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Klasse  B1a / B07a  -  Mathematik 2007/2008    

Link zu dieser Seite:  http://rowicus.ch/Wir/TutoringCoaching/KlassenAktuell/work_B1a_07.htm   


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Spezielle Mitteilungen 

 Achtung Testdaten: Link hier!!    Vorbereitung Modulprüfung ,Coaching und Tips: Vorbereiteter Link noch nicht aktuell!! 

 Grundsätzliches 

Stoff

HS 8 Wochenlektionen

FS 6 Wochenlektionen

HS Funktionentheorie; Differential- und Integralrechnung, Taylorpolynome, Funktionen mit mehreren Variablen ...

FS: Vektorrechnung, Matrizen, Gleichungssysteme, lineare Abbildungen

 Wichtige Links: Vgl. Handout (Hardcopy)
Modulprüfung am Semesterende und Erfahrungsnote Testdaten nach Abmachung 

Link zu Testdaten und Coaching Modulprüfung

 Link Testform und Inhalt (Bewertungsschema u.s.w.)
   

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Literatur 

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Lehrplan und Test 

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Kontrolle oder Erfahrung 07/08

 S1 Woche  Stoffinhalt (grob)  Bemerk.
 Wo 1
  • Montag: Einführungstag (regulärer Unterricht fällt aus ==> Rückstand auf den bisherigen Plan)
  • Mittwoch: Lerntechniktag (regulärer Unterricht fällt aus ==> Rückstand auf den bisherigen Plan)
  • Freitag: Beginn unterricht: 
  • Vorstellung, Organisation Learning-Management, Mengen, Operationen, Zahlen
    • Einführung: Vorstellung, Kommunikation via Internet, Learningmanagement u.s.w.
    • Basics:  Achtung: Den angekündigten Kurztest beachten!  Link: Hier klicken
    • Mengen und Zahlen: Mengenidee, Beziehungen, Mengendarstellungen, Schreibweise, leere Menge, Grundmenge, Komplement, Mengendifferenz. Mengenprodukt
  • Übungen siehe unten
  • Selbststudium siehe Übungen
 Wo 2
  • Ergänzungen zur ersten Woche: Mengenprodukt (Schreibweise...)
    • Zahlenaufbau: P, N, N0, Z, Q,  R, C, Enthaltensein, Zahlenmengenerweiterung (wenn eine Gleichung nicht gelöst werden kann...)
    • Unendlichkeit von P
    • Wurzel aus 2 irrational (Beweis) - (transzendente) Zahlen e, pi, Dezimalbruchentwicklung, Kettenbruchdarstellung
    • Annäherung durch Intervallschachtelung, Bsp. Wurzel aus 2
    • Probleme mit dem Unendlichen, Darstellung von Q in einem Koordinatensystem, R
    • Potenzen, Regeln, Ausdehnung auf reelle Exponenten
    • Logarithmen (Exponenten) zu einer Basis a, ln: Basis e
    • Logarithmengesetze
    • Arten von Bestimmungsgleichungen (Systeme) und Lösungsstrategien:
      • Quadratisch: Lösungsformeln
      • Grad 3, 4: Formeln von Cardano (Formelbuch)
      • Grad größer 4: Keine allgemeine exakte Lösungsmethode. Ausweg: Numerisch, Graphisch.....
      • Wurzelgleichungen: Wurzeln durch potenzieren eliminieren.
      • Betragsgleichungen:
        • Betrag durch potenzieren eliminieren.
        • Graphische Lösung
        • Fallunterscheidungen
      • Exponentialgleichungen: Basis gleich machen, wegen Monotonie Exponenten gleich
      • Logarithmische Gleichungen: Basen gleich machen, jeweils alles unter den Logarithmus => Numerus vergleichen
      • Trigonometrische Gleichungen: Diverse Methoden. Goniometrische Formeln verwenden. Z.B. Pythagoras für Sinus und Cosinus....
  • Selbststudium siehe Übungen
 Wo 3
  • Fortsetzung: 
  • Typen von Gleichheitszeichen und Gleichungen: Bijektion, Aussage, Funktionsgleichung, Wertzuweisung, Bestimmungsgleichungen,...
  • Weitere Arten von Bestimmungsgleichungen (Systeme) und Lösungsstrategien
  • Mit einer oder mehreren Unbekannten (linear: geometrisch einfache Gebilde wie Punkte Geraden, Ebenen,...)
  • Linear: Systeme
  • Lineare Gleichungssysteme: Homogene und inhomogene Systeme. 
  • Homogenes System: Immer Nulllösung
  • Lösungsmenge geometrisch interpretierbar, gemeinsame Lösungen von Gleichungen: Schnittmenge
  • Anzahl Lösungen, Möglichkeiten: Widerspruch (keine Lösung), exakt eine Lösung, unendlich viele Lösungen (geometrisches Gebilde, lineare Mannigfaltigkeit).
  • Methoden:
    • Matrixmethode
    • Additionsmethode (Elementarsubstitutionen, systematisch: Gauss-Jordan-Verfahren, Dreiecksform)
    • Gleichsetzungsmethode
    • Einsetzungsmethode (Austauschverfahren)
  • Vieta
  • Beispiel Gauss-Jordan, Beispiel
  • Kegelschnitte: Kreis, Ellipse, Hyperbel, Parabel ==>  Selbststudium
  • Funktionen
  • Begriff, Problem (keine Pfeile auseinander)
  • Df  ,Wf , Intervalle
  • Graphen
  • Implizite Funktion
  • Beispiele
  • Diverse Eigenschaften (pos., neg., monoton wachsend, fallend lokales oder globales Extremum, Maximum, Minimum, Asymptote, Pol (Bedeutung des Begriffs), periodisch u.s.w.)
  • Selbststudium Kegelschnitte
 Wo 4 
  • Test 
  • Fortsetzung Funktionen: 
    • Gerade, ungerade, Funktionen
    • Zahlenfolgen
    • Nullfolge 1/n, Konvergenz, Limes (Grenzwert), Beispiele
    • Stetigkeit
    • Grenzwerte einer Funktion in x0
    • Beispiele
    • Stetigkeit in einem Punkt, in einem Intervall...
    • Stetige Fortsetzung, Beispiele
    • Elementare Funktionen: Polynome, Grad (0,1,2,.., n,...)
    • Konstante, lineare, quadratische, kubische,... Funktion (Selbststudium)
    • Eigenschaften (Selbststudium)
    • Selbststudium Diagramme: Quadratische, kubische u.s.w. Funktion - bis p.12
    • Hauptsatz der Algebra
    • Linearfaktoren
    • Maximale Anzahl Nullstellen
    • Exakte Anzahl im Komplexen
    • Beispiele (Selbststudium nach Skript)
 Selbststudium
 Wo 5 
  • Fortsetzung Funktionen 
    • Gleichheit von Polynomen
    • Ganz und gebrochene rationale Funktion (Polynom durch Polynom)
    • Graphen
    • Verhalten weit außen, Grenzwerte, Pole, Asymptoten
    • Exponentialfunktion und Inverse: Logarithmusfunktion 
    • Nochmals Umkehrfunktionen
    • Hyperbolische Funktionen und Inverse: Areafunktion
    • Darstellung mit Ln 
    • Eigenschaften dieser Funktionen
    • Übungen und Studium der Beispiele
    • Selbststudium: Graphiken zu Funktionen, Beispiele im Skript
 Selbststudium
 Wo 6 
  • Rep. Grenzwert
  • Differentialrechnung:   (Skript downloaden, Passwort!)
    • Tangentenproblem
    • Geschwindigkeit, Beschleunigung
    • Ableitung, Differenzierbarkeit
    • Differenzenquotient, Differentialquotient
    • Ableitung der konstanten, linearen und quadratischen Funktion
    • Summenregel
    • Konstante mal Funktion
    • Produktregel
    • Anwendung auf Potenzen 
    • Polynome ableiten
    • 1/f(x) ableiten, Quotientenregel, Beispiele
    • Übungen
    • Quotientenregel
    • Ableitung von ln, ln des Betrags, sin, cos, tan, cot = cgt, xn, x-(-n)
    • Ableitungen von ln und loga(b xc)
    • Verkettete Funktionen
    • Kettenregel
    • Beispiele
 
 Wo 7 
  • Differentialrechnung:
    • Ableitung der Inversen
    • Anwendungen: Ableitung der Funktion ex, von Wurzelfunktionen und dann Potenzfunktionen mit rationalem und dann reellem Exponenten.
    • Beispiele, speziell Ableitung von xx
    • Ableitungen von arcsin(x), arccos(x), arctan(x),...
    • Regel von Bernoulli
    • Mittelwertsatz der Differentialrechnung
  • Weiter mit linearer Approximation, 
  • Selbststudium: Differentliale, Beispiele Potenzreihen, Graphik-Beispiele, Demos: Selbstsrudium
  • Kurvendiskussion: konvex und konkav, notwendige und hinreichende Bedingungen für Minima, Maxima, Terrassenpunkte, Wendepunkte, Extrema,...
  • Beispiele - Arbeit an diesen
  • Übungen 
 Selbststudium
 Wo 8 
  • Differentialrechnung:
    • Weiter mit linearer Approximation, 
    • Beispiele Potenzreihen, Graphik-Beispiele, Demos (Selbststudium!)
    • Differentliale (Selbststudium!)
    • Beispiele - Arbeit an diesen 
    • Nullstellenberechnung: Bisektionsverfahren, Newton-Methode, Regula Falsi, Fixpunktverfahren (Selbststudium, siehe hbg-bremen (pdf) oder wikipedia, Fixpunktiteration (html)  sowie  matheboard.de (html) )
  • Integralrechnung:
    • Bestimmtes Integral
    • Ober- Unter- und Zwischensummen, Riemannsche Summen, Konvergenz (Beispiel monoton uns stetig...)
    • Quadratur der Parabel
    • Übungen, Beispiele
    • Intervallteilungen, Verfeinerungen
    • Riemannsches Integral: Definition
    • Integration durch Summierung (Grenzwert)
    • Regeln und Mittelwertsatz
    • Hauptsatz der Infinitesimalrechnung
    • Beispiele
 Selbststudium
 Wo 9 
  • Integralrechnung:
  • Integration von Potenzfunktionen
  • Integration als linearer Operator
  • Partielle Integration mit Elimination von Polynomfunktionen
  • Beispiele
  • Partielle Integration mit Erzeugung einer algebraischen Gleichung
  • Beispiele
  • Substitutionsregel als Umkehrung der Kettenregel der Differentialrechnung
  • Beispiele
  • Integration von f ' / f
  • Beispiele
  • Partialbruchzerlegung
  • Beispiele, Übung
 Selbststudium: 

|P| = |N| = |Z| = |Q| = |[0,1)| = |R| = |R2| = |Rn| < |P(R)| < |P(P(R))| <….
und dazu Mächtigkeiten von P,N,Z,Q,R,R2,…  siehe auch unter

 Wo 10 
  • Spezialprogramm
  • Selbststudium: Repetition bisheriger Stoff
 Selbststudium: Siehe links
 Wo 11 
  • Anwendungen der Integration:
    • Beispiele, Übung 
    • Volumen eines Rotationskörpers 
    • Länge einer Kurve (2D) 
    • Oberfläche eines Rotationskörpers 
    • Beispiele 
    • Schwerpunkt von Flächen
    • Flächenmomente 1. Grades: Statische Momente bezüglich Achsen
    • Flächenmomente 2. Grades: Trägheitsmoment
    • Bedeutung des Trägheitsmoment bei der Kreisbewegung (wie Masse bei der kinetischen Energie bei der gewöhnlichen Bewegung) 
    • Berechnung des Flächenträgheitsmoments bezüglich Achsen
  • Numerische Methoden: Rechtecksmethode, Trapezmethode (Simpson) 
  • Einführung: Differentialgleichungen, Funktionen mit mehreren Variablen 
 Selbststudium: Nicht behandelter zugehöriger Stoff (Trägheitsmomente bei Polygonen, Satz von Steiner, Guldinsche Regeln) 
 Wo 12 
  • Einführung in die Theorie der Differentialgleichungen 
    • Beispiele von Differentialgleichungen 
    • Klassifikation: Gewöhnliche contra partielle Differentialgleichungen 
    • Ordnung einer Differentialgleichung
    • Implizite contra explizite Differentialgleichung
    • Lineare Differentialgleichung
    • Beispiele: Schwingungsgleichung, Knickungsgleichung, Wachstumsgleichung
    • Lösen durch erraten einer Lösung
    • Existenzproblem, Eindeutigkeitsproblem, Stabilitätsproblem für eine Lösung
    • Graphische Methode: Linienelement und Richtungsfeld, Lösungen graphisch beschreiben
  • Existenz- und Eindeutigkeitsbedingungen
    • Für 1. Ordnung
    • Für Systeme 1. Ordnung und damit für eine Gleichung höherer Ordnung
  • Beispiele für Lösungsmethoden
    • Separable D'Gl
    • Geeignete Substitutionen
    • Beispiele
  • Lineare D'Gl:
    • Lösung der homogenen Gleichung
    • Lösung der inhomogenen Gleichung
    • Zusammenspiel der homogenen und der inhomogenen Lösungen, partikuläre Lösung
    • Beispiele
    • Computereinsatz: Lösung "auf Knopfdruck"
  • Numerische Lösungsmethoden: Euler-Methode
  • Anwendungen: Herleitung der Differentialgleichung für die Biegelinie
  • Selbststudium nach Skript:
    • Diverse fälle bei der Biegung (spezielles Skript)
    • Schleppkurve
    • Kettenlinie
    • Klothoide
    • Zu- und Abflussprobleme
    • Knickungsprobleme
  Selbststudium: Siehe links
 Wo 13 
  • Biegelinie (Herleitung der Differentialgleichung)
  • Knickung (Herleitung der Differentialgleichung)
  • Beispiele
  • Differentialrechnung mit mehreren Variablen
    • Erzeugung von 3D-Graphiken
    • Zoo der Funktionen, Beispiele
    • Parametrisierte Plots in nichtkartesischen KS (ParametricPlot3D)
    • Höhenkurven (ContourPlots)
    • Richtungsableitung
    • Gradient
    • Bedeutung des Gradienten
    • Beispiele
    • Lagrange-Methode: Extrema mit Nebenbedingungen
    • Beispiele
  Selbststudium:  
  • Nach Angaben von Wo 12
  • Beispiele in nebenan genannten Skript 
 Wo 14 
  • Spezielle Beispiele: Kurven, Kurvenkrümmung, Krümmungskreis,
    Gerade, Kreis, Klothoide, Fresnel-Integrale: Wie berechnen?
  • "Approximationstheorie" (Taylorreihen)
    • Funktion = Potenzreihe + Restglied
    • Die Problematik des Restglieds
    • Zusammenheften einer Funktion und einer Potenzreihe in einem Punkt: Funktionswert und Werte aller n Ableitungen müssen übereinstimmen ==> Taylorpolynome
    • Approximation durch Taylorpolynome
    • Beispiele on-line (Computeralgebra)
    • Restgliedabschätzung (erst die einfachsten Fälle), Restgliedabschätzungsformel
    • Potenzreihe von Sinus, Cosinus, ex
    • Beispiele: Bestimmung des Fehlers (Restglied)
    • Endliche und unendliche Reihe, Reihe
    • Harmonische Reihe, Divergenz
    • Alternierende Reihe und Konvergenz
    • Leibnizreihe
    • Geometrische Reihe
    • Majorantenkriterium
    • Zusammenhang zu Potenzreihe
    • Endliche und unendliche Reihe, Reihe
    • Beispiele
  
 Wo 15 
  • Approximationstheorie" (Taylorreihen)
    • Majorantenkriterium
    • Zusammenhang zu Potenzreihe
    • Konvergenzintervall, Konvergenzradius von Potenzreihen
    • Wurzelkriterium
    • Quotientenkriterium
    • Differentiation und Integration von Potenzreihen
    • Beispiele
    • Berechnung der Klothoide mit Hilfe von Potenzreihen
  • Anwendung der Approximationsheorie auf das Lösen von Differentialgleichungen
    • Differenzengleichungen
    • Zentrale Differenzenquotiente gewonnen aus Taylorpolynomen
    • Praktische Durchführung einer Berechnung
    • Beispiele
  • Einführung des Wahrscheinlichkeitsbegriffs
    • Das Problem des Zufalls und der versteckten Parameter
    • Einzelerscheinungen scheinbar zufällig --- kontra Gesetze in Massenerscheinungen
    • Historische Entwicklung
    • Der Begriff der Gleichwahrscheinlichkeit (Laplace-Wahrscheinlichkeit)
    • Laplace-Experimente, Beispiele: Würfelspiele, Kartenspiele, Lotto,...
    • Experimente ohne theoretisch bekannte Wahrscheinlichkeitsverteilung: Statistische Approximation der Wahrscheinlichkeit (relative Häufigkeit bei "unendlich vielen" Wiederholungen der Versuche)
    • Testen der statistischen Wahrscheinlichkeitsapproximation bei Laplace-Experimenten
    • Das Galton-Brett, Experimente mit Hilfe des Computers
    • Denkwürdige Beispiele
 

http://de.wikipedia.org/wiki/Galtonbrett 

http://www-computerlabor.math.
uni-kiel.de/stochastik/holst/galton.html 

http://www.learn-line.nrw.de/angebote/
eda/medio/galton/galton.htm 

http://www.uni-konstanz.de/FuF/wiwi/
heiler/os/sim-board.html 

http://www.dietrichgrude.de/stochastik/
galton/galton.htm 

http://www.lehrer.uni-karlsruhe.de/~za204/

Javascript/galtonbrett/galtonbrett.htm 

http://www.fernuni-hagen.de/newstatistics/
applets/Galtonbrett/Galtonbrett.htm 

 Wo 16 
  • Repetition Modellierung physikalischer-technischer Vorgänge in der Sprache der Mathematik
    • Zerlegung der Energie in kleine Portionen von Teilenergien, die nach einem Funktionszusammenhang ändern
    • Summe und Integral, Riemannsche Summe, Grenzübergang
    • Energieprobleme mit Federn, Drehfedern
    • Impulsprobleme
    • Kraft als Ableitung des Impulses
    • Pendel: Das Problem der Impulserhaltung und der Abgeschlossenheit von Systemen
    • Rakete
    • Das Problem des an zwei Orten frei Aufliegenden Balkens: Schnittkräfte und Momente, Berechnung und Graph der Funktionen. Maximum des Moments, Nullstelle der Schnittkräfte u.s.w.
    • Beispiele
    • Literaturstudium und Literaturverständnis
    • Beispiel Wasserüberfall
  • Kombinatorik und Laplace-Wahrscheinlichkeit
    • Wahrscheinlichkeit nach Laplace: Günstige Fälle/ mögliche Fälle
    • Permutationen mit und ohne Wiederholung
    • Kombinationen mit und ohne Wiederholung (zurücklegen)
    • Variationen mit und ohne Wiederholung (zurücklegen)
 Selbststudium: Handout (Anwendungen)
 S2 Woche  Stoffinhalt (grob)  Bemerk.
 Wo 1 Vektoren: Repetition und Ausbau
  • Koordinatensysteme: Rechts, links
  • Vektoren: 
    • Erfahrungszugang
    • Genaue Definition geometrischer Vektoren
    • Gleichheit von Vektoren
    • Typen: Frei (hier Normalfall), diverse Arten der Gebundenheit, Ortsvektroen
  • Standardbasis, ONS
  • Parallelogrammaddition
  • Streckungsprodukt
  • Operationen, Additive abelsche Gruppe, mit der Streckung mittels Skalaren Vektorraum (Regeln)
  • Komponentendarstellung
    •  Zerlegung nach vektoriellen Komponenten
    • Zerlegung nach skalaren  Komponenten
  • Herleitung von Gesetzen (z.B. geometrisch evident: Addition von Zeilenvektoren, Mult. mit Skalaren)
  • Spezielle Vektoren als Zeilenvektoren: Einheitsvektor, Nullvektor
  • Differenz, Inverser
  • Gleichheit von Vektoren
  • Euklidsche Länge
  • Linearkombination, Vektorketten
  • Unterräume
  • Definitionen
    • Lineare Abhängigkeit (l.a.), Kriterium
    • Lineare Unabhängigkeit (l.a.), Kriterium
  • Kollinearität, Komplanarität und l.a./l.u.
  • Erzeugendensystem
  • Basis
  • Dimension
 Selbststudium:
  • Geometrische Bildung der Differenz
  • Euklidsche Länge (Definition)
  • Unterräume
  • Basiswechsel
  • Einleitung p.1, 2
  • Beispiele p. 4, 5, 6
 Wo 2
  • Euklidsche Länge
  • Unterräume
  • Parameterdarstellung der Geraden
  • Parameterdarstellung der Ebene
  • Kurze Einführung in die Flächenberechnung des Parallelogramms via Determinante: A=0  <==>  Geraden parallel, Beispiele
  • Beispiele
  • Schnittpunkt zweier Geraden im Raum
  • Gegenseitige Lage von Geraden: Windschief, parallel, zusammenfallend
  • Gegenseitige Lage zweier Geraden: Parallel, zusammenfallend
    • Kurze Einführung in die Flächenberechnung des Parallelogramms via Determinante: A=0  <==>  Geraden parallel, Beispiele
    • Beispiele
  • Repetition, Testvorbereitung
 
 Wo 3
  • Repetition, Testvorbereitung
  • Test
  • Spezialanlass (Innopreis)
  • Selbststudium:
    • Basiswechsel
    • Gegenseitige Lage zweier Ebenen: Allfällige Schnittgerade, Beispiele
      • Schnittgeraden-Berechnungen Raum: Beispiele, z.B. via zwei Punkte oder via Parameterelimination
    • Koordinatengleichung der Geraden in der Grundebene
      • Herleitung aus der Funktionsgleichung
      • Herleitung aus der Parametergleichung
    • Koordinatengleichung der Ebene im Raum
      • Herleitung aus der Parametergleichung
    • Projizierende Ebenen, Hauptebenen
    • Skalarprodukt
      • Idee
      • Definition
      • Gesetze
      • Anwendungen
    • Anwendungen Skalarprodukt
    • Normalenvektor auf eine Gerade, Ebene, Koordinatengleichung
    • Abstand einer Gerade, Ebene vom Ursprung u.s.w.
    • Normalenvektor und Koordinatengleichung
    • Abstand einer Geraden oder Ebenen zum Ursprung
    • Parallele Geraden oder Ebenen
    • Orthogonalzerlegung
    • Berechnung des Fußpunktes
    • Vektorprodukt

    • Definition
    • Eigenschaften 
    • Berechnung
    • Gesetze
    • Kontrolle der Orthogonalität, der Längen-Flächeninhaltsbeziehung, des Rechtssystems
    • Beispiele: Inhalt, Ebenengleichung mit Senkrechtstehen, weitere Beispiele:
    • Flächeninhaltsberechnung, Gleichung der Ebene mit Normalenvektor
    • Abstand Ebene-Ursprung, Gerade-Ursprung
    • Ebene senkrecht zu gegebenen Ebenen durch einen Punkt
    • Spatprodukt: Definition und Berechnung (Determinante, Sarrus)  
    • Anwendungen in der Statik und Mechanik  
 Selbststudium: Siehe links
 Wo 4
  • Ausblick (Selbststudium, wird nur kurz repetiert):
  • Basiswechsel
  • Gegenseitige Lage zweier Ebenen: Allfällige Schnittgerade, Beispiele
    • Schnittgeraden-Berechnungen Raum: Beispiele, z.B. via zwei Punkte oder via Parameterelimination
  • Koordinatengleichung der Geraden in der Grundebene
    • Herleitung aus der Funktionsgleichung
    • Herleitung aus der Parametergleichung
  • Koordinatengleichung der Ebene im Raum
    • Herleitung aus der Parametergleichung
  • Projizierende Ebenen, Hauptebenen
  • Skalarprodukt
    • Idee
    • Definition
    • Gesetze
    • Anwendungen
  • Übungen  
  • Anwendungen Skalarprodukt
  • Normalenvektor auf eine Gerade, Ebene, Koordinatengleichung
  • Abstand einer Gerade, Ebene vom Ursprung u.s.w.
  • Normalenvektor und Koordinatengleichung
  • Abstand einer Geraden oder Ebenen zum Ursprung
  • Parallele Geraden oder Ebenen
  • Orthogonalzerlegung
  • Berechnung des Fußpunktes
  • Vektorprodukt

  • Definition
  • Eigenschaften 
  • Berechnung
  • Gesetze
  • Kontrolle der Orthogonalität, der Längen-Flächeninhaltsbeziehung, des Rechtssystems
  • Beispiele: Inhalt, Ebenengleichung mit Senkrechtstehen, weitere Beispiele:
  • Flächeninhaltsberechnung, Gleichung der Ebene mit Normalenvektor
  • Abstand Ebene-Ursprung, Gerade-Ursprung
  • Ebene senkrecht zu gegebenen Ebenen durch einen Punkt
  • Selbststudium:
    • Spatprodukt: Definition und Berechnung (Determinante, Sarrus)  
    • Anwendungen in der Statik und Mechanik  
 Selbststudium:
  • Spatprodukt: Definition und Berechnung (Determinante, Sarrus)  
  • Anwendungen in der Statik und Mechanik  

 

 Wo 5
  • Rep. Vektorprodukt

    • Repetition
    • Beispiele
    • Flächenprodukt
    • Bezug zum Vektorprodukt
    • Regeln
  • Spatprodukt 
    • Regeln geometrisch
    • Beispiele
    • Bezug zu Sarrus
    • Verallgemeinerung, Determinantengesetze
    • Sarrus gilt nicht für n > 2: Begründung
    • Abstandberechnung
    • Cramersche Regeln
  • Kreis, Kugel, Kegel, Zylinder
  • Beispiele, Übungen
  • Def. Matrix, Gleichheit, Transponierte, Zeilenmatrix, Spaltenmatrix, Nullmatrix, Einheitsmatrix, Diagonalmatrix, symmetrische Matrix, schiefsymmetrische Matrix, obere, untere Dreiecksmatrix 
  • Test retour
  • Matrizen und Gleichungssysteme
  • Selbststudium: 
    • Nullmatrix, Einheitsmatrix, Diagonalmatrix, symmetrische Matrix, schiefsymmetrische Matrix, obere, untere Dreiecksmatrix 
  • Osterwoche
 Selbststudium:
  • Siehe links 
  • Übungen vgl. unten unter Übungen
 Wo 6
  • Def. Matrix, Gleichheit, Transponierte, Zeilenmatrix, Spaltenmatrix, Nullmatrix, Einheitsmatrix, Diagonalmatrix, symmetrische Matrix, schiefsymmetrische Matrix, obere, untere Dreiecksmatrix 
  • Matrizen und Gleichungssysteme
  • Rechenregeln: Addition, Subtraktion, Streckung (Multiplikation mit Zahl), Beispiele
  • Matrixprodukt und Abbildungen
  • Berechnung des Matrixprodukts, Falk-Schema
  • Beispiele
  • Zusammen multiplizierbare Matrizen
  • Gesetze für plus und mal: bei Matrizen:
    • Matrix und lineare Abbildung
    • Assoziativität
    • Kommutativität nur bei +
    • Distributivgesetze
    • Null- und Einselement
    • Transponieren des Produkts und der Faktoren
    • Inverse der Multiplikation, Inverse Produkts und der Faktoren
    • Rechnen mit Invesen und Transponierten
  • Reguläre und singuläre Matrizen, Regularität, Gleichungssysteme
 

 Selbststudium:

  • Beispiele zu Matrixmultiplikation und Inversenberechnung aus dem Skript
  • Determinantenberechnung
  • Studium der Möglichkeiten bezüglich Determinanten und Matrizen auf dem eigenen Taschenrechner!

 Literaturstudium: 

  • Kapitel über Matrixmultiplikation und Determinantenberechnung in einem Lehrbuch eigener Wahl studieren. Ein verschiedener Zugang zeigt die Sache immer von einer anderen, ebenfalls wichtigen Seite. Dadurch wird das Verständnis vertieft.
 Wo 7
  • Determinanten als Volumen, Rechenregeln für Volumina
  • Determinanten
    • Situation bei n=2 und n=3
    • Entwicklungssatz
    • Beispiele
    • Nichtübertragbarkeit von Sarrus: Beispiel
    • Determinantenmultiplikationssatz und Folgerungen
    • Determinante der Inversen und der Transponierten
    • Determinante von gestreckten Matrizen
    • Weitere Sätze und Betrachtungen
    • Berechnungen mit Maschinen (Beispiel Excel, Rechner, Computeralgebra-Programm)
 
 Wo 8
  • Gleichungssysteme
    • Matrixschreibweise
    • Koeffizientenmatrix, erweiterte Koeffizientenmatrix 
  • Gauss-Jordan-Verfahren
    • Verallgemeinerung der Additionsmethode
    • Elementarumformungen
    • Strategien: Ziel Dreiecksmatrix, rückwärts einsetzen
    • Ziel Diagonalmatrix
    • Was passiert bei Rechtecksmatrizen

    • Möglichkeiten: Widerspruch, exakte Lösung, freie Parameter und unendlich viele Lösungen, überflüssige Gleichungen

  • Charakterisierung der Lösungen:

    • Homogenes und inhomogenes System

    • Nulllösung als Triviallösung beim homogenen System

    • Homogene Lösungen haben Vektorraumstruktur (Vektorraumstruktur der homogenen Losungen)

    • Beziehung inhomogene - homogene Lösung, lineare Mannigfaltigkeit

    • Homogenes und inhomogenes System: Allgemeine Lösung = allgemeine homogene Lösung + partikuläre inhomogene Lösung

    • Vektorraumstruktur der homogenen Losungen

    • Beziehung inhomogene - homogene Lösung, lineare Mannigfaltigkeit

    • Inhomogene und partikuläre Lösung

    •  

  • Übersicht über die im Kurs vorgestellten Methoden zur Lösung von Gleichungssystemen

    • Verallgemeinerungen der klassischen Methoden (einsetzen, gleichsetzen, Additionsmethode, Determinantenmethode, Iterationen)

    • Matrixmethode zum Lösen von Gleichungssystemen

    • Cramersche Regeln (Determinantenmethode zum Lösen von Gleichungssystemen)

    • Jacobi-Verfahren für Bandmatrizen

    • Übungen, Anwendungen

 
 Wo 9
  • Hinweis zur Methode der kleinsten Quadrate bei linearen Gleichungssystemen (Problem der überbestimmten Gleichungssysteme und der Quasi-Lösungen)
  • Jacobi-Verfahren für Bandmatrizen: Durchführung, Beispiele
  • Methode der kleinsten Quadrate bei linearen Gleichungssystemen: Durchführung, Beispiele
  • Differenzenmethode bei Differentialgleichungen (Eulermethode, AWP, RWP): Durchführung, Beispiele
  • Selbststudium:
    • Jacobi-Verfahren, Bandmatrizen, Abweichung zur exakten oder exakteren Lösung.

    • Behandlung des Problems der Schleppkurve, einfachere Berechnung mit Hilfe der inversen Funktion.  

 Selbststudium: Siehe links

 

 Wo 10
  • Vektorkurven im R2 und im R3
  • Glatte Kurven und Spitzen
  • Beispiele 
  • Spezialwoche
 
 Wo 11
  • Rep. Vektorfunktionen
  • Tangentenvektor, Tangenten  an Kurven
  • Kurvenlängen
  • Flächen, Normalenvektor
  • Tangenten an Flächen
  • Inhalte von Funktionsflächen
 
 Wo 12
  • Matrizen und lineare Abbildungen 

  • Matrix als Liste der Bildvektoren der Basisvektoren der ONB

  • Konsequenzen für die Abbildung eines Vektors

  • Definition Kern und Image

  • Df Vektorraum ==> auch Kern und Image

  • Urbildraum = Direkte Summe von Kern und Kernsenkrecht 

  • Dim Df = Dim Kern + Dim Im

  • Beispiele, Simulationen

 
 Wo 13
  • Beispiele, Anwendung auf Gleichungssysteme mit Parametern

  • Spalten einer Matrix als Bilder der ONB

  • Drehmatrix (Ebene)

  • Spiegelungsmatrix

  • Beispiele

  • Projektionsmatrix

  • Beispiele
  • Drehmatrix für Drehungen um Geraden
  • Eigenwerttheorie: 
    • Berechnung von Eigenwerten und Eigenvektoren einer Matrix
    • Charaktereistisches Polynom
    • Eigenvektoren als Basis
    • Eigenvektoren und Streckung
    • Beispiele
 
 Wo 14
  • Repetition Drehmatrix im Raum, Konstruktion
  • Repetition Eigenwerttheorie: 
    • Berechnung von Eigenwerten und Eigenvektoren einer Matrix
    • Charaktereistisches Polynom
    • Eigenvektoren als Basis
    • Beispiel: Eigenwerte einer Drehmatrix
  • Diagonalisierung einer Matrix
  • Anwendung: Beispiel einer Spiegelungsmatrix
  • Beispiel: Populationsmodell (mit Simulation)
  • Anwendungen: Selbststudium in Gruppen, Gruppenarbeiten:
    • Spannungstensor
    • Helmert-Transformation
    • Iterationen
 Selbststudium in Gruppen, Gruppenarbeiten: 
  •   Siehe links
 Wo 15
  • Selbststudium in Gruppen, Gruppenarbeiten:
    • Spannungstensor
    • Helmert-Transformation
    • Iterationen
  • Kurzpräsentationen
  • Selbststudium in Gruppen, Gruppenarbeiten:
    • Vordiplome (Link siehe unter Übungen)
  • Detailplan: Plan_für_ den_Schluss (pdf)
 Selbststudium in Gruppen, Gruppenarbeiten: 
  •   Siehe links
 
 Wo 16
  • Weiter Kurzpräsentationen (Themen der Woche 15)
  • Selbststudium in Gruppen, Gruppenarbeiten:
    • Vordiplome (Link siehe unter Übungen)
 Selbststudium in Gruppen, Gruppenarbeiten: 
  •   Siehe links
 Vorbereitung

 Modulprüfung

  • Modulprüfung: 

  • Nach Semesterplan der Abteilung:  08. 09. 2008  09:00

  • Coaching: 

    1. Do. 29.08.2008 7:30 (B72 / Anschlag)

    2. Fr. 05.09.2008 7:30 (B72 / Anschlag)

    3. Auf speziellen Wunsch nach Verabredung (Mail)

 

 

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Übungsliste (Anleitungen zu "Was ist wann zu tun?") 

 

!!! Sehr wichtig !!!

 

 S1   Übungen und Arbeiten  Bemerk.
 Wo 1
  • Internatmaterial sichten, studieren
  • Skripte (Passwort!), Literatur, Übungsserien (Passwort!), ev. Laptop, Rechner u.s.w. beschaffen
  • Selbststudium: 
    • Skript Skript Basics lesen (1. Hälfte  1. Woche, 2. Hälfte  2. Woche)  
    • Selbststudium Skript Trigonometrie (1. Hälfte 1. Woche, 2. Hälfte 2. Woche)    (vermutlich nur Repetition)
  • Zu bearbeitende ÜbungsserienSerien 1/01, 1/02, 1/03 (möglichst alle Aufgaben durchgehen) ==> Übungschein!!!!
  • Ankündigung Kurztest: Basics, Trigonomterie 1. Lektion 4. Woche, ohne Rechner, mit Formelbuch, Aufgaben aus den Serien.
  • Download "Daten zu Learningmanagement Mathematik"
  •  
  • Download Skripte und Übungen: Nach mündlicher Mitteilung in der 1. Lektion. Bei Schwierigkeiten Mail, Tel. oder Besuch WIR1 (WIR1 = Kürzel des Dozenten)
  • Skirpte: 
    • Zuerst Basics, Trigonometrie (Pflicht)
    • Zusätzlich Angebra und Analysis empfohlen (Download auf Hauptseite der Skripte oben)
  • Selbststudium siehe links

Zu bearbeitende Serien: 1/01 bedeutet: Vom 1. Jahr Serie 01

 Wo 2
  • Selbststudium: 
    • Skript Skript Basics lesen (1. Hälfte  1. Woche, 2. Hälfte  2. Woche)  
    • Selbststudium Skript Trigonometrie (1. Hälfte 1. Woche, 2. Hälfte 2. Woche)    (vermutlich nur Repetition)
    • Zu bearbeitende Übungsserien: 1/04, 1/05, 1/06 (möglichst alle Aufgaben durchgehen) ==> Übungschein!!!!
  • Ankündigung Kurztest: Basics, Trigonomterie 1. Lektion 4. Woche ohne Rechner, mit Formelbuch, Aufgaben aus den Serien. (Wichtig: Exponenten, Logarithmen, quadratische Gleichungen und weitere Dinge.)
  • Selbststudium siehe links
 Wo 3
  • Testvorbereitung
  • Übungsserien: 1/12, Probleme 1-6
  • Selbststudium Kegelschnitte 
 Wo 4
  • Selbststudium Diagramme: Quadratische, kubische u.s.w. Funktion und Beispiele - bis p.12 ff
 Wo 5
  • Selbststudium Diagramme: Rationale und gebrochen rationale Funktionen, Potenzfunktionen inkl. Wurzelfunktionen, Exponentialfunktionen, Logarithmusfunktionen, Hyperbolische Funktionen und Areafunktionen, dazu Repetition Trigonometrische Funktionen und Arcusfunktionen
 Wo 6
  • Übungsserien: Serien 17, 18, 19 (soweit schon möglich)
 Zur Differentialrechnung gehören die Übungssereien 17, 18, 19, 20, 21, 22,  23
 Wo 7
  • Übungsserien: Serien 20, 21, (soweit schon möglich, Auswahl treffen)
  • Materialbesorgung:  Integralrechnung  Skript downloaden 
 
 Wo 8
  • Übungsserien: Serien 22, 23, (Differentialrechnung, Auswahl treffen)
  •   Serien 24, 25 (Integralrechnung, soweit ohne viele Regeln schon möglich)
 Zur Integralrechnung gehören die Übungssereien 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30
 Wo 9
  • Übungsserien: 
  • Serien 26, 27, (28) (Integralrechnung, soweit ohne viele Regeln schon möglich)
  • Test nachbereiten
 
 Wo 10  
 Wo 11
  • Übungsserien: 
  • Serien 29, 30 (Integralrechnung, soweit ohne viele Regeln schon möglich)
 
 Wo 12
  • Auswahl aus den Übungsserien: 
  • Serien 18, 19, 20, 21, 22
  • Selbststudium nach Skript:
    • Diverse fälle bei der Biegung (spezielles Skript)
    • Schleppkurve
    • Kettenlinie
    • Klothoide
    • Zu- und Abflussprobleme
    • Knickungsprobleme
 Wo 13
  • Auswahl aus den Übungsserien: 
  • Serie 31
  • Serie 08, 09
 
 Wo 14
  • Auswahl aus den Übungsserien: 
  • 13, 14, 15, 16 17 so weit wie möglich nach Fortschritt der Stoffbehandlung
  • Selbststudium: Nicht behandelter Stoff aus der "Approximationstheorie" sowie Auswahl aus den Übungsserien während der unterrichtsfreien Zeit bearbeiten.
 Wo 15
  • Auswahl aus den Übungsserien: 
  • Weiter mit 13, 14, 15, 16 17
  • 13 (Laplace-Wahrscheinlichkeit)
 Wo 16  
 S2   Übungen und Arbeiten  Bemerk.
 Wo 1    Selbststudium:
  • Geometrische Bildung der Differenz
  • Euklidsche Länge (Definition)
  • Unterräume
  • Basiswechsel
  • Einleitung p.1, 2
  • Beispiele p. 4, 5, 6
 Wo 2  
 Wo 3  Selbststudium: Siehe oben
 Wo 4
  • Selbststudium: Siehe rechts
  • Übungen 
    • Was aus den Serien 011-051 (3 letzte Wochen) noch nicht erledigt worden ist.
  • Korrektur Test!!

     

 Selbststudium:
  • Spatprodukt: Definition und Berechnung (Determinante, Sarrus)  und Anwendungen
  • Anwendungen der Vektorrechnung in der Statik und Mechanik  
 
 Wo 5  Selbststudium: 
  • Nullmatrix, Einheitsmatrix, Diagonalmatrix, symmetrische Matrix, schiefsymmetrische Matrix, obere, untere Dreiecksmatrix
  •  Übungen vgl. links
 
 Wo 6  Selbststudium:
  • Beispiele zu Matrixmultiplikation und Inversenberechnung aus dem Skript
  • Determinantenberechnung
  • Studium der Möglichkeiten bezüglich Determinanten und Matrizen auf dem eigenen Taschenrechner!

 Literaturstudium: 

  • Kapitel über Matrixmultiplikation und Determinantenberechnung in einem Lehrbuch eigener Wahl studieren. Ein verschiedener Zugang zeigt die Sache immer von einer anderen, ebenfalls wichtigen Seite. Dadurch wird das Verständnis vertieft.
 Wo 7  
 Wo 8  
 Wo 9
  • Übungen: Serien I 32/33/34/35/36: Noch nicht gemachte Aufgaben beenden. 
  • Selbststudium:
    • Jacobi-Verfahren, Bandmatrizen, Abweichung zur exakten oder exakteren Lösung.

    • Behandlung des Problems der Schleppkurve, einfachere Berechnung mit Hilfe der inversen Funktion.

  • Selbststudium: Siehe links
 Wo 10  
 Wo 11  
 Wo 12  
 Wo 13  
 Wo 14  Selbststudium in Gruppen, Gruppenarbeiten: 
  •   Siehe links
 
 Wo 15  Selbststudium in Gruppen, Gruppenarbeiten: 
  •   Siehe links
 
 Wo 16  Selbststudium in Gruppen, Gruppenarbeiten: 
  •   Siehe links
 
 Vorbereitung

 Modulprüfung

  •  Modulprüfung: 

  • Nach Semesterplan der Abteilung:  08. 09. 2008  09:00

  • Coaching: 

    1. Do. 29.08.2008 7:30 (B72 / Anschlag)

    2. Fr. 05.09.2008 7:30 (B72 / Anschlag)

    3. Auf speziellen Wunsch nach Verabredung (Mail)

 

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Stoffplan/ Input

 

a) Plan oder Hypothese:

Bisher: Basics, Trigonometrie, Einführung in die Stochastik, Funktionen, Differentialrechnung, Integralrechnung, Biegelinie, Matrizen­ und Determinantenrechnung Neu: Funktionentheorie; Differential- und Integralrechnung, Taylorpolynome, Funktionen mit mehreren Variablen
Aufteilung WS:SS = 8:6 =  4:3

Link zu Inhalt der bisherigen Skripts

 Wo 1
  • Einführung, Basics
 
 Wo 2
  • Basics (+Trigonometrie, Selbststudium)
 
 Wo 3
  • Funktionen
 
 Wo 4
  • Funktionen
 
 Wo 5
  • Differentialrechnung
 
 Wo 6
  • Differentialrechnung
 
 Wo 7
  • Differentialrechnung
 
 Wo 8
  • Differentialrechnung
 
 Wo 9
  • Integralrechnung
 
 Wo 10
  • Integralrechnung
 
 Wo 11
  • Integralrechnung
 
 Wo 12
  • Differentialrechnung mit mehreren Variablen
 
 Wo 13
  • Differentialrechnung mit mehreren Variablen
 
 Wo 14
  • Biegelinie
 
 Wo15
  • Approximationen
 
 Wo16
  • Approximationen
 
   Wechsel ins Sommersemester  
 
  • Neue provisorische Planung
 
Wo 1
  • Vektoralgebra
 
Wo 2
  • Vektoralgebra
 
Wo 3
  • Vektoralgebra
 
Wo 4
  • Vektoranalysis
 
Wo 5
  • Vektoranalysis 
  • Nachholen Matrizen und Determinanten
 
Wo 6
  • Matrizen und Determinanten 
 
Wo 7
  • Matrizen und Determinanten 
  • Lineare Abbilldungen
 
Wo 8
  • Lineare Abbilldungen
 
Wo 9
  • Lineare Abbilldungen
 
Wo 10
  • Lineare Abbilldungen
 
Wo 11
  • Lineare Abbilldungen
 
Wo 12
  • Lineare Abbilldungen
 
Wo 13
  • Lineare Abbilldungen, Vorbereitung Modulprüfung
 
Wo 14
  • Vorbereitung Modulprüfung
 
Wo15
  • Vorbereitung Modulprüfung
 
Wo16
  • Vorbereitung Modulprüfung
 
      
     

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b) Stoffplan: Erfahrene Realität 05/06:   Link

 

c) Übungen: Erfahrene Realität  2005/2006   Link         (Anleitungen zu "Was ist wann zu tun?") 

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d) Erfahrung oder Realität 06/07:

   

 S1 Woche  Stoffinhalt (grob)  Bemerk.
 Wo 1
  • Montag: Einführungstag
  • Donnerstag: Beginn unterricht: Vorstellung, Organisation Learning-Management, Mengen, Operationen, Zahlen
    • Einführung: Vorstellung, Kommunikation via Internet, Learningmanagement u.s.w.
    • Basics: 
    • Mengen und Zahlen: Mengenidee, Beziehungen, Mengendarstellungen, Schreibweise, Gesetze (kommutativ, assoziativ, distributiv, leere Menge, Grundmenge, Komplement, Mengendifferenz. Mengenprodukt), Verbindung zur Logik
    • Zahlenaufbau: P, N, N0, Z, Q,  R, C, Enthaltensein, Zahlenmengenerweiterung (wenn eine Gleichung nicht gelöst werden kann...), Darstellung von Q in einem Koordinatensystem
    • Unendlichkeit von P, Probleme mit dem Unendlichen
    • Wurzel aus 2 irrational (Beweis) - (transzendente) Zahlen e, pi, Dezimalbruchentwicklung, Kettenbruchdarstellung
  •  
  • Achtung: Der von der Abteilung Bau abgegebene Stundenplan  hat einen Fehler: Am Donnerstag nachmittags sind 3 und nicht 2 Mathe-Lektionen!
  • Selbststudium siehe Übungen
 Wo 2
  • Rep. Zahlen, algebraisch irrationale und transzendente Zahlen, Merkmale bei Kettenbrüchen
  • Periodische Dezimalbrüche und rationale Zahlen
  • Wurzel aus 2 irrational (Beweis) - transzendente Zahlen e, pi
  • Annäherung durch Intervallschachtelung, Bsp. Wurzel aus 2
  • Potenzen, Regeln, Ausdehnung auf reelle Exponenten
  • Logarithmen (Exponenten) zu einer Basis a, ln: Basis e
  • Logarithmengesetze
  • Typen von Gleichheitszeichen und Gleichungen: Bijektion, Aussage, Funktionsgleichung, Wertzuweisung, Bestimmungsgleichungen,...
  • Arten von Bestimmungsgleichungen (Systeme) und Lösungsstrategien
    • Mit einer oder mehreren Unbekannten (linear: geometrisch einfache Gebilde wie Punkte Geraden, Ebenen,...)
    • Linear: Systeme
    • Quadratisch: Lösungsformeln
    • Grad 3, 4: Formeln von Cardano
    • Grad größer 4: Keine allgemeine exakte Lösungsmethode. Ausweg: Numerisch, Graphisch.....
    • Wurzelgleichungen: Wurzeln durch potenzieren eliminieren.
    • Betragsgleichungen:
      • Betrag durch potenzieren eliminieren.
      • Graphische Lösung
      • Fallunterscheidungen
    • Exponentialgleichungen: Basis gleich machen, wegen Monotonie Exponenten gleich
    • Logarithmische Gleichungen: Basen gleich machen, jeweils alles unter den Logarithmus => Numerus vergleichen
    • Trigonometrische Gleichungen: Diverse Methoden. Goniometrische Formeln verwenden. Z.B. Pythagoras für Sinus und Cosinus....
    • Lineare Gleichungssysteme: Homogene und inhomogene Systeme. 
    • Homogenes System: Immer Nulllösung
    • Lösungsmenge geometrisch interpretierbar, gemeinsame Lösungen von Gleichungen: Schnittmenge
    • Anzahl Lösungen, Möglichkeiten: Widerspruch (keine Lösung), exakt eine Lösung, unendlich viele Lösungen (geometrisches Gebilde, lineare Mannigfaltigkeit).
    • Methoden:
      • Matrixmethode
      • Additionsmethode (Elementarsubstitutionen, systematisch: Gauss-Jordan-Verfahren, Dreiecksform)
      • Gleichsetzungsmethode
      • Einsetzungsmethode (Austauschverfahren)
    • Vieta
    • Beispiel Gauss-Jordan
    • Übungen
 
 Wo 3
  • Gleichungen
    • Kegelschnitte: Kreis, Ellipse, Hyperbel, Parabel
  • Funktionen
    • Begriff, Problem (keine Pfeile auseinander)
    • Df  ,Wf , Intervalle
    • Graphen
    • Implizite Funktion
    • Beispiele
    • Diverse Eigenschaften (pos., neg., monoton wachsend, fallend lokales oder globales Extremum, Maximum, Minimum, gerade, ungerade, Asymptote, Pol, periodisch u.s.w.)
    • Zahlenfolgen
    • Nullfolge 1/n, Konvergenz, Limes (Grenzwert), Beispiele
    • Stetigkeit
    • Grenzwerte einer Funktion in x0
    • Beispiele
    • Stetigkeit in einem Punkt, in einem Intervall...
    • Stetige Fortsetzung, Beispiele
    • Elementare Funktionen: Polynome, Grad (0,1,2,.., n,...)
    • Konstante, lineare, quadratische,... Funktion (Selbststudium)
    • Eigenschaften (Selbststudium)
    • Selbststudium Diagramme: Quadratische, kubische u.s.w. Funktion - bis p.12
 "Linearfaktoren u.s.w." Wo 4
 Wo 4
  • Funktionen: Polynome
    • Linearfaktoren
    • Maximale Anzahl Nullstellen
    • Exakte Anzahl im Komplexen
    • Gleichheit von Polynomen
    • Ganz und gebrochene rationale Funktion (Polynom durch Polynom)
    • Graphen
    • Exponentialfunktion und Inverse: Logarithmusfunktion 
    • Hyperbolische Funktionen und Inverse: Areafunktion
    • Beispiele
 
 Wo 5
  • Hyperbolische und Areafunktionen
  • Darstellung mit Ln 
  • Übungen und Studium der Beispiele
  • Differentialrechnung:
    • Tangentenproblem
    • Geschwindigkeit, Beschleunigung
    • Ableitung, Differenzierbarkeit
    • Differenzenquotient, Differentialquotient
    • Ableitung der konstanten, linearen und quadratischen Funktion
    • Summenregel
    • Konstante mal Funktion
    • Produktregel
    • Anwendung auf Potenzen 
    • Polynome ableiten
    • 1/f(x) ableiten, Quotientenregel, Beispiele
    • Übungen
    • Quotientenregel
    • Ableitung von ln, sin, cos, tan, cot = cgt, xn, x-(-n)
 
 Wo 6
  • Differentialrechnung:
    • Ableitungen von ln und log a (b x^c)
    • Verkettete Funktionen
    • Kettenregel
    • Beispiele
    • Ableiten mit dem Computer 
    • Ableitung der Inversen
    • Anwendungen: Ableitung der Arcusfunktionen, e^x, hyperbolische Funktionen, Areafunktionen, x^(m/n)
    • Beispiele
    • Mittelwertsatz, lokales, Globales Extremum, Randextremum, konvex, konkav u.s.w.
    • Wendepunkt. 
    • Lineare Approximation
 
 Wo 7
  • Differentialrechnung:
    • Weiter mit linearer Approximation, 
    • Beispiele Potenzreihen, Graphik-Beispiele, Demos
    • Differentliale 
    • Kurvendiskussion: konvex und konkav, notwendige und hinreichende Bedingungen für Minima, Maxima, Terrassenpunkte, Wendepunkte
    • Beispiele - Arbeit an diesen
    • Nullstellenberechnung: Bisektionsverfahren, Newton-Methode, Regula Falsi, Fixpunktverfahren 
    • Beispiele
  • Übungen, Prüfungsvorbereitung
  • Stammfunktion (unbestimmtes Integral)
 
 Wo 8
  • Test
  • Integralrechnung:
    • Bestimmtes Integral
    • Ober- Unter- und Zwischensummen, Riemannsche Summen, Konvergenz (Beispiel monoton uns stetig...)
    • Quadratur der Parabel
    • Übungen, Beispiele
    • Intervallteilungen, Verfeinerungen
    • Riemannsches Integral: Definition
    • Integration durch Summierung (Grenzwert)
    • Regeln und Mittelwertsatz
    • Hauptsatz der Infinitesimalrechnung
    • Beispiele
 
 Wo 9
  • Test zurück
  • Bemerkungen zur Lerntechnik
  • Integration: Partielle Integration
  • Beispiele
  • Substitutionsregel als Umkehrung der Kettenregel der Differentialrechnung
  • Beispiele
  • Integration von f ' / f
  • Beispiele
  • Exkurs: |P| = |N| = |Z| = |Q| = |[0,1)| = |R| = |R2| = |Rn| < |P(R)| < |P(P(R))| <….
Nachholen: und dazu Mächtigkeiten von P,N,Z,Q,R,R2,…
 Wo 10
  • Umfragen 
    • Erhebung
    • Pilotstudie zur Mathematik
    • Besprechungen
  • Integration von gebrochen rationalen Funktionen
    • Partialbruchzerlegung
    • Beispiele, Übung
    • Volumen eines Rotationskörpers
    • Länge einer Kurve (2D)
    • Oberfläche eines Rotationskörpers
    • Beispiele, Übungen
  • Beispiele, Übungen (Serien, Stoff um das Thema "Momente", Wikipedia)
 
 Wo 11
  • Wikipedia: Mathematikthemen (Momente zu diversen Graden)
  • Bedeutung des Trägheitsmoment bei der Kreisbewegung wie die Masse bei der gewöhnlichen Bewegung
  • Berechnung des Trägheitsmoments
  • Trägheitsmomente und Flächenmomente (Selbststudium)
  • Numerische Methoden: Rechtecksmethode, Trapezmethode (Simpson)
  • Funktionen mit mehreren Variablen
    • Beispiele
    • Plots
    • Richtungsableitung
 
 Wo 12
  • Partielle Ableitung
  • Gradient, Dimension des Urbildraumes
  • Berechnung der Richtungsableitung aus dem Gradienten und dem Richtungseinheitsvektor
  • Bedeutung des Gradienten: Richtung der stärksten Höhenzunahme, senkrecht auf dem Tangentialvektor zur Höhenlinie 
  • Extrema mit Nebenbedingungen: Lagrange-Methode
  • Berechnung einer Tangentialebene
 
 Wo 13
  • Test
  • Beispiel, Übungen Funktionen mit mehreren Variablen
  • Beginn Approximationen
    • Spezielle Beispiele: Kurven, Kurvenkrümmung, Krümmungskreis,
      Gerade, Kreis, Klothoide, Fresnel-Integrale
    • Approximation durch Taylorpolynome
    • Beispiele on-line
    • Potenzreihen
    • Restgliedabschätzungsformel
    • Beispiele
    • Potenzreihe von Sinus, Cosinus, ex 
 
 Wo 14
  • Endliche und unendliche Reihe, Reihe
  • Harmonische Reihe, Divergenz
  • Alternierende Reihe und Konvergenz
  • Leibnizreihe
  • Geometrische Reihe
  • Majorantenkriterium
  • Zusammenhang zu Potenzreihe
  • Beispiele
  • Konvergenzintervall, Konvergenzradius von Potenzreihen
  • Beispiele
  • Wurzelkriterium
  • Quotientenkriterium
  Selbststudium: 
  • Weiterer Stoff zur Reihenlehre
  • Biegelinie
  • Differenzieren und Integrieren von Reihen
  • Bemerkung zur absoluten und gleichmäßigen Konvergenz
  • Beispiele
 
 Wo 15    
 Wo 16    
 S2 Woche  Stoffinhalt (grob)  Bemerk.
 Wo 1 Vektoren: Repetition und Ausbau
  • Koordinatensysteme: Rechts, links
  • Vektoren: 
    • Erfahrungszugang
    • Genaue Definition geometrischer Vektoren
    • Gleichheit von Vektoren
    • Typen: Frei (hier Normalfall), diverse Arten der Gebundenheit, Ortsvektroen
  • Standardbasis, ONS
  • Parallelogrammaddition
  • Streckungsprodukt
  • Operationen, Additive abelsche Gruppe, mit der Streckung mittels Skalaren Vektorraum (Regeln)
  • Komponentendarstellung
    •  Zerlegung nach vektoriellen Komponenten
    • Zerlegung nach skalaren  Komponenten
  • Herleitung von Gesetzen (z.B. geometrisch evident: Addition von Zeilenvektoren, Mult. mit Skalaren)
  • Spezielle Vektoren als Zeilenvektoren: Einheitsvektor, Nullvektor
  • Differenz, Inverser
  • Gleichheit von Vektoren
  • Euklidsche Länge
  • Linearkombination, Vektorketten
  • Unterräume
  • Definitionen
    • Lineare Abhängigkeit (l.a.), Kriterium
    • Lineare Unabhängigkeit (l.a.), Kriterium
  • Kollinearität, Komplanarität und l.a./l.u.
  • Erzeugendensystem
  • Basis
  • Dimension
  • Basiswechsel
Selbststudium: 
  • Einleitung p.1, 2
  • Beispiele p. 4, 5, 6
 Wo 2 Vektoren: Repetition und Ausbau
  • Parameterdarstellung der Geraden
  • Parameterdarstellung der Ebene
  • Gegenseitige Lage von Geraden: Windschief, parallel, zusammenfallend
  • Schnittpunkt zweier Geraden im Raum
    • Kurze Einführung in die Volumenberechnung des Spats (Parallelepiped) via Determinante (Regel von Sarrus): V=0  <==>  Geraden in einer Ebene
    • Beispiele
  • Gegenseitige Lage zweier Geraden: Parallel, zusammenfallend
    • Kurze Einführung in die Flächenberechnung des Parallelogramms via Determinante: A=0  <==>  Geraden parallel, Beispiele
  • Gegenseitige Lage zweier Ebenen: Allfällige Schnittgerade, Beispiele
    • Schnittgeraden-Berechnungen Raum: Beispiele, z.B. via zwei Punkte oder via Parameterelimination
  • Koordinatengleichung der Geraden in der Grundebene
    • Herleitung aus der Funktionsgleichung
    • Herleitung aus der Parametergleichung
  • Koordinatengleichung der Ebene im Raum
    • Herleitung aus der Parametergleichung
  • Projizierende Ebenen, Hauptebenen
  • Skalarprodukt
    • Idee
    • Definition
    • Gesetze
    • Anwendungen
  • Übungen

 
 Wo 3 Vektoren: Repetition und Ausbau
  • Anwendungen Skalarprodukt
    • Normalenvektor auf eine Gerade, Ebene, Koordinatengleichung
    • Abstand einer Gerade, Ebene vom Ursprung u.s.w.
    • Normalenvektor und Koordinatengleichung
    • Abstand einer Geraden oder Ebenen zum Ursprung
    • Parallele Geraden oder Ebenen
    • Orthogonalzerlegung
    • Berechnung des Fußpunktes
  • Vektorprodukt

    • Definition
    • Eigenschaften 
    • Berechnung
    • Gesetze
    • Kontrolle der Orthogonalität, der Längen-Flächeninhaltsbeziehung, des Rechtssystems
    • Beispiele: Inhalt, Ebenengleichung mit Senkrechtstehen, weitere Beispiele:
    • Flächeninhaltsberechnung, Gleichung der Ebene mit Normalenvektor
    • Abstand Ebene-Ursprung, Gerade-Ursprung
    • Ebene senkrecht zu gegebenen Ebenen durch einen Punkt
    • Spatprodukt: Definition und Berechnung (Determinante, Sarrus) (Selbststudium)
    • Anwendungen in der Statik und Mechanik (Selbststudium)
 Selbststudium:
  • Spatprodukt: Definition und Berechnung (Determinante, Sarrus) 
  • Anwendungen in der Statik und Mechanik 

 

 Wo 4 Vektoren: Repetition und Ausbau
  • Rep. Vektorprodukt

    • Repetition
    • Beispiele
    • Flächenprodukt
    • Bezug zum Vektorprodukt
    • Regeln
  • Spatprodukt 
    • Regeln geometrisch
    • Beispiele
    • Bezug zu Sarrus
    • Verallgemeinerung, Determinantengesetze
    • Sarrus gilt nicht für n > 2: Begründung
    • Abstandberechnung
    • Cramersche Regeln
  • Kreis, Kugel, Kegel, Zylinder
  • Beispiele
  • Weiter mit Übungen
  • B1 Übungen in Gruppen/ indiv.

 Neu: Matrizen

  • Def. Matrix, Gleichheit, Transponierte, Zeilenmatrix, Spaltenmatrix, Nullmatrix, Einheitsmatrix, Diagonalmatrix, symmetrische Matrix, schiefsymmetrische Matrix, obere, untere Dreiecksmatrix 
  • Matrizen und Gleichungssysteme
  • Rechenregeln: Addition, Subtraktion, Streckung (Multiplikation mit Zahl), Beispiele
  • Matrixprodukt und Abbildungen
  • Berechnung des Matrixprodukts, Falk-Schema
  • Beispiele
 
 Wo 5
  • Zusammen multiplizierbare Matrizen
  • Gesetze für plus und mal: bei Matrizen:
    • Matrix und lineare Abbildung
    • Assoziativität
    • Kommutativität nur bei +
    • Distributivgesetze
    • Null- und Einselement
    • Transponieren des Produkts und der Faktoren
    • Inverse der Multiplikation, Inverse Produkts und der Faktoren
    • Rechnen mit Invesen und Transponierten
  • Reguläre und singuläre Matrizen, Regularität, Gleichungssysteme
  • Beispiele, Inversenberechnung
  • Determinanten als Volumen, Rechenregeln
  • Sätze über Determinanten: Determinantenmultiplikationssatz und Folgerungen, Sätze über Determinanten
  • Entwicklungssatz
 
 Wo 6
  • Determinanten
    • Entwicklungssatz
    • Beispiele
      Sätze über Determinanten
    • Beispiele
    • Berechnungen mit Maschinen (Beispiel Excel)
  • Gleichungssysteme
    • Matrixschreibweise
    • Koeffizientenmatrix, erweiterte Koeffizientenmatrix 
    • Gauss-Jordan-Verfahren
    • Elementarumformungen
    • Strategien: Ziel Dreiecksmatrix, rückwärts einsetzen
    • Ziel Diagonalmatrix
  • Testvorbereitung
Rep: Cramersche Regeln:
 Wo 7
  • Test
  • Rep. Gauss-Jordan- Verfahren

    • Elementarumformungen

    • Strategien: Ziel Dreiecksmatrix, rückwärts einsetzen

    • Ziel Diagonalmatrix

    • Was passiert bei Rechtecksmatrizen

    • Möglichkeiten: Widerspruch, exakte Lösung, freie Parameter und unendlich viele Lösungen, überflüssige Gleichungen

  • Charakterisierung der Lösungen:

    • Homogenes und inhomogenes System

    • Nulllösung als Triviallösung beim homogenen System

    • Vektorraumstruktur der homogenen Losungen

    • Beziehung inhomogene - homogene Lösung, lineare Mannigfaltigkeit

    • Inhomogene und partikuläre Lösung

  • Matrixmethode zum Lösen von Gleichungssystemen

  • Regeln von Cramer zum Lösen von Gleichungssystemen

  • Jacobi-Verfahren für Bandmatrizen

  • Übungen, Anwendungen

  • Hinweis zur Methode der kleinsten Quadrate bei linearen Gleichungssystemen (Problem der überbestimmten Gleichungssysteme und der Quasi-Lösungen)

 Nachholen:
  • Rang, Ordnung, Dimension des Lösungsraumes, Rangsatz

  • Kriterium für die Nichtexistenz von Lösungen (Rang der Koeffizientenmatrix < Rang der erweiterten Koeffizientenmatrix)

  • Gauss-Jordan zur Berechnung der inversen Matrix

 Selsbststudium: 

  • Methode der kleinsten Quadrate bei linearen Gleichungssystemen (Problem der überbestimmten Gleichungssysteme und der Quasi-Lösungen)

  • Lösung von Differentialgleichungen numerisch mit Hilfe einer Diskretisierung (numerischen Näherungen, Euler-Methode)

 Wo 8
  • Test retour, Besprechung
  • Jacobi-Verfahren für Bandmatrizen: Durchführung
  • Methode der kleinsten Quadrate bei linearen Gleichungssystemen: Durchführung
  • Differenzenmethode bei Differentialgleichungen (Eulermethode, AWP, RWP): Durchführung
  • Selbststudium:
    • Bandmatrizen, Abweichung zur exakten oder exakteren Lösung.

    • Behandlung des Problems der Schleppkurve, einfachere Berechnung mit Hilfe der inversen Funktion.

 Selbststudium: Vgl. links
 Wo 9
  • Matrizen und lineare Abbildungen 

  • Matrix als Liste der Bildvektoren der Basisvektoren der ONB

  • Konsequenzen für die Abbildung eines Vektors

  • Definition Kern und Image

  • Df Vektorraum ==> auch Kern und Image

  • Urbildraum = Direkte Summe von Kern und Kernsenkrecht 

  • Dim Df = Dim Kern + Dim Im

  • Beispiele, Anwendung auf Gleichungssysteme mit Parametern

  • Spalten einer Matrix als Bilder der ONB

  • Drehmatrix (Ebene)

  • Spiegelungsmatrix

  • Beispiele

  • Projektionsmatrix

 
 Wo 10
  • Beispiele
  • Drehmatrix für Drehungen um Geraden
  • Stundenausfall wegen Auffahrt
 Auffahrtswoche
 Wo 11
  • Konzeption Gruppenarbeiten
  • Eigenwerttheorie: 
    • Berechnung von Eigenwerten und Eigenvektoren einer Matrix
    • Charaktereistisches Polynom
    • Eigenvektoren als Basis
    • Eigenvektoren und Streckung
    • Beispiele
  • Beginn mit Gruppenarbeiten: Gruppenbildung, Themenwahl
  • Arbeit in Gruppen nach Organisationsprinzip der Gruppe
 
 Wo 12
  • Arbeit in Gruppen nach Organisationsprinzip der Gruppe
  • Vortragen der Arbeiten (4 Gruppen)
 Pfingstwoche
 Wo 13
  • Vortragen der Arbeiten (1 Gruppe)
  • Rep. Vektorfunktionen
  • Kurvenlängen
  • Inhalte von Funktionsflächen
  • Zu Differentialgleichungen: Separable D'Gl., Anfangswertproblem
  • Lösen von D'Gl. mit der Maschine
  • Vorbereitungskonzept auf die Modulprüfung
 
 Wo 14
  • Vorbereitung auf die Modulprüfung: Lösen von bisherigen Aufgaben
 Abteilungstag
 Wo 15    
 Wo 16    

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e) Übungsliste (Anleitungen zu "Was ist wann zu tun?") 

 

!!! Sehr wichtig !!!

 

 S1   Übungen und Arbeiten  Bemerk.
 Wo 1
  • Internatmaterial sichten, studieren
  • Skripte, Literatur, Übungsserien, ev. Laptop, Rechner u.s.w. beschaffen
  • Zu bearbeitende Übungsserien: 1/01, 1/02
  • Skript Basics lesen (1. Teil)   
  • Selbststudium Skript Trigonometrie 1. Hälfte (vermutlich nur Repetition)
  • Dazu Übungsserie 06 bearbeiten.
  • Achtung: Der von der Abteilung Bau abgegebene Stundenplan  hat einen Fehler: Am Donnerstag nachmittags sind 3 und nicht 2 Mathe-Lektionen!
  • Download "Daten zu Learningmanagement Mathematik"
  •  
  • Download Skripte und Übungen: Nach mündlicher Mitteilung in der 1. Lektion. Bei Schwierigkeiten Mail, Tel. oder Besuch WIR1 (WIR1 = Kürzel des Dozenten)
  • Skirpte: 
    • Basics, Trigonometrie (Pflicht)
    • Angebra und Analysis empfohlen (Download auf Hauptseite der Skripte oben)
  • Selbststudium Skript Trigonometrie 1. Hälfte (vermutlich nur Repetition)

Zu bearbeitende Serien: 1/01 bedeutet: Vom 1. Jahr Serie 01

 Wo 2
  • Selbststudium: Skript Basics lesen (2. Teil) 
  • Eigenen Taschenrechner in den "Griff bekommen" (Selbststudium!)
  • Zu bearbeitende Übungsserien: 1/03, 1/04
  • Selbststudium Skript Trigonometrie 2. Hälfte (vermutlich nur Repetition)
  • Dazu Übungsserie 06 bearbeiten.
  • Kurze Mathematica-Einführung herunterladen, speichern, öffnen (mit Mathematica - zu finden unter Mathematik-Software und nach der Anleitung durchgehen.)

Das ist sehr viel Arbeit! Wenn nicht alles möglich ist, so wird es später noch ein wenig Zeit dafür geben. Trotzdem: Mache dir immer eine seriöse Planung, die auch eingehlaten werden kann. Kurz-, mittel und langfristig!

  • Eigenen Taschenrechner in den "Griff bekommen" (==> Selbststudium!)
  • Repetiere resp. erarbeite im Selbststudium den noch fehlenden Stoff im "Basic-Script" Seite 12 - 21
  • Selbststudium Skript Trigonometrie 2. Hälfte (vermutlich nur Repetition)
 Wo 3
  • Zu bearbeitende Serien: 1/05, 1/12, (13 soweit noch Zeit vorhanden) 
  • Für die Prüfung empfohlen: Zuletzt bearbeitete Serien
  • Spezielle Vorbereitung für eine kommende Prüfung (Dezember): Serien und Nummern:
    • Serie 1: Aufgabe 3
    • Serie 2 Aufgaben 2a, 3b, c, 5c, 7a
    • Serie 3 Aufgaben 2, 5d, 6d, 7d, 8f
    • Serie 4: Aufgabe 1c
    • Serie 5: Aufgaben 1a, 8
    • Serie 6: Aufgabe 8
    • Serie 12: Aufgaben 1a, 2a, c, 3a, 5d, i, 6c, 7a
  • Selbststudium "Basic-Script" Kegelschnitte (für die Übungen Serie 05)
 
 Wo 4
  • Zu bearbeitende Übungsserien: 1/13, 1/14, 1/15, 1/16 
    • Das ist sehr viel! Es sollen daher nur diejenigen Aufgaben bearbeitet werden, von denen man die Lösung nicht auf den ersten Blick sieht und die zu nagen geben, zu denen aber der Stoff schon bekannt ist. (Es kann manchmal passieren, dass zu einigen Übungen der Stoff erst in den kommenden Tagen behandelt wird oder man nicht immer alles mitbekommen hat. Dann ist es besser, mit der Behandlung noch etwas zuzuwarten oder bei anderen resp. beim Dozenten die fehlenden Informationen einzuholen.)
 
 Wo 5
  • Übungsserien Serien 1/17 - soweit schon möglich - 1/18 1/19 1/20 (1/20 soweit die Zeit noch reicht). - Das ist sehr viel! Es sollen daher nur diejenigen Aufgaben bearbeitet werden, von denen man die Lösung nicht auf den ersten Blick sieht und die zu nagen geben. 
 
 Wo 6
  • Selbststudium
  • Übungsserien 1/17, 1/18 1/19 1/20  (soweit nicht schon erledigt) 
  • Selbststudium Beispiele zur Differentialrechnung, Skript Seiten 19-24
 Wo 7
  • Selbststudium: Repetition (Prüfungsvorbereitung).
 Wo 8
  • Selbststudium
  • Übungsserien 1/20  (soweit nicht schon erledigt) 1/21 1/22 1/23 1/24. - Das ist sehr viel! Es sollen daher nur diejenigen Aufgaben bearbeitet werden, von denen man die Lösung nicht auf den ersten Blick sieht und die zu nagen geben. 
  • Versuche, die Fläche unter der Kurve f(x)=x3 zwischen x=0 und x=a zu berechnen.
 
 Wo 9
  • Repetition + Aufarbeitung nach eigenem Plan
 
 Wo 10
  • Selbststudium Trägheitsmomente (3.4) und Flächenmomente (3.5)
  • Übungsserien 1/24, 1/25, 1/26, 1/27 (Arbeit an diesen Serien nach eigenem Plan)
  • Selbststudium: Siehe links von hier.
 Wo 11
  • Selbststudium Trägheitsmomente (3.4) und Flächenmomente (3.5)
  • Übungsserien 1/24 - 1/30 (Arbeit an diesen Serien nach eigenem Plan)
  • Selbststudium: Siehe links von hier.
 Wo 12
  • Selbststudium Trägheitsmomente (3.4) und Flächenmomente (3.5)
  • Übungsserien 2/9
  • Testvorbereitung: Studium alter Tests
  • Selbststudium: Siehe links von hier.
 Wo 13
  • Übungsserien 2/13 - 2/14 (weiter: 2/15 - 2/17)
  • Selbststudium: Skript über die Biegelinie
 Wo 14
  • Übungsserien 2/13 - 2/17 (+1/31)
 
  • Selbststudium: 
  • Approximation fertig:
    • Weiterer Stoff zur Reihenlehre
    • Biegelinie
    • Differenzieren und Integrieren von Reihen
    • Bemerkung zur absoluten und gleichmäßigen Konvergenz
    • Beispiele
  • Skript über die Biegelinie
 Wo 15-16    
 S2   Übungen und Arbeiten  Bemerk.
 Wo 1 Selbststudium: 
  • Einleitung p.1, 2
  • Beispiele p. 4, 5, 6
 Wo 2  
 Wo 3 Selbststudium:
  • Spatprodukt: Definition und Berechnung (Determinante, Sarrus) 
  • Anwendungen in der Statik und Mechanik 
 Wo 4  
 Wo 5  
 Wo 6   Test vorbereiten!
 Wo 7   Test nachbereiten!
 Wo 8  
 Wo 9  
 Wo 10
  • Übungen
  • Speziell Serie II , 10 
 
Wo 11  Gruppenarbeiten: Siehe linke Seite
Wo 12  
Wo 13  
Wo 14
Wo 15      
Wo 16      

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