigenvektoren (siehe Fischer/Kaul I, S.344-355) Motivation: lineares Differentialgleichungssystem für 2 gekoppelte Pendel. Diagonalisierbarkeit und Eigenwertproblem für quadratische Matrizen. Diagonalisierbarkeit und Eigenwertproblem bei linearen Operatoren. Eigenwert, Eigenvektor, Eigenraum. Beispiele: identische Abbildung, Null-Abbildung. Drehung im R 2. Ableitungsoperator T = (d 2 /dx 2 ). Lineare Unabhängigkeit von Eigenvektoren. Charakteristisches Polynom einer Matrix. Charakteristisches Polynom eines linearen Operators. Algebraische und geometrische Vielfachheit. Summe und Produkt von Eigenwerten. Diagonalisierbarkeit von linearen Operatoren. Beispiele: Eigenwerte und Eigenräume einer 3x3-Matrix. 3. Skalarprodukte und Orthonormalsysteme (siehe Fischer/Kaul I, S.355-373) Skalarprodukte. Eigenschaften. Beispiel: Folgenraum l 2. Natürliche Norm. Cauchy-Schwarz-Ungleichung. Dreiecks-Ungleichung. Orthogonalität. Orthogonales Komplement. Orthonormalsysteme. Beispiele: R n. C([ π, π]), bzgl. des Skalarproduktes u, v := π uv dx. π {v n : n = 0, 1,...} mit v 0 (x) = (2π) 1/2, v 2k 1 (x) = (π) 1/2 sin(kx), v 2k (x) = (π) 1/2 cos(kx), bilden ein Orthonormalsystem.

Darstellung bzgl. einer Orthonormalbasis. Orthogonale Projektion. Besselsche Ungleichung. Parsevalsche Gleichung. Beste Approximation im quadratischen Mittel. Beispiel. Orthogonalisierungsverfahren von Gram-Schmidt. Beispiel: Legendresche Polynome. Unitäre Abbildungen und Isometrien, Parallelogrammgleichung, Polarisierungsgleichung, adjungierte Matrix, orthogonale Matrix. Basiswechsel zwischen ONBen. Beispiel: Unitäre Abbildungen im R 2 und R 3. Matrix- und Transformationsgruppen, lineare Gruppe, unitäre Gruppe U n, orthogonale Gruppe O n, spezielle orthogonale Gruppe SO n, Kreisgruppe, Translationsgruppe, längentreue Abbildungen. 4. Symmetrische Operatoren und quadratische Formen (siehe Fischer/Kaul I, S. 374-384) quadratische Form, Beispiele. Polarisierungsgleichung. Matrizen quadratischer Formen, Koeffizientenmatrix einer quadratischen Form bzgl. einer Basis. Transformationsmatrix des Basiswechsels. Symmetrische Operatoren, Eigenschaften, zugehörige quadratische Form und symmetrische Matrix. Diagonalisierbarkeit symmetrischer Operatoren, Eigenschaften der Eigenwerte und Eigenvektoren. Hauptachsentransformation, Kurven und Flächen zweiter Ordnung. Positive und positiv definite symmetrische Operatoren und quadratische Formen. II. Analysis mehrerer Veränderlicher 1. Normierte Räume (siehe Fischer/Kaul I, S. 387-399) Norm und Abstand. Offene Kugel B ε (x). Beispiele: R n : p, (1 p + ). C[a, b]: Supremumsnorm. Konvergenz. Eigenschaften konvergenter Folgen. Äquivalente Normen. Offene und abgeschlossene Mengen. Eigenschaften. Inneres, Äusseres, Abschluss und Rand von Mengen. Häufungspunkte.

Eigenschaften. Beispiele. Dichte Teilmengen. Beispiel: Q is dicht in R. Vollständige normierte Räume. Beispiele: R n, C[a, b]. Kompaktheit. Kompakte Mengen eines normierten Raumes sind abgeschlossen und beschränkt. Satz von Bolzano-Weierstrass. Im R n sind beschränkte, abgeschlossene Mengen kompakt. Satz von Heine-Borel. 2. Stetige Funktionen (siehe Fischer/Kaul I, S. 399-406) Definition stetiger Funktionen auf normierten Räumen. Beispiele: lineare Abbildungen, Skalarprodukte. Komposition stetiger Abbildungen. Urbilder abgeschlossener und und offener Mengen bei stetigen Funktionen. Stetige Funktionen auf kompakten Mengen. Satz vom Maximum und vom Minimum. Gleichmässige Stetigkeit auf kompakten Mengen. Zusammenhängende Mengen, Wege. Gebiete im R n. 3. Differentialrechnung im R n (siehe Fischer/Kaul I, S. 406-442) Definition der Differenzierbarkeit und Ableitung. Beispiele: Ableitung affiner Abbildungen und quadratischer Formen. Stetigkeit differenzierbarer Funktionen. Partielle Ableitungen. Ableitung und Jacobi-Matrix. Hauptkriterium für Differenzierbarkeit. Rechenregeln für differenzierbare Funktionen. Kettenregel. Beispiele. Die Räume C r (Ω, R m ). Vertauschbarkeit der partiellen Ableitungen. Gradient und Richtungsableitung. Hauptsatz der Differential- und Integralrechnung im R n. Satz von Taylor im R n. Beispiel. Lokale Extrema. Beispiele. Graph von Funktionen auf dem R 2. Tangentenvektoren, Tangentialebene. Diffeomorphismen. Umkehrsatz. Beispiele. Auflösung nichtlinearer Gleichungen. Satz über implizite Funktionen. Beispiele. 4. Gleichungsdefinierte Mannigfaltigkeiten (siehe auch Skript zur Vorlesung) Mannigfaltigkeiten. Tangential- und Normalvektoren. Tangential- und Normalraum. Tangentialebene. Beispiele.

Lokale Extrema mit Nebenbedingungen. Notwendige Bedingungen für Extrema, Lagrangesche Multiplikatoren. Beispiele: Youngsche Ungleichung. Matrix. Hinreichende Bedingen für Extrema. Eigenwerte einer reellen symmetrischen 5. Gleichmässige Konvergenz von Funktionenfolgen (siehe Fischer/Kaul I, S. 248 257) Gleichmässige Konvergenz von Funktionenfolgen und Reihen. Beispiele. Majorantenkriterium zur gleichmässigen Konvergenz. Eine Potenzreihe ist in jeder koimpakten Teilmenge ihres Konvergenzkreises gleichmässig konvergent. Der Limes einer gleichmässig konvergenten Folge von stetigen Funktionen ist stetig. Vertauschbarkeit von Grenzübergang mit Differentiation bzw. Integration. Beispiel: ln(1 + x) = x n n=1 n ( 1)n 1. IV. Gewöhnliche Differentialgleichungen (siehe Skript zur Vorlesung; W. Walter: Gewöhnliche DGLen, 1991; H. Heuser: Gewöhnliche DGLen, 1991) 1. Terminologie DGL n-ter Ordnung, implizite und explizite DGL, Integral einer DGL, allgemeine Lösung, Linienelement, Richtungsfeld, Anfangswertproblem (AWP), Existenzintervall. 2. Elementar integrierbare DGLen erster Ordnung DGlen des Typs y = f(x) und y = g(y). DGL mit getrennten Variablen: y = h(x)g(y). Nichteindeutigkeit gewisser AWPe. Beispiel: y = y, y(0) = ( 0. DGLen der Typen y = f(ax + by + c), y = f(y/x) und y = f ax+by+c αx+βy+γ Lineare DGL erster Ordnung. Homogene und inhomogene Gleichung. Superpositionsprinzip. Bernoullische DGL. Riccatische DGL. 3. Exakte DGLen und integrierende Faktoren DGLen für Kurvenscharen, symmetrische Form von DGLen erster Ordnung. Exakte DGLen, vollständiges Differential, Stammfunktion, Integrabilitätsbedingungen. Beispiel. ).

Integrierende Faktoren. Beispiel. 4. Existenz und Eindeutigkeit der Lösung von AWPen Sätze von Picard Lindelöf und Peano. Beispiele. 5. Lineare DGL n-ter Ordnung Lösungsstruktur im homogenen und inhomogenen Fall, Fundamentalssystem, Wronski Determinante, Superpositionsprinzip. Beispiel. Reduktionsmethode von d Alembert. Der Fall n = 2. Beispiel. Lineare homogene DGL n-ter Ordnung mit konstanten Koeffizienten, charakteristisches Polynom, reelles Fundamentalsystem. Beispiel. Variation der Konstanten. Der Fall n = 2. Beispiel. Methode der unbestimmten Koeffizienten. Beispiele.