Grundkurs Mathematik für Ingenieure

1: Grundbegriffe.- 1.1 Die reellen Zahlen.- 1.2 Beträge und Ungleichungen.- 1.3 Grundbegriffe aus der Mengenlehre.- 1.4 Mathematische Beweismethoden.- 1.5 Elementare Kombinatorik.- 2: Polynome.- 2.1 Definition und Homer-Schema.- 2.2 Division von Polynomen.- 2.3 Nullstellen von Polynomen.- 3: Analytische Geometrie in Ebene und Raum.- 3.1 Koordinaten und Winkelfunktionen.- 3.2 Geraden in der Ebene.- 3.3 Vektoren im ?2.- 3.4 Vektoren im ?3.- 3.5 Ebenen und Geraden im ?3.- 4: Komplexe Zahlen.- 4.1 Definitionen und Rechenregeln.- 4.2 Wurzeln.- 4.3 Polynome.- 5: Konvergenz und Stetigkeit.- 5.1 Zahlenmengen und Häufungspunkte.- 5.2 Grenzwerte von Zahlenfolgen.- 5.3 Stetigkeit von Funktionen.- 5.4 Eigenschaften stetiger Funktionen.- 6: Differentiation von Funktionen.- 6.1 Begriff der Ableitung und Differentiationsregeln.- 6.2 Umkehrfunktionen.- 6.3 Der Mittelwertsatz der Differentialrechnung.- 6.4 Anwendungen des Mittelwertsatzes.- 7: Reihen.- 7.1 Unendliche Reihen.- 7.2 Potenzreihen.- 7.3 Das Rechnen mit Potenzreihen.- 7.4 Exponentialfunktion und Logarithmus.- 8: Taylor’sche Formel und Potenzreihenentwicklungen.- 8.1 Taylor-Polynome und Taylor-Reihen.- 8.2 Die binomische Reihe.- 8.3 Potenzreihen für Logarithmusfunktionen.- 8.4 Potenzreihen der Kreis- und Hyperbelfunktionen.- 8.5 Weitere Beispiele.- 9: Integration von Funktionen.- 9.1 Grundlegende Definitionen.- 9.2 Sätze über Integrale.- 9.3 Integrationsregeln.- 9.4 Die Integration der rationalen Funktionen.- 9.5 Uneigentliche Integrale.- 9.6 Numerische Integration.- 10: Lineare Algebra.- 10.1 Lineare Vektorräume.- 10.2 Lineare Abbildungen.- 10.3 Matrizen.- 10.4 Determinanten.- 10.5 Lineare Gleichungssysteme.- 10.6 Eigenwert-Theorie und quadratische Formen.- 10.7 Koordinatensysteme und der Tensorbegriff.- 11:Differentialgeometrie auf Kurven.- 11.1 Grundlegende Definitionen; Bogenlänge.- 11.2 Krümmung und Flächeninhalt.- 11.3 Bewegung im Zentralkraftfeld.- 12: Differentiation von Funktionen mehrerer Variabler.- 12.1 Stetigkeit und Differenzierbarkeit.- 12.2 Die Kettenregel, Differentiation höherer Ordnung.- 12.3 Mittelwertsatz und Taylor’sche Formel.- 12.4 Anwendungen.- 13: Integration von Funktionen mehrerer Variabler.- 13.1 Gebietsintegrale.- 13.2 Substitutionsregel für mehrfache Integrale.- 13.3 Beispiele.- 13.4 Kurvenintegrale.- 13.5 Oberflächenintegrale.- 14: Vektoranalysis und Integralsätze.- 14.1 Differentiation von Vektorfeldern.- 14.2 Beispiele.- 14.3 Die Integralsätze von Gauß, Stokes und Green.- 14.4 Physikalische Deutung und Anwendungen.- 15: Gewöhnliche Differentialgleichungen erster Ordnung.- 15.1 Einteilung der Dgln und Beispiele.- 15.2 Geometrische Betrachtungen.- 15.3 Spezielle Dgln erster Ordnung.- 15.4 Existenz- und Eindeutigkeitsfragen.- 15.5 Approximative Lösungsverfahren.- 16: Gewöhnliche Differentialgleichungen höherer Ordnung und Systeme.- 16.1 Umformung von Dgln höherer Ordnung in Systeme erster Ordnung.- 16.2 Spezielle Dgln zweiter Ordnung.- 16.3 Lineare Differentialgleichungen.- 16.4 Lineare Dgln mit konstanten Koeffizienten.- 16.5 Lineare Systeme von Dgln.- 16.6 Approximative Lösungsverfahren.- 17: Rand- und Eigenwertprobleme gewöhnlicher Differentialgleichungen.- 17.1 Beispiele von Randwertaufgaben.- 17.2 Lineare Randwertprobleme.- 17.3 Eigenwertprobleme.- 17.4 Numerische Lösungsverfahren.- 18: Fourier-Reihen.- 18.1 Approximation von Funktionen durch trigonometrische Polynome.- 18.2 Beispiele.- 18.3 Darstellung von Funktionen durch Fourier-Reihen.- 19: Partielle Differentialgleichungen.- 19.1 Klassifizierung und Beispielepartieller Dgln 2. Ordnung.- 19.2 Die Poisson-Gleichung.- 19.3 Die Wellengleichung.- 19.4 Die Wärmeleitungsgleichung.- 19.5 Partielle Dgln erster Ordnung.- 19.6 Die Gleichungen der Hydrodynamik.- 20: Funktionen einer komplexen Veränderlichen.- 20.1 Differentiation, holomorphe Funktionen.- 20.2 Integration der holomorphen Funktionen.- 20.3 Der Residuensatz mit Anwendungen.- 20.4 Potenzreihen und Laurent-Reihen.- 20.5 Die Integralformeln von Cauchy.- 20.6 Konforme Abbildungen.- 21: Grundbegriffe der Variationsrechnung.- 21.1 Beispiele von Variationsaufgaben.- 21.2 Erste Variation und Euler’sche Gleichung.- 21.3 Lösung von Variationsaufgaben.- Anhang über numerische Methoden.- A 1 Interpolatorische Quadratur.- A 2 Iterative Lösung linearer Gleichungssysteme.- A 3 Iterative Berechnung von Eigenwerten und Eigenvektoren.- A 4 Verfahren vom Runge-Kutta-Typ zur numerischen Lösung gewöhnlicher Differentialgleichungen.- Symbolverzeichnis.