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
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- Selbststudium siehe Übungen
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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....
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- Selbststudium siehe Übungen
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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
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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)
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Selbststudium
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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
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Selbststudium
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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
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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
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Selbststudium
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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
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Selbststudium
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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
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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
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Selbststudium: Siehe links
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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)
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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
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Selbststudium: Siehe links
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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
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Selbststudium:
- Nach Angaben von Wo 12
- Beispiele in nebenan genannten Skript
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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
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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)
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Selbststudium: Handout (Anwendungen)
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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
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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
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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
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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 |
|
|
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
|
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Wo 11 |
- Rep. Vektorfunktionen
- Tangentenvektor, Tangenten an Kurven
- Kurvenlängen
- Flächen, Normalenvektor
- Tangenten an Flächen
- Inhalte von Funktionsflächen
|
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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
|
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Wo 13 |
|
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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:
|
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:
|
Wo 16 |
- Weiter Kurzpräsentationen (Themen der Woche 15)
- Selbststudium in Gruppen, Gruppenarbeiten:
- Vordiplome (Link siehe unter Übungen)
|
Selbststudium in Gruppen, Gruppenarbeiten:
|
Vorbereitung
Modulprüfung
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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 Übungsserien: Serien 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.
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- 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.)
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- Selbststudium siehe links
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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 |
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- 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
|
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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
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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 |
- Studium der abgegebenen Literatur (Handout)
- Repetition für Test:
- 24,
25,
26,
27,
(28)
29,
30,
18,
19,
20,
21,
22, 31,
08,
09,
13,
14,
15,
16
17,
13
|
|
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
- Übungen
- Nachbereitung Test
|
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: Siehe rechts
- Übungen
- Korrektur Test!!
- Übungen: Nachholen, was noch nicht erledigt
- Nachholen, was noch nicht : Serien II 1-6:
- Selbststudium: Serien I 32/33, soweit schon möglich
|
Selbststudium:
- Nullmatrix, Einheitsmatrix, Diagonalmatrix,
symmetrische Matrix, schiefsymmetrische Matrix, obere, untere
Dreiecksmatrix
- Übungen vgl. links
|
Wo 6 |
- Übungen: Serien I 32/33, soweit weiter möglich
- Selbststudium: Siehe rechts.
- Literaturstudium: Siehe rechts.
|
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 |
- Übungen: Serien I 32/33/34, soweit schon möglich
- Selbststudium: Siehe rechts.
- Literaturstudium: Siehe rechts.
|
|
Wo 8 |
- Übungen: Serien I 32/33/34: Weiter mit den noch
nicht gemachten Aufgaben
|
|
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 |
- Übungen (soweit noch nicht beendet):
|
|
Wo 12 |
|
|
Wo 13 |
- Übungen (soweit noch nicht beendet):
|
|
Wo 14 |
- Übungen (soweit noch nicht beendet):
- Selbststudium: Anwendungen, Gruppenarbeiten:
- Populationsmodell
- Spannungstensor
- Helmert-Transformation
- Iterationen
|
Selbststudium in Gruppen, Gruppenarbeiten:
|
Wo 15 |
- Übungen (soweit noch nicht beendet):
- Selbststudium in Gruppen, Gruppenarbeiten: Siehe Skript
(Lineare Abbildungen)
- Spannungstensor
- Helmert-Transformation
- Iterationen
- Vorbereitung der Kurzpräsentationen
- Selbststudium in Gruppen, Gruppenarbeiten:
- Detailplan: Plan_für_
den_Schluss (pdf)
|
Selbststudium in Gruppen, Gruppenarbeiten:
|
Wo 16 |
- Selbststudium in Gruppen, Gruppenarbeiten:
|
Selbststudium in Gruppen, Gruppenarbeiten:
|
Vorbereitung
Modulprüfung
|
|
|
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 |
|
|
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.
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Wo 9 |
- Repetition + Aufarbeitung nach eigenem Plan
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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)
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- Selbststudium: Siehe links von hier.
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Wo 11 |
- Selbststudium Trägheitsmomente (3.4) und Flächenmomente (3.5)
- Übungsserien 1/24 - 1/30 (Arbeit an diesen Serien nach
eigenem Plan)
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- Selbststudium: Siehe links von hier.
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Wo 12 |
- Selbststudium Trägheitsmomente (3.4) und Flächenmomente (3.5)
- Übungsserien 2/9
- Testvorbereitung: Studium alter Tests
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- Selbststudium: Siehe links von hier.
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Wo 13 |
- Übungsserien 2/13 - 2/14 (weiter: 2/15 - 2/17)
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- Selbststudium: Skript über die Biegelinie
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Wo 14 |
- Übungsserien 2/13 - 2/17 (+1/31)
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- Selbststudium:
- Approximation fertig:
- Weiterer Stoff zur Reihenlehre
- Biegelinie
- Differenzieren und Integrieren von Reihen
- Bemerkung zur absoluten und gleichmäßigen Konvergenz
- Beispiele
- Skript über die Biegelinie
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Wo 15-16 |
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S2 |
Übungen und Arbeiten |
Bemerk. |
Wo 1 |
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Selbststudium:
- Einleitung p.1, 2
- Beispiele p. 4, 5, 6
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Wo 2 |
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Wo 3 |
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Selbststudium:
- Spatprodukt: Definition und Berechnung
(Determinante, Sarrus)
- Anwendungen in der Statik und Mechanik
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Wo 4 |
- Übungen: Nachholen, was noch nicht erledigt
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Wo 5 |
- Übungen: Nachholen, was noch nicht erledigt
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Wo 6 |
- Übungen: Nachholen, was noch nicht erledigt,
Testvorbereitung
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Test vorbereiten!
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Wo 7 |
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Test nachbereiten!
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Wo 8 |
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Wo 9 |
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Wo 10 |
- Übungen:
- Speziell Serie II , 10
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Wo 11 |
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Gruppenarbeiten: Siehe linke Seite
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Wo 12 |
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Wo 13 |
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Wo 14 |
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Wo 15 |
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Wo 16 |
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Total ... Studierende