Mathematik für Ingenieure Teil 2

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Hauptverfasser: Jung, Daniel 1981- (VerfasserIn), Schöning, Thorsten (VerfasserIn)
Format: Buch
Sprache:German
Veröffentlicht: Paderborn StudyHelp [2018]-
Ausgabe:1. Auflage
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adam_text INHALT 1 LINEARE ALGEBRA ................................................................... 9 1.1 MATRIZEN ................................................................................................................ 9 1.1.1 BEZEICHNUNGEN UND NOTATIONEN .......................................................................................... 9 1.1.2 RECHENREGELN ......................................................................................................................... 11 1.1.3 SPEZIELLE MATRIZEN .................................................................................................................. 13 1.1.4 SPEZIELLE MATRIXSTRUKTUREN ..................................................................................................... 14 1.2 LINEARE GLEICHUNGSSYSTEME ............................................................................ 17 1.2.1 DEFINITION ................................................................................................................................ 17 1.2.2 RECHENREGELN ......................................................................................................................... 17 1.2.3 LOESBARKEIT EINES LGS ............................................................................................................. 19 1.2.4 GAUSS-ALGORITHMUS ................................................................................................................. 21 1.2.5 ALTERNATIVE LOESUNGSVERFAHREN ............................................................................................... 23 1.3 INVERSE EINER MATRIX ......................................................................................... 24 1.3.1 RECHENREGELN ........................................................................................................................ 24 1.3.2 BERECHNUNG DURCH GAUSS-JORDAN-ALGORITHMUS ..................................................................... 25 1.3.3 INVERSE EINER 2X2 UND 3X3-MATRIX ...................................................................................... 25 1.4 VEKTORRAEUME ................................................................................ 27 1.4.1 DEFINITION ................................................................................................................................ 27 1.4.2 FAMILIE VON VEKTOREN ........................................................................................................... 30 1.4.3 LINEARKOMBINATION ................................................................................................................ 30 1.4.4 UNTERVEKTORRAUM ................................................................................................................... 31 1.5 LINEARE (UN)ABHAENGIGKEIT ................................................................................. 35 1.5.1 LINEARE (UN)ABHAENGIGKEIT - DEFINITION UND PRUEFFORM ........................................................... 36 1.5.2 ERZEUGENDENSYSTEM .............................................................................................................. 38 1.5.3 BASIS ...................................................................................................................................... 38 1.5.4 DIMENSION ............................................................................................................................. 36 1.5.5 KOORDINATEN .......................................................................................................................... 38 1.5.6 LINEARE HUELLE ........................................................................................................................ 39 1.5.7 BEISPIELE ZUM SCHAUBILD ....................................................................................................... 42 1.6 BASISTRANSFORMATIONEN ...................................................................................... 46 1.6.1 SPEZIELLE BASEN ................................................................................................................... 46 1.6.2 GRAM-SCHMIDT-VERFAHREN ...................................................................................................... 47 1.6.3 BASISWECHSEL ........................................................................................................................ 51 1.7 LINEARE ABBILDUNGEN ........................................................................................ 54 1.7.1 KERN EINER (ABBILDUNGS)MATRIX .............................................................................................. 55 1.7.2 BILD EINER (ABBILDUNGS)MATRIX ................................................................................................ 56 1.7.3 DEFEKT EINER (ABBILDUNGS)MATRIX ........................................................................................... 58 1.7.4 RANG EINER (ABBILDUNGS)MATRIX ............................................................................................. 58 1.7.5 RANGVDIMENSIONSSATZ ......................................................................................................... 59 1.7.6 KLASSIFIZIERUNG VON LINEAREN ABBILDUNGEN (MORPHISMEN) ...................................................... 60 6 INHALT 1.7.7 BASISWECHSEL BEI LINEAREN ABBILDUNGEN ................................................................................ 61 1.7.8 ABBILDUNGEN DURCH DREHMATRIZEN / ROTATIONSMATRIZEN ......................................................... 64 1.7.9 BEISPIEL VON KERN BIS MORPHISMEN ......................................................................................... 65 1.8 DETERMINANTE ...................................................................................................... 67 1.8.1 BEDEUTUNG DER DETERMINANTE ................................................................................................. 67 1.8.2 RECHENREGELN ........................................................................................................................ 67 1.8.3 BERECHNUNG VON DETERMINANTEN ........................................................................................... 68 1.8.4 ANWENDUNG DETERMINANTEN .................................................................................................. 70 1.9 EIGENWERTE/-VEKTOREN/-RAEUME ........................................................................... 72 1.9.1 DEFINITION, BEDEUTUNG ............................................................................................................. 72 1.9.2 EIGENWERTE ............................................................................................................................. 73 1.9.3 VIELFACHHEITEN VON EIGENWERTEN ........................................................................................... 74 1.9.4 EIGENVEKTOREN ........................................................................................................................ 75 1.9.5 EIGENRAEUME ........................................................................................................................... 75 1.9.6 DIAGONALISIERBARKEIT ............................................................................................................... 76 1.10 DEFINITHEIT ............................................................................................................ 78 1.10.1 DEFINITION ................................................................................................................................ 78 1.10.2 NACHWEIS PER EIGENWERTE ..................................................................................................... 79 1.10.3 NACHWEIS PER HURWITZ-KRITERIUM/SYLVESTER-KRITERIUM/HAUPTMINOREN .................................... 79 1.11 ZUSAMMENHAENGENDE EIGENSCHAFTEN - UEBERSICHT .......................................... 80 1.12 UEBUNGSAUFGABEN - LINEARE ALGEBRA ................................................................ 81 2 ANALYSIS MEHRERER VERAENDERLICHER .................................... S? 2.1 FOLGEN ................................................................................................................... 88 2.2 STETIGKEIT .............................................................................................................. 88 2.3 DIFFERENTIATION, ABLEITUNGEN .............................................................................. 93 2.3.1 DIFFERENZIERBARKEIT ................................................................................................................. 93 2.3.2 PARTIELLE ABLEITUNG .................................................................................................................. 93 2.3.3 DIVERGENZ .............................................................................................................................. 96 2.3.4 ROTATION ................................................................................................................................... 96 2.3.5 JACOBI-MATRIX ......................................................................................................................... 97 2.3.6 GRADIENT ................................................................................................................................ 98 2.3.7 HESSE-MATRIX ......................................................................................................................... 99 2.3.8 RICHTUNGSABLEITUNG ............................................................................................................. 100 2.3.9 ZUSAMMENHAENGE: SCHAUBILD DER BEGRIFFE ........................................................................... 101 2.4 ANWENDUNGEN DER DIFFERENTIATION .................................................................. 101 2.4.1 TAYLORFUNKTION ....................................................................................................................... 101 2.4.2 TANGENTIALEBENEN ................................................................................................................ 103 2.4.3 TOTALES DIFFERENTIAL ................................................................................................................ 103 2.4.4 EXTREMSTELLENBERECHNUNG OHNE NEBENBEDINGUNG ............................................................... 105 2.4.5 EXTREMSTELLENBERECHNUNG MIT NEBENBEDINGUNG ................................................................. 108 2.5 POTENTIALE .......................................................................................................... 113 2.5.1 EXISTENZ EINES POTENTIALS - INTEGRABILITAETSBEDINGUNGEN ..................................................... 113 2.5.2 POTENTIAL BESTIMMEN ............................................................................................................. 114 2.6 UEBUNGSAUFGABEN - ANALYSIS MEHRERER VERAENDERLICHER ............................... 116 3 DIFFERENTIALGLEICHUNGEN (DGL) ........................................ 119 3.1 NOTATIONEN ........................................................................................................ 120 3.2 TYPISIERUNGEN ................................................................................................... 121 3.2.1 TYPISIERUNG DER DGL .......................................................................................................... 121 INHALT 7 3.2.2 TYPISIERUNG DER LOESUNGSVARIANTEN ...................................................................................... 124 3.3 UEBERGEORDNETE LOESUNGSANSAETZE ................................................................... 125 3.3.1 EINORDNUNG VON LOESUNGSANSAETZEN ....................................................................................... 125 3.3.2 TDV - TRENNUNG DER VARIABLEN / TRENNUNG DER VERAENDERLICHEN ............................................ 126 3.3.3 Y H : EULER-ANSATZ .................................................................................................................. 127 3.3.4 Y H : LOESUNGSFORMEL (HOM) ...................................................................................................... 129 3.3.5 SUPERPOSITION VON PARTIKULAEREN LOESUNGEN ........................................................................... 129 3.3.6 Y P STOERGLIEDANSATZ ................................................................................................................ 130 3.3.7 Y P . VDK - VARIATION DER KONSTANTEN ..................................................................................... 132 3.3.8 Y P : VDK (LGS VARIANTE) ........................................................................................................ 132 3.3.9 Y P LOESUNGSFORMEL (PART) ...................................................................................................... 133 3.4 BEISPIELE: LINEARE DGL ERSTER ORDNUNG ....................................................... 134 3.5 BEISPIELE: LINEARE DGL HOEHERER ORDNUNG MIT KONSTANTEN KOEFFIZIENTEN .. 136 3.6 BEISPIELE: NICHT-LINEARE DGL ERSTER ORDNUNG .............................................. 140 3.6.1 BERNOULLI-DGL ....................................................................................................................... 142 3.6.2 EULERHOMOGENE-DGL ........................................................................................................... 143 3.7 UEBUNGSAUFGABEN - DIFFERENTIALGLEICHUNGEN ................................................. 146
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