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Klasse  B1a / B11a  -  Mathematik 2011/2012    

Link zu dieser Seite (aktuelle Version):  http://rowicus.ch/Wir/TutoringCoaching/KlassenAktuell/work_B1a_11.htm   


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Spezielle Mitteilungen 

 Achtung Testdaten: Link hier!!  

 

 Provisorische Testergebnisse  siehe Link 

 

 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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Stoffbehandlung (Arbeit und Fortschritt)

  

 S1 Woche  Stoffinhalt (grob)  Bemerk.
 Wo 1
  • Montag Einführungstag
  • Lerntechnik
  • Freitag: Abteilungsausflug
  • Lektionen beginnen erst in Woche 2
  • Selbststudium: Siehe Übungen
  • Übungen
 Wo 2

 

  • Einführung, Vorstellung...     Mittwoch Lerntechnik
  • Learningmanagement, Organisation, Rahmen, Kommunikation via Internet
    • 1. Koordinaten
    • 2. Stoff
    • 3. Ziel, Weg, Methoden, Feedback, Team
    • 4. Skript beschaffen, Übungen, Selbststudium ==> Internet: Learningmanagement
    • 5. Lerntechnik, Arbeitstechnik, Selfmanagement ( Vergessenskurve, Lernplateau, Teamarbeit ...)
    • 6. Lernen = erarbeiten * verstehen * behalten * abrufen  *  anwenden. // Faktor = 0 ==> Produkt = 0. Das Problem der Vernetzung im Hirn und der Repetition
    • 7. Rechte und Pflichten des Studenten und der Schule: 
    • ==>Studieren: Selbständig, fleißig arbeiten, Eigenverantwortung
    • 8. Prinzipien, Grundsätze (Selbstdisziplin, aber auch Prüfungen, Noten, lernen fürs Leben, für den Abschluss...)
    • 9. Rechner, Computer, Mathematiksoftware
    • 10. Semesterorganisation Mathematik (Anzahl Noten, Prüfungsreglement, Prüfungsplan, Prüfungsrahmen, erlaubte Unterlagen, formale Anforderungen, Benotungskriterien, Benotung der Übungen und Projekte, Arbeitsnachweismappe, Klassensprecher, Klassenbetreuer, Kopierchef, Sprechstunden)
    • 11. Hilfsmittel (Bibliothek, Taschenrechner, Mathematiksoftware, Literatur)
    • 12. Zeitplanung
    •  
  • Wozu Mathematik?  Link
  • Einführung: Was ist Mathematik? (Über das Wesen der Mathematik)
    • Zahlen, geometrische Gebilde, u.s.w.
      • Was ist eine Zahl, eine Gerade, u.s.w. ==> keine "materiellen Realitäten". 
      • Was ist ein Punkt, eine Ebene  u.s.w. ==> keine "materiellen Realitäten". 
      • Was ist ein Winkel - was ist das Maß des Winkels?  - Unterschied Mathematik (Zahlen) - Physik (Grössen)
      • Historische Grundlagen: "Was ist der Ursprung von allem?" ==> Diverse Theorien. Pythagoras: Alles ist Zahl. 
      • Näheres zu Pythagoras und den Pytagoräern: Ihre Kulturleistung
      • Näheres zu Euklid und den 13 Büchern (Elemente)
    • Beispielhafte Beweise 
    • Wieso beweisen? (Zahlen, geometrische Gebilde, u.s.w.: keine "materiellen Realitäten".)
    • Modell und Wirklichkeit: Modell in der Sprache der Mathematik - Realität 
      • Zusammenhang mathematisches Modell - physikalische Realität: Analogie und Kausalität
      • ==> Naturwissenschaft - Mathematik
      • Das Problem des Maßes: Physikalische Masse (Meter - u.s.w.), an die Erde oder an Naturerscheinungen gebunden - mathematische Masse: Das Beispiel der Winkelmessung: 360 Grad contra rad. Wieso 360?
      • Nochmals: Was ist ein Winkel - was ist das Maß des Winkels? - Unterschied Mathematik (Zahlen) - Physik (Grössen): Analogie und Kausalität - Beobachtung und Logik
      • Wieso fällt der Apfel vom Baum - wie fällt der Apfel vom Baum - Galilei, Newton
      • "Könnte der Apfel wieder hinauffallen?" Beweis? - Die Idee der Gleichbewegung der Atome - Beweise?
    • Wieso beweisen? (Zahlen, geometrische Gebilde, u.s.w.: keine "materiellen Realitäten".)
    • Beispielhafte Beweise 
      • Beispielbeweise: Anzahl der Primzahlen u.s.w.
      • Beispielbeweise: Thales, Außenwinkel im Dreieck, Anzahl der Primzahlen u.s.w.
    • Geschichtlicher Rahmen und Auftrag: Was ist ein Ingenieur - woher kommt diese Disziplin (1. Ecole polytechnique in Paris, Mathematiker Monge, 1715, Todesjahr von Louis XIV, Entwicklung von Frankreich, Kanäle, Bauwerke noch heute). Allen Ingenieuren gemeinsam ist die Mathematik.

 

 Regulärer Stoff: Eventuell eingehen auf 

  • Mengen Operationen und Zahlen: Mengenidee, Beziehungen, Mengendarstellungen, Schreibweise, leere Menge, Grundmenge, Komplement, Mengendifferenz. Mächtigkeit,  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)
  •  
  • Basics:  Achtung Vorschlag: Den angekündigten Kurztest beachten!    Link: Hier klicken
  • Ankündigung Kurztest, Vorschlag: Basics, Trigonomterie letzte Lektion 4. Woche ohne Rechner, mit Formelbuch, Aufgaben aus den Serien. (Wichtig: Exponenten, Logarithmen, quadratische Gleichungen und weitere Dinge.)
  •  
  • Selbststudium:
    • R und C
    • Das Problem der Begriffsschärfe:  |P |= |N|= |N0|= |Z|= |Q|
    • Wurzel aus 2 irrational (Beweis vorgeführt) - (transzendente) Zahlen e, Pi
    • Dezimalbruchentwicklung, periodische und nicht periodische Dezimalbrüche
    • Q: = Menge der periodischen Dezimalbrüche
    • Kettenbruchdarstellungen, Beispiele (rationale Zahlen: abbrechend, goldener Schnitt, e, Pi, usw.
    • Das Problem der Begriffsschärfe:  Wieso |R| "mehr unendlich" ist als |N| 
    • Annäherung durch Intervallschachtelung, Bsp. Wurzel aus 2
    • Potenzen, Regeln, Ausdehnung auf reelle Exponenten
    • Logarithmen (Exponenten) zu einer Basis a, ln: Basis e
    • Logarithmengesetze
    • Probleme mit dem Unendlichen, Darstellung von Q in einem Koordinatensystem, R
    • 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
  • Übungen
 Wo 3
  • Basics:  Achtung Vorschlag: Den angekündigten Kurztest beachten!    Link: Hier klicken
    • Vorschlag: Basics, Trigonomterie letzte Lektion 4. Woche (keine Gegenvorschläge von der Klasse) ohne Rechner, mit Formelbuch, Aufgaben aus den Serien. (Wichtig: Exponenten, Logarithmen, quadratische Gleichungen und weitere Dinge.)
    • Siehe alte Tests unter den Link (Wochen 4 oder 5, Lösungen daneben)
  •  
  • R, C und weitere Zahlen
  • Q ist dicht (d.h. es gibt keine leeren Intervalle in Q, doch in Q hat es Löcher (z.B. Wurzel aus 2) 
  • Wurzel aus 2 nicht rational ==> irrational (Beweis vorgeführt) 
  • Algebraisch irrationale und transzendente Zahlen (z.B. e, Pi)
  • Dezimalbruchentwicklung (Zweideutigkeiten, z. B. 0.9999... = 1.000...)
  • Periodische und nicht periodische Dezimalbrüche
  • Q = Menge der periodischen Dezimalbrüche
  • Kettenbruchdarstellungen, Beispiele (rationale Zahlen: abbrechend, goldener Schnitt, e, Pi, usw.)
  • Es gibt irrationale Zahlen mit periodischen Kettenbrüchen (z.B. ganz schön ist die Zahl des goldenen Schnitts)
  • Definition und Vergleich der Mächtigkeit von unendlichen Mengen: Durch Paarbildung
  • Das Problem der Begriffsschärfe:  |P |= |N|= |N0|= |Z|= |Q| = unendlich
  • Probleme mit dem Unendlichen, Darstellung von Q in einem Koordinatensystem, R
  • Das Problem der Begriffsschärfe:  Wieso |R| "mehr unendlich" ist als |N
  • Annäherung durch Intervallschachtelung, Bsp. Wurzel aus 2
  • Potenzen, Regeln, Ausdehnung auf reelle Exponenten
  • Logarithmen (Exponenten) zu einer Basis a, ln: Basis e
  • Logarithmengesetze, speziell Basiswechsel
  • 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
  • Testvorbereitung: Einige h Arbeit an der letzt-jährigen Prüfung.
  •  
  • Selbststudium:
    • Crashkurs Infinitesimalrechnung (Link)
  • Selbststudium 
    • Kegelschnitte
    • Lösungsmethoden von Gleichungssystemen
  • Test: Datum festgelegt: 20.10.2010, Vorbereitung: Selbststudium
  • Übungen
 Wo 4
  • Beginn Crashkurs Infinitesimalrechnung   Link zu den Unterlagen  (Skriptseite)
    • Tangentensteigung und Geschwindigkeit - das Problem der Differentialrechnung
    • Ableitungen, Beispiele
    • Integralrechnung, Problem
    • Hauptsatz der Infinitesimalrechnung
    • Beispiele
    • Differentialgleichungen
    • Beziehung zwischen 0 und unendlich, Grenzwerte
  • Funktionen: Definition, Begriff
  • Problem (keine Pfeile auseinander)
  • Df  ,Wf , Problem mit dem Wertebereich bei sin(n), n aus N
    • Disktete und nicht diskrete Funktionen
  • Intervalle
    • Beispiele
  • Graphen
  • Implizite Funktion
    • Beispiele
  • Diverse Eigenschaften von Funktionen (z.B. pos., neg., monoton wachsend, fallend, streng, und gewöhnlich,  lokales oder globales Extremum, Maximum, Minimum, Pol,...
  •  
  • Selbststudium:   
 Wo 5
  • Weiter mit "diverse Eigenschaften von Funktionen" (fallend lokales oder globales Extremum, Maximum, Minimum...)
  • Gerade und ungerade Funktionen
  • Asymptoten, Geraden als Asymtoten
  • Beispiele
  • Pol (Bedeutung des Begriffs), Polstelle
  • Testvorbereitung
  • Periodische Funktionen
  • Gerade und ungerade Funktionen, Symmetrien
  • Konstante, lineare, quadratische, kubische und Polynom-Funktionen, Graphen
  • Maximale Anzahl Nullstellen der Polynomfunktionen (= n = Grad)
    • Wieso der Sinus keine Polynomfunktion sein kann
  • Rekursive Funktionen
    • Speziell Fakultäten und Fibonacci-Folgen, Zusammenhang zum goldenen Schnitt und dessen Bedeutung sowie Zusammenhang zur Baugeschichte
  • Test   Korrekturdeckblatt
  •  
  • Selbststudium:
    • Testnachbereitung
    • Diverse Eigenschaften von Funktionen (pos., neg., monoton wachsend, fallend lokales oder globales Extremum, Maximum, Minimum, Asymptote, Pol (Bedeutung des Begriffs), periodisch u.s.w.)
    • Beispiele von Funktionen auf den Zahlen, rekursiv definierte Funktionen
    • Konstante, lineare, quadratische, kubische,... Funktion (Selbststudium)
    • Eigenschaften
    • Selbststudium Diagramme: Quadratische, kubische u.s.w. Funktion - bis p.12
    • Hauptsatz der Algebra
    • Linearfaktoren
    • Maximale Anzahl Nullstellen
    • Exakte Anzahl im Komplexen
    • Diagramme: Rationale und gebrochen rationale Funktionen, Potenzfunktionen inkl. Wurzelfunktionen, Exponentialfunktionen, Logarithmusfunktionen, Hyperbolische Funktionen und Areafunktionen, dazu Repetition Trigonometrische Funktionen und Arcusfunktionen
 
 Wo 6
  •  
  • Testrückgabe, dazu Verbesserung, siehe: Korrekturdeckblatt (alte Version vom Vorjahr: http://rowicus.ch/Wir/Administratives/MerkblattVerbesserungPruefungen.pdf
  • Vorgeschlagen:
    • Schema nach Ermessen auf der Grundlage der Erfahrungen: Max. 14 P.
    • Mit Verbesserung max 20 P, 6 P für die Zusatzarbeit erhalten 
  •  
  • Nochmals Hauptsatz der Algebra: Linearfaktoren, maximale Anzahl Nullstellen
    • Exakte Anzahl NS im Komplexen
    • Beispiele ,Vieta
  • Funktionstypen und ihre Diagramme:
    • Beispiel einer rationalen Funktion, Polynome
    • Rationale und gebrochen rationale Funktionen
    • Potenzfunktionen inkl. Wurzelfunktionen
    • Exponentialfunktionen, Logarithmusfunktionen 
  • Hyperbolische Funktionen und Area-Funktionen, 
  • Trigonometrische Funktionen und Arcusfunktionen
    • Nullstellen
    • Pole
    • Verhalten weit außen
    • Graphen
  • Funktion und Umkehrfunktionen (inverse Funktion)
    • Dazu Begriffe surjektiv, injektiv, bijektiv
    • Beispiele, Graphen (e-Funktion und ln, sin und arcsin, tan und arctan usw.)  
  • Gleichheit von Polynomen
    • Bedingungen für die Berechnung von Koeffizienten gegebener Polynome durch gegebene Punkte
    • Gleichungssysteme für die Koeffizienten
    • Beispiel und Kontrolle  
  • Graphen von hyperbolischen Funktionen und Areafunktionen
  • Verkettete Funktionen
    • Assoziativgesetz für die Verkettung von Funktionen  
    • Umkehrfunktionen
  • Das Problem der Stetigkeit: Unstetig bei Definitionslücken, Sprüngen, Polstellen
    • Komplizierte Stetigkeitsdefinition von Karl Weierstraß mit mehreren Quantoren  
  •  
  • Selbststudium:
    • Gauß-Klammer-Funktion,
    • Signum-Funktion, Betrag und Signum, u.s.w.
      • Skript Zoo der Funktionen
      • Beispiele mit dem Rechner 
    • Einführung in die Problematik des Grenzwertbegriffs
      • Grenzwerte von Folgen , Limesbegriff
      • Nullfolge an = 1/n, Zusammenhang mit dem Höhensatz
      • Umkehrgraphen (reziprok skaliert)
      • Konvexe Schlingen in solchen Graphen
      • Existenz des Grenzwertes und Eindeutigkeit der Berührung der y-Achse
      • Rechnen mit Grenzwerten: Graphischer Nachvollzug der Arithmetik mit Grenzwerten
      • Eine Schlingen mit Grenzwert umfasst eine Andere, womit deren Grenzwert auch bekannt ist
      • Grenzwerte von Funktionen: Unabhängig wählbare Folgen auf der x-Achse und dazu abhängige Folgen auf der y-Achse
      • Komplizierte Grenzwertdefinition von Karl Weierstraß mit mehreren Quantoren  
      • Grenzwertfreie Konvergenzdefinition von Cauchy
      • Der Limes x gegen unendlich (oder auch gegen x0) von p(x)/q(x), wobei x0 eine Nullstelle von q(x) ist: Ausdividieren, ganzer Anteil gibt Asymptote usw.
      • Der Limes von sin(x)/x an der Stelle x = 0 (geometrische Herleitung) 
 
 Wo 7
  •  
  • Gauß-Klammer-Funktion,
  • Signum-Funktion, Betrag und Signum, u.s.w.
    • Skript Zoo der Funktionen
    • Beispiele mit dem Rechner 
  • Einführung in die Problematik des Grenzwertbegriffs
    • Grenzwerte von Folgen , Limesbegriff
    • Nullfolge an = 1/n, Zusammenhang mit dem Höhensatz
    • Umkehrgraphen (reziprok skaliert)
    • Konvexe Schlingen in solchen Graphen  
    • Definition eines Grenzwerts
    • Existenz des Grenzwertes und Eindeutigkeit der Berührung der y-Achse
    • Rechnen mit Grenzwerten: Graphischer Nachvollzug der Arithmetik mit Grenzwerten
    • Eine Schlingen mit Grenzwert umfasst eine andere solche, womit deren Grenzwert auch bekannt ist  
    • Komplizierte Grenzwertdefinition von Karl Weierstraß mit mehreren Quantoren  
    • Regeln für das Rechnen mit Grenzwerten von Folgen
    • Beispiele für Grenzwerte von Folgen
    • Grenzwerte von Funktionen: Unabhängig wählbare Folgen auf der x-Achse und dazu abhängige Folgen auf der y-Achse
    • Komplizierte Grenzwertdefinition von Karl Weierstraß mit mehreren Quantoren  
    • Grenzwertfreie Konvergenzdefinition von Cauchy
    • Der Limes x gegen unendlich (oder auch gegen x0) von p(x)/q(x), wobei x0 eine Nullstelle von q(x) ist: Ausdividieren, ganzer Anteil gibt Asymptote usw.
    • Der Limes von sin(x)/x an der Stelle x = 0 (geometrische Herleitung) 
    • Stetigkeit
    • Stetige Fortsetzbarkeit
  • Die Idee der Differentialrechnung, Herkunft
  • Differentialrechnung
    • Tangentenproblem (Tangentensteigung und Probleme der Physik, z.B. Geschwindigkeit, Beschleunigung)
    • Sehnensteigung und Differenzenquotient
    • Das Problem der Tangentensteigung und des Differenzenquotienten (null durch null ==> Grenzwert)
    • Die Stammfunktion und die Ableitungsfunktion
    • Limes des Differenzenquotienten: Differentialquotient und Ableitungsfunktion
    • Differenzierbarkeit
    • Schreibweisen / Symbolik nach Leibniz und nach Newton
    • Differentiale, infinitesimale "Größen"
    •  
  • Selbststudium:
    • Einfache Beispiele von Ableitungsfunktionen:
      • Ableitung der konstanten Funktion
      • Ableitung der linearen Funktion
      • Ableitung der quadratischen Funktion
    • Summenregel, Linearitätsregel
    • Ableitung von xn (Potenz von x, n  natürliche Zahl)
    • Ableitung eines Polynoms (mit Linearitätsregel)
      • Beispiele
    • Produktregel, Anwendung auf Potenzen, Ableitung der Quadratwurzel
    • Quotientenregel: f(x)/g(x) ableiten
      • Beispiele
    • Ableitung von ln und sin
    • Daraus Ableitung von  tan, cot = cgt, x-(-n)
      • Beispiele, Übungen
    • ln des Betrags, sin, cos, tan, cot = cgt, xn, x(m/n), x-(-n), xr
    • Ableitungen von loga(b xc)
    • Beispiele,Übungen: cos, und damit tan, cot = cgt, x-(-n) u.s.w.
    • Verkettete Funktionen
    • Kettenregel
    • Ableitung der Inversen 
    • Anwendungen: Ableitung der Funktion ex, von Wurzelfunktionen und dann Potenzfunktionen mit rationalem und dann reellem Exponenten.
    • Ableitungen von arcsin(x), arccos(x), arctan(x),...
    • Ableitung der Umkehrfunktion
    • Ableitungen von arcsin(x), arccos(x), arctan(x),...
    • Regel von Bernoulli
    • Ableitung von xx
    • Exponentielles contra polynomiales Wachstum
    • Mittelwertsatz der Differentialrechnung
    • Beispiele, Arbeit an Übungen
    • Nochmals: Ableitungen vom ln des Betrags, Ableitung von loga(b xc) etc.
    • Lineare Approximation, 
    • Differentiale, Beispiele Potenzreihen, Graphik-Beispiele, Demos: Selbststudium
    • Kurvendiskussion: konvex und konkav, notwendige und hinreichende Bedingungen für Minima, Maxima, Terrassenpunkte, Wendepunkte, Extrema,...
    • Beispiele - Arbeit an diesen
    • Übungen 
  •  
  • Repetition:
    • Übungen - Studium der Beispiele im Skript - Graphiken zu Funktionen, speziell:
    • Eigenschaften von Polynomen
    • Diagramme: Quadratische, kubische u.s.w. Funktion - bis p.12
    • Übungen - Studium der Beispiele
    • Graphiken zu Funktionen, Beispiele im Skript, hyperbolische Funktionen und Areafunktionen, dazu Repetition: Trigonometrische Funktionen und Arcusfunktionen
    • Wichtig für Differentialrechnung: ln des Betrags, sin, cos, tan, cot = cgt, xn, x(-n), x-(-n)
    • Wichtig für Differentialrechnung: loga(b xc)
    • Wichtig für Differentialrechnung: Verkettete Funktionen
    • Beispiele, Übungen
 Wo 8
  •  
  • Summenregel, Linearitätsregel
  • Einfache Beispiele von Ableitungsfunktionen:
    • Ableitung der konstanten Funktion
    • Ableitung der linearen Funktion
    • (Ableitung der quadratischen Funktion)
  • Ableitung von xn (Potenz von x, n  natürliche Zahl)
  • Ableitung eines Polynoms (mit Linearitätsregel)
  • Beispiele:
    • Ableitung von Polynomfunktionen (diverse)
    • Berechnung von Minima und Maxima und anderen Punkten
    • Berechnung von Schnittwinkeln zweier Funktionen
  • Produktregel, 
  • Beispiele: 
    • Anwendung auf Potenzen
    • Ableitung der Quadratwurzel
  • Quotientenregel: f(x)/g(x) ableiten
    • Beispiele: Ableitung von 1/xn = x-(-n)
    • Beispiele, Übungen
  • Ableitung von ln(x)
  • Ableitung von sin(x)
  • Ableitung von cos mit Hife von sin2(x) + cos2(x) = 1
  • Daraus Ableitung von  tan, cot = cgt, x-(-n)
  • Ableitungen von loga(b xc)
    • Beispiele, Übungen
  • Verkettete Funktionen
  • Kettenregel
  • Ableitungen von loga(b xc)
    • Beispiele, Übungen
  • Ableitung der Inversen 
  • Ableitung der Funktion ex
  • Ableitung  von Wurzelfunktionen 
  • Ableitung von Potenzfunktionen mit rationalem und dann reellem Exponenten usw.
    • Ableitung von x(m/n), xr
  • Ableitungen von arcsin(x), arccos(x), arctan(x),...
  • Beispiele, speziell Ableitung von xx
  • Lineare Approximation
  • Regel von Bernoulli
  • Exponentielles contra polynomiales Wachstum
  •  
  • Selbststudium:
    • Ableitung des ln des Betrags, 
    • Mittelwertsatz der Differentialrechnung
    • Beispiele, Arbeit an Übungen
    • Lineare Approximation, 
    • Differentiale, Beispiele Potenzreihen, Graphik-Beispiele, Demos: Selbststudium
    • Kurvendiskussion: konvex und konkav, notwendige und hinreichende Bedingungen für Minima, Maxima, Terrassenpunkte, Wendepunkte, Extrema,...
    • Beispiele - Arbeit an diesen
    • Übungen 
    • Differentiale
    • Beispiele, Arbeit an Übungen
    • Lineare Approximation, 
    • Differentiale, Beispiele Potenzreihen, Graphik-Beispiele, Demos: Selbststudium
    • Kurvendiskussion: konvex und konkav, notwendige und hinreichende Bedingungen für Minima, Maxima, Terrassenpunkte, Wendepunkte, Extrema,...
    • Beispiele - Arbeit an diesen
    • Übungen 
  • Anwendung: Nullstellenberechnung: 
    • Bisektionsverfahren (Intervallschachtelungen)
    • Newton-Methode
    • Regula Falsi
    • Fixpunktverfahren 
  • 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
    • Integration von Potenzfunktionen
    • Integration als linearer Operator
    • Partielle Integration mit Elimination von Polynomfunktionen
    • Beispiele
    • Partielle Integration mit Erzeugung einer algebraischen Gleichung
    • Beispiele 
 
 Wo 9
  •  
  • Ableitung des ln des Betrags: ln'(|x|) = ?
  • Das Problem xx = "00" = ?
  • Mittelwertsatz der Differentialrechnung
  • Kurvendiskussion: Konvex und konkav (von oben resp. von unten), Zusammenhang mit der Monotonie
  • Kurvendiskussion: Notwendige und hinreichende Bedingungen für Minima, Maxima, Terrassenpunkte, Wendepunkte, Extrema, ...
  • Beispiele zur Extremwertbestimmung
  • Kurvendiskussion
  • Praktische Beispiele
  • Beispiele - Arbeit an diesen, Arbeit an Übungen
  • Differentiale, Idee der Potenzreihen
  • Weiter mit linearer Approximation, Fehlerrechnung
  • Beispiele - Arbeit an diesen, Übungen 
  • Anwendung: Nullstellenberechnung: 
    • Bisektionsverfahren (Intervallschachtelungen)
    • Regula Falsi
    • Newton-Methode
  •  
  • Selbststudium :
  • Anwendung: Nullstellenberechnung: 
  • 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
    • Integration von Potenzfunktionen
    • Integration als linearer Operator
    • Partielle Integration mit Elimination von Polynomfunktionen
    • Beispiele
    • Partielle Integration mit Erzeugung einer algebraischen Gleichung
    • Beispiele 
 Wo 10
  •  
  • Anwendung: Nullstellenberechnung, weiter mit: 
    • Newton-Methode
    • Fixpunktverfahren
  • Nachtrag Folgen und Reihen:
    • Geometrische Folge
    • Reihe oder Summenfolge einer geometrischen Folge
    • Grenzwert einer geometrischen Reihe
    • Beispiele
    • Arithmetische Folge
    • Reihe oder Summenfolge einer arithmetischen Folge
    • Beispiele
  • Integralrechnung
    • Das Problem der Definition krummer Flächeninhalte
    • Diverse Versuche mit Balken
    • Probleme damit
    • Bestimmtes Integral
    • Ober- Unter- und Zwischensummen, Riemannsche Summen, Konvergenz (Beispiel monoton uns stetig...)
    • Quadratur der Parabel
    • Übungen, Beispiele
    • Intervallteilungen, Verfeinerungen
    • Riemannsches Integral: Definition / andere Integrale
    • Integration durch Summierung (Grenzwert) bei stetigen und monotonen Funktionen, Existenz
      • Das Problem der Balkenhöhen (unterhalb bis oberhalb der Kurve, Differenzen ergeben den Inhalt eines Balkenteils, der mit der Breite gegen 0 geht)
      • Das Problem der maximalen Balkenbreite bei verschiedenen Balkenbreite: Konvergenz gegen 0 im Fall, dass die maximale Balkenbreite gegen 0 geht)
    • Integration bei nicht monotonen und nicht stetigen Funktionen (Zusammensetzung)
    • Regeln und Mittelwertsatz
    • Hauptsatz der Infinitesimalrechnung, Integration mit Hilfe der Stammfunktion
    • Beispiele und Übungen:
    • Integration von f(x)=1/x zwischen 1 und b sowie zwischen 1 und unendlich, Vergleich dieses Integrals mit der harmonischen Reihe (damit Divergenzbeweis), Eulersche Konstante C.
    • Integration von f(x)=1/x2 zwischen 1 und b sowie zwischen 1 und unendlich: Unendlich lange Fläche mit unendlich langem Rand, jedoch nur mit endlichem Inhalt.
    •  
  • Selbststudium: 
    • Beispiele Potenzreihen, Graphik-Beispiele
    • Integralrechnung:
      • Integration von Potenzfunktionen
      • Integration als linearer Operator
      • Partielle Integration mit Elimination von Polynomfunktionen
      • Beispiele
      • Partielle Integration mit Erzeugung einer algebraischen Gleichung
      • Beispiele
    • Nachlesen im Wikipedia 
 Wo 11
  •  
  • Integralrechnung:
    • Integration von Potenzfunktionen (div. Exponentenarten, y = f(x) = 1/xr)
    • Tabelle einfacher Stammfunktionen (unbestimmte Integral, z.B. von ex etc.)
    • Fläche unter der Sinuskurve 
    • Beispiel: Integral des Sinus zwischen 0 und Pi/2 ist 1, obwohl die Kurve krumm und Pi/2 nicht rational ist.
    • Integration als linearer Operator: Linearitätsregeln, Integration von Polynomen
    • Beispiele
    • Partielle Integration (eine Umkehrung der Produkteregel) mit Elimination von Polynomfunktionen durch Differenzieren
    • Beispiele
    • Partielle Integration mit Erzeugung einer algebraischen Gleichung
    • Beispiele
    • Integration des ln(x)
    • Substitutionsregeln als Umkehrung der Kettenregel der Differentialrechnung (1. Art und 2 Art, Verwendung in 2 Richtungen)
    • Das Problem der geeigneten Substitution
    • Spezialfall: Integration von  f '(x) / f(x)
    • Beispiele
    • Partialbruchzerlegungen
    • Beispiele
    •  
  • Selbststudium: 
    • Anwendungen der Integration:
      • Volumen eines Rotationskörpers 
      • Länge einer Kurve (2D) 
      • Oberfläche eines Rotationskörpers 
      • Beispiele, Übungen
      • Schwerpunkte von Flächen
      • Beispiele
      • 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
        • Beispiele zu Flächenmomenten
        • Numerische Methoden: Rechtecksmethode, Trapezmethode (Simpson) 
      • Einführung: Differentialgleichungen, Funktionen mit mehreren Variablen
 
 Wo 12
  •  
  • Anwendungen der Integration:
    • Volumen eines Rotationskörpers 
    • Beispiele
    • Länge einer Kurve (2D) (Funktionsgraph)
    • Beispiele
  • Selbststudium I: 
  • Selbststudium II nach Skript:
    • Einführung: Differentialgleichungen, Biegelinien
    • Lineare D'Gl:
      • Lösung der homogenen Gleichung
      • Lösung der inhomogenen Gleichung
      • Zusammenspiel der homogenen und der inhomogenen Lösungen, partikuläre Lösung
      • Beispiele
    • Numerische Lösungsmethoden: Euler-Methode
    • Anwendungen: Herleitung der Differentialgleichung für die Biegelinie
      • Herleitung der Differentialgleichung für die Biegelinie: Diverse Fälle bei der Biegung (spezielles Skript)
      • Schleppkurve
      • Kettenlinie
      • Klothoide
      • Zu- und Abflussprobleme
      • Knickungsprobleme
 Wo 13
  •  
  • Test retour
    • Wie es damit weitergeht...
  • Einführung: Differentialgleichungen und Bemerkung zu "D'gl. und Biegelinien"
    • Was ist eine Differentialgleichung (D'gl.)? Ordnung der (D'gl.).
    • Beispiele von Differentialgleichungen
    • Klassifikation: Gewöhnliche contra partielle Differentialgleichungen 
    • Ordnung einer Differentialgleichung
    • Implizite contra explizite Differentialgleichung
    • Lineare Differentialgleichung
    •  Modellierung von Naturvorgängen führen zu Differentialgleichungen
    • Beispiele von Modellierungen (auf der Grundlage des plausiblen Ansatzes) und Gewinnung der D'gl. sowie erraten von deren Lösungen:
      • Wachstumsprobleme
      • Populationsmodelle
      • Schwingungen
      • Bahnkurve beim Durchschwimmen eines Flusses
      • Bemerkung zu anderen, z.B. Knickungsgleichung
    • Lösen durch erraten einer Lösung
    • Existenzproblem, Eindeutigkeitsproblem, Stabilitätsproblem für eine Lösung
    • Graphische Methode: Begriffe Linienelement und Richtungsfeld bei D'gl. 1. Ordnun, Lösungen graphisch beschreiben
      • Beispiele: Skizze von Richtungsfeldern
      • Konstruktion von Integralkurven oder Lösungskurven aus dem Richtungsfeld
      • Weitere interessante Kurven im Richtungsfeld: Isokline und Trajektorien
    • 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
      • Hinweise: Kettenlinie, Klothoide
    • Computereinsatz: Lösung "auf Knopfdruck"
    • Numerische Lösungsmethoden: 
      • Euler-Methode
      • Runge-Kutta
      • Anwendungen: Herleitung der Differentialgleichung für die Biegelinie
        • Herleitung der Differentialgleichung für die Biegelinie: Diverse Fälle bei der Biegung (spezielles Skript)
        • Schleppkurve (Hinweis: Selbststudium)
        • Kettenlinie (Hinweis: Selbststudium)
        • Klothoide (Hinweis: Selbststudium)
        • Zu- und Abflussprobleme (Hinweis: Selbststudium)
        • Knickungsprobleme (Hinweis: Selbststudium)
        • Weitere Probleme, Beispiele
    •  
  • Selbststudium: 
    • Trägheitsmomente
      • Weitere Arten von Trägheitsmomenten (polares usw.) 
      • Satz von Steiner 
    • Differentialgleichungen:
      • 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
      • Hinweise: Kettenlinie, Klothoide 
    • Computereinsatz: Lösung "auf Knopfdruck"
    • Anwendungen: Herleitung der Differentialgleichung für die Biegelinie: Diverse Fälle bei der Biegung (spezielles Skript)
    • Schleppkurve 
    • Kettenlinie 
    • Klothoide 
    • Zu- und Abflussprobleme 
    • Knickungsprobleme 
  • 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
 
 Wo 14
  •  
  • Anwendungen: Herleitung der Differentialgleichung für die Biegelinie
    • Herleitung der Differentialgleichung für die Biegelinie: Diverse Fälle bei der Biegung (spezielles Skript)
    • Schleppkurve 
    • Kettenlinie 
    • Knickungsprobleme
    • Klothoide (Hinweis: Selbststudium)
    • Zu- und Abflussprobleme (Hinweis: Selbststudium)
    • Weitere Probleme, Beispiele (Hinweis: Selbststudium)
    •  
  • Selbststudium:
    • Differentialrechnung mit mehreren Variablen:
      • Erzeugung von 3D-Graphiken
      • Zoo der Funktionen, Beispiele
      • Parametrisierte Plots in nichtkartesischen KS (ParametricPlot3D)
      • Erzeugung von 3D-Graphiken, diverse Risse, Höhenkurven
      • Beispiele
      • Richtungsableitung
      • Gradient
      • Minimum, Maximum, Beispiele
      • Bedeutung des Gradienten (erste Feststellungen)
      • Lagrange-Methode: Extrema mit Nebenbedingungen
      • Beispiele
    • "Approximationstheorie" 
      • Klothoide, Fresnel-Integrale: Wie berechnen?
      • Wie berechnen?
        • Taylorpolynome, Tauglichkeit dieser Approximation?
        • Reihentheorie, Konvergenzkriterien
        • Potenzreihen
      • Taylorpolynome:
        • 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)
        • Funktion = Potenzreihe + Restglied
        • Die Problematik des Restglieds
        • Restgliedabschätzung (erst die einfachsten Fälle), Restgliedabschätzungsformel
      • Spezielle Beispiele: Kurven, Kurvenkrümmung, Krümmungskreis,
        Gerade, Kreis
      • Reihentheorie, Konvergenzkriterien Potenzreihen
        • 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
  •  
  • Differentialrechnung mit mehreren Variablen:
    • Definition der Richtungsableitung
      • Berechnung der Richtungsableitung
    • Berechnung des Gradienten
    • Bedeutung des Gradienten
      • Vektor in Richtung maximaler Steigung
      • Vektor Senkrecht auf der Höhenlinie (Niveaulinie)
      • Berechnung des Tangentenvektors auf die Niveaulinie
      • Vektorlänge = Größe der maximalen Steigung
      • Gradient ist 0 in Extrema und Sattelpunkten
    • Lagrange-Methode: 
      • Berechung Extrema mit Nebenbedingungen
      • Berechnung des höchsten oder tiefsten Punktes auf einem Weg auf einer Fläche
    • Beispiele
  • "Approximationstheorie" (Potenzreihenapproximation)
    • Klothoide, Fresnel-Integrale: Wie berechnen?
    • Wie berechnen?
      • Taylorpolynome, Tauglichkeit dieser Approximation?
      • Vorgehen bei Polynomen: Zusammenhang zwischen Ableitungen in einem Punkt und Koeffizienten
      • Muss oder soll in einem Punkt bei einer Funktion auch gelten: Alle Ableitungen sollen dort mit der Ableitung der Funktion übereinstimmen
      • Potenzreihen und Taylorpolynome (endliche Potenzreihen)
  • Taylorpolynome:
    • Zusammenheften einer Funktion und einer Potenzreihe in einem Punkt: Funktionswert und Werte aller n Ableitungen müssen übereinstimmen ==> Taylorpolynome
    • Approximation durch Taylorpolynome
    • Beispiele mit Computeralgebra
  • Approximationsidee: Funktion = Potenzreihe + Restglied
    • Führt auf Problematik des Restglieds (Gleichung immer formulierbar - Gleichung mit einer Unbekannten, dem Restglied - nur brauchbar, wenn Restglied klein) 
    • Restgliedabschätzung (erst die einfachsten Fälle), Restgliedabschätzungsformel
  • Reihentheorie, Konvergenzkriterien, Potenzreihen
    • 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
    • Quotientenkriterium
    • Wurzelkriterium
    • Zusammenhang zu Potenzreihe
    • Endliche und unendliche Reihe, Reihe
    • Beispiele
    • Konvergenzintervall, Konvergenzradius von Potenzreihen
    • Integration und Differentiation von Potenzreihen
    • Beispiele
    • Zur Berechnung der Klothoide mit Hilfe von Potenzreihen
    • Berechnung der Richtung des Tangentenvektors
  • Spezielle Beispiele: Kurven, Kurvenkrümmung, Krümmungskreis,
    Gerade, Kreis
  •  
  • Selbststudium: 
    • Repetition gesamter Stoff
    • Vorbereitung speziell des neuen Stoffs für den Test
      • Stoff ab Funktionen 
      • Differentialrechnung
      • Integralrechnung
      • Differentialgleichungen
      • Differentialrechnung mit mehreren Variablen
    •  
 Wo 16
  •  
  • Vorbereitung der Modulprüfung
    • Lösen von ehemaligen Testaufgeben
    •  
  •    Hier sind wir angekommen   
    •  
  • Selbststudium:
    • Vorbereitung der Modulprüfung
      •  Gesamtrepetition des Stoffes nach eigenem Repetitionsplan! 
      •  Lösen ehemaliger Testaufgaben! 
    • Spezielle Beispiele: Kurven, Kurvenkrümmung, Krümmungskreis,
      Gerade, Kreis
    • Reihentheorie, Konvergenzkriterien Potenzreihen
      • Endliche und unendliche Reihe, Reihe
      • Harmonische Reihe, Divergenz
      • Alternierende Reihe und Konvergenz
      • Leibnizreihe
      • Geometrische Reihe
      • Majorantenkriterium
      • Quotientenkriterium
      • Wurzelkriterium
      • Zusammenhang zu Potenzreihe
      • Endliche und unendliche Reihe, Reihe
      • Beispiele
      • Konvergenzintervall, Konvergenzradius von Potenzreihen
      • Integration und Differentiation von Potenzreihen
      • Beispiele
      • Zur Berechnung der Klothoide mit Hilfe von Potenzreihen
      • Berechnung der Richtung des Tangentenvektors
      •  
 UFZ  Modulprüfung siehe Ankündigung  
 S2 Woche  Stoffinhalt (grob)  Bemerk.
 Wo 1
  •  
  • Übersicht Semester, Prüfungen, Skript
  •  
  • Vektoren, Matrizen, lineare Abbildungen
  • Skript: Skriptseite für Bauingenieure
  • 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
    • Parallelogrammaddition: Gesetze (Abgeschlossenheit, Kommutativität, Assoziativität, neutrales Element, Inverses)
    • Streckungsprodukt
    • Operationen, Additive abelsche Gruppe, mit der Streckung mittels Skalaren Vektorraum (Regeln)
    • Erzeugendensystem
    • Standardbasis, ONS
    • Basis als minimales Erzeugendensystem
    • Dimension
    • 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 Vektor
    • Geometrische Bildung der Differenz
    • Gleichheit von Vektoren
    • Euklidsche Länge (Definition)
    • Linearkombination, Vektorketten
    • Unterräume
    • Definitionen
      • Lineare Abhängigkeit (l.a.), Kriterium
      • Lineare Unabhängigkeit (l.a.), Kriterium
    • Kollinearität, Komplanarität und lineare Abhängigkeit./ Unabhängigkeit
    • Vektormengen geometrisch festgelegt als Vektoren parallel zu euklidschen Grundgebilden (Geraden, Ebenen, Raum)
    •  
  • Selbststudium
    • Lineare Hülle einer Vektormenge
      •  ...
    • Anwendungen: 
      • Addition in Komponenten, Rechtfertigung der Methode
      • Test auf lineare Abhängigkeit und Darstellung eines Vektors in einer neuen Basis
      • Zerlegung eines Vektors in Komponenten, Vorspannung
    • Basiswechsel
    • Einleitung p.1, 2
    • Beispiele p. 4, 5, 6
 Wo 2
  •  
  • Kurze Repetition:
  • Rep. Erzeugendensystem
  • Rep. Standardbasis, ONS
  • Rep. Basis als minimales Erzeugendensystem
  • Rep. Dimension
  • Rep. Komponentendarstellung
    • Zerlegung nach vektoriellen Komponenten
    • Zerlegung nach skalaren  Komponenten
  • Rep. Herleitung von Gesetzen (z.B. geometrisch evident: Addition von Zeilenvektoren, Mult. mit Skalaren)
  • Rep. Spezielle Vektoren als Zeilenvektoren: Einheitsvektor, Nullvektor
  • Rep. Differenz, Inverser
  • Rep. Geometrische Bildung der Differenz
  • Rep. Gleichheit von Vektoren
  • Rep. Euklidsche Länge (Definition)
  • Rep. Linearkombination, Vektorketten
  • Rep. Unterräume
  • Rep. Definitionen
    • Lineare Abhängigkeit (l.a.), Kriterium
    • Lineare Unabhängigkeit (l.a.), Kriterium
  • Rep. Kollinearität, Komplanarität und lineare Abhängigkeit./ Unabhängigkeit
  • Rep. Vektormengen geometrisch festgelegt als Vektoren parallel zu euklidschen Grundgebilden (Geraden, Ebenen, Raum)
  •  
  • Weiter im Stoff:
  • Lineare Hülle einer Vektormenge
  • Anwendungen: 
    • Addition in Komponenten, Rechtfertigung der Methode
    • Test auf lineare Abhängigkeit und Darstellung eines Vektors in einer neuen Basis
    • Basiswechsel
    • Zerlegung eines Vektors in Komponenten
    • Das Problem des Stuhles mit drei oder vier Beinen: Aufteilung der Gewichtskraft in die Beine
    • Das Problem der "Vorspannung"
  • Rep. Euklidsche Länge
  • Rep. Unterräume
  • Parameterdarstellung der Geraden
  • Koordinatengleichung der Geraden in der Grundebene
    • Herleitung aus der Funktionsgleichung
    • Herleitung aus der Parametergleichung
    • Weitere Gleichungen
  • Parameterdarstellung der Ebene
  • Koordinatengleichung der Ebene im Raum
    • Herleitung aus der Parametergleichung
    • Weitere Gleichungen
  • Beispiele
  • Spezielle Lage von Geraden
  • Der Zusammenhang von Geometrie und Gleichungen (Algebra)
    • Geometrische Deutung von Gleichungssystemen
    • Anzahl Lösungen geometrisch
    • Algebraische Übersetzung geometrischer Probleme
  • 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
  • Gegenseitige Lage zweier Ebenen: Allfällige Schnittgerade, Beispiele
    • Schnittgeradenberechnungen Raum: Beispiele, z.B. via zwei Punkte oder via Parameterelimination
  • Projizierende Ebenen, Hauptebenen
  • Skalarprodukt
    • Idee
    • Definition
    • Gesetze
    • Anwendungen
    •  
  • Selbststudium:
  • Anwendungen Skalarprodukt, Beispiele
  • Kurze Einführung in die Flächenberechnung des Parallelogramms via Determinante: A=0  <==>  Geraden parallel, Beispiele
  • Normalenvektor auf eine Gerade, Ebene, Koordinatengleichung
  • Abstand einer Gerade, Ebene vom Ursprung u.s.w.
  • Normalenvektor und Koordinatengleichung
  • Beispiele
 Wo 3
  •  
  • Schnittpunkt zweier Geraden im Raum
  • Gegenseitige Lage von Geraden: Windschief, parallel, zusammenfallend
  • Gegenseitige Lage zweier Geraden: Parallel, zusammenfallend
    • Beispiele
  • Gegenseitige Lage zweier Ebenen: Allfällige Schnittgerade, Beispiele
    • Schnittgeradenberechnungen Raum: Beispiele, z.B. via zwei Punkte oder via Parameterelimination
  • Projizierende Ebenen, Hauptebenen
  • Skalarprodukt
    • Idee
    • Definition
    • Gesetze: Bei Streckung mit Vektor, Was ist mit dem Assosziativgesetz? Neutrales Element, Inverses?  Kommutativität, Distributivität.
    • Skalarprodukt in Koordinaten in einem ONS: Gültigkeit der Formel "Summe von Produkten"
    • Anwendungen; Beispiele
  • Anwendungen Skalarprodukt, Beispiele
  • Kurze Einführung in die Flächenberechnung des Parallelogramms via Determinante: A=0  <==>  Geraden parallel, Beispiele
  • Normalenvektor auf eine Gerade, Ebene / Hyperebene, Koordinatengleichung
  • Abstand einer Gerade, Ebene vom Ursprung u.s.w.
  • Normalenvektor und Koordinatengleichung
  • Beispiele
  • Parallele Geraden oder Ebenen
  • Berechnung des Fußpunktes
  • Kurze Einführung in die Flächenberechnung des Parallelogramms via Determinante: A=0  <==>  Geraden parallel, Beispiele
  • Flächenprodukt
  • Eigenschaften des Flächenprodukts
  •  Beispiele
  • Crash-Kurs: Komplexe Zahlen
    • Problem: Die Wurzel aus (-1) kann keine reelle Zahl sein (Begründung)
    • Die reellen Zahlen sind dicht und lückenlos: Will man die Wurzel aus (-1) als Zahl definieren, so ist dafür auf der Zahlengeraden kein Platz mehr vorhanden. Ausweg: Versuche es mit 2-dimensionalen Vektoren. Konstruktion:
      • Definiere die Wurzel aus (-1) durch den Vektor (0,1)T ===> Komplexe Ebene C.
      • Ein solcher Vektor (a, b)T wird neu als Zahl a + i b definiert, "i" ist das Symbol für imaginär. i wird mit Wurzel aus (-1) identifiziert. a ist die reelle, b die imaginäre Komponente.
    • Forderung: Die Zahlengesetze in R sollen weiter gelten: Additive abelsche Gruppe  (R, +), multiplikative abelsche Gruppe (R\{0}, *), dazwischen Distributivgesetze.
    • Die Addition kann als Vektoraddition im R2 definiert werden.
    • Multiplikation mit reellen Zahlen: Streckung der Vektoren.
    • Multiplikation zwischen zwei komplexen Zahlen: Nach dem Distributivgesetz, angewandt auf die Komponenten.
    • Neuigkeit: Definition der zu z = a + i b konjugierten Zahl z := a - i b.
    • Man berechnet: z * z = |z|2.
    • Damit lässt sich die zu z inverse Zahl z-1 definieren: 
      • z * z-1 = 1 ==> z * z * z-1 = z * 1 = z. ==> |z|2 * z-1 = z * 1 = z.  
      • Da |z|2 eine reelle Zahl ist, kann man sie durch Streckungsmultiplikation neutralisieren:
      • (|z|2)-1 * |z|2 * z-1 =  (|z|2)-1 * z. ==> z-1 =  (|z|2)-1 * z.  Damit ist z-1 eindeutig berechnet.
    • Die geometrische Interpretation der Multiplikation: Drehstreckung. Damit kann man die Multiplikationsgesetze (Gruppengesetze) und die Distributivität quasi ablesen.
    • Das Problem des Potenzierens: Diverse verschiedene komplexe Zahlen führen zu denselben höheren Potenzen.
    • Beim Radizieren ist daher die n-te Wurzel n-fach mehrdeutig. 
    • Daher ist beim Rechnen mit Taschenrechner Vorsicht geboten. Man muss die ausgegebenen n--ten Wurzeln jeweils auch interpretieren können.
  •  
  • Selbststudium:
  • Vektoren:
    • Orthogonalzerlegung  
    • Beispiele
    • Berechnung des Abstandes eines Punktes von einer Geraden mit dem Flächenprodukt
    • Vektorprodukt
    • Definition
    • Eigenschaften   
    • Berechnung Vektorprodukt
    • 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
 Wo 4
  •  
  • Weiter mit komplexen Zahlen:
    • Das Problem des Potenzierens: Diverse verschiedene komplexe Zahlen führen zu denselben höheren Potenzen.
    • Beim Radizieren ist daher die n-te Wurzel n-fach mehrdeutig. 
    • Daher ist beim Rechnen mit Taschenrechner Vorsicht geboten. Man muss die ausgegebenen n--ten Wurzeln jeweils auch interpretieren können.
  • Berechnung Vektorprodukt
    • Definition: Parallelogrammflächeninhalt, senkrechter Vektor, Rechtssystem
    • Gesetze
    • Beispiele, Anwendungen
    • Berechnung mit Flächenprodukten
    • Definition der zyklischen Projektionsvektoren
    • Richtungskosinus-Gesetz
  • Einschub: Matrizenrechnung
    • Matrix und Gleichungssystem
    • Matrix und Abbildung
    • Beispiele
    •  
  • Selbststudium:
  • Berechnung Vektorprodukt
    • 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
  • 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) 
    • Definition
    • Regeln
    • Regeln geometrisch
    • Beispiele
    • Berechnung (Determinante, Sarrus)
    • Verallgemeinerung, Determinantengesetze (Hinweise)
    • Sarrus gilt nicht für n > 3: Begründung, Hinweis (ev. später bei allgemeiner Determinantenberechnung)
    • Abstandberechnung
    • Cramersche Regeln, lösen von Gleichungssystemen mit Determinanten
    • Vektorielle Schreibweise von Gleichungssystemen
    • Die allgemeine Idee der Determinante als Volumen mit Vorzeichen, definierbar mittels der Regeln aus dem 2- und 3-dimensionalen Raum (Ausführung später)
  • Anwendungen in der Statik und Mechanik
  • Kreis, Kugel, Beispiele
  • Kegel, Beispiele
  • Zylinder
  • Einführung in die Darstellung von Vektorkurven und Vektorflächen
  • Beispiele
  • Tangente an eine Kurve
  • Tangentialebene an eine Fläche
  • Zylinder, Beispiele
  • Tangenten an Kreis (Tangentialebene an Kugel), Beispiele
  • Beispiele
  • Beginn mit Matrizen
    • Die Matrix: Matrix als rechteckiges Zahlenschema
    • Gleichheit
    • Diverse Typen: Transponierte, Zeilenmatrix, Spaltenmatrix, Nullmatrix, Einheitsmatrix, Diagonalmatrix, symmetrische Matrix, schiefsymmetrische Matrix, obere, untere Dreiecksmatrix
    • Matrizen und Gleichungssysteme
 Wo 5
  •  
  • Berechnung Vektorprodukt
    • Gesetze
    • Kontrolle der Orthogonalität, der Längen-Flächeninhaltsbeziehung, des Rechtssystems
  • Beispiele: 
    • Flächeninhaltsberechnung, Gleichung der Ebene mit Normalenvektor  
    • Abstand Ebene-Ursprung
    • Abstand Gerade-Ursprung  
    • Inhalt, Ebenengleichung mit Senkrechtstehen, weitere Beispiele
    • Ebene senkrecht zu gegebenen Ebenen durch einen Punkt  
    • Anwendungen in der Statik und Mechanik
  • Spatprodukt: Definition und Berechnung (Determinante, Sarrus) 
    • Definition
    • Regeln
    • Regeln geometrisch
    • Beispiele
    • Berechnung (Determinante, Sarrus)
    • Verallgemeinerung, Determinantengesetze (Hinweise)
    • Sarrus gilt nicht für n > 3: Begründung, Hinweis (ev. später bei allgemeiner Determinantenberechnung)
    • Abstandberechnung
    • Cramersche Regeln, lösen von Gleichungssystemen mit Determinanten
      • Vektorielle Schreibweise von Gleichungssystemen
    • Die allgemeine Idee der Determinante als Volumen mit Vorzeichen, definierbar mittels der Regeln aus dem 2- und 3-dimensionalen Raum (Ausführung später)
  • Kreis, Kugel, Beispiele
  •  
  • Selbststudium: 
  • Kreis, Kugel, Beispiele
  • Kegel, Beispiele
  • Zylinder
  • Einführung in die Darstellung von Vektorkurven und Vektorflächen
  • Beispiele
  • Tangente an eine Kurve
  • Tangentialebene an eine Fläche
  • Zylinder, Beispiele
  • Tangenten an Kreis (Tangentialebene an Kugel), Beispiele
  • Beispiele
  • Beginn mit Matrizen
    • Die Matrix: Matrix als rechteckiges Zahlenschema
    • Gleichheit
    • Diverse Typen: Transponierte, Zeilenmatrix, Spaltenmatrix, Nullmatrix, Einheitsmatrix, Diagonalmatrix, symmetrische Matrix, schiefsymmetrische Matrix, obere, untere Dreiecksmatrix
    • Matrizen und Gleichungssysteme
  • Anwendungen der Vektorrechnung in der Statik und Mechanik
  • Gleichheit von Matrizen 
  • Allgemeine Determinanten von quadratischen Matrizen:
  •  
    • Bedeutung: Volumeninhalt
    • Definition der Determinante mittels den Volumenregeln (n-dim. Spat)
      • Einheitsmatrix (Einheitsbasis) hat Determinante 1
      • Vertauschung zweier benachbarter Spaltenvektors
      • Streckung eines Seitenvektors (Spaltenvektor)
      • Distributivgesetz
    • Entwicklungssatz für die Determinante ==> definiert, da berechenbar
  • Anwendungen des Entwicklungsatzes
  •  
    • Die Transponierte hat die selbe Determinante: Diese ist nach Zeilen oder nach Spalten entwickelbar
    • Zu einer Zeile oder Spalte kann ein Vielfaches einer anderen solchen addiert werden. Dann ändert die Determinante nicht. Das kann man verwenden, um die Matrix in eine Dreiecksform überzuführen. Dann ist die Determinante hier gleich dem Produkt der Diagonalelemente.
  • Anwendungen, Beispiele
  • Damit kann man Volumeninhalte von beliebig hoch dimensionalen Spats berechnen, welche man sich wegen der Dimension gar nicht mehr vorstellen kann.
 Wo 6
  •  
  • Einiges aus der Vektorgeometrie
    • Gleichungen für Kreis und Kugel
    • Gleichungen für Tangente und Tangentialebene
    • Gleichungen für Zylinder
    • Gleichungen für Kegel
    • Beispiele und Anwendungen
    • Geometrieanwendungen im Raum: Platonische Körper und weitere regelmäßige Gebilde
  • Matrizenrechnung:
    • Matrix als Zahlenschema, als Vektor von Listen, als Liste von Vektoren, als Abbildung
    • Gleichheit von Matrizen
    • Matrixaddition und Gleichungssysteme
    • Regeln für die Matrixaddition, Subtraktion, Rückführung auf Vektoraddition (Nullelement ist eine Nullmatrix)
    • Multiplikation Matrix mal Skalar oder Skalar mal Matrix, Rückführung auf Multiplikation eines Vektors mit einer Zahl (Streckung)
    • Anwendung auf Determinanten: (n x n)-Matrix mit Faktor k strecken ==> Determinante mit Faktor kn strecken
    • Beispiele
  • Das Matrixprodukt Matrix mal Vektor, motiviert durch hintereinander ausgeführte lineare Abbildungen (mittels Matrizen)
    • Matrix und Abbildung, Gleichungssystem und Abbildung, Auffindung des Urbildes
    • Matrixmultiplikation: "Lösung eines Gleichungssystem in einer andern Gleichung als Inhomogenität..." oder Matrix und Mehrfache Abbildung
    • Berechnung des Matrixprodukts
  •  
  • Grosses Selbststudium:
  • Testvorbereitung
  • Determinantenberechnung
    • Allgemeine Determinanten von quadratischen Matrizen:
      • Bedeutung: Volumeninhalt
      • Definition der Determinante mittels den Volumenregeln (n-dim. Spat)
        • Einheitsmatrix (Einheitsbasis) hat Determinante 1
        • Vertauschung zweier benachbarter Spaltenvektors
        • Streckung eines Seitenvektors (Spaltenvektor)
        • Distributivgesetz
      • Entwicklungssatz für die Determinante ==> definiert, da berechenbar
    • Anwendungen des Entwicklungsatzes
      • Die Transponierte hat die selbe Determinante: Diese ist nach Zeilen oder nach Spalten entwickelbar
      • Zu einer Zeile oder Spalte kann ein Vielfaches einer anderen solchen addiert werden. Dann ändert die Determinante nicht. Das kann man verwenden, um die Matrix in eine Dreiecksform überzuführen. Dann ist die Determinante hier gleich dem Produkt der Diagonalelemente. (Diagonalisierung)
    • Anwendungen, Beispiele
      • Damit kann man Volumeninhalte von beliebig hoch dimensionalen Spats berechnen, welche man sich wegen der Dimension gar nicht mehr vorstellen kann.
      • Test auf lineare Abhängigkeit: Determinante = 0
      • Cramersche Regeln und Beurteilung der Lösungsmenge von Gleichungssystemen:
        • Nennerdeterminante und Zählerdeterminanten auf gleich 0 testen, drei Fälle: exakte Lösung, keine Lösung, unendlich viele Lösungen
        • Gleichungssysteme mit rationalen Koeffizienten haben rationale Lösungen
    • Matrix und Determinante, Volumenregeln, Berechnung einer höheren Determinante:
      • Entwicklungssatz
      • Determinante der Transponierten
      • Berechnung der Determinante mit Diagonalisierung
    • Anwendung auf Determinanten: (n x n)-Matrix mit Faktor k strecken ==> Determinante mit Faktor kn strecken
    • Beispiele
  • Matrixprodukt
    • Berechnung des Matrixprodukts
    • Matrixmultiplikation: "Lösung eines Gleichungssystem in einer andern Gleichung als Inhomogenität..."
  • Regeln:
    • Zusammen multiplizierbare Matrizen
    • Kommutativität gilt nicht
    • Matrixprodukt und Produktabbildung und Assoziativitätsgesetz
    • Einheitsmatrix als Einselement und Gesetze für diese Matrix
    • Das Bild der Einheitsvektoren und des Einheitswürfels
    • Das Problem der Umkehrabbildung: Existenz und das Problem der Abbildung/Umkehrabbildung eines Würfels auf einen Spat und der Umkehrungsmöglichkeit/ geometrisch
    • Gesetze für die Inverse, falls sie existiert
    • Berechnung einer unbekannten Inversen konkret: Ein Beispiel
    • Distributivgesetze
    • Transponieren des Produkts und der Faktoren
    • Inverse der Multiplikation, Inverse Produkts und der Faktoren
    • Rechnen mit Inversen und Transponierten
    • Matrixgleichungen
    • Reguläre und singuläre Matrizen, Regularität, Gleichungssysteme
  • Der Gauß-Jordan-Algorithmus:
    • Elementarumformungen:
      • Multiplikation einer Gleichung in einem System
      • Ersetzung einer Gleichung durch die Summe dieser Gleichung mit einer andern
      • Vertauschung von Gleichungen in der Reihenfolge
      • Umbenennung der Variablen
    • Das Konzept: Anwendung von Elementaroperationen bis links eine Diagonalmatrix entsteht.
    • Rechts steht dann die Lösung...
    • Rechnen von Beispielen
    • Fälle, alle Gleichungen l.u.:
      • Schlussmatrix n mal n (so breit wie hoch) ==> eindeutige Lösung
      • Schlussmatrix m mal n (breiter als hoch, m<n) ==> unendlich viele Lösungen, Lösungsmenge ist Lineare Mannigfaltigkeit, Dimension n-n
      • Schlussmatrix m mal n (weniger breit als hoch, m>n) ==> Keine Lösung
 Wo 7
  •  
  • Matrix und Determinante, Volumenregeln, Berechnung einer höheren Determinante:
    • Entwicklungssatz
    • Problem der Komplexität
    • Arbeiten mit Unterdeterminanten
    • Determinante der Transponierten
    • Berechnung der Determinante mit Diagonalisierung
    • Berechnung der Determinante bei Dreiecksmatrizen
    • Beispiele
    • Wieso Sarrus für n > 3 nicht gelten kann
  • Repetition: 
    • Matrix, Abbildungen und Gleichungssysteme
    • Matrixaddition 
    • Regeln für die Matrixaddition, Subtraktion, Rückführung auf Vektoraddition (Nullelement ist eine Nullmatrix)
    • Multiplikation Matrix mal Skalar oder Skalar mal Matrix, Rückführung auf Multiplikation eines Vektors mit einer Zahl (Streckung)
    • Beispiele
    • Das Matrixprodukt Matrix mal Vektor
      • Matrixaddition und Gleichungssysteme
      • Matrix und Abbildung, Gleichungssystem und Abbildung, Auffindung des Urbildes
      • Matrixmultiplikation: "Lösung eines Gleichungssystem in einer andern Gleichung als Inhomogenität..." oder Matrix und Mehrfache Abbildung
      • Berechnung des Matrixprodukts
  •  Test
  •  
  • Selbststudium:
    • Berechnung des Matrixprodukts, Beispiele
    • Matrixmultiplikation: "Lösung eines Gleichungssystem in einer andern Gleichung als Inhomogenität..."
  • Regeln:
    • Zusammen multiplizierbare Matrizen "(m x n) (n x k) = (m x k)"
    • Kommutativität gilt nicht (Beispiel)
    • Matrixprodukt,  Produktabbildung und Assoziativitätsgesetz (Assoziativität des Matrixprodukts)
    • Einheitsmatrix als Einselement und Gesetze für diese Matrix (Achtung wegen "(m x n) (n x k) = (m x k)")
    • Das Bild der Einheitsvektoren und des Einheitswürfels
    • Das Problem der Umkehrabbildung: Existenz und das Problem der Abbildung/Umkehrabbildung eines Würfels auf einen Spat und der Umkehrungsmöglichkeit/ geometrisch
    • Gesetze für die Inverse, falls sie existiert (Problem der Kommutativität!)
    • Berechnung einer unbekannten Inversen konkret: Ein Beispiel
    • Distributivgesetze
    • Inverse der Multiplikation, Inverse Produkts und der Faktoren
  • Der Gauß-Jordan-Algorithmus:
    • Elementarumformungen:
      • Multiplikation einer Gleichung in einem System
      • Ersetzung einer Gleichung durch die Summe dieser Gleichung mit einer andern
      • Vertauschung von Gleichungen in der Reihenfolge
      • Umbenennung der Variablen
    • Das Konzept: Anwendung von Elementaroperationen bis links eine Diagonalmatrix entsteht.
    • Rechts steht dann die Lösung...
    • Rechnen von Beispielen
    • Weiter mit dem Gauß-Jordan-Algorithmus:
      • Fälle, alle Gleichungen l.u.:
        • Schlussmatrix n mal n (so breit wie hoch) ==> eindeutige Lösung
        • Schlussmatrix m mal n (breiter als hoch, m<n) ==> unendlich viele Lösungen, Lösungsmenge ist Lineare Mannigfaltigkeit, Dimension n-n
        • Schlussmatrix m mal n (weniger breit als hoch, m>n) ==> Keine Lösung
    • Transponieren des Produkts und der Faktoren
    • Rechnen mit Invesen und Transponierten
    • Matrixgleichungen
    • Reguläre und singuläre Matrizen, Regularität, Gleichungssysteme
    • Gauß-Jordan: Fälle, in denen alle Gleichungen l.u.:
      • Schlussmatrix n mal n (so breit wie hoch) ==> eindeutige Lösung
      • Schlussmatrix m mal n (breiter als hoch, m<n) ==> unendlich viele Lösungen, Lösungsmenge ist Lineare Mannigfaltigkeit, Dimension n-n
      • Schlussmatrix m mal n (weniger breit als hoch, m>n) ==> Keine Lösung
 Wo 8
  •  
  • Repetition:
    • Matrix und Determinante, Volumenregeln, Berechnung einer höheren Determinante:
      • Entwicklungssatz
      • Determinante der Transponierten
      • Berechnung der Determinante mit Diagonalisierung
    • Matrix, Abbildungen und Gleichungssysteme
    • Matrixaddition 
    • Regeln für die Matrixaddition, Subtraktion, Rückführung auf Vektoraddition (Nullelement ist eine Nullmatrix)
    • Multiplikation Matrix mal Skalar oder Skalar mal Matrix, Rückführung auf Multiplikation eines Vektors mit einer Zahl (Streckung)
    • Beispiele
    • Das Matrixprodukt Matrix mal Vektor
      • Matrixaddition und Gleichungssysteme
      • Matrix und Abbildung, Gleichungssystem und Abbildung, Auffindung des Urbildes
      • Matrixmultiplikation: "Lösung eines Gleichungssystem in einer andern Gleichung als Inhomogenität..." oder Matrix und Mehrfache Abbildung
      • Berechnung des Matrixprodukts "Matrix mal Vektor"
  • Matrixprodukt allgemein:
    • Matrix und Abbildung
    • Mehrere Abbildungen hintereinander
    • Matrixprodukt Matrix mal Matrix
    • Berechnung des Matrixprodukts
  • Regeln für das Matrixprodukt :
    • Zusammen multiplizierbare Matrizen, Dimensionierung
    • Kommutativität gilt nicht
    • Matrixprodukt und Produktabbildung und Assoziativitätsgesetz
    • Einheitsmatrix als Einselement und Gesetze für diese Matrix
    • Das Bild der Einheitsvektoren und des Einheitswürfels
    • Das Problem der Umkehrabbildung: Existenz und das Problem der Abbildung/Umkehrabbildung eines Würfels auf einen Spat und der Umkehrungsmöglichkeit/ geometrisch
      • Determinante und Existenz der Umkehrabbildung
    • Gesetze für die Inverse, falls sie existiert
    • Berechnung einer unbekannten Inversen konkret: Das Beispiel der (2 x 2)-Matrix und der (3 x 3)-Matrix
      • Der Gauß-Jordan-Algorithmus zur Lösung von Gleichungssyxtemen:
      • Elementarumformungen:
        • Multiplikation einer Gleichung in einem System
        • Ersetzung einer Gleichung durch die Summe dieser Gleichung mit einer andern
        • Vertauschung von Gleichungen in der Reihenfolge
        • Umbenennung der Variablen
      • Das Konzept: Anwendung von Elementaroperationen bis links eine Diagonalmatrix entsteht.
      • Rechts steht dann die Lösung...
      • Rechnen von Beispielen für Gleichungssysteme
        • Der Fall, wo es keine Lösung gibt
        • Der Fall, wo es unendlich viele Lösungen gibt (Anzahl Parameter): 
          • Ordnung = Rang + Dimension des Lösungsraumes (Rangsatz)
        • Der Fall, wo die Lösung eindeutig ist
          • Ordnung = Rang + Dimension des Lösungsraumes (Rangsatz)
      • Simultane Anwendung für die Spaltenvektoren einer unbekannten inversen Matrix: Inversenberechnung mittels Gauss-Algorithmus
  •  

  • Selbststudium:

    • Distributivgesetze
    • Transponieren des Produkts und der Faktoren
    • Inverse der Multiplikation, Inverse Produkts und der Faktoren
    • Rechnen mit Invesen und Transponierten
    • Reguläre (Determinante ungleich 0) und singuläre (Det = 0) Matrizen, Regularität, Gleichungssysteme
    • Matrixabbildung: 
      • Das Bild einer Gerade ist eine Gerade oder ein Punkt
      • Parallelen gehen in Parallelen über
      • Streckenverhältnisse bleiben erhalten
      • Polygone lassen sich triangulieren in Dreiecke mit achsenparallelen Katheten
      • Andere Flächen lassen sich durch Polygone approximieren
      • Dreiecke und damit Polygone  mit dem Inhalt F0 (und damit beliebige Flächen) werden mit A abgebildet in ebensolche Polygone mit dem Inhalt F = F0 * det(A)
      • Daraus folgt der Determinantenmultiplikationssatz
    • Determinantenmultiplikationssatz, Anwendungen
      • Die Determinante der inversen Matrix
      • Nichtexistent der Inversen einer singulären Matrix
    • Inverse eines Matrixprodukts = Produkt der Inversen in umgekehrter Reihenfolge
    • Ebensolcher Satz für Transponierte Matrizen 
    • Reguläre und singuläre Matrizen, Regularität, Gleichungssysteme
    • Matrixgleichungen
    • Drehmatrizen
    • Weiter mit dem Gauß-Jordan-Algorithmus:
      • Fälle, alle Gleichungen l.u.:
        • Schlussmatrix n mal n (so breit wie hoch) ==> eindeutige Lösung
        • Schlussmatrix m mal n (breiter als hoch, m<n) ==> unendlich viele Lösungen, Lösungsmenge ist Lineare Mannigfaltigkeit, Dimension n-n
        • Schlussmatrix m mal n (weniger breit als hoch, m>n) ==> Keine Lösung
    • Transponieren des Produkts und der Faktoren
    • Rechnen mit Invesen und Transponierten
    • Matrixgleichungen
    • Reguläre und singuläre Matrizen, Regularität, Gleichungssysteme
    • Gauß-Jordan: Fälle, in denen alle Gleichungen l.u.:
      • Schlussmatrix n mal n (so breit wie hoch) ==> eindeutige Lösung
      • Schlussmatrix m mal n (breiter als hoch, m<n) ==> unendlich viele Lösungen, Lösungsmenge ist Lineare Mannigfaltigkeit, Dimension n-n
      • Schlussmatrix m mal n (weniger breit als hoch, m>n) ==> Keine Lösung
 Wo 9
  •  
  • Selbststudium, Repetition:

    • Distributivgesetze
    • Transponieren des Produkts und der Faktoren
    • Inverse der Multiplikation, Inverse Produkts und der Faktoren
    • Rechnen mit Invesen und Transponierten
    • Reguläre (Determinante ungleich 0) und singuläre (Det = 0) Matrizen, Regularität, Gleichungssysteme
    • Matrixabbildung: 
      • Das Bild einer Gerade ist eine Gerade oder ein Punkt
      • Parallelen gehen in Parallelen über
      • Streckenverhältnisse bleiben erhalten
      • Polygone lassen sich triangulieren in Dreiecke mit achsenparallelen Katheten
      • Andere Flächen lassen sich durch Polygone approximieren
      • Dreiecke und damit Polygone  mit dem Inhalt F0 (und damit beliebige Flächen) werden mit A abgebildet in ebensolche Polygone mit dem Inhalt F = F0 * det(A)
      • Daraus folgt der Determinantenmultiplikationssatz
    • Determinantenmultiplikationssatz, Anwendungen
      • Die Determinante der inversen Matrix
      • Nichtexistent der Inversen einer singulären Matrix
    • Inverse eines Matrixprodukts = Produkt der Inversen in umgekehrter Reihenfolge
    • Ebensolcher Satz für Transponierte Matrizen 
    • Reguläre und singuläre Matrizen, Regularität, Gleichungssysteme
    • Drehmatrizen
    • Weiter mit dem Gauß-Jordan-Algorithmus:
      • Fälle, alle Gleichungen l.u.:
        • Schlussmatrix n mal n (so breit wie hoch) ==> eindeutige Lösung
        • Schlussmatrix m mal n (breiter als hoch, m<n) ==> unendlich viele Lösungen, Lösungsmenge ist Lineare Mannigfaltigkeit, Dimension n-n
        • Schlussmatrix m mal n (weniger breit als hoch, m>n) ==> Keine Lösung
    • Transponieren des Produkts und der Faktoren
    • Rechnen mit Invesen und Transponierten
    • Matrixgleichungen
    • Reguläre und singuläre Matrizen, Regularität, Gleichungssysteme
    • Gauß-Jordan: Fälle, in denen alle Gleichungen l.u.:
      • Schlussmatrix n mal n (so breit wie hoch) ==> eindeutige Lösung
      • Schlussmatrix m mal n (breiter als hoch, m<n) ==> unendlich viele Lösungen, Lösungsmenge ist Lineare Mannigfaltigkeit, Dimension n-n
      • Schlussmatrix m mal n (weniger breit als hoch, m>n) ==> Keine Lösung
    • Skript
      • Jacobi-Verfahren, Bandmatrizen, Abweichung zur exakten oder exakteren Lösung.
      • Behandlung des Problems der Schleppkurve, einfachere Berechnung mit Hilfe der inversen Funktion.
 Wo 10
  •  
  • Selbststudium, Repetition:

    • Distributivgesetze
    • Transponieren des Produkts und der Faktoren
    • Inverse der Multiplikation, Inverse Produkts und der Faktoren
    • Rechnen mit Invesen und Transponierten
    • Reguläre (Determinante ungleich 0) und singuläre (Det = 0) Matrizen, Regularität, Gleichungssysteme
    • Matrixabbildung: 
      • Das Bild einer Gerade ist eine Gerade oder ein Punkt
      • Parallelen gehen in Parallelen über
      • Streckenverhältnisse bleiben erhalten
      • Polygone lassen sich triangulieren in Dreiecke mit achsenparallelen Katheten
      • Andere Flächen lassen sich durch Polygone approximieren
      • Dreiecke und damit Polygone  mit dem Inhalt F0 (und damit beliebige Flächen) werden mit A abgebildet in ebensolche Polygone mit dem Inhalt F = F0 * det(A)
      • Daraus folgt der Determinantenmultiplikationssatz
    • Determinantenmultiplikationssatz, Anwendungen
      • Die Determinante der inversen Matrix
      • Nichtexistent der Inversen einer singulären Matrix
    • Inverse eines Matrixprodukts = Produkt der Inversen in umgekehrter Reihenfolge
    • Ebensolcher Satz für Transponierte Matrizen 
    • Reguläre und singuläre Matrizen, Regularität, Gleichungssysteme
    • Drehmatrizen
    • Weiter mit dem Gauß-Jordan-Algorithmus:
      • Fälle, alle Gleichungen l.u.:
        • Schlussmatrix n mal n (so breit wie hoch) ==> eindeutige Lösung
        • Schlussmatrix m mal n (breiter als hoch, m<n) ==> unendlich viele Lösungen, Lösungsmenge ist Lineare Mannigfaltigkeit, Dimension n-n
        • Schlussmatrix m mal n (weniger breit als hoch, m>n) ==> Keine Lösung
    • Transponieren des Produkts und der Faktoren
    • Rechnen mit Invesen und Transponierten
    • Matrixgleichungen
    • Reguläre und singuläre Matrizen, Regularität, Gleichungssysteme
    • Gauß-Jordan: Fälle, in denen alle Gleichungen l.u.:
      • Schlussmatrix n mal n (so breit wie hoch) ==> eindeutige Lösung
      • Schlussmatrix m mal n (breiter als hoch, m<n) ==> unendlich viele Lösungen, Lösungsmenge ist Lineare Mannigfaltigkeit, Dimension n-n
      • Schlussmatrix m mal n (weniger breit als hoch, m>n) ==> Keine Lösung
    • Matrizen und Gauß-Jordan-Algorithmus: Übersetzung der Elementarsubstitutionen in die Sprache der Matrixmultiplikationen.
    • Berechnung durch rekursive Entwicklung
    • Neu: Bandmatrizen, Algorithmen, Inverseberechung, Jaccobi-Verfahren
    • Neu: Berechnungen mit Maschinen (Beispiel Excel, Rechner, Computeralgebra-Programm)  
 Wo 11
  •  
  • Distributivgesetze
  • Transponieren des Produkts und der Faktoren
  • Inverse der Multiplikation, Inverse Produkts und der Faktoren
  • Rechnen mit Invesen und Transponierten
  • Reguläre (Determinante ungleich 0) und singuläre (Det = 0) Matrizen, Regularität, Gleichungssysteme
  • Matrixabbildung: 
    • Das Bild einer Gerade ist eine Gerade oder ein Punkt
    • Parallelen gehen in Parallelen über
    • Streckenverhältnisse bleiben erhalten
    • Polygone lassen sich triangulieren in Dreiecke mit achsenparallelen Katheten
    • Andere Flächen lassen sich durch Polygone approximieren
    • Dreiecke und damit Polygone  mit dem Inhalt F0 (und damit beliebige Flächen) werden mit A abgebildet in ebensolche Polygone mit dem Inhalt F = F0 * det(A)
    • Daraus folgt der Determinantenmultiplikationssatz
    • Determinantenmultiplikationssatz, Anwendungen
    • Die Determinante der inversen Matrix
    • Nichtexistent der Inversen einer singulären Matrix
  • Inverse eines Matrixprodukts = Produkt der Inversen in umgekehrter Reihenfolge
  • Ebensolcher Satz für Transponierte Matrizen 
  • Reguläre und singuläre Matrizen, Regularität, Gleichungssysteme...
  • Rechnen mit Inversen und Transponierten, Matrixgleichungen
  • Eigenwerte und Eigenvektoren
    • Eigenwertproblem
    • Berechnung der EW, charakteristisches Polynom
    • Berechnung der EV
    • Beispiele
    • Rep. Eigenwerte, Eigenvektoren, Bsp. M={{-3, 10, -22}, {17, -32, 79}, {8, -16, 39}}
    • Problem: Ungenaue EW führen bei den EV auf ein Gleichungssystem, das nur die Nulllösung hat.
    • M = X . Dl . Inverse[X]
    • Eigenvektoren als Basis
    • Konstr. von Matrizen: X und Dl vorgeben. M damit berechnen...
    • Beispiele (z.B. Spiegelungsmatrix)
  •  
  • Selbststudium
    • Det = Produkt der EW
    • Verschiebungsmatrix, projektive Koordinaten
    • Drehmatrix im Raum
    • Beispiele
    • Determinantenmultiplikationssatz
    • Potenzen von Matrizen
  • Gleichungssysteme
    • Gauß-Jordan-Algorithmus: Fälle, in denen alle Gleichungen l.u.:
      • 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

      • Fälle, alle Gleichungen l.u.:
        • Schlussmatrix n mal n (so breit wie hoch) ==> eindeutige Lösung
        • Schlussmatrix m mal n (breiter als hoch, m<n) ==> unendlich viele Lösungen, Lösungsmenge ist Lineare Mannigfaltigkeit, Dimension n-n
        • Schlussmatrix m mal n (weniger breit als hoch, m>n) ==> Keine Lösung
      • Rangsatz: Ordnung = Rang + Dimension 
      • Beispiele  
      • Reguläre und singuläre Matrizen, Regularität, Gleichungssysteme
      • Möglichkeiten: Widerspruch, exakte Lösung, freie Parameter und unendlich viele Lösungen, überflüssige Gleichungen  
    • 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  
    • Beispiele
  • Matrizen und Gauß-Jordan-Algorithmus: Übersetzung der Elementarsubstitutionen in die Sprache der Matrixmultiplikationen. 
  • Berechnung durch rekursive Entwicklung
  • Berechnungen mit Maschinen (Beispiel Excel, Rechner, Computeralgebra-Programm)
  • Bandmatrizen, Algorithmen, Inverseberechung, Jaccobi-Verfahren
  • 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

    • Abbildung von Geraden, Ebenen, Hyperebenen....

    • Beispiele, Repetition:

      • Die Bilder der Vektoren einer Orthonormalbasis sind die Spaltenvektoren der Matrix.

      • Bild einer Linearkombination = Linearkombination der Bilder der verwendeten Vektoren
        • Speziell: Das Bild einer Geraden ist eine Gerade, falls der Kern Dimension null hat.
        • Sonst ist das Bild ein Punkt
        • Das Bild einer Ebene ist eine Ebene, falls der Kern Dimension null hat usw.
  • Drehmatrix..
  • Anwendung auf Probleme wie
    • Drehmatrix in der Ebene
    • Streckungsmatrizen
    • Projektion auf eine Gerade in der Ebene
    • Projektion auf eine Ebene im Raum
    • Drehung um eine Achse im Raum
    • Spiegelung an einer Geraden in der Ebene
    • Spiegelung an einer Ebenen im Raum
    • Beispiel: 
      • Konstruktion der Matrix zu einer Ebenenspiegelung. 
  • Optimale Lösung bei überbestimmten Gleichungssystemen
  • Methode der kleinsten Quadrate bei linearen Gleichungssystemen (Problem der überbestimmten Gleichungssysteme und der Quasi-Lösungen), Durchführung, Beispiele
  • Differenzenmethode bei Differentialgleichungen (Eulermethode, AWP, RWP): Durchführung, Beispiele
  • Jacobi-Verfahren, Bandmatrizen, Abweichung zur exakten oder exakteren Lösung.

  • Beispiele mit dem Computer

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

  • Vektorkurven im R2 und im R3
  • Glatte Kurven und Spitzen
  • Beispiele 
  • Rep. Vektorfunktionen
  • Tangentenvektor, Tangenten  an Kurven
  • Kurvenlängen
  • Flächen, Normalenvektor
  • Tangenten an Flächen
  • Inhalte von Funktionsflächen
  • Größerer Exkurs in die Geometrie der Griechen (die Tetraktys und wie man damit die Welt der platonischen Körper und der Kachelungen in der Ebene aufbaut)
 Wo 12
  •  
  • Eigenwertprobleme
    • Rep.: Berechnung der Streckungsrichtungen zu gegebenen Matrizen: Eigenwertprobleme
      • Berechnung der Eigenwerte: Charakteristische Polynome
      • Berechnung der Eigenvektoren
      • Beispiel einer Projektionsmatrix
      • Beispiel einer Kollineationsmatrix
    • Das Problem der Konstruktion von Matrizen, welche Vektoren in gegebene Vielfache strecken
    • Kollineation: Gegeben Fixgerade, Punkt, Bildpunkt. Abbildung weiterer Punkte und auch einer Figur. Berechnung der Bilder und des Inhalts des Bildes
    • Produkt der Eigenwerte = Determinante: Det = Produkt der EW
    • Abbildung einer Figur: Bildinhalt = Urbildinhalt mal Determinante
    • Spezialfall: Urbildinhalt ist schon eine Determinante ==> Determinantenmultiplikationssatz
    • Eigenwerte und potenzierte Matrizen
      •  Anwendungen auf Iterationen
    • EW und EV einer Matrix und Beziehung zu EW und EV der inversen Matrix 
    • EW und EV einer Matrix und Beziehung zu EW und EV der transponierten Matrix 
  • Verschiebungsmatrix, projektive Koordinaten
  • Drehmatrix im Raum:
    • Zusammensetzung der Abbildungsmatrix: Konstruktion mittels Teilschritten. Benutzung einer lokalen ONB und Matrix mit Bildern der alten ONB als neue ONB
    • Beispiel
  • Potenzen von Matrizen
  •  
  • Nachtests für Nachzügler
  •  
  • Selbststudium:
  • Rep.: Nochmals Drehungen, Drehmatrix:
    • Drehmatrix in der Ebene
    • Streckungsmatrizen
    • Projektion auf eine Gerade in der Ebene
    • Projektion auf eine Ebene im Raum
    • Drehung um eine Achse im Raum
    • Drehung durch Abbildung auf das Standard-KS, dort drehen, Rückabbildung
    • Problem der Normierung des KS bei Drehungen (Drehungen auf Ellipsen)
    • Drehung im KS mit der Drehachse, Berechnung der dort vorhandenen Koord.
    • Beispiele
    • Drehmatrix..
    • Anwendung auf Probleme wie
    • Spiegelung an einer Geraden in der Ebene
    • Spiegelung an einer Ebenen im Raum
    • Beispiel: 
    •  
      • Konstruktion der Matrix zu einer Ebenenspiegelung. 
  • Gleichungssysteme
    • Gauß-Jordan-Algorithmus: Fälle, in denen alle Gleichungen l.u.:
      • 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

      • Fälle, alle Gleichungen l.u.:
        • Schlussmatrix n mal n (so breit wie hoch) ==> eindeutige Lösung
        • Schlussmatrix m mal n (breiter als hoch, m<n) ==> unendlich viele Lösungen, Lösungsmenge ist Lineare Mannigfaltigkeit, Dimension n-n
        • Schlussmatrix m mal n (weniger breit als hoch, m>n) ==> Keine Lösung
      • Rangsatz: Ordnung = Rang + Dimension 
      • Beispiele  
      • Reguläre und singuläre Matrizen, Regularität, Gleichungssysteme
      • Möglichkeiten: Widerspruch, exakte Lösung, freie Parameter und unendlich viele Lösungen, überflüssige Gleichungen  
    • 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  
    • Beispiele
  • Matrizen und Gauß-Jordan-Algorithmus: Übersetzung der Elementarsubstitutionen in die Sprache der Matrixmultiplikationen. 
  • Berechnung durch rekursive Entwicklung
  • Berechnungen mit Maschinen (Beispiel Excel, Rechner, Computeralgebra-Programm)
  • Bandmatrizen, Algorithmen, Inverseberechung, Jaccobi-Verfahren, Abweichung zur exakten oder exakteren Lösung.
  • Beispiele mit dem Computer

  • 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

    • Abbildung von Geraden, Ebenen, Hyperebenen....

    • Beispiele, Repetition:

      • Die Bilder der Vektoren einer Orthonormalbasis sind die Spaltenvektoren der Matrix.

      • Bild einer Linearkombination = Linearkombination der Bilder der verwendeten Vektoren
        • Speziell: Das Bild einer Geraden ist eine Gerade, falls der Kern Dimension null hat.
        • Sonst ist das Bild ein Punkt
        • Das Bild einer Ebene ist eine Ebene, falls der Kern Dimension null hat usw.
  • Optimale Lösung bei überbestimmten Gleichungssystemen
  • Methode der kleinsten Quadrate bei linearen Gleichungssystemen (Problem der überbestimmten Gleichungssysteme und der Quasi-Lösungen), Durchführung, Beispiele
  • Differenzenmethode bei Differentialgleichungen (Eulermethode, AWP, RWP): Durchführung, Beispiele
  • Behandlung des Problems der Schleppkurve, einfachere Berechnung mit Hilfe der inversen Funktion.  

  • Vektorkurven im R2 und im R3
  • Glatte Kurven und Spitzen
  • Beispiele 
  • Rep. Vektorfunktionen
  • Tangentenvektor, Tangenten  an Kurven
  • Kurvenlängen
  • Flächen, Normalenvektor
  • Tangenten an Flächen
  • Inhalte von Funktionsflächen
  • Größerer Exkurs in die Geometrie der Griechen (die Tetraktys und wie man damit die Welt der platonischen Körper und der Kachelungen in der Ebene aufbaut)
  •  
  • Was passiert mit Eigenwerten und Eigenvektoren bei Matrixmultiplikation?
  • Drehmatrix und Eigenwerte sowie Eigenvektoren
  • Matrizen und Gauß-Jordan-Algorithmus: Übersetzung der Elementarsubstitutionen in die Sprache der Matrixmultiplikationen.   

   Link: Themenliste Mathematik Gruppenpraesentationen

  Hauptprobleme:

  1. Über optimale Lösungen bei überbestimmten Gleichungssystemen (Methode der kleinsten Quadrate bei linearen Gleichungssystemen, Problem der überbestimmten Gleichungssysteme und der Quasi-Lösungen, Durchführung, Beispiele)
  2. Über die Helmert-Transformation
  3. Über die Biegelinie 
  4. Über den Spannungstensor

  Nebenprobleme, wenn die Hauptprobleme vergeben sind:

  1. Über die Differenzenmethode bei Differentialgleichungen (Eulermethode, AWP, RWP): Durchführung, Beispiele 
  2. Über Elementarsubstitutionen, übersetzt in die Sprache der Matrixmultiplikationen (Matrizen und Gauß-Jordan-Algorithmus
  3. Über Computermodelle, Simulationen (Populationsmodelle und Eigenwertprobleme
  4. Über Rekursion und Iteration (Bandmatrizen, Algorithmen, Inverseberechung z.B. mit Jaccobi-Verfahren usw.)
  5. Über Geometrie mit dem Computer, Raumgeometrie, Fraktale
  6. Über die Anwendungen von komplexen Zahlen
  7. Über die Anwendungen von Vektorfunktionen (Kurven, Flächen, Tangenten usw., Schleppkurve, einfachere Berechnung mit Hilfe der inversen Funktion)
  8. Über Wahrscheinlichkeit (dieses Thema wird nur unter besonderen Umständen vergeben, da es im nächsten Semester im Rahmen des Wahlpflichtmoduls Statistik behandelt wird) 
 Wo 13
  •  
  • Praktische Anwendungen, Beispiele: Gruppenarbeit
    • Schräge Projektion eines Würfels auf eine Ebene im Raum, Projektionsmatrix berechnen, Situation exakt zeichnen in Falschperspektive....
    •  
  • Nachtests für Nachzügler
  •  
  • Selbststudium 
    • Was passiert mit Eigenwerten und Eigenvektoren bei Matrixmultiplikation?
    • Drehmatrix und Eigenwerte sowie Eigenvektoren
    • Vektorkurven im R2 und im R3
    • Glatte Kurven und Spitzen
    • Beispiele 
    • Rep. Vektorfunktionen
    • Tangentenvektor, Tangenten  an Kurven
    • Kurvenlängen
    • Flächen, Normalenvektor
    • Tangenten an Flächen
    • Inhalte von Funktionsflächen
    • Bisher ausgelassener Stoff:
      • Optimale Lösung bei überbestimmten Gleichungssystemen
      • Helmert-Transformation
      • Populationsmodell
      • Spannungstensor
      • Iterationen, Computermodelle, Simulationen, ...
      • Grundlagen der Wahrscheinlichkeit
      • Biegelinien
      • Ausblicke: Beispiele zu Fraktalen
      • Ausblicke: Raumgeometrie
      • Ausblicke: Geometrie mit dem Computer
    • Matrizen und Gauß-Jordan-Algorithmus: Übersetzung der Elementarsubstitutionen in die Sprache der Matrixmultiplikationen.   
    • Optimale Lösung bei überbestimmten Gleichungssystemen
    • Methode der kleinsten Quadrate bei linearen Gleichungssystemen (Problem der überbestimmten Gleichungssysteme und der Quasi-Lösungen), Durchführung, Beispiele
    • Differenzenmethode bei Differentialgleichungen (Eulermethode, AWP, RWP): Durchführung, Beispiele
    • Behandlung des Problems der Schleppkurve, einfachere Berechnung mit Hilfe der inversen Funktion.  

  • Größerer Exkurs in die Geometrie der Griechen (die Tetraktys und wie man damit die Welt der platonischen Körper und der Kachelungen in der Ebene aufbaut)
 
 Wo 14
  •     
  • Nachträge zur Eigenwerttheorie
    • Charaktteristisches Matrixpolynom
    • Identische Inverse
    • Symmetrische Matrix
    • EW von Transpoonierten und Inversen
    • Matrixpotenzen
  • Test
  • Gruppenarbeit: Vorbereitung Kurzvorträge - gewählt worden sind:
    • Optimale Lösung bei überbestimmten Gleichungssystemen
    • Helmert-Transformation
    • Spannungstensor
    • Biegelinien
    • Gruppeneinteilung siehe Übungen
  •  
  • Selbststudium 
    • Vektorkurven im R2 und im R3
    • Glatte Kurven und Spitzen
    • Beispiele 
    • Rep. Vektorfunktionen
    • Tangentenvektor, Tangenten  an Kurven
    • Versuch der Berechnung eines Normalenvektors
    • Problem der Kurvenlängen und Längen des Tangentenvektors (Repetition)
    • Flächen, Normalenvektor (Repetition)
    • Tangenten an Flächen
    • Inhalte von Funktionsflächen
    • Das Problem der Lektüre wissenschaftlicher Texte
      • Optimale Lösung bei überbestimmten Gleichungssystemen (Übung im Lesen wissenschaftlicher Texte, nicht beendet)
    • Bisher ausgelassener Stoff:
      • Optimale Lösung bei überbestimmten Gleichungssystemen (begonnen)
      • Helmert-Transformation
      • Spannungstensor
      • Biegelinien
      •  
      • Populationsmodell
      • Iterationen, Computermodelle, Simulationen, ...
      • Grundlagen der Wahrscheinlichkeit
      • Ausblicke: Beispiele zu Fraktalen
      • Ausblicke: Raumgeometrie
      • Ausblicke: Geometrie mit dem Computer
    •   
    • Matrizen und Gauß-Jordan-Algorithmus: Übersetzung der Elementarsubstitutionen in die Sprache der Matrixmultiplikationen.    
    • Optimale Lösung bei überbestimmten Gleichungssystemen
    • Methode der kleinsten Quadrate bei linearen Gleichungssystemen (Problem der überbestimmten Gleichungssysteme und der Quasi-Lösungen), Durchführung, Beispiele
    • Differenzenmethode bei Differentialgleichungen (Eulermethode, AWP, RWP): Durchführung, Beispiele
    • Behandlung des Problems der Schleppkurve, einfachere Berechnung mit Hilfe der inversen Funktion.  

  • Größerer Exkurs in die Geometrie der Griechen (die Tetraktys und wie man damit die Welt der platonischen Körper und der Kachelungen in der Ebene aufbaut)
 Wo 15
  •  
  • Vorträge vorbereiten:
    • Optimale Lösung bei überbestimmten Gleichungssystemen (Vortrag Do gehalten)
    • Helmert-Transformation (Vortrag vorbereitet)
    • Spannungstensor (Vortrag vorbereitet)
    • Biegelinien (Vortrag vorbereitet)
  •  
  • Modulprüfung
    • Sichtung: Modulprüfung vom letzten Jahr
    • Übung - ein Geometrieproblem: Kürzeste Verbindung zwischen zwei Punkten auf einer Fläche
    • Arbeit an der letztjährigen Modulprüfung in Gruppen - mit Coaching
    •  
  • Selbststudium (Selbststudium ==> Stoff, der an der Modulprüfung auch geprüft wird!)
    •  
    • Arbeit an ehemaligen Modulprüfungen (Übungsprüfungen Vordiplom: Link)
      • Sichtung: Modulprüfung vom letzten Jahr
    • General-Repetition vorbereiten
      •  
    • Bisher ausgelassener Stoff:
      • Optimale Lösung bei überbestimmten Gleichungssystemen (Vortrag Do gehalten)
      • Helmert-Transformation (Vortrag vorbereitet)
      • Spannungstensor (Vortrag vorbereitet)
      • Biegelinien (Vortrag vorbereitet)
      •  
      • Populationsmodell
      • Klothoiden
      • Iterationen, Computermodelle, Simulationen, ...
      • Grundlagen der Wahrscheinlichkeit
      • Ausblicke: Beispiele zu Fraktalen
      • Ausblicke: Raumgeometrie
      • Ausblicke: Geometrie mit dem Computer 
      • Matrizen und Gauß-Jordan-Algorithmus: Übersetzung der Elementarsubstitutionen in die Sprache der Matrixmultiplikationen.    
      • Optimale Lösung bei überbestimmten Gleichungssystemen
      • Methode der kleinsten Quadrate bei linearen Gleichungssystemen (Problem der überbestimmten Gleichungssysteme und der Quasi-Lösungen), Durchführung, Beispiele
      • Differenzenmethode bei Differentialgleichungen (Eulermethode, AWP, RWP): Durchführung, Beispiele
      • Behandlung des Problems der Schleppkurve, einfachere Berechnung mit Hilfe der inversen Funktion.  

      • Größerer Exkurs in die Geometrie der Griechen (die Tetraktys und wie man damit die Welt der platonischen Körper und der Kachelungen in der Ebene aufbaut)
 Wo 16

 Hier sind wir angekommen 

  •          
  • Vorbereitung Modulprüfung Algebra
    • Sichtung Algebra-Teile: Modulprüfung vom letzten 
    • und vom vorletzten Jahr
    • und vom vor-vorletzten Jahr
    • Arbeit an der letztjährigen Modulprüfung in Gruppen - mit Coaching
    • Prüfungstraining
    •  
  •   
  •  Hier sind wir angekommen 
  •  
  • Selbststudium (Selbststudium ==> Stoff, der an der Modulprüfung auch geprüft wird!)
    •  
    • Arbeit an ehemaligen Modulprüfungen (Übungsprüfungen Vordiplom: Link)
      •  
    • General-Repetition (siehe unten
      •  
    • Bisher ausgelassener Stoff:
      • Populationsmodell
      • Klothoiden
      • Iterationen, Computermodelle, Simulationen, ...
      • Grundlagen der Wahrscheinlichkeit
      • Ausblicke: Beispiele zu Fraktalen
      • Ausblicke: Raumgeometrie
      • Ausblicke: Geometrie mit dem Computer 
      • Matrizen und Gauß-Jordan-Algorithmus: Übersetzung der Elementarsubstitutionen in die Sprache der Matrixmultiplikationen.    
      • Optimale Lösung bei überbestimmten Gleichungssystemen
      • Methode der kleinsten Quadrate bei linearen Gleichungssystemen (Problem der überbestimmten Gleichungssysteme und der Quasi-Lösungen), Durchführung, Beispiele
      • Differenzenmethode bei Differentialgleichungen (Eulermethode, AWP, RWP): Durchführung, Beispiele
      • Behandlung des Problems der Schleppkurve, einfachere Berechnung mit Hilfe der inversen Funktion.  

      • Größerer Exkurs in die Geometrie der Griechen (die Tetraktys und wie man damit die Welt der platonischen Körper und der Kachelungen in der Ebene aufbaut)
  •  
  •  Hier sollte man angekommen sein (mit dem eigenen Arbeits- und Repetitionsplan)   
  •  
  •  Hier sollte man angekommen sein mit der Neugier 
  •  
 S2 Woche  Hier sind wir angekommen  Grün = Vorjahr / Gelb = jetzt
oooooooo
  • Einiges wird ev. noch angesagt....
  • Vorbereitung:
    • Do 25. 8. 2011 08:25  bis max.16:00
    • Mi 31. 8. 2011 08:25  bis max.16:00
    • Do 1. 9. 2011 08:25  bis max.16:00
    •  
    • Noch nicht vorhersehbar: Kollision mit Notenkonferenzen und anderen Anlässen nach Weisungen
  • Raum auf dem Sekretariat erfragen
     

  

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

 

!!! Sehr wichtig !!!

 

  

 S1  Übungen und Arbeiten  Bemerk.
 Wo 1    
Trotz Ausfall der Lektionen während der ersten Woche infolge abteilungsübergreifender Planung müssen die Übungen der ersten Woche in das Arbeitsprogramm der Studierenden aufgenommen werden. Was in der ersten Woche nicht erledigt werden konnte muss in den späteren Wochen nachgearbeitet werden. 
  • Internatmaterial sichten, studieren
  • Skripte:  Download nach Angaben des Dozenten unter 
  • Selbststudium:  
    • 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) ==> Übungsschein!!!!
  • Ankündigung Kurztest: Basics, Trigonometrie 1. Lektion 4. Woche, ohne Rechner, mit Formelbuch, Aufgaben aus den Serien.
  • Übungscheine
  •  
  • Problem: Montag Einführungstag, Mittwoch Unterricht, Freitag Abteilungsausflug
  • 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 Algebra und Analysis empfohlen (Download auf Hauptseite der Skripte oben)
  • Selbststudium siehe links
  • Stoffbehandlung

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

 Wo 2
  • Selbststudium: 
    • Weiter: Skript Teil Basics lesen (1. Hälfte  1. Woche, 2. Hälfte  2. Woche)  
    • Weiter: Selbststudium nach Skript: Trigonometrie (1. Hälfte 1. Woche, 2. Hälfte 2. Woche)    (vermutlich nur Repetition)
    • Weiter:  Zu bearbeitende Übungsserien: 1/04, 1/05, 1/06 (möglichst alle Aufgaben durchgehen) ==> Übungschein   (Erklärungen einholen)  !!!!
  • Ankündigung Kurztest, Vorschlag: Basics, Trigonomterie letzte Lektion 4. Woche.  Link: Hier klicken. Ohne Rechner, mit Formelbuch, Aufgaben aus den Serien. (Wichtig: Exponenten, Logarithmen, quadratische Gleichungen und weitere Dinge.)
 Wo 3
  • Test: Datum festlegen, ==> Vorbereitung:  Selbststudium
    • Basics:  Achtung Vorschlag: Den angekündigten Kurztest beachten!    Link: Hier klicken
      • Verlegt: Basics, Trigonomterie letzte Lektion 5. Woche (keine Gegenvorschläge von der Klasse) ohne Rechner, mit Formelbuch, Aufgaben aus den Serien. (Wichtig: Exponenten, Logarithmen, quadratische Gleichungen und weitere Dinge.)
      • Siehe alte Tests unter den Link (siehe unter Wochen 4 oder 5, Lösungen daneben)
    •  
  • Übungsserien: 1/12, Probleme 1-6
  • Selbststudium 
    • Kegelschnitte
    • Lösungsmethoden von Gleichungssystemen
  • Test: Datum festgelegt: Siehe links
  • Stoffbehandlung
 Wo 4
 Wo 5
  •  
  • Nach dem Test: Test 1 nachbereiten, sofern notwendig:  Korrekturdeckblatt   ! ! ! 
    • Testverbesserung, Testnachbereitung
    •  Lösungen: Link
  • Übungsserien: Serien 14, 15, 16
  • Selbststudium:  ! ! ! 
    • Diverse Eigenschaften von Funktionen (pos., neg., monoton wachsend, fallend lokales oder globales Extremum, Maximum, Minimum, Asymptote, Pol (Bedeutung des Begriffs), periodisch u.s.w.)
    • Beispiele von Funktionen auf den Zahlen, rekursiv definierte Funktionen
    • Konstante, lineare, quadratische, kubische,... Funktion (Selbststudium)
    • Eigenschaften
    • Selbststudium Diagramme: Quadratische, kubische u.s.w. Funktion - bis p.12
    • Hauptsatz der Algebra
    • Linearfaktoren
    • Maximale Anzahl Nullstellen
    • Exakte Anzahl im Komplexen
    • Diagramme: Rationale und gebrochen rationale Funktionen, Potenzfunktionen inkl. Wurzelfunktionen, Exponentialfunktionen, Logarithmusfunktionen, Hyperbolische Funktionen und Areafunktionen, dazu Repetition Trigonometrische Funktionen und Arcusfunktionen
  • Materialbesorgung:  Differentialrechnung (Skript downloaden, falls noch nicht vorhanden, Passwort!)
 Wo 6
  •  
  • Testrückgabe, dazu Verbesserung, siehe: Korrekturdeckblatt (alte Version vom Vorjahr: http://rowicus.ch/Wir/Administratives/MerkblattVerbesserungPruefungen.pdf
  • Vorgeschlagen:
    • Schema nach Ermessen auf der Grundlage der Erfahrungen: Max. 14 P.
    • Mit Verbesserung max 20 P, 6 P für die Zusatzarbeit erhalten 
    •  
  •  
  • Selbststudium I:
    • Gauß-Klammer-Funktion,
    • Signum-Funktion, Betrag und Signum, u.s.w.
      • Skript Zoo der Funktionen
      • Beispiele mit dem Rechner 
    • Einführung in die Problematik des Grenzwertbegriffs
      • Grenzwerte von Folgen
      • Nullfolge an = 1/n, Zusammenhang mit dem Höhensatz
      • Umkehrgraphen (reziprok skaliert)
      • Konvexe Schlingen in solchen Graphen
      • Existenz des Grenzwertes und Eindeutigkeit der Berührung der y-Achse
      • Rechnen mit Grenzwerten: Graphischer Nachvollzug der Arithmetik mit Grenzwerten
      • Eine Schlingen mit Grenzwert umfasst eine Andere, womit deren Grenzwert auch bekannt ist
      • Grenzwerte von Funktionen: Unabhängig wählbare Folgen auf der x-Achse und dazu abhängige Folgen auf der y-Achse
      • Komplizierte Grenzwertdefinition von Karl Weierstraß mit mehreren Quantoren
      • Der Limes x gegen unendlich (oder auch gegen x0) von p(x)/q(x), wobei x0 eine Nullstelle von q(x) ist: Ausdividieren, ganzer Anteil gibt Asymptote usw.
      • Der Limes von sin(x)/x an der Stelle x = 0 (geometrische Herleitung) 
  •  
  • Übungsscheine Download: http://rowicus.ch/Wir/Administratives/Uebungsschein_Mathematik.pdf  sowie http://rowicus.ch/Wir/Administratives/Uebungsscheine.html 
  •  
  • Übungsserien: Serien 17, 18, 19 (soweit schon möglich)
  •  
  • Selbststudium II:
    • Übungen - Studium der Beispiele im Skript - Graphiken zu Funktionen, speziell:
    • Eigenschaften von Polynomen
    • Diagramme: Quadratische, kubische u.s.w. Funktion - bis p.12
    • Übungen - Studium der Beispiele
    • Graphiken zu Funktionen, Beispiele im Skript, Hyperbolische Funktionen und Areafunktionen, dazu Repetition: Trigonometrische Funktionen und Arcusfunktionen
    • Wichtig für Differentialrechnung: ln des Betrags, sin, cos, tan, cot = cgt, xn, x(-n), x-(-n)
    • Wichtig für Differentialrechnung: loga(b xc)
    • Wichtig für Differentialrechnung: Verkettete Funktionen
    • Beispiele, Übungen
  •  Zur Differentialrechnung gehören die Übungsserien 17, 18, 19, 20, 21, 22,  23
 
 Wo 7
  •  
  • Übungsserien: Serien 20, 21, (soweit schon möglich, Auswahl treffen)
  • Materialbesorgung (für später):  Integralrechnung  (Skript downloaden / oder Klassensatz drucken)
  • Übungen 
  • Übungsscheine: http://rowicus.ch/Wir/Administratives/Uebungsschein_Mathematik.pdf  sowie http://rowicus.ch/Wir/Administratives/Uebungsscheine.html 
  •  
  • Selbststudium:
    • Einfache Beispiele von Ableitungsfunktionen:
      • Ableitung der konstanten Funktion
      • Ableitung der linearen Funktion
      • Ableitung der quadratischen Funktion
    • Summenregel, Linearitätsregel
    • Ableitung von xn (Potenz von x, n  natürliche Zahl)
    • Ableitung eines Polynoms (mit Linearitätsregel)
      • Beispiele
    • Produktregel, Anwendung auf Potenzen, Ableitung der Quadratwurzel
    • Quotientenregel: f(x)/g(x) ableiten
      • Beispiele
    • Ableitung von ln und sin
    • Daraus Ableitung von  tan, cot = cgt, x-(-n)
      • Beispiele, Übungen
    • ln des Betrags, sin, cos, tan, cot = cgt, xn, x(m/n), x-(-n), xr
    • Ableitungen von loga(b xc)
    • Beispiele,Übungen: cos, und damit tan, cot = cgt, x-(-n) u.s.w.
    • Ableitung der Inversen 
    • Anwendungen: Ableitung der Funktion ex, von Wurzelfunktionen und dann Potenzfunktionen mit rationalem und dann reellem Exponenten.
    • Ableitungen von arcsin(x), arccos(x), arctan(x),...
    • Ableitung der Umkehrfunktion
    • Ableitungen von arcsin(x), arccos(x), arctan(x),...
    • Regel von Bernoulli
    • Ableitung von xx
    • Exponentielles contra polynomiales Wachstum
    • Mittelwertsatz der Differentialrechnung
    • Beispiele, Arbeit an Übungen
    • Nochmals: Ableitungen vom ln des Betrags, Ableitung von loga(b xc) etc.
    • Lineare Approximation, 
    • Differentiale, Beispiele Potenzreihen, Graphik-Beispiele, Demos: Selbststudium
    • Kurvendiskussion: konvex und konkav, notwendige und hinreichende Bedingungen für Minima, Maxima, Terrassenpunkte, Wendepunkte, Extrema,...
    • Beispiele - Arbeit an diesen
    • Übungen 
  •  
  • Repetition:
    • Übungen - Studium der Beispiele im Skript - Graphiken zu Funktionen, speziell:
    • Eigenschaften von Polynomen
    • Diagramme: Quadratische, kubische u.s.w. Funktion - bis p.12
    • Übungen - Studium der Beispiele
    • Graphiken zu Funktionen, Beispiele im Skript, hyperbolische Funktionen und Areafunktionen, dazu Repetition: Trigonometrische Funktionen und Arcusfunktionen
    • Wichtig für Differentialrechnung: ln des Betrags, sin, cos, tan, cot = cgt, xn, x(-n), x-(-n)
    • Wichtig für Differentialrechnung: loga(b xc)
    • Wichtig für Differentialrechnung: Verkettete Funktionen
    • Beispiele, Übungen
 Wo 8
  •  
  • Übungsserien: Serien 22, 23, (Differentialrechnung, Auswahl treffen, soweit schon möglich)
  • Vorschau Serien 24, 25 (Integralrechnung, soweit ohne viele Regeln schon möglich)
  • Materialbesorgung (für später):  Integralrechnung  (Skript downloaden / oder Klassensatz drucken)
  • Selbststudium:
    • Beispiele, Übungen
    • ln des Betrags, sin, cos, tan, cot = cgt, xn, x(m/n), x-(-n), xr
    • Ableitungen von loga(b xc)
    • Verkettete Funktionen
    • Kettenregel
    • Ableitungen von loga(b xc)
    • Ableitung der Inversen 
    • Ableitung der Funktion ex
    • Ableitung  von Wurzelfunktionen 
    • Ableitung von Potenzfunktionen mit rationalem und dann reellem Exponenten usw.
      • Ableitung des ln des Betrags, x(m/n), x-(-n), xr
    • Ableitungen von arcsin(x), arccos(x), arctan(x),...
    • Beispiele, speziell Ableitung von xx
    • Regel von Bernoulli
    • Exponentielles contra polynomiales Wachstum
    • Mittelwertsatz der Differentialrechnung
    • Beispiele, Arbeit an Übungen
    • Lineare Approximation, 
    • Differentiale, Beispiele Potenzreihen, Graphik-Beispiele, Demos: Selbststudium
    • Kurvendiskussion: konvex und konkav, notwendige und hinreichende Bedingungen für Minima, Maxima, Terrassenpunkte, Wendepunkte, Extrema,...
    • Beispiele - Arbeit an diesen
    • Übungen 
    • Differentiale
    • Beispiele, Arbeit an Übungen
    • Nochmals: Ableitungen vom ln des Betrags, Ableitung von loga(b xc) etc.
    • Lineare Approximation, 
    • Differentiale, Beispiele Potenzreihen, Graphik-Beispiele, Demos: Selbststudium
    • Kurvendiskussion: konvex und konkav, notwendige und hinreichende Bedingungen für Minima, Maxima, Terrassenpunkte, Wendepunkte, Extrema,...
    • Beispiele - Arbeit an diesen
    • Übungen 
  • Anwendung: Nullstellenberechnung: 
    • Bisektionsverfahren (Intervallschachtelungen)
    • Newton-Methode
    • Regula Falsi
    • Fixpunktverfahren 
  • 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
    • Integration von Potenzfunktionen
    • Integration als linearer Operator
    • Partielle Integration mit Elimination von Polynomfunktionen
    • Beispiele
    • Partielle Integration mit Erzeugung einer algebraischen Gleichung
    • Beispiele 
  • Siehe hbg-bremen (pdf) oder wikipedia, Fixpunktiteration (html)  sowie  matheboard.de (html), http://www.matheboard.de/archive/28485/thread.html 
  • Beispiele - Arbeit an diesen
  • Übungen und Arbeit an den Übungen
 Wo 9
  •  
  • Übungsserien: Serien 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, (Differentialrechnung, Auswahl treffen)
  • Serien 24, 25 (Integralrechnung, soweit ohne viele Regeln schon möglich)
  •  
  • Selbststudium :
  • Anwendung: Nullstellenberechnung: 
  • 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
    • Integration von Potenzfunktionen
    • Integration als linearer Operator
    • Partielle Integration mit Elimination von Polynomfunktionen
    • Beispiele
    • Partielle Integration mit Erzeugung einer algebraischen Gleichung
    • Beispiele
 Wo 10
  •  
  • Übungsserien: 
    • Serien 24, 25 (Integralrechnung, soweit ohne viele Regeln schon möglich)
    • Serien 26, 27, (28) (Integralrechnung, soweit ohne viele Regeln schon möglich)
    •  
  • Selbststudium: 
    • Beispiele Potenzreihen, Graphik-Beispiele
    • Integralrechnung:
      • Integration von Potenzfunktionen
      • Integration als linearer Operator
      • Partielle Integration mit Elimination von Polynomfunktionen
      • Beispiele
      • Partielle Integration mit Erzeugung einer algebraischen Gleichung
      • Beispiele
    • Nachlesen im Wikipedia 
 Wo 11
  •  
  • Übungen: 
    • Werden demnächst gelinkt
    • Serien 24, 25 (Integralrechnung, soweit noch notwendig)
    • Serien 26, 27, (28) (Integralrechnung, soweit möglich)
    • Serien 29, 30 (Integralrechnung, soweit ohne viele Regeln schon möglich)
    •  
  • Selbststudium: 
    • Anwendungen der Integration:
      • Volumen eines Rotationskörpers 
      • Länge einer Kurve (2D) 
      • Oberfläche eines Rotationskörpers 
      • Beispiele, Übungen
      • Schwerpunkte von Flächen
      • Beispiele
      • 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
        • Beispiele zu Flächenmomenten
        • Numerische Methoden: Rechtecksmethode, Trapezmethode (Simpson) 
      • Einführung: Differentialgleichungen, Funktionen mit mehreren Variablen
 Wo 12
  •  
  • Auswahl aus den Übungsserien: 
    • Serien 26, 27, (28) (Integralrechnung, soweit noch notwendig)
    • Serien 29, 30 (Integralrechnung, soweit schon möglich)
    • Serien (II) 18, (II) 19, (II) 20, (II) 21, (II) 22, (soweit schon möglich)
    •  
  • Selbststudium I: 
  • Selbststudium II nach Skript:
    • Einführung: Differentialgleichungen, Biegelinien
    • Lineare D'Gl:
      • Lösung der homogenen Gleichung
      • Lösung der inhomogenen Gleichung
      • Zusammenspiel der homogenen und der inhomogenen Lösungen, partikuläre Lösung
      • Beispiele
    • Numerische Lösungsmethoden: Euler-Methode
    • Anwendungen: Herleitung der Differentialgleichung für die Biegelinie
      • Herleitung der Differentialgleichung für die Biegelinie: Diverse Fälle bei der Biegung (spezielles Skript)
      • Schleppkurve
      • Kettenlinie
      • Klothoide
      • Zu- und Abflussprobleme
      • Knickungsprobleme
 Wo 13
  •  
  • Auswahl aus den Übungsserien: 
    • Serien 29, 30 (Integralrechnung, soweit noch notwendig)
    • Serien (II) 18, (II) 19, (II) 20, (II) 21, (II) 22 (soweit noch notwendig und schon möglich)
    • Serie 08, 09 ,  (II) 13(soweit schon möglich)
    •  
  • Selbststudium: 
    • Trägheitsmomente
      • Weitere Arten von Trägheitsmomenten (polares usw.) 
      • Satz von Steiner 
    • Differentialgleichungen:
      • 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
      • Hinweise: Kettenlinie, Klothoide 
    • Computereinsatz: Lösung "auf Knopfdruck"
    • Anwendungen: Herleitung der Differentialgleichung für die Biegelinie: Diverse Fälle bei der Biegung (spezielles Skript)
    • Schleppkurve 
    • Kettenlinie 
    • Klothoide 
    • Zu- und Abflussprobleme 
    • Knickungsprobleme 
  • 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
 Wo 14
  •  
  • Auswahl aus den Übungsserien: 
  • Serien (II) 18, (II) 19, (II) 20, (II) 21, (II) 22, 08, 09 (soweit noch notwendig und schon möglich)
  • (II) 13, (II) 14, (II) 15, (II) 16 (II) 17 (so weit wie möglich nach Fortschritt der Stoffbehandlung)
  • Selbststudium:
    • Differentialrechnung mit mehreren Variablen:
      • Erzeugung von 3D-Graphiken
      • Zoo der Funktionen, Beispiele
      • Parametrisierte Plots in nichtkartesischen KS (ParametricPlot3D)
      • Erzeugung von 3D-Graphiken, diverse Risse, Höhenkurven
      • Beispiele
      • Richtungsableitung
      • Gradient
      • Minimum, Maximum, Beispiele
      • Bedeutung des Gradienten (erste Feststellungen)
      • Lagrange-Methode: Extrema mit Nebenbedingungen
      • Beispiele
    • "Approximationstheorie" 
      • Klothoide, Fresnel-Integrale: Wie berechnen?
      • Wie berechnen?
        • Taylorpolynome, Tauglichkeit dieser Approximation?
        • Reihentheorie, Konvergenzkriterien
        • Potenzreihen
      • Taylorpolynome:
        • 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)
        • Funktion = Potenzreihe + Restglied
        • Die Problematik des Restglieds
        • Restgliedabschätzung (erst die einfachsten Fälle), Restgliedabschätzungsformel
      • Spezielle Beispiele: Kurven, Kurvenkrümmung, Krümmungskreis,
        Gerade, Kreis
      • Reihentheorie, Konvergenzkriterien Potenzreihen
        • 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
  •  
  • Auswahl aus den Übungsserien: 
    • Serie (II)  31
    • Serie 08, 09
    • (II) 13, (II) 14, (II) 15, (II) 16 ,(II) 17 so weit wie möglich nach Fortschritt der Stoffbehandlung
  •  
  • Selbststudium: 
    • Repetition gesamter Stoff
    • Vorbereitung speziell des neuen Stoffs für den Test
      • Stoff ab Funktionen 
      • Differentialrechnung
      • Integralrechnung
      • Differentialgleichungen
      • Differentialrechnung mit mehreren Variablen
 
 Wo 16
  •  
  • Auswahl aus den Übungsserien und Sichten von Spezialthemen:
  •  
  • Selbststudium:
    • Vorbereitung der Modulprüfung
      •  Gesamtrepetition des Stoffes nach eigenem Repetitionsplan! 
      •  Lösen ehemaliger Testaufgaben! 
    • Spezielle Beispiele: Kurven, Kurvenkrümmung, Krümmungskreis,
      Gerade, Kreis
    • Reihentheorie, Konvergenzkriterien Potenzreihen
      • Endliche und unendliche Reihe, Reihe
      • Harmonische Reihe, Divergenz
      • Alternierende Reihe und Konvergenz
      • Leibnizreihe
      • Geometrische Reihe
      • Majorantenkriterium
      • Quotientenkriterium
      • Wurzelkriterium
      • Zusammenhang zu Potenzreihe
      • Endliche und unendliche Reihe, Reihe
      • Beispiele
      • Konvergenzintervall, Konvergenzradius von Potenzreihen
      • Integration und Differentiation von Potenzreihen
      • Beispiele
      • Zur Berechnung der Klothoide mit Hilfe von Potenzreihen
      • Berechnung der Richtung des Tangentenvektors
      •  
 UFZ  Modulprüfung siehe Ankündigung  
 S2   Übungen und Arbeiten  Bemerk.
 Wo 1
  •  
  • Skript: Siehe Skriptseite für Bauingenieure
  •  
  • Übungen 
  •  
  • 24, 25, 26, 27, (28) 29, 30, 18, 19, 20, 21, 2231, 08, 09, 13, 14, 15, 16 17, 13
  • Selbststudium
    • Standardbasis, ONS
    • 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
    • Geometrische Bildung der Differenz
    • Gleichheit von Vektoren
    • Euklidsche Länge (Definition)
    • Linearkombination, Vektorketten
    • Unterräume
    • Definitionen
      • Lineare Abhängigkeit (l.a.), Kriterium
      • Lineare Unabhängigkeit (l.a.), Kriterium
    • Kollinearität, Komplanarität und lineare Abhängigkeit./ Unabhängigkeit
    • Vektormengen geometrisch festgelegt als Vektoren parallel zu euklidschen Grundgebilden (Geraden, Ebenen, Raum)
    • Lineare Hülle einer Vektormenge
    • Erzeugendensystem
    • Basis als minimales Erzeugendensystem
    • Dimension
    • Anwendungen: 
      • Addition in Komponenten, Rechtfertigung der Methode
      • Test auf lineare Abhängigkeit und Darstellung eines Vektors in einer neuen Basis
      • Zerlegung eines Vektors in Komponenten, Vorspannung
    • Basiswechsel
    • Einleitung p.1, 2
    • Beispiele p. 4, 5, 6
 
 Wo 2
 Wo 3
  •  
  • Übungen
  • Studium alter Test als Zwischenübung
  • Selbststudium:
  • Weiter mit komplexen Zahlen:
    • Das Problem des Potenzierens: Diverse verschiedene komplexe Zahlen führen zu denselben höheren Potenzen.
    • Beim Radizieren ist daher die n-te Wurzel n-fach mehrdeutig. 
    • Daher ist beim Rechnen mit Taschenrechner Vorsicht geboten. Man muss die ausgegebenen n--ten Wurzeln jeweils auch interpretieren können.
  • Vektoren:
    • Orthogonalzerlegung  
    • Beispiele
    • Berechnung des Abstandes eines Punktes von einer Geraden mit dem Flächenprodukt
    • Vektorprodukt
    • Definition
    • Eigenschaften   
    • Berechnung Vektorprodukt
    • 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
    •  
 Wo 4
  •  
  • Übungen 
  • Selbststudium:
  • Berechnung Vektorprodukt
    • 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
  • 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) 
    • Definition
    • Regeln
    • Regeln geometrisch
    • Beispiele
    • Berechnung (Determinante, Sarrus)
    • Verallgemeinerung, Determinantengesetze (Hinweise)
    • Sarrus gilt nicht für n > 3: Begründung, Hinweis (ev. später bei allgemeiner Determinantenberechnung)
    • Abstandberechnung
    • Cramersche Regeln, lösen von Gleichungssystemen mit Determinanten
    • Vektorielle Schreibweise von Gleichungssystemen
    • Die allgemeine Idee der Determinante als Volumen mit Vorzeichen, definierbar mittels der Regeln aus dem 2- und 3-dimensionalen Raum (Ausführung später)
  • Anwendungen in der Statik und Mechanik
  • Kreis, Kugel, Beispiele
  • Kegel, Beispiele
  • Zylinder
  • Einführung in die Darstellung von Vektorkurven und Vektorflächen
  • Beispiele
  • Tangente an eine Kurve
  • Tangentialebene an eine Fläche
  • Zylinder, Beispiele
  • Tangenten an Kreis (Tangentialebene an Kugel), Beispiele
  • Beispiele
  • Beginn mit Matrizen
    • Die Matrix: Matrix als rechteckiges Zahlenschema
    • Gleichheit
    • Diverse Typen: Transponierte, Zeilenmatrix, Spaltenmatrix, Nullmatrix, Einheitsmatrix, Diagonalmatrix, symmetrische Matrix, schiefsymmetrische Matrix, obere, untere Dreiecksmatrix
    • Matrizen und Gleichungssysteme
 Wo 5
 Wo 6
  •  

  • 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.

  • Übungen: Serien I 32/33, soweit weiter möglich 
  •  
  • Grosses Selbststudium:
  • Testvorbereitung
  • Determinantenberechnung
    • Allgemeine Determinanten von quadratischen Matrizen:
      • Bedeutung: Volumeninhalt
      • Definition der Determinante mittels den Volumenregeln (n-dim. Spat)
        • Einheitsmatrix (Einheitsbasis) hat Determinante 1
        • Vertauschung zweier benachbarter Spaltenvektors
        • Streckung eines Seitenvektors (Spaltenvektor)
        • Distributivgesetz
      • Entwicklungssatz für die Determinante ==> definiert, da berechenbar
    • Anwendungen des Entwicklungsatzes
      • Die Transponierte hat die selbe Determinante: Diese ist nach Zeilen oder nach Spalten entwickelbar
      • Zu einer Zeile oder Spalte kann ein Vielfaches einer anderen solchen addiert werden. Dann ändert die Determinante nicht. Das kann man verwenden, um die Matrix in eine Dreiecksform überzuführen. Dann ist die Determinante hier gleich dem Produkt der Diagonalelemente. (Diagonalisierung)
    • Anwendungen, Beispiele
      • Damit kann man Volumeninhalte von beliebig hoch dimensionalen Spats berechnen, welche man sich wegen der Dimension gar nicht mehr vorstellen kann.
      • Test auf lineare Abhängigkeit: Determinante = 0
      • Cramersche Regeln und Beurteilung der Lösungsmenge von Gleichungssystemen:
        • Nennerdeterminante und Zählerdeterminanten auf gleich 0 testen, drei Fälle: exakte Lösung, keine Lösung, unendlich viele Lösungen
        • Gleichungssysteme mit rationalen Koeffizienten haben rationale Lösungen
    • Matrix und Determinante, Volumenregeln, Berechnung einer höheren Determinante:
      • Entwicklungssatz
      • Determinante der Transponierten
      • Berechnung der Determinante mit Diagonalisierung
    • Anwendung auf Determinanten: (n x n)-Matrix mit Faktor k strecken ==> Determinante mit Faktor kn strecken
    • Beispiele
  • Matrixprodukt
    • Berechnung des Matrixprodukts
    • Matrixmultiplikation: "Lösung eines Gleichungssystem in einer andern Gleichung als Inhomogenität..."
  • Regeln:
    • Zusammen multiplizierbare Matrizen
    • Kommutativität gilt nicht
    • Matrixprodukt und Produktabbildung und Assoziativitätsgesetz
    • Einheitsmatrix als Einselement und Gesetze für diese Matrix
    • Das Bild der Einheitsvektoren und des Einheitswürfels
    • Das Problem der Umkehrabbildung: Existenz und das Problem der Abbildung/Umkehrabbildung eines Würfels auf einen Spat und der Umkehrungsmöglichkeit/ geometrisch
    • Gesetze für die Inverse, falls sie existiert
    • Berechnung einer unbekannten Inversen konkret: Ein Beispiel
    • Distributivgesetze
    • Transponieren des Produkts und der Faktoren
    • Inverse der Multiplikation, Inverse Produkts und der Faktoren
    • Rechnen mit Inversen und Transponierten
    • Matrixgleichungen
    • Reguläre und singuläre Matrizen, Regularität, Gleichungssysteme
  • Der Gauß-Jordan-Algorithmus:
    • Elementarumformungen:
      • Multiplikation einer Gleichung in einem System
      • Ersetzung einer Gleichung durch die Summe dieser Gleichung mit einer andern
      • Vertauschung von Gleichungen in der Reihenfolge
      • Umbenennung der Variablen
    • Das Konzept: Anwendung von Elementaroperationen bis links eine Diagonalmatrix entsteht.
    • Rechts steht dann die Lösung...
    • Rechnen von Beispielen
    • Fälle, alle Gleichungen l.u.:
      • Schlussmatrix n mal n (so breit wie hoch) ==> eindeutige Lösung
      • Schlussmatrix m mal n (breiter als hoch, m<n) ==> unendlich viele Lösungen, Lösungsmenge ist Lineare Mannigfaltigkeit, Dimension n-n
      • Schlussmatrix m mal n (weniger breit als hoch, m>n) ==> Keine Lösung
 Wo 7
  •  
  • Übungen: Serien I 32/33/34, soweit schon möglich 
  •  
  • Selbststudium:
    • Berechnung des Matrixprodukts, Beispiele
    • Matrixmultiplikation: "Lösung eines Gleichungssystem in einer andern Gleichung als Inhomogenität..."
  • Regeln:
    • Zusammen multiplizierbare Matrizen "(m x n) (n x k) = (m x k)"
    • Kommutativität gilt nicht (Beispiel)
    • Matrixprodukt,  Produktabbildung und Assoziativitätsgesetz (Assoziativität des Matrixprodukts)
    • Einheitsmatrix als Einselement und Gesetze für diese Matrix (Achtung wegen "(m x n) (n x k) = (m x k)")
    • Das Bild der Einheitsvektoren und des Einheitswürfels
    • Das Problem der Umkehrabbildung: Existenz und das Problem der Abbildung/Umkehrabbildung eines Würfels auf einen Spat und der Umkehrungsmöglichkeit/ geometrisch
    • Gesetze für die Inverse, falls sie existiert (Problem der Kommutativität!)
    • Berechnung einer unbekannten Inversen konkret: Ein Beispiel
    • Distributivgesetze
    • Inverse der Multiplikation, Inverse Produkts und der Faktoren
  • Der Gauß-Jordan-Algorithmus:
    • Elementarumformungen:
      • Multiplikation einer Gleichung in einem System
      • Ersetzung einer Gleichung durch die Summe dieser Gleichung mit einer andern
      • Vertauschung von Gleichungen in der Reihenfolge
      • Umbenennung der Variablen
    • Das Konzept: Anwendung von Elementaroperationen bis links eine Diagonalmatrix entsteht.
    • Rechts steht dann die Lösung...
    • Rechnen von Beispielen
    • Weiter mit dem Gauß-Jordan-Algorithmus:
      • Fälle, alle Gleichungen l.u.:
        • Schlussmatrix n mal n (so breit wie hoch) ==> eindeutige Lösung
        • Schlussmatrix m mal n (breiter als hoch, m<n) ==> unendlich viele Lösungen, Lösungsmenge ist Lineare Mannigfaltigkeit, Dimension n-n
        • Schlussmatrix m mal n (weniger breit als hoch, m>n) ==> Keine Lösung
    • Transponieren des Produkts und der Faktoren
    • Rechnen mit Invesen und Transponierten
    • Matrixgleichungen
    • Reguläre und singuläre Matrizen, Regularität, Gleichungssysteme
    • Gauß-Jordan: Fälle, in denen alle Gleichungen l.u.:
      • Schlussmatrix n mal n (so breit wie hoch) ==> eindeutige Lösung
      • Schlussmatrix m mal n (breiter als hoch, m<n) ==> unendlich viele Lösungen, Lösungsmenge ist Lineare Mannigfaltigkeit, Dimension n-n
      • Schlussmatrix m mal n (weniger breit als hoch, m>n) ==> Keine Lösung
 Wo 8
  •  
  • Übungen: Serien I 32/33/34: Weiter mit den noch nicht gemachten Aufgaben
  •    
  • Selbststudium:

    • Distributivgesetze
    • Transponieren des Produkts und der Faktoren
    • Inverse der Multiplikation, Inverse Produkts und der Faktoren
    • Rechnen mit Invesen und Transponierten
    • Reguläre (Determinante ungleich 0) und singuläre (Det = 0) Matrizen, Regularität, Gleichungssysteme
    • Matrixabbildung: 
      • Das Bild einer Gerade ist eine Gerade oder ein Punkt
      • Parallelen gehen in Parallelen über
      • Streckenverhältnisse bleiben erhalten
      • Polygone lassen sich triangulieren in Dreiecke mit achsenparallelen Katheten
      • Andere Flächen lassen sich durch Polygone approximieren
      • Dreiecke und damit Polygone  mit dem Inhalt F0 (und damit beliebige Flächen) werden mit A abgebildet in ebensolche Polygone mit dem Inhalt F = F0 * det(A)
      • Daraus folgt der Determinantenmultiplikationssatz
    • Determinantenmultiplikationssatz, Anwendungen
      • Die Determinante der inversen Matrix
      • Nichtexistent der Inversen einer singulären Matrix
    • Inverse eines Matrixprodukts = Produkt der Inversen in umgekehrter Reihenfolge
    • Ebensolcher Satz für Transponierte Matrizen 
    • Reguläre und singuläre Matrizen, Regularität, Gleichungssysteme
    • Matrixgleichungen
    • Drehmatrizen
    • Weiter mit dem Gauß-Jordan-Algorithmus:
      • Fälle, alle Gleichungen l.u.:
        • Schlussmatrix n mal n (so breit wie hoch) ==> eindeutige Lösung
        • Schlussmatrix m mal n (breiter als hoch, m<n) ==> unendlich viele Lösungen, Lösungsmenge ist Lineare Mannigfaltigkeit, Dimension n-n
        • Schlussmatrix m mal n (weniger breit als hoch, m>n) ==> Keine Lösung
    • Transponieren des Produkts und der Faktoren
    • Rechnen mit Invesen und Transponierten
    • Matrixgleichungen
    • Reguläre und singuläre Matrizen, Regularität, Gleichungssysteme
    • Gauß-Jordan: Fälle, in denen alle Gleichungen l.u.:
      • Schlussmatrix n mal n (so breit wie hoch) ==> eindeutige Lösung
      • Schlussmatrix m mal n (breiter als hoch, m<n) ==> unendlich viele Lösungen, Lösungsmenge ist Lineare Mannigfaltigkeit, Dimension n-n
      • Schlussmatrix m mal n (weniger breit als hoch, m>n) ==> Keine Lösung
      •  
 Wo 9
  •  
  • Nochmals, soweit noch nicht erledigt:
  • Selbststudium, Repetition:

    • Distributivgesetze
    • Transponieren des Produkts und der Faktoren
    • Inverse der Multiplikation, Inverse Produkts und der Faktoren
    • Rechnen mit Invesen und Transponierten
    • Reguläre (Determinante ungleich 0) und singuläre (Det = 0) Matrizen, Regularität, Gleichungssysteme
    • Matrixabbildung: 
      • Das Bild einer Gerade ist eine Gerade oder ein Punkt
      • Parallelen gehen in Parallelen über
      • Streckenverhältnisse bleiben erhalten
      • Polygone lassen sich triangulieren in Dreiecke mit achsenparallelen Katheten
      • Andere Flächen lassen sich durch Polygone approximieren
      • Dreiecke und damit Polygone  mit dem Inhalt F0 (und damit beliebige Flächen) werden mit A abgebildet in ebensolche Polygone mit dem Inhalt F = F0 * det(A)
      • Daraus folgt der Determinantenmultiplikationssatz
    • Determinantenmultiplikationssatz, Anwendungen
      • Die Determinante der inversen Matrix
      • Nichtexistent der Inversen einer singulären Matrix
    • Inverse eines Matrixprodukts = Produkt der Inversen in umgekehrter Reihenfolge
    • Ebensolcher Satz für Transponierte Matrizen 
    • Reguläre und singuläre Matrizen, Regularität, Gleichungssysteme
    • Drehmatrizen
    • Weiter mit dem Gauß-Jordan-Algorithmus:
      • Fälle, alle Gleichungen l.u.:
        • Schlussmatrix n mal n (so breit wie hoch) ==> eindeutige Lösung
        • Schlussmatrix m mal n (breiter als hoch, m<n) ==> unendlich viele Lösungen, Lösungsmenge ist Lineare Mannigfaltigkeit, Dimension n-n
        • Schlussmatrix m mal n (weniger breit als hoch, m>n) ==> Keine Lösung
    • Transponieren des Produkts und der Faktoren
    • Rechnen mit Invesen und Transponierten
    • Matrixgleichungen
    • Reguläre und singuläre Matrizen, Regularität, Gleichungssysteme
    • Gauß-Jordan: Fälle, in denen alle Gleichungen l.u.:
      • Schlussmatrix n mal n (so breit wie hoch) ==> eindeutige Lösung
      • Schlussmatrix m mal n (breiter als hoch, m<n) ==> unendlich viele Lösungen, Lösungsmenge ist Lineare Mannigfaltigkeit, Dimension n-n
      • Schlussmatrix m mal n (weniger breit als hoch, m>n) ==> Keine Lösung
    • Skript
      • Jacobi-Verfahren, Bandmatrizen, Abweichung zur exakten oder exakteren Lösung.
      • Behandlung des Problems der Schleppkurve, einfachere Berechnung mit Hilfe der inversen Funktion.
 Wo 10
  •  
  • Übungen: 
  •  

  • Selbststudium, Repetition:

    • Distributivgesetze
    • Transponieren des Produkts und der Faktoren
    • Inverse der Multiplikation, Inverse Produkts und der Faktoren
    • Rechnen mit Invesen und Transponierten
    • Reguläre (Determinante ungleich 0) und singuläre (Det = 0) Matrizen, Regularität, Gleichungssysteme
    • Matrixabbildung: 
      • Das Bild einer Gerade ist eine Gerade oder ein Punkt
      • Parallelen gehen in Parallelen über
      • Streckenverhältnisse bleiben erhalten
      • Polygone lassen sich triangulieren in Dreiecke mit achsenparallelen Katheten
      • Andere Flächen lassen sich durch Polygone approximieren
      • Dreiecke und damit Polygone  mit dem Inhalt F0 (und damit beliebige Flächen) werden mit A abgebildet in ebensolche Polygone mit dem Inhalt F = F0 * det(A)
      • Daraus folgt der Determinantenmultiplikationssatz
    • Determinantenmultiplikationssatz, Anwendungen
      • Die Determinante der inversen Matrix
      • Nichtexistent der Inversen einer singulären Matrix
    • Inverse eines Matrixprodukts = Produkt der Inversen in umgekehrter Reihenfolge
    • Ebensolcher Satz für Transponierte Matrizen 
    • Reguläre und singuläre Matrizen, Regularität, Gleichungssysteme
    • Drehmatrizen
    • Weiter mit dem Gauß-Jordan-Algorithmus:
      • Fälle, alle Gleichungen l.u.:
        • Schlussmatrix n mal n (so breit wie hoch) ==> eindeutige Lösung
        • Schlussmatrix m mal n (breiter als hoch, m<n) ==> unendlich viele Lösungen, Lösungsmenge ist Lineare Mannigfaltigkeit, Dimension n-n
        • Schlussmatrix m mal n (weniger breit als hoch, m>n) ==> Keine Lösung
    • Transponieren des Produkts und der Faktoren
    • Rechnen mit Invesen und Transponierten
    • Matrixgleichungen
    • Reguläre und singuläre Matrizen, Regularität, Gleichungssysteme
    • Gauß-Jordan: Fälle, in denen alle Gleichungen l.u.:
      • Schlussmatrix n mal n (so breit wie hoch) ==> eindeutige Lösung
      • Schlussmatrix m mal n (breiter als hoch, m<n) ==> unendlich viele Lösungen, Lösungsmenge ist Lineare Mannigfaltigkeit, Dimension n-n
      • Schlussmatrix m mal n (weniger breit als hoch, m>n) ==> Keine Lösung
    • Matrizen und Gauß-Jordan-Algorithmus: Übersetzung der Elementarsubstitutionen in die Sprache der Matrixmultiplikationen.
    • Berechnung durch rekursive Entwicklung
    • Neu: Bandmatrizen, Algorithmen, Inverseberechung, Jaccobi-Verfahren
    • Neu: Berechnungen mit Maschinen (Beispiel Excel, Rechner, Computeralgebra-Programm)
    • Drehmatrix  
  • Selbststudium: Optimale Lösung bei überbestimmten Gleichungssystemen
  • Stoffbehandlung
 Wo 11
  •  
  • Übungen:
  •  
  • Selbststudium
    • Det = Produkt der EW
    • Verschiebungsmatrix, projektive Koordinaten
    • Drehmatrix im Raum
    • Beispiele
    • Determinantenmultiplikationssatz
    • Potenzen von Matrizen
  • Gleichungssysteme
    • Gauß-Jordan-Algorithmus: Fälle, in denen alle Gleichungen l.u.:
      • 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

      • Fälle, alle Gleichungen l.u.:
        • Schlussmatrix n mal n (so breit wie hoch) ==> eindeutige Lösung
        • Schlussmatrix m mal n (breiter als hoch, m<n) ==> unendlich viele Lösungen, Lösungsmenge ist Lineare Mannigfaltigkeit, Dimension n-n
        • Schlussmatrix m mal n (weniger breit als hoch, m>n) ==> Keine Lösung
      • Rangsatz: Ordnung = Rang + Dimension 
      • Beispiele  
      • Reguläre und singuläre Matrizen, Regularität, Gleichungssysteme
      • Möglichkeiten: Widerspruch, exakte Lösung, freie Parameter und unendlich viele Lösungen, überflüssige Gleichungen  
    • Homogenes und inhomogenes SystemNulllösung 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  
    • Beispiele
  • Matrizen und Gauß-Jordan-Algorithmus: Übersetzung der Elementarsubstitutionen in die Sprache der Matrixmultiplikationen. 
  • Berechnung durch rekursive Entwicklung
  • Berechnungen mit Maschinen (Beispiel Excel, Rechner, Computeralgebra-Programm)
  • Bandmatrizen, Algorithmen, Inverseberechung, Jaccobi-Verfahren
  • 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

    • Abbildung von Geraden, Ebenen, Hyperebenen....

    • Beispiele, Repetition:

      • Die Bilder der Vektoren einer Orthonormalbasis sind die Spaltenvektoren der Matrix.

      • Bild einer Linearkombination = Linearkombination der Bilder der verwendeten Vektoren
        • Speziell: Das Bild einer Geraden ist eine Gerade, falls der Kern Dimension null hat.
        • Sonst ist das Bild ein Punkt
        • Das Bild einer Ebene ist eine Ebene, falls der Kern Dimension null hat usw.
  • Drehmatrix..
  • Anwendung auf Probleme wie
    • Drehmatrix in der Ebene
    • Streckungsmatrizen
    • Projektion auf eine Gerade in der Ebene
    • Projektion auf eine Ebene im Raum
    • Drehung um eine Achse im Raum
    • Spiegelung an einer Geraden in der Ebene
    • Spiegelung an einer Ebenen im Raum
    • Beispiel: 
      • Konstruktion der Matrix zu einer Ebenenspiegelung. 
  • Optimale Lösung bei überbestimmten Gleichungssystemen
  • Methode der kleinsten Quadrate bei linearen Gleichungssystemen (Problem der überbestimmten Gleichungssysteme und der Quasi-Lösungen), Durchführung, Beispiele
  • Differenzenmethode bei Differentialgleichungen (Eulermethode, AWP, RWP): Durchführung, Beispiele
  • Jacobi-Verfahren, Bandmatrizen, Abweichung zur exakten oder exakteren Lösung.

  • Beispiele mit dem Computer

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

  • Vektorkurven im R2 und im R3
  • Glatte Kurven und Spitzen
  • Beispiele 
  • Rep. Vektorfunktionen
  • Tangentenvektor, Tangenten  an Kurven
  • Kurvenlängen
  • Flächen, Normalenvektor
  • Tangenten an Flächen
  • Inhalte von Funktionsflächen
  • Größerer Exkurs in die Geometrie der Griechen (die Tetraktys und wie man damit die Welt der platonischen Körper und der Kachelungen in der Ebene aufbaut)
 Wo 12
  •  
  • Übungen:
  • Selbststudium:
  • Rep.: Nochmals Drehungen, Drehmatrix:
  •  
    • Drehmatrix in der Ebene
    • Streckungsmatrizen
    • Projektion auf eine Gerade in der Ebene
    • Projektion auf eine Ebene im Raum
    • Drehung um eine Achse im Raum
    • Drehung durch Abbildung auf das Standard-KS, dort drehen, Rückabbildung
    • Problem der Normierung des KS bei Drehungen (Drehungen auf Ellipsen)
    • Drehung im KS mit der Drehachse, Berechnung der dort vorhandenen Koord.
    • Beispiele
    • Drehmatrix..
    • Anwendung auf Probleme wie
    • Spiegelung an einer Geraden in der Ebene
    • Spiegelung an einer Ebenen im Raum
    • Beispiel: 
    •  
      • Konstruktion der Matrix zu einer Ebenenspiegelung. 
  • Gleichungssysteme
  •  
    • Gauß-Jordan-Algorithmus: Fälle, in denen alle Gleichungen l.u.:
      • 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

      • Fälle, alle Gleichungen l.u.:
        • Schlussmatrix n mal n (so breit wie hoch) ==> eindeutige Lösung
        • Schlussmatrix m mal n (breiter als hoch, m<n) ==> unendlich viele Lösungen, Lösungsmenge ist Lineare Mannigfaltigkeit, Dimension n-n
        • Schlussmatrix m mal n (weniger breit als hoch, m>n) ==> Keine Lösung
      • Rangsatz: Ordnung = Rang + Dimension 
      • Beispiele  
      • Reguläre und singuläre Matrizen, Regularität, Gleichungssysteme
      • Möglichkeiten: Widerspruch, exakte Lösung, freie Parameter und unendlich viele Lösungen, überflüssige Gleichungen  
    • 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  
    • Beispiele
  • Matrizen und Gauß-Jordan-Algorithmus: Übersetzung der Elementarsubstitutionen in die Sprache der Matrixmultiplikationen. 
  • Berechnung durch rekursive Entwicklung
  • Berechnungen mit Maschinen (Beispiel Excel, Rechner, Computeralgebra-Programm)
  • Bandmatrizen, Algorithmen, Inverseberechung, Jaccobi-Verfahren, Abweichung zur exakten oder exakteren Lösung.
  • Beispiele mit dem Computer

  • 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

    • Abbildung von Geraden, Ebenen, Hyperebenen....

    • Beispiele, Repetition:

      • Die Bilder der Vektoren einer Orthonormalbasis sind die Spaltenvektoren der Matrix.

      • Bild einer Linearkombination = Linearkombination der Bilder der verwendeten Vektoren
        • Speziell: Das Bild einer Geraden ist eine Gerade, falls der Kern Dimension null hat.
        • Sonst ist das Bild ein Punkt
        • Das Bild einer Ebene ist eine Ebene, falls der Kern Dimension null hat usw.
  • Optimale Lösung bei überbestimmten Gleichungssystemen
  • Methode der kleinsten Quadrate bei linearen Gleichungssystemen (Problem der überbestimmten Gleichungssysteme und der Quasi-Lösungen), Durchführung, Beispiele
  • Differenzenmethode bei Differentialgleichungen (Eulermethode, AWP, RWP): Durchführung, Beispiele
  • Behandlung des Problems der Schleppkurve, einfachere Berechnung mit Hilfe der inversen Funktion.  

  • Vektorkurven im R2 und im R3
  • Glatte Kurven und Spitzen
  • Beispiele 
  • Rep. Vektorfunktionen
  • Tangentenvektor, Tangenten  an Kurven
  • Kurvenlängen
  • Flächen, Normalenvektor
  • Tangenten an Flächen
  • Inhalte von Funktionsflächen
  • Größerer Exkurs in die Geometrie der Griechen (die Tetraktys und wie man damit die Welt der platonischen Körper und der Kachelungen in der Ebene aufbaut)
  •  
  • Was passiert mit Eigenwerten und Eigenvektoren bei Matrixmultiplikation?
  • Drehmatrix und Eigenwerte sowie Eigenvektoren
  • Matrizen und Gauß-Jordan-Algorithmus: Übersetzung der Elementarsubstitutionen in die Sprache der Matrixmultiplikationen.   

       Link: Themenliste Mathematik Gruppenpraesentationen

      Hauptprobleme:

    1. Über optimale Lösungen bei überbestimmten Gleichungssystemen (Methode der kleinsten Quadrate bei linearen Gleichungssystemen, Problem der überbestimmten Gleichungssysteme und der Quasi-Lösungen, Durchführung, Beispiele)
    2. Über die Helmert-Transformation
    3. Über die Biegelinie 
    4. Über den Spannungstensor

      Nebenprobleme, wenn die Hauptprobleme vergeben sind:

    1. Über die Differenzenmethode bei Differentialgleichungen (Eulermethode, AWP, RWP): Durchführung, Beispiele 
    2. Über Elementarsubstitutionen, übersetzt in die Sprache der Matrixmultiplikationen (Matrizen und Gauß-Jordan-Algorithmus
    3. Über Computermodelle, Simulationen (Populationsmodelle und Eigenwertprobleme
    4. Über Rekursion und Iteration (Bandmatrizen, Algorithmen, Inverseberechung z.B. mit Jaccobi-Verfahren usw.)
    5. Über Geometrie mit dem Computer, Raumgeometrie, Fraktale
    6. Über die Anwendungen von komplexen Zahlen
    7. Über die Anwendungen von Vektorfunktionen (Kurven, Flächen, Tangenten usw., Schleppkurve, einfachere Berechnung mit Hilfe der inversen Funktion)
    8. Über Wahrscheinlichkeit (dieses Thema wird nur unter besonderen Umständen vergeben, da es im nächsten Semester im Rahmen des Wahlpflichtmoduls Statistik behandelt wird) 
 Wo 13
  •  
  • Übungen:
  • Selbststudium
    • Was passiert mit Eigenwerten und Eigenvektoren bei Matrixmultiplikation?
    • Drehmatrix und Eigenwerte sowie Eigenvektoren
    • Vektorkurven im R2 und im R3
    • Glatte Kurven und Spitzen
    • Beispiele 
    • Rep. Vektorfunktionen
    • Tangentenvektor, Tangenten  an Kurven
    • Kurvenlängen
    • Flächen, Normalenvektor
    • Tangenten an Flächen
    • Inhalte von Funktionsflächen
    • Bisher ausgelassener Stoff:
      • Optimale Lösung bei überbestimmten Gleichungssystemen
      • Helmert-Transformation
      • Populationsmodell
      • Spannungstensor
      • Iterationen, Computermodelle, Simulationen, ...
      • Grundlagen der Wahrscheinlichkeit
      • Biegelinien
      • Ausblicke: Beispiele zu Fraktalen
      • Ausblicke: Raumgeometrie
      • Ausblicke: Geometrie mit dem Computer
    • Matrizen und Gauß-Jordan-Algorithmus: Übersetzung der Elementarsubstitutionen in die Sprache der Matrixmultiplikationen.   
    • Optimale Lösung bei überbestimmten Gleichungssystemen
    • Methode der kleinsten Quadrate bei linearen Gleichungssystemen (Problem der überbestimmten Gleichungssysteme und der Quasi-Lösungen), Durchführung, Beispiele
    • Differenzenmethode bei Differentialgleichungen (Eulermethode, AWP, RWP): Durchführung, Beispiele
    • Behandlung des Problems der Schleppkurve, einfachere Berechnung mit Hilfe der inversen Funktion.  

  • Größerer Exkurs in die Geometrie der Griechen (die Tetraktys und wie man damit die Welt der platonischen Körper und der Kachelungen in der Ebene aufbaut)
 
 Wo 14
  •  
  • Selbststudium Modulprüfung in Gruppen, Gruppenarbeiten:  
  • Gruppeneinteilung Kurzvorträge, Gruppeneinteilung:
    • Optimale Lösung bei überbestimmten Gleichungssystemen: v. Weissfluh / Siegel / Perren/ Fontanellaz/ Schwab, Zingre
    • Helmert-Transformation: Anderegg/ Kobel/ Probst / Jenni/ 2 x Jutzi/ ...
    • Spannungstensor: Ackeret/ Berger/ Czelustek/ Reza/ Sinadzic/ ...
    • Biegelinien: Hübner/ Lüdin/ Sollberger/ Märki/ Kappeler/ Meier/ ...
  •  
  • Selbststudium
    • Vektorkurven im R2 und im R3
    • Glatte Kurven und Spitzen
    • Beispiele 
    • Rep. Vektorfunktionen
    • Tangentenvektor, Tangenten  an Kurven
    • Versuch der Berechnung eines Normalenvektors
    • Problem der Kurvenlängen und Längen des Tangentenvektors (Repetition)
    • Flächen, Normalenvektor (Repetition)
    • Tangenten an Flächen
    • Inhalte von Funktionsflächen
    • Das Problem der Lektüre wissenschaftlicher Texte
      • Optimale Lösung bei überbestimmten Gleichungssystemen (Übung im Lesen wissenschaftlicher Texte, nicht beendet)
    • Bisher ausgelassener Stoff:
      • Optimale Lösung bei überbestimmten Gleichungssystemen (begonnen)
      • Helmert-Transformation
      • Populationsmodell
      • Spannungstensor
      • Iterationen, Computermodelle, Simulationen, ...
      • Grundlagen der Wahrscheinlichkeit
      • Biegelinien
      • Ausblicke: Beispiele zu Fraktalen
      • Ausblicke: Raumgeometrie
      • Ausblicke: Geometrie mit dem Computer
    • Matrizen und Gauß-Jordan-Algorithmus: Übersetzung der Elementarsubstitutionen in die Sprache der Matrixmultiplikationen.     
    • Optimale Lösung bei überbestimmten Gleichungssystemen
    • Methode der kleinsten Quadrate bei linearen Gleichungssystemen (Problem der überbestimmten Gleichungssysteme und der Quasi-Lösungen), Durchführung, Beispiele
    • Differenzenmethode bei Differentialgleichungen (Eulermethode, AWP, RWP): Durchführung, Beispiele
    • Behandlung des Problems der Schleppkurve, einfachere Berechnung mit Hilfe der inversen Funktion.  

  • Größerer Exkurs in die Geometrie der Griechen (die Tetraktys und wie man damit die Welt der platonischen Körper und der Kachelungen in der Ebene aufbaut)
  •  
 Wo 15
  •  
  • Selbststudium (Selbststudium ==> Stoff, der an der Modulprüfung auch geprüft wird!)
    •  
    • Arbeit an ehemaligen Modulprüfungen (Übungsprüfungen Vordiplom: Link)
      •  
    • General-Repetition (siehe unten
      •  
    • Bisher ausgelassener Stoff:
      •  
      • Optimale Lösung bei überbestimmten Gleichungssystemen: Optimale Lösung bei überbestimmten Gleichungssystemen: v. Weissfluh / Siegel / Perren/ Fontanellaz/ Schwab, Zingre (Vortrag gehalten Do Wo 15)
      • Helmert-Transformation: Anderegg/ Kobel/ Probst / Jenni/ 2 x Jutzi/ ...
      • Spannungstensor: Ackeret/ Berger/ Czelustek/ Reza/ Sinadzic/ ...
      • Biegelinien: Hübner/ Lüdin/ Sollberger/ Märki/ Kappeler/ Meier/ ...
        •  
      • Populationsmodell
      • Klothoiden
      • Iterationen, Computermodelle, Simulationen, ...
      • Grundlagen der Wahrscheinlichkeit
      • Ausblicke: Beispiele zu Fraktalen
      • Ausblicke: Raumgeometrie
      • Ausblicke: Geometrie mit dem Computer
      • Matrizen und Gauß-Jordan-Algorithmus: Übersetzung der Elementarsubstitutionen in die Sprache der Matrixmultiplikationen.  
      • Optimale Lösung bei überbestimmten Gleichungssystemen
      • Methode der kleinsten Quadrate bei linearen Gleichungssystemen (Problem der überbestimmten Gleichungssysteme und der Quasi-Lösungen), Durchführung, Beispiele
      • Differenzenmethode bei Differentialgleichungen (Eulermethode, AWP, RWP): Durchführung, Beispiele
      • Behandlung des Problems der Schleppkurve, einfachere Berechnung mit Hilfe der inversen Funktion.  

      • Größerer Exkurs in die Geometrie der Griechen (die Tetraktys und wie man damit die Welt der platonischen Körper und der Kachelungen in der Ebene aufbaut)
 Wo 16

 Hier sind wir angekommen 

  •       
  •    
  •  Hier sind wir angekommen 
  •  
  • Selbststudium (Selbststudium ==> Stoff, der an der Modulprüfung auch geprüft wird!)
    •  
    • Arbeit an ehemaligen Modulprüfungen (Übungsprüfungen Vordiplom: Link)
      •  
    • General-Repetition (siehe unten
      •  
    • Bisher ausgelassener Stoff:
      • Populationsmodell
      • Klothoiden
      • Iterationen, Computermodelle, Simulationen, ...
      • Grundlagen der Wahrscheinlichkeit
      • Ausblicke: Beispiele zu Fraktalen
      • Ausblicke: Raumgeometrie
      • Ausblicke: Geometrie mit dem Computer 
      • Matrizen und Gauß-Jordan-Algorithmus: Übersetzung der Elementarsubstitutionen in die Sprache der Matrixmultiplikationen.    
      • Optimale Lösung bei überbestimmten Gleichungssystemen
      • Methode der kleinsten Quadrate bei linearen Gleichungssystemen (Problem der überbestimmten Gleichungssysteme und der Quasi-Lösungen), Durchführung, Beispiele
      • Differenzenmethode bei Differentialgleichungen (Eulermethode, AWP, RWP): Durchführung, Beispiele
      • Behandlung des Problems der Schleppkurve, einfachere Berechnung mit Hilfe der inversen Funktion.  

      • Größerer Exkurs in die Geometrie der Griechen (die Tetraktys und wie man damit die Welt der platonischen Körper und der Kachelungen in der Ebene aufbaut)
  •  
  •  Hier sollte man angekommen sein (mit dem eigenen Arbeits- und Repetitionsplan)   
  •  
  •  Hier sollte man angekommen sein mit der Neugier 
  •  
 S1 Woche  Hier sind wir angekommen  Grün = Vorjahr / Gelb = jetzt
oooooooo
  • Einiges wird ev. noch angesagt....
  • Vorbereitung:
    • Do 25. 8. 2011 08:25  bis max.16:00
    • Mi 31. 8. 2011 08:25  bis max.16:00
    • Do 1. 9. 2011 08:25  bis max.16:00
    •  
    • Noch nicht vorhersehbar: Kollision mit Notenkonferenzen und anderen Anlässen nach Weisungen
  • Raum auf dem Sekretariat erfragen
     

 

Top

 


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) Erfahrung oder Realität 09/10 oder frühere und andere:

  

 S1 Woche  Stoffinhalt (grob)  Bemerk.
 Wo 1  Ausfall der Lektionen während der ganzen Woche infolge abteilungsübergreifender Planung:
  • Montag Einführungstag
  • Mittwoch Lerntechnik
  • Freitag Abteilungsausflug

 (==> Rückstand auf den bisherigen Plan)

  • Selbststudium: Siehe Übungen
 Wo 2
  • Einführung,  Vorstellung
  • Learningmanagement, Organisation, Rahmen, Kommunikation via Internet
    • 1. Koordinaten
    • 2. Stoff
    • 3. Ziel, Weg, Methoden, Feedback, Team
    • 4. Skript beschaffen, Übungen, Selbststudium ==> Internet: Learningmanagement
    • 5. Lerntechnik, Arbeitstechnik, Selfmanagement ( Vergessenskurve, Lernplateau, Teamarbeit ...)
    • 6. Lernen = erarbeiten * verstehen * behalten * abrufen  *  anwenden. // Faktor = 0 ==> Produkt = 0. Das Problem der Vernetzung im Hirn und der Repetition
    • 7. Rechte und Pflichten des Studenten und der Schule: 
    • ==>Studieren: Selbständig, fleißig arbeiten, Eigenverantwortung
    • 8. Prinzipien, Grundsätze (Selbstdisziplin, aber auch Prüfungen, Noten, lernen fürs Leben, für den Abschluss...)
    • 9. Rechner, Computer, Mathematiksoftware
    • 10. Semesterorganisation Mathematik (Anzahl Noten, Prüfungsreglement, Prüfungsplan, Prüfungsrahmen, erlaubte Unterlagen, formale Anforderungen, Benotungskriterien, Benotung der Übungen und Projekte, Arbeitsnachweismappe, Klassensprecher, Klassenbetreuer, Kopierchef, Sprechstunden)
    • 11. Hilfsmittel (Bibliothek, Taschenrechner, Mathematiksoftware, Literatur)
    • 12. Zeitplanung
    •  
  • Wozu Mathematik?  Link
  • Einführung: Was ist Mathematik? (Über das Wesen der Mathematik)
    • Zahlen, geometrische Gebilde, u.s.w.
      • Was ist eine Zahl, was ist ein Punkt, eine Gerade, eine Ebene u.s.w. ==> keine "materiellen Realitäten". 
      • Was ist ein Winkel - was ist das Maß des Winkels?
      • Historische Grundlagen: "Was ist der Ursprung von allem?" ==> Diverse Theorien. Pythagoras: Alles ist Zahl. 
      • Näheres zu Pythagoras und den Pytagoräern: Ihre Kulturleistung
      • Näheres zu Euklid und den 13 Büchern (Elemente)
    • Beispielhafte Beweise 
    • Wieso beweisen? (Zahlen, geometrische Gebilde, u.s.w.: keine "materiellen Realitäten".)
    • Beispielbeweise: Thales, Außenwinkel im Dreieck, Anzahl der Primzahlen u.s.w.
    • Modell und Wirklichkeit: Modell in der Sprache der Mathematik - Realität 
      • ==> Naturwissenschaft - Mathematik
      • Wieso fällt der Apfel vom Baum - wie fällt der Apfel vom Baum - Galilei, Newton
      • "Könnte der Apfel wieder hinauffallen?" - die Idee der Gleichbewegung der Atome
      • Das Problem des Maßes: Physikalische Masse (Meter - u.s.w.), an die Erde oder an Naturerscheinungen gebunden - mathematische Masse: Das Beispiel der Winkelmessung: 360 Grad contra rad. Wieso 360?
    • Diverses
    • Geschichtlicher Rahmen und Auftrag: Was ist ein Ingenieur - woher kommt diese Disziplin (1. Ecole polytechnique in Paris, Monge, Louis XIV, Entwicklung von Frankreich, Kanäle, Bauwerke noch heute)
  • Selbststudium: Mengen Operationen und Zahlen: Mengenidee, Beziehungen, Mengendarstellungen, Schreibweise, leere Menge, Grundmenge, Komplement, Mengendifferenz. Mengenprodukt
  •  
  • Basics:  Achtung: Den angekündigten Kurztest beachten!  Link: Hier klicken

 Regulärer Stoff: Kurzes Eingehen auf 
  • Mengen Operationen und Zahlen: Mengenidee, Beziehungen, Mengendarstellungen, Schreibweise, leere Menge, Grundmenge, Komplement, Mengendifferenz. 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
  • Selbststudium:
  • Annäherung durch Intervallschachtelung, Bsp. Wurzel aus 2
  • Potenzen, Regeln, Ausdehnung auf reelle Exponenten
  • Logarithmen (Exponenten) zu einer Basis a, ln: Basis e
  • Logarithmengesetze
  • Probleme mit dem Unendlichen, Darstellung von Q in einem Koordinatensystem, R
  • 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 links
 Wo 3
  • Annäherung durch Intervallschachtelung, Bsp. Wurzel aus 2
  • Repetition Potenzen, Regeln, Ausdehnung auf reelle Exponenten
  • Repetition Logarithmen (Exponenten) zu einer Basis a, ln: Basis e
  • Repetition Logarithmengesetze
  • Typen von Gleichheitszeichen und Gleichungen: Bijektion, Aussage, Funktionsgleichung, Wertzuweisung, Bestimmungsgleichungen,...
  • Arten von Bestimmungsgleichungen (Systeme) und Lösungsstrategien
    • Quadratisch: Lösungsformeln
    • Vieta
    • Grad 3, 4: Formeln von Cardano (Formelbuch)
    • Wurzel = positive Wurzel, sonst Vorzeichen
    • Wurzelgleichungen: Wurzeln durch potenzieren eliminieren
    • Betragsgleichungen:
      • Betrag durch potenzieren eliminieren
      • Betrag von x und Signum von x
      • Graphische Lösung
      • Fallunterscheidungen
    • Grad größer 4: Keine allgemeine exakte Lösungsmethode. Ausweg: Numerisch, Graphisch.....
    • Bemerkungen zu Gleichungen höheren Grades und anderen Problemen
    • 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....
  • 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).
  • Beispiel Gauss-Jordan, Beispiel
  • Vorgreifendes Selbststudium:
  • Methoden:
    • Matrixmethode
    • Additionsmethode (Elementarsubstitutionen, systematisch: Gauss-Jordan-Verfahren, Dreiecksform)
    • Gleichsetzungsmethode
    • Einsetzungsmethode (Austauschverfahren)
  • Kegelschnitte: Kreis, Ellipse, Hyperbel, Parabel ==>  Selbststudium
  • ===> Ende Basics Repetition
  • Selbststudium 
    • Kegelschnitte
    • Lösungsmethoden von Gleichungssystemen
  • Test: Datum festgelegt: 12.10.2009, Vorbereitung: Selbststudium
 Wo 4
  • Repetition und Ausbau: Methoden zur Lösung von Gleichungssystemen
    • Methoden:
      • Additionsmethode (Elementarsubstitutionen, systematisch: Gauss-Jordan-Verfahren, Dreiecksform)
      • Gleichsetzungsmethode
      • Einsetzungsmethode (Austauschverfahren)
      • Cramersche Regeln (Determinantenverfahren)
      • Matrixmethode
  • Das Problem mit dem Unendlichen, Darstellung von Q in einem Koordinatensystem, R
    • |P| = |N| = |Z| = |Q| < |R|
  • ....
  • Repetitionsblock (zur Prüfung)
  • Crashkurs Infinitesimalrechnung   Link zu den Unterlagen  (Skriptseite)
  • ....
  • Selbststudium:
    • Beziehung zwischen 0 und unendlich, Grenzwerte
    • Funktionen
    • Probleme mit dem Unendlichen, Darstellung von Q in einem Koordinatensystem, R
    • 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: Siehe links
 Wo 5
  • Test
  • Funktionen:
    • Diverse Funktionen
    • Beziehung zwischen 0 und unendlich, Das Problem der Grenzwerte
    • Begriff der Funktion allgemein, Problem (keine Pfeile auseinander)
    • Df  ,Wf , Intervalle
      • abgeschlossen
      • offen
      • halboffen
      • einseitig unendlich
      • beidseitig unendlich
      • punktierte Umgebung
    • Diverse Graphen
    • Implizite Funktion
    • Beispiele 
    • Diverse Eigenschaften 
      • positive, negative Funktion 
      • streng monoton wachsende, fallende Funktion 
      • monoton wachsende, fallende Funktion 
      • Extrema: Lokales oder globales Extremum, Maximum, Minimum, Randextrema
      • Asymptote, Berechnung
      • Pol und Gauss'sche Zahlenkugel (Bedeutung des Begriffs)
      • periodische Funktion
      • u.s.w. 
  • Selbststudium: Beispiele von Funktionen auf den Zahlen
    • 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
    • Diagramme: Rationale und gebrochen rationale Funktionen, Potenzfunktionen inkl. Wurzelfunktionen, Exponentialfunktionen, Logarithmusfunktionen, Hyperbolische Funktionen und Areafunktionen, dazu Repetition Trigonometrische Funktionen und Arcusfunktionen
  • Selbststudium: Testverbesserung
  • Selbststudium: Siehe links
 Wo 6
  • Testrückgabe
  • Grenzwerte
  • Stetigkeit
  • Regeln für die Stetigkeit
  • Elementare Funktionen: Polynome, Grad (0,1,2,.., n,...), Eigenschaften
    • Konstante Funktion
    • Lineare Funktion
    • Quadratische Funktion 
    • Kubische Funktion 
    • Polynomfunktion höheren Grades
    • Diagramme, Variation von Parametern (Computer)
    • 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)
  • Gleichheit von Polynomen
  • Kurze Besprechung der meist schon bekannten Funktionstypen (Repetition):
    • Ganz und gebrochene rationale Funktion (Polynom durch Polynom)
    • Graphen
    • Verhalten weit außen, Grenzwerte, Pole, Asymptoten
    • Exponentialfunktion und Inverse dazu: Logarithmusfunktion 
    • Nochmals Umkehrfunktionen
    • Hyperbolische Funktionen und Inverse dazu: Areafunktion
    • Darstellung mit Ln 
    • Eigenschaften des Ln
    • Trigonometrische Funktionen und Arcusfunktionen
    • Hyperbolische Funktionen und Areafunktionen
  • Selbststudium:  
    • Übungen - Studium der Beispiele im Skript - Graphiken zu Funktionen, speziell:
    • Eigenschaften von Polynomen
    • Diagramme: Quadratische, kubische u.s.w. Funktion - bis p.12
    • Übungen - Studium der Beispiele
    • Graphiken zu Funktionen, Beispiele im Skript, hyperbolische Funktionen und Areafunktionen, dazu Repetition: Trigonometrische Funktionen und Arcusfunktionen
    • Wichtig für Differentialrechnung: ln des Betrags, sin, cos, tan, cot = cgt, xn, x(-n), x-(-n)
    • Wichtig für Differentialrechnung: loga(b xc)
    • Wichtig für Differentialrechnung: Verkettete Funktionen
    • Beispiele, Übungen
  • Übungsscheine: http://rowicus.ch/Wir/Administratives/Uebungsschein_Mathematik.pdf  sowie http://rowicus.ch/Wir/Administratives/Uebungsscheine.html 
  • Selbststudium: Siehe links
 Wo 7
  • Repetition: 
    • Eigenschaften von Polynomen, quadratische, kubische u.s.w. Funktion, trigonometrische Funktionen und Arcusfunktionen, hyperbolische Funktionen und Areafunktionen
    • Wichtig für Differentialrechnung: ln des Betrags, sin, cos, tan, cot = cgt, xn, x(-n), x-(-n), loga(b xc)
  • Gauß-Klammer-Funktion, Signum-Funktion, Betrag und Signum, u.s.w.
  • Verkettete Funktionen
  • Die Idee der Differentialrechnung, Herkunft
    • Tangentenproblem (Tangentensteigung )und Probleme der Physik, z.B. Geschwindigkeit, Beschleunigung
    • Sehnensteigung und Differenzenquotient
    • Limes des Differenzenquotienten: Differentialquotient und Ableitungsfunktion
    • Differenzierbarkeit
    • Schreibweisen nach Leibniz und nach Newton
    • Differentiale, infinitesimale "Größen"
    • Einfache Beispiele von Ableitungsfunktionen:
      • Ableitung der konstanten Funktion
      • Ableitung der linearen Funktion
    • Summenregel, Linearitätsregel
    • Ableitung von xn (n  natürliche Zahl)
    • Ableitung eines Polynoms
    • Beispiele
    • Produktregel, Anwendung auf Potenzen, Ableitung der Quadratwurzel
    • Quotientenregel: f(x)/g(x) ableiten
    • Beispiele
    • Ableitung von ln und sin
    • Verkettete Funktionen
    • Verkettete Funktionen
    • Kettenregel
    • ln des Betrags, sin, cos, tan, cot = cgt, xn, x(m/n), x-(-n), xr
    • Ableitungen von loga(b xc)
    • Beispiele,Übungen: cos, und damit tan, cot = cgt, x-(-n) u.s.w.
    • Ableitung der Inversen 
    • Anwendungen: Ableitung der Funktion ex, von Wurzelfunktionen und dann Potenzfunktionen mit rationalem und dann reellem Exponenten.
    • Ableitungen von arcsin(x), arccos(x), arctan(x),...
  • Selbststudium:
    • Beispiele, speziell Ableitung von xx
    • Ableitungen von arcsin(x), arccos(x), arctan(x),...
    • Regel von Bernoulli
    • Ableitung von xx
    • Exponentielles contra polynomiales Wachstum
    • Mittelwertsatz der Differentialrechnung
    • Beispiele, Arbeit an Übungen
    • Nochmals: Ableitungen vom ln des Betrags, Ableitung von loga(b xc) etc.
    • Lineare Approximation, 
    • Differentiale, Beispiele Potenzreihen, Graphik-Beispiele, Demos: Selbststudium
    • Kurvendiskussion: konvex und konkav, notwendige und hinreichende Bedingungen für Minima, Maxima, Terrassenpunkte, Wendepunkte, Extrema,...
    • Beispiele - Arbeit an diesen
    • Übungen 
  • Selbststudium: Siehe links
 Wo 8
  • Differentialrechnung
    • Beispiele
    • Speziell Ableitung von xx
    • Ableitungen von arcsin(x), arccos(x), arctan(x),...
    • Ableitung von loga(b xc
    • Ableitung von xx
    • Regel von Bernoulli
    • Diverse Beispiele
    • Exponentielles contra polynomiales Wachstum
    • Nochmals: Ableitungen vom ln des Betrags
    • Mittelwertsatz der Differentialrechnung
    • Beispiele
    • Lineare Approximation und Ausblick auf Potenzreihen
    • Beispiele Potenzreihen, Graphik-Beispiele, Demos, Animationen
    • Kurvendiskussion: 
      • konvex und konkav
      • notwendige und hinreichende Bedingungen für Minima, Maxima, Terrassenpunkte, Wendepunkte, Extrema
    • Fehlerrechnung und lineare Approximation
  • Selbststudium:
  • Neues Skript: 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
    • Integration von Potenzfunktionen
    • Integration als linearer Operator
    • Partielle Integration mit Elimination von Polynomfunktionen
    • Beispiele
    • Partielle Integration mit Erzeugung einer algebraischen Gleichung
    • Beispiele 
  • Selbststudium: Siehe links
 Wo 9
  • Differentialrechnung:
  • Integralrechnung:
    • Neues Skript
    • Bestimmtes Integral
    • Ober- Unter- und Zwischensummen, Riemannsche Summen, Konvergenz (Beispiel monoton uns stetig...)
    • Quadratur der Parabel
    • Übungen, Beispiele
    • Intervallteilungen, Verfeinerungen
    • Riemannsches Integral: Definition / andere Integrale
    • Integration durch Summierung (Grenzwert) bei stetigen und monotonen Funktionen, Existenz
    • Integration bei nicht monotonen und nicht stetigen Funktionen (Zusammensetzung)
    • Regeln und Mittelwertsatz
    • Hauptsatz der Infinitesimalrechnung
    • Beispiele
  • Selbststudium: Integralrechnung:
    • Integration von Potenzfunktionen
    • Integration als linearer Operator
    • Partielle Integration mit Elimination von Polynomfunktionen
    • Beispiele
    • Partielle Integration mit Erzeugung einer algebraischen Gleichung
    • Beispiele
  • Selbststudium: Siehe links
 Wo 10
  • Integralrechnung:
    • Integration von Potenzfunktionen
    • Integration als linearer Operator
    • Partielle Integration mit Elimination von Polynomfunktionen
    • Beispiele
    • Partielle Integration mit Erzeugung einer algebraischen Gleichung
    • Beispiele
    • Substitutionsregeln als Umkehrung der Kettenregel der Differentialrechnung (1. Art und 2 Art, Verwendung in 2 Richtungen)
    • Beispiele
    • Partialbruchzerlegung
  • Selbststudium: 
    • Anwendungen der Integration:
      • Volumen eines Rotationskörpers 
      • Länge einer Kurve (2D) 
      • Oberfläche eines Rotationskörpers 
      • Beispiele, Übungen
      • Schwerpunkte von Flächen
      • Beispiele
      • 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
        • Beispiele zu Flächenmomenten
        • Numerische Methoden: Rechtecksmethode, Trapezmethode (Simpson) 
      • Einführung: Differentialgleichungen, Funktionen mit mehreren Variablen 
    • |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
  • Selbststudium: Siehe links
 Wo 11
  • Anwendungen der Integration:
    • Volumen eines Rotationskörpers 
    • Länge einer Kurve (2D) 
    • Oberfläche eines Rotationskörpers 
    • Beispiele, Übungen
    • Physik und Bedeutung des Trägheitsmoments
    • Schwerpunkte von Flächen
    • Beispiele
    • 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
    • Sätze dazu: Additionssatz, Satz von Steiner
    • Beispiele zu Flächenmomenten
  • Selbststudium:
    • Weiter mit Beispiele zu Flächenmomenten
    • Numerische Methoden: Rechtecksmethode, Trapezmethode (Simpson)
  • Selbststudium: Siehe links
 Wo 12
  • Numerische Methoden der Integration
    • Rechtecksmethode, Obersummen, Untersummen und Zwischensummen
    • Trapezmethode
    • Beispiele, Übung
  • Einführung: Differentialgleichungen, Funktionen mit mehreren Variablen 
    • Beispiele
  • 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
    • Hinweise: Kettenlinie, Klothoide
  • Selbststudium:  
    • Computereinsatz: Lösung "auf Knopfdruck"
    • Numerische Lösungsmethoden: Euler-Methode
    • Anwendungen: Herleitung der Differentialgleichung für die Biegelinie
      • Herleitung der Differentialgleichung für die Biegelinie: Diverse Fälle bei der Biegung (spezielles Skript)
      • Schleppkurve
      • Kettenlinie
      • Klothoide
      • Zu- und Abflussprobleme
      • Knickungsprobleme
  • Selbststudium: Siehe links
 Wo 13
  • Differentialgleichungen
    • Computereinsatz: Lösung "auf Knopfdruck"
    • Numerische Lösungsmethoden: Euler-Methode
    • Anwendungen: Herleitung der Differentialgleichung für die Biegelinie
      • Herleitung der Differentialgleichung für die Biegelinie: Diverse Fälle bei der Biegung (spezielles Skript)
      • Schleppkurve
      • Kettenlinie
      • Klothoide
      • Zu- und Abflussprobleme
      • Knickungsprobleme
      • Weitere Probleme, Beispiele
  • Testvorbereitung
  • Test
  • Differentialrechnung mit mehreren Variablen
    • Erzeugung von 3D-Graphiken
    • Zoo der Funktionen, Beispiele
    • Parametrisierte Plots in nichtkartesischen KS (ParametricPlot3D)
    • Höhenkurven (ContourPlots)
  • Selbststudium Differentialrechnung mit mehreren Variablen:
    • Richtungsableitung
    • Gradient
    • Bedeutung des Gradienten
    • Beispiele
    • Lagrange-Methode: Extrema mit Nebenbedingungen
    • Beispiele
  • Selbststudium: Siehe links
 Wo 14
  • Repetition Differentialrechnung mit mehreren Variablen
    • Erzeugung von 3D-Graphiken, diverse Risse, Höhenkurven
    • Beispiele
    • Richtungsableitung
    • Gradient
    • Bedeutung des Gradienten
    • Minimum, Maximum, Beispiele
    • Lagrange-Methode: Extrema mit Nebenbedingungen
    • Beispiele
  • "Approximationstheorie" 
    • Klothoide, Fresnel-Integrale: Wie berechnen?
    • Wie berechnen?
      • Taylorpolynome, Tauglichkeit dieser Approximation?
      • Reihentheorie, Konvergenzkriterien
      • Potenzreihen
  • Taylorpolynome:
    • 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)
    • Funktion = Potenzreihe + Restglied
    • Die Problematik des Restglieds
    • Restgliedabschätzung (erst die einfachsten Fälle), Restgliedabschätzungsformel
  • Selbststudium:  
  • Spezielle Beispiele: Kurven, Kurvenkrümmung, Krümmungskreis,
    Gerade, Kreis
  • Reihentheorie, Konvergenzkriterien Potenzreihen
    • 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
  • Selbststudium: Siehe links
 Wo 15
  • Repetition: Taylorpolynome: Entwickeln einer Funktion in eine „Polynomreihe „ (Potenzreihe,. Konvergenzfrage)

  • Frage 1: Gegeben Funktion, Gesucht: Taylorreihe. ==> Taylorpolynome. Entwickeln einer Funktion in eine „Polynomreihe „ (Potenzreihe,. Konvergenzfrage)

    • 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) ==> Selbststudium

    • Funktion = Potenzreihe + Restglied

    • Die Problematik des Restglieds: Restgliedabschätzung (erst die einfachsten Fälle), Restgliedabschätzungsformel 

    • Beispiele: Bestimmung des Fehlers (Restglied)  ==> Selbststudium

    • Restgliedabschätzung (erst die einfachsten Fälle), Restgliedabschätzungsformel 

    • Potenzreihe von Sinus, Cosinus, ex 

    • Zu Reihentheorie, Konvergenzkriterien Potenzreihen 

  • Umkehrung der Fragestellung: Gegeben Potenzreihe. Frage: Welche Funktion ist das, wann konvergiert die Reihe?
    • Reihentheorie, Konvergenzkriterien Potenzreihen 
    • Endliche und unendliche Folge, Reihe
    • Harmonische Reihe, Divergenz 
    • p-Reihen: Abschätzung mittels 1/xp

    • Divergenzbeweis mittels Mayorante
    • Alternierende Reihe und  Konvergenz: Existenzaussage. Berechnung? 
    • Leibnizkriterium
    • Spiel mit der alternierenden harmonischen Reihe: "Herleitung" von Unsinn
    •  Leibnizreihe: Konvergenz
    • Geometrische Reihe 
    • Majorantenkriterium 
    • Beispiele von Berechnungen
    • Quotientenkriterium
    • Wurzelkriterium
    • Zusammenhang zu Potenzreihen
    • Beispiele
    • Konvergenzintervall, Konvergenzradius von Potenzreihen
    • Integration und Differentiation von Potenzreihen
    • Beispiele
  • Selbststudium
    • Zur Berechnung der Klothoide mit Hilfe von Potenzreihen
    • Berechnung der Richtung des Tangentenvektors
  • Selbststudium: Siehe links
  • Sichten von Spezialthemen
 Wo 16
  • Exkurs: Polyeder
    • Die platonischen Körper, archimedische Körper und catalanische Körper, Johnsonkörper, Prismen u.s.w.
    • Wieso es nur 5 platonische Körper gibt
    • Gummigeometrie, Graphen
    • Geschlecht eines Polyeders
    • Eulersche Polyederformel
  • Repetition: Modellierung physikalischer, technischer Vorgänge in der Sprache der Mathematik
    • Das Scharnier zwischen Mathematik und Logik als Geisteswissenschaften und den deskriptiven Naturwissenschaften. Dazu die Rolle der Statistik.
    • Historische Grundlagen
    • Maxime (Albertus Magnus, Guericke, Descartes, Kopernikus, Galilei, Brahe, Kepler als Hofastrologe bei Rudolf II mit Harmonica Mundi und den keplerschen Gesetzen, Bürgi mit der Uhr und dem Quantensprung in der Zeitmessung, Newton und die Nachfolger, Lavoisier, usw.)
    • Realität und Modell - deduktiv und induktiv - theoretisch und experimentell
    • Kausalität und Analogie im Verhältnis zwischen Mathematik und Naturwissenschaft
    • Das Problem der richtigen Frage: Nach dem "Wie" statt nach dem "Warum".
  • Einführung des Wahrscheinlichkeitsbegriffs
    • Skript: http://rowicus.ch/Wir/Scripts/TEIL6dCrashKursWahrschKomb.pdf  
    • 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)
    • Statistisch gerechtfertigte Wahrscheinlichkeitsverteilungen contra mathematische Wahrscheinlichkeitsmodelle 
    • Testen der statistischen Wahrscheinlichkeitsapproximation bei Laplace-Experimenten
    • Das Galton-Brett, Experimente mit Hilfe des Computers
    • Denkwürdige Beispiele
    • Kombinatorik und Laplace-Wahrscheinlichkeit
      • Wahrscheinlichkeit nach Laplace: Günstige Fälle/ mögliche Fälle
  • Kombinatorik: Herleitung der Formeln 
  • Abschluss: Film über die Öresundbrücke, "eine technische Anwendung von Berechnung"
  •  
  • Selbststudium: 
  • Selbststudium zur 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
  • Selbststudium: Anwendung der Approximationstheorie auf das Lösen von Differentialgleichungen
    • Potenzreihenansatz, Berechnung der ersten Koeffizienten
    • Differenzengleichungen
    • Zentrale Differenzenquotiente gewonnen aus Taylorpolynomen
    • Praktische Durchführung einer Berechnung
    • Beispiele
  • Selbststudium: Einführung des Wahrscheinlichkeitsbegriffs
    • Testen der statistischen Wahrscheinlichkeitsapproximation bei Laplace-Experimenten
    • Das Galton-Brett, Experimente mit Hilfe des Computers
    • Denkwürdige Beispiele
    • Kombinatorik und Laplace-Wahrscheinlichkeit
      • Wahrscheinlichkeit nach Laplace: Günstige Fälle/ mögliche Fälle
  • Selbststudium:  Kombinatorik 
    • Permutationen mit und ohne Wiederholung
    • Kombinationen mit und ohne Wiederholung (zurücklegen)
    • Variationen mit und ohne Wiederholung (zurücklegen)

Zum Galton-Brett u.s.w.:                

 S2 Woche  Stoffinhalt (grob)  Bemerk.
 Wo 1
  • Skript: http://rowicus.ch/Wir/Scripts/restricted/AndereIntern/EWyl/Jahr2/001_Vektoralgebra_und_Vektoranalysis.pdf 
  • 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: Gesetze (Abgeschlossenheit, Kommutativität, Assoziativität, neutrales Element, Inverses)
    • 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 lineare Abhängigkeit./ Unabhängigkeit
    • Vektormengen geometrisch festgelegt als Vektoren parallel zu euklidschen Grundgebilden (Geraden, Ebenen, Raum)
    • Lineare Hülle einer Vektormenge
    • Erzeugendensystem
    • Basis als minimales Erzeugendensystem
    • Dimension
    • Anwendungen: 
      • Addition in Komponenten, Rechtfertigung der Methode
      • Test auf lineare Abhängigkeit und Darstellung eines Vektors in einer neuen Basis
      • Zerlegung eines Vektors in Komponenten, Vorspannung
 
  •  Selbststudium:
    • Geometrische Bildung der Differenz
    • Euklidsche Länge (Definition)
    • Unterräume
    • Basiswechsel
    • Einleitung p.1, 2
    • Beispiele p. 4, 5, 6
 Wo 2
  • Anwendungen: 
    • Das Problem des Stuhles mit drei oder vier Beinen: Aufteilung der Gewichtskraft in die Beine
    • Test auf lineare Abhängigkeit und Darstellung eines Vektors in einer neuen Basis
    • Basiswechsel
    • Zerlegung eines Vektors in Komponenten, Vorspannung
    • Die Vorspannung
  • Rep. Euklidsche Länge
  • Rep. Unterräume
  • Parameterdarstellung der Geraden
  • Koordinatengleichung der Geraden in der Grundebene
    • Herleitung aus der Funktionsgleichung
    • Herleitung aus der Parametergleichung
    • Weitere Gleichungen
  • Parameterdarstellung der Ebene
  • Koordinatengleichung der Ebene im Raum
    • Herleitung aus der Parametergleichung
    • Weitere Gleichungen
  • 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
  • Gegenseitige Lage zweier Ebenen: Allfällige Schnittgerade, Beispiele
  •  
  • Selbststudium:
    • Schnittgeradenberechnungen Raum: Beispiele, z.B. via zwei Punkte oder via Parameterelimination
  • Projizierende Ebenen, Hauptebenen
  • Skalarprodukt
    • Idee
    • Definition
    • Gesetze
    • Anwendungen
  • Anwendungen Skalarprodukt, Beispiele
  • Normalenvektor auf eine Gerade, Ebene, Koordinatengleichung
  • Abstand einer Gerade, Ebene vom Ursprung u.s.w.
  • Normalenvektor und Koordinatengleichung
  • Beispiele
  • Selbststudium: Siehe links
  • Zusätzlich Innopreis
 Wo 3
  • Selbststudium: Projizierende Ebenen, Hauptebenen
  • Schnittgeradenberechnungen Raum: Beispiele, z.B. via zwei Punkte oder via Parameterelimination
  • Skalarprodukt
    • Idee
    • Definition
    • Gesetze: Bei Streckung mit Vektor, Was ist mit dem Assosziativgesetz? Kommutativität, Distributivität.
    • Anwendungen: Skalarprodukt in Koordinaten in einem ONS
    • Gültigkeit der Formel "Summe von Produkten"
  • Anwendungen Skalarprodukt, Beispiele
  • Normalenvektor auf eine Gerade, Ebene / Hyperebene, Koordinatengleichung
  • Abstand einer Gerade, Ebene vom Ursprung u.s.w.
  • Normalenvektor und Koordinatengleichung
  • Beispiele
  • Parallele Geraden oder Ebenen
  • Berechnung des Fußpunktes
  • Flächenprodukt
  • Eigenschaften des Flächenprodukts
  • Orthogonalzerlegung  
  • Beispiele
  • Selbststudium
    • Berechnung des Abstandes eines Punktes von einer Geraden mit dem Flächenprodukt
    • 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
  • Spezialanlass: Innopreis
 
 Wo 4
  • Spezialanlass
  • Berechnung des Abstandes eines Punktes von einer Geraden mit dem Flächenprodukt
  • Vektorprodukt
    • Definition
    • Eigenschaften 
    • Berechnung
    • Gesetze
    • Kontrolle der Orthogonalität, der Längen-Flächeninhaltsbeziehung, des Rechtssystems
    • Beispiele: Inhalt, Ebenengleichung mit Senkrechtstehen, weitere Beispiele:
  • Selbststudium:
  • 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
 
 Wo 5
  • 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) 
    • Definition
    • Regeln geometrisch
    • Beispiele
    • Berechnung (Determinante, Sarrus)
    • Verallgemeinerung, Determinantengesetze (Hinweise)
    • Sarrus gilt nicht für n > 3: Begründung, Hinweis
    • Abstandberechnung
    • Cramersche Regeln, lösen von Gleichungssystemen
    • Vektorielle Schreibweise von Gleichungssystemen
    • Die allgemeine Idee der Determinante als Volumen mit Vorzeichen, definierbar mittels der Regeln aus dem 2- und 3-dimensionalen Raum (Ausführung später)
    • Anwendungen in der Statik und Mechanik: Selbststudium
  • Kreis, Kugel, Beispiele
  • Kegel, Beispiele
  • Zylinder
  • Einführung in die Darstellung von Vektorkurven und Vektorflächen
  • Beispiele
  • Tangente an eine Kurve
  • Tangentialebene an eine Fläche
  • Selbststudium:
    • Zylinder, Beispiele
    • Tangenten an Kreis (Tangentialebene an Kugel), Beispiele
    • Beispiele
    • Beginn mit Matrizen
      • Die Matrix: Matrix als rechteckiges Zahlenschema
      • Gleichheit
      • Diverse Typen: Transponierte, Zeilenmatrix, Spaltenmatrix, Nullmatrix, Einheitsmatrix, Diagonalmatrix, symmetrische Matrix, schiefsymmetrische Matrix, obere, untere Dreiecksmatrix
      • Matrizen und Gleichungssysteme
  • Selbststudium: 
    • Anwendungen der Vektorrechnung in der Statik und Mechanik  (nach Skript)
    • Zylinder
    • Kreistangenten, Tangentialebenen
 Wo 6
  • Zylinder, Beispiele
  • Tangenten an Kreis (Tangentialebene an Kugel), Beispiele
  • Beispiele
  • Beginn mit Matrizen
    • Definition der Matrix: Matrix als rechteckiges Zahlenschema
    • Gleichheit
    • Diverse Typen: Transponierte, Zeilenmatrix, Spaltenmatrix, Nullmatrix, Einheitsmatrix, Diagonalmatrix, symmetrische Matrix, schiefsymmetrische Matrix, obere, untere Dreiecksmatrix
    • Matrizen und Gleichungssysteme
  • Allgemeine Determinanten von quadratischen Matrizen:
    • Bedeutung: Volumeninhalt
    • Definition der Determinante mittels den Volumenregeln (n-dim. Spat)
      • Einheitsmatrix (Einheitsbasis) hat Determinante 1
      • Vertauschung zweier benachbarter Spaltenvektors
      • Streckung eines Seitenvektors (Spaltenvektor)
      • Distributivgesetz
    • Entwicklungssatz für die Determinante ==> definiert, da berechenbar
  • Anwendungen des Entwicklungsatzes
    • Die Transponierte hat die selbe Determinante: Diese ist nach Zeilen oder nach Spalten entwickelbar
    • Zu einer Zeile oder Spalte kann ein Vielfaches einer anderen solchen addiert werden. Dann ändert die Determinante nicht. Das kann man verwenden, um die Matrix in eine Dreiecksform überzuführen. Dann ist die Determinante hier gleich dem Produkt der Diagonalelemente.
  • Anwendungen, Beispiele
  • Damit kann man Volumeninhalte von beliebig hoch dimensionalen Spats berechnen, welche man sich wegen der Dimension gar nicht mehr vorstellen kann.
  • Selbststudium: Siehe unter Übungen
 Wo 7
  • Beispiele zur Vektorgeometrie
  • Matrix und Determinante, Volumenregeln, Berechnung einer höheren Determinante:
    • Entwicklungssatz
    • Determinante der Transponierten
    • Berechnung der Determinante mit Diagonalisierung
  • Matrixaddition und Gleichungssysteme
  • Regeln für die Matrixaddition, Subtraktion, Rückführung auf Vektoraddition (Nullelement ist eine Nullmatrix)
  • Multiplikation Matrix mal Skalar oder Skalar mal Matrix, Rückführung auf Multiplikation eines Vektors mit einer Zahl (Streckung)
  • Beispiele
  • Das Matrixprodukt Matrix mal Vektor
    • Matrixaddition und Gleichungssysteme
    • Matrix und Abbildung, Gleichungssystem und Abbildung, Auffindung des Urbildes
    • Matrixmultiplikation: "Lösung eines Gleichungssystem in einer andern Gleichung als Inhomogenität..." oder Matrix und Mehrfache Abbildung
    • Berechnung des Matrixprodukts
  • Grosses Selbststudium:
    • Berechnung des Matrixprodukts
  • Regeln:
    • Zusammen multiplizierbare Matrizen
    • Kommutativität gilt nicht
    • Matrixprodukt und Produktabbildung und Assoziativitätsgesetz
    • Einheitsmatrix als Einselement und Gesetze für diese Matrix
    • Das Bild der Einheitsvektoren und des Einheitswürfels
    • Das Problem der Umkehrabbildung: Existenz und das Problem der Abbildung/Umkehrabbildung eines Würfels auf einen Spat und der Umkehrungsmöglichkeit/ geometrisch
    • Gesetze für die Inverse, falls sie existiert
    • Berechnung einer unbekannten Inversen konkret: Ein Beispiel
    • Distributivgesetze
    • Transponieren des Produkts und der Faktoren
    • Inverse der Multiplikation, Inverse Produkts und der Faktoren
    • Rechnen mit Invesen und Transponierten
    • Matrixgleichungen
    • Reguläre und singuläre Matrizen, Regularität, Gleichungssysteme
  • Der Gauß-Jordan-Algorithmus:
    • Elementarumformungen:
      • Multiplikation einer Gleichung in einem System
      • Ersetzung einer Gleichung durch die Summe dieser Gleichung mit einer andern
      • Vertauschung von Gleichungen in der Reihenfolge
      • Umbenennung der Variablen
    • Das Konzept: Anwendung von Elementaroperationen bis links eine Diagonalmatrix entsteht.
    • Rechts steht dann die Lösung...
    • Rechnen von Beispielen
    • Fälle, alle Gleichungen l.u.:
      • Schlussmatrix n mal n (so breit wie hoch) ==> eindeutige Lösung
      • Schlussmatrix m mal n (breiter als hoch, m<n) ==> unendlich viele Lösungen, Lösungsmenge ist Lineare Mannigfaltigkeit, Dimension n-n
      • Schlussmatrix m mal n (weniger breit als hoch, m>n) ==> Keine Lösung
  • Selbststudium: Siehe unter Übungen
 Wo 8
  • Berechnung des Matrixprodukts
  • Regeln:
    • Zusammen multiplizierbare Matrizen
    • Kommutativität gilt nicht
    • Matrixprodukt und Produktabbildung und Assoziativitätsgesetz
    • Distributivgesetze
    • Einheitsmatrix als Einselement und Gesetze für diese Matrix
    • Das Bild der Einheitsvektoren und des Einheitswürfels
    • Das Problem der Umkehrabbildung: Existenz und das Problem der Abbildung/Umkehrabbildung eines Würfels auf einen Spat und der Umkehrungsmöglichkeit/ geometrisch
    • Gesetze für die Inverse, falls sie existiert
    • Eindeutigkeit der Inversen, Linksinverse gleich Rechtsinverse
    • Berechnung einer unbekannten Inversen konkret: Ein Beispiel, Gleichungssysteme
    • Transponieren des Produkts und der Faktoren
    • Inverse der Multiplikation, Inverse Produkts und der Faktoren
    • Rechnen mit Invesen und Transponierten
    • Matrixgleichungen
    • Reguläre und singuläre Matrizen, Regularität, Gleichungssysteme
  • Gleichungslösen: Diverse Verfahren
    • Einsetzungsverfahren (Nef), Gleichsetzungsverfahren, Additionsverfahren (Gauß-...), Cramersche Regeln (Determinanten), Matrixverfahren.
  • Der Gauß-Jordan-Algorithmus:
    • Elementarumformungen:
      • Multiplikation einer Gleichung in einem System
      • Ersetzung einer Gleichung durch die Summe dieser Gleichung mit einer andern
      • Vertauschung von Gleichungen in der Reihenfolge
      • Umbenennung der Variablen
    • Das Konzept: Anwendung von Elementaroperationen bis links eine Diagonalmatrix entsteht.
    • Rechts steht dann die Lösung...
    • Anzahl Rechenoperationen. Nach Herstellung einer Dreiecksmatrix Rückwärtseinsetzung ==> weniger Operationen
    • Fälle, alle Gleichungen l.u.:
      • Schlussmatrix n mal n (so breit wie hoch) ==> eindeutige Lösung
      • Schlussmatrix m mal n (breiter als hoch, m<n) ==> unendlich viele Lösungen, Lösungsmenge ist lineare Mannigfaltigkeit, Dimension n-m
      • Schlussmatrix m mal n (weniger breit als hoch, m>n) ==> Keine Lösung
    • Rechnen von Beispielen
 
 Wo 9
  • Beispiele (Handrechnungen): Lösen von Gleichungssystemen mit Hilfe des Gauß-Jordan-Algorithmus (mit Kontrolle der Richtigkeit!)
  • Beispiele (Handrechnungen): Berechnung der Inversen mit Hilfe des Gauß-Jordan-Algorithmus (mit Kontrolle der Richtigkeit!)
  • Anwendung Gauß-Jordan-Algorithmus für Gleichungssysteme und die Berechnung inverser Matrizen: Repetition
    • Simultane Lösung von Gleichungssystemen
    • Beispiele
  • Repetition Gauss-Jordan-Algorithmus:
    • Elementarumformungen
    • Beispiel
  • Matrizen und Gauß-Jordan-Algorithmus: Übersetzung der Elementarsubstitutionen in die Sprache der Matrixmultiplikationen.
  • Diagonalisierung und Determinantenberechnung: (Berechnungskonzept: Anpassung des Gauss-Algorithmus, gültige Elementarsubstitutionen, wichtig: Distributivgesetz)
    • Wirkung der Multiplikation einer Matrix mit einer Zahl auf die Determinante
    • Determinante und Transponierte
    • Determinante und Vertauschung von Zeilen
    • Determinante und Distributivgesetz beim n-dimensionalen Spat: Addition eines Vielfachen eines anderen Spaltenvektors
    • Wieder Gauß-Algorithmus und Entwicklungssatz
    • Beispiele
  • Repetition Regeln für Determinanten:
    • Volumenregeln von den Dimensionen 2 und 3 übertragen
    • Regel mit Faktor ausklammern
    • Regel mit Summe als Seitenvektors des Spats, Aufteilung in Summanden
    • Regel mit einem Einheitsvektor als Seitenvektor
    • Volumen des Einheitsspat ist definiert als gleich 1
  • Gauß-Algorithmus: Was passiert, wenn es keine Inverse gibt?
  • Determinanten, Repetition: Idee des Volumeninhalts eines n-dimensionalen Spates
  • Gewinn: Beispiel der Regeln von Cramer für ein Gleichungssystem mit n Unbekannten, Formeln für die Unbekannten als Quotient zweier Determinanten
  • Selbststudium: 
    • Drehmatrix
      • (Nicht beendet)
    • Repetition: Determinanten als Volumen, Rechenregeln für Volumina
    • Repetition: Determinanten: Entwicklungssatz
      • Situation bei n=2 und n=3
      • Entwicklungssatz
      • Beispiele
      • Nichtübertragbarkeit von Sarrus: Beispiele
      • Determinantenmultiplikationssatz und Folgerungen
      • Determinante der Inversen und der Transponierten
      • Determinante von gestreckten Matrizen
      • Weitere Sätze
      • Berechnung durch Diagonalisierung (Elementarsubstitutionen)
      • Berechnung durch rekursive Entwicklung
      • Neu: Berechnungen mit Maschinen (Beispiel Excel, Rechner, Computeralgebra-Programm)
    • Neu: Bandmatrizen, Algorithmen
  • Selbststudium: Siehe links
 Wo 10
  • Berechnung durch Diagonalisierung (Elementarsubstitutionen)
  • Übungen, Beispiele für die Prüfung 
    • Diverse Beispiele auf Vorschlag von Studierenden, auch aus der Approximationstheorie
  • Drehmatrix
  • Das Problem der Lösungsstruktur Bei Gleichungssystemen, Charakterisierung der Lösungen:
    •  Gauss-Jordan-Verfahren
    • Ziel Diagonalmatrix
    • Was passiert bei Rechtecksmatrizen

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

    • 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

    • Rangsatz: Ordnung = Rang + Dimension

    • Beispiele

  • Selbststudium: 
  • Berechnung durch rekursive Entwicklung
  • Neu: Berechnungen mit Maschinen (Beispiel Excel, Rechner, Computeralgebra-Programm)
  • Neu: Bandmatrizen, Algorithmen, Inverseberechung, Jaccobi-Verfahren
 
 Wo 11
  • Test
  • Spezialanlass: Auffahrtswoche
  • Selbststudium lineare Algebra:  
    • Optimale Lösung bei überbestimmten Gleichungssystemen
    • Methode der kleinsten Quadrate bei linearen Gleichungssystemen (Problem der überbestimmten Gleichungssysteme und der Quasi-Lösungen), Durchführung, Beispiele
    • Differenzenmethode bei Differentialgleichungen (Eulermethode, AWP, RWP): Durchführung, Beispiele
    • Jacobi-Verfahren, Bandmatrizen, Abweichung zur exakten oder exakteren Lösung.

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

    • Vektorkurven im R2 und im R3
    • Glatte Kurven und Spitzen
    • Beispiele 
    • Rep. Vektorfunktionen
    • Tangentenvektor, Tangenten  an Kurven
    • Kurvenlängen
    • Flächen, Normalenvektor
    • Tangenten an Flächen
    • Inhalte von Funktionsflächen
  • Selbststudium: Siehe links
 Wo 12
  • Rückgabe Test
  • Lineare Abbildungen: Abbildung der Basis-Einheitsvektoren (ONS)
  • Abbildung von Geraden, Ebenen, Hyperebenen....
  • Anwendung auf Probleme wie
    • Drehung um eine Achse im Raum
    • Spiegelung an einer Geraden in der Ebene
    • Projektion auf eine Gerade in der Ebene
    • Spiegelung an einer Ebenen im Raum
    • Projektion auf eine Ebene im Raum
  • Größerer Exkurs in die Geometrie der Griechen (die Tetraktys und wie man damit die Welt der platonischen Körper und der Kachelungen in der Ebene aufbaut)
  • Repetition zum 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

  • Neu: 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 (allgemeine Lösung eines Gleichungssystems = partikuläre Losung des inhomogenen Systems + allgemeine Losung des homogenen Systems

    • Vektorraumstruktur der homogenen Losungen

    • Inhomogene Lösungen: lineare Mannigfaltigkeit

    • Beziehung inhomogene - homogene Lösung, lineare Mannigfaltigkeit

    • Inhomogene und partikuläre Lösung

    • Rangsatz: Ordnung = Rang + Dimension (Erklärung der Ordnung, des Rangs und der Dimension)

    • Beispiele

  • 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, Repetition:

    • Die Bilder der Vektoren einer Orthonormalbasis sind die Spaltenvektoren der Matrix.

    • Bild einer Linearkombination = Linearkombination der Bilder der verwendeten Vektoren
      • Speziell: Das Bild einer Geraden ist eine Gerade, falls der Kern Dimension null hat.
      • Sonst ist das Bild ein Punkt
      • Das Bild einer Ebene ist eine Ebene, falls der Kern Dimension null hat usw.
  • Beispiel: 
    • Konstruktion der Matrix zu einer Ebenenspiegelung. 
  • Selbststudium lineare Algebra:  
    • Optimale Lösung bei überbestimmten Gleichungssystemen
    • Methode der kleinsten Quadrate bei linearen Gleichungssystemen (Problem der überbestimmten Gleichungssysteme und der Quasi-Lösungen), Durchführung, Beispiele
    • Jacobi-Verfahren für Bandmatrizen

      • Beispiele mit dem Computer

    • 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

      • Beispiele

      • Übungen, Anwendungen

  • Selbststudium: Siehe links
 Wo 13
  • Einführung in die Eigenwerttheorie
    • Berechnung von Eigenwerten und Eigenvektoren einer Matrix
    • Charaktereistisches Polynom, Determinante
    • Eigenvektoren als Basis
    • Eigenvektoren und Streckung
    • Das Problem der Nicht-Eindeutigkeit des Gleichungssystems für die Eigenvektoren und der nicht-exakten Eigenwerte
    • Beispiele
    • Verschiedene Eigenwerte ==> Eigenvektoren linear unabhängig
    • Matrixkomposition und Dekomposition (Diagonalisierung) M = A D A-1 (Selbststudium)
    • Anwendungen (Selbststudium)
  •  
  • Themenvorschläge für themenzentrierte Gruppenarbeiten mit Selbststudium und Vortrag: Link (Situation vom letzten Jahr) - anschließend Vorbereitung der Kurzpräsentationen:
    • Helmert-Transformation
    • Populationsmodell
    • Spannungstensor
    • Iterationen, Computermodelle, Simulationen, ...
    • Wahrscheinlichkeit  ==>  Müller, Hofer, Rendon
    • Biegelinien  ==>  Weibel, Käppeli
    • Beispiele zu Fraktalen
    • Raumgeometrie   ==>  Waeber, Herzig, Inniger
    • Geometrie mit dem Computer   ==>  Hefti, Hoder, Schärer
    • Weitere Vorschläge...
    •   ==> Einige sind schon besetzt
  • Selbststudium:
  • Konstruktion der Matrix für die Drehung um eine Achse
  • Konstruktion der Matrix für die Projektion
  • Übungen, auch Konstruktion der Matrix für die Projektion:
    • Z.B.
      • Konstruktion der Matrix zu einer Ebenenspiegelung. Dazu Verwendung obiger Erkenntnisse.
      • Konstruktion der Matrix zu einer Projektion auf eine Ebene.
      • Konstruktion der Matrix zu einer Streckung senkrecht zu einer Ebene.
      • U.s.w.
    • Weitere Abbildungsmatrizen:
      • Drehungen in der Ebene
      • Drehung um die z-Achse im Raum
      • Drehung um die x-Achse im Raum
      • Drehung um die y-Achse im Raum
    • Matrixkomposition und Dekomposition (Diagonalisierung) mit Hilfe der Eigenwerte und Eigenvektoren: M = A D A-1  
    • Anwendungen
  • Selbststudium: Siehe links
 Wo 14
  • Beenden des Stoffes von Woche 13:
  • Matrixkomposition und Dekomposition (Diagonalisierung) mit Hilfe der Eigenwerte und Eigenvektoren: 
    • M = A D A-1  
    • Beispiel
  • Beispiele
    • Konstruktion einer Drehmatrix mit Hilfe der Abbildung einer Basis
    • Konstruktion einer Projektionsmatrix 
    • Beispiel der Konstruktion von einer Pyramide mittels Drehung um einer Achse und anschliessendem schrägen Schnitt mit einer Ebene
    • Anwendungen
  • Kurzvorträge vorbereiten
  • Selbststudium Modulprüfung in Gruppen, Gruppenarbeiten:
  • Selbststudium: Siehe links
 Wo 15
  • Beendung des Stoffes von Woche 13, soweit notwendig
  • Übungsprüfung Vordiplom: Letztjährige Prüfung Link
  • Kurzvorträge
    • Wahrscheinlichkeit  ==>  Müller, Hofer, Rendon (o.k.)
    • Biegelinien  ==>  Weibel, Käppeli (o.k.)
  • Selbststudium (Selbststudium ==> Stoff, der an der Modulprüfung auch geprüft wird!)
    • Helmert-Transformation
    • Spannungstensor
    • Biegelinien
    • Klothoiden.
  • Selbststudium: Siehe links
 Wo 16
  • General-Repetition für die MP: Plan
  • Kurzvorträge
    •  Raumgeometrie   ==>  Waeber, Herzig, Inniger
    • Geometrie mit dem Computer   ==>  Hefti, Hoder, Schärer
  • Selbststudium: Siehe links
oooooooo
  • Einiges wird noch angesagt....
  • Vorbereitung:
    • Do. 26. 8. Nm 13:00 bis max.16:00
    • Di. 31. 8. Nm 13:00 bis max.15:45
    • Fr. 3. 9. Nm ?? 13:00- ?? - ev. Kollision mit Notenkonferenz
  • Raum auf dem Sekretariat erfragen

Top

 


Ehemalige Übungsliste (Anleitungen zu "Was ist wann zu tun?")  09/10

 

Erfahrung oder Realität 09/10 oder frühere und andere:

 

 

 S1 Woche  Übungen und Arbeiten  Bemerk.
 Wo 1  Trotz Ausfall der Lektionen während der ersten Woche infolge abteilungsübergreifender Planung müssen die Übungen der ersten Woche in das Arbeitsprogramm der Studierenden aufgenommen werden.
  • Internatmaterial sichten, studieren
  • ==> Skripte holen, erst Basics und Trigonometrie ("Intern", Passwort!), Literatur, Übungsserien (Passwort!), ev. Laptop, Rechner u.s.w. beschaffen
  • Selbststudium:   ! ! ! 
    • 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) ==> Übungsschein!!!!
  • Ankündigung Kurztest: Basics, Trigonometrie 1. Lektion 4. Woche, ohne Rechner, mit Formelbuch, Aufgaben aus den Serien.
  • Übungscheine
  • 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 Algebra 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
  • Test: Datum festlegen, Vorbereitung....
  • Übungsserien: 1/12, Probleme 1-6
  • Selbststudium 
    • Kegelschnitte
    • Lösungsmethoden von Gleichungssystemen
  • Test: Datum festgelegt: 12.10.2009, Vorbereitung: Selbststudium
 Wo 4
  • Alter Test 1 studieren, siehe auch (http://rowicus.ch/Wir/ProblemsSolutBachelor/ProblemsSolutBachelor.html#Bau )
  • Übungsserien: Serien 12, 13
  • Selbststudium:
    • 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)
    • Crashkurs Infinitesimalrechnung   Link zu den Unterlagen  (Skriptseite)
  • Selbststudium: Siehe links
 Wo 5
  • Test 1 nachbereiten, sofern notwendig Lösungen: Link
  • Übungsserien: Serien 14, 15, 16
  • Selbststudium: Beispiele von Funktionen auf den Zahlen
    • 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
    • Diagramme: Rationale und gebrochen rationale Funktionen, Potenzfunktionen inkl. Wurzelfunktionen, Exponentialfunktionen, Logarithmusfunktionen, Hyperbolische Funktionen und Areafunktionen, dazu Repetition Trigonometrische Funktionen und Arcusfunktionen
  • Selbststudium: Testverbesserung
  • Materialbesorgung:  Differentialrechnung (Skript downloaden, Passwort!)

 

  • Selbststudium: Siehe links
 Wo 6
  • Übungsscheine Download: http://rowicus.ch/Wir/Administratives/Uebungsschein_Mathematik.pdf  sowie http://rowicus.ch/Wir/Administratives/Uebungsscheine.html 
  •  
  • Übungsserien: Serien 17, 18, 19 (soweit schon möglich)
  • Selbststudium:
    • Übungen - Studium der Beispiele im Skript - Graphiken zu Funktionen, speziell:
    • Eigenschaften von Polynomen
    • Diagramme: Quadratische, kubische u.s.w. Funktion - bis p.12
    • Übungen - Studium der Beispiele
    • Graphiken zu Funktionen, Beispiele im Skript, Hyperbolische Funktionen und Areafunktionen, dazu Repetition: Trigonometrische Funktionen und Arcusfunktionen
    • Wichtig für Differentialrechnung: ln des Betrags, sin, cos, tan, cot = cgt, xn, x(-n), x-(-n)
    • Wichtig für Differentialrechnung: loga(b xc)
    • Wichtig für Differentialrechnung: Verkettete Funktionen
    • Beispiele, Übungen
  •  Zur Differentialrechnung gehören die Übungsserien 17, 18, 19, 20, 21, 22,  23
  • Selbststudium: Siehe links
 Wo 7
  • Übungsserien: Serien 20, 21, (soweit schon möglich, Auswahl treffen)
  • Materialbesorgung:  Integralrechnung  (Skript downloaden)
  • Selbststudium:
    • Beispiele, speziell Ableitung von xx
    • Ableitungen von arcsin(x), arccos(x), arctan(x),...
    • Regel von Bernoulli
    • Ableitung von xx
    • Exponentielles contra polynomiales Wachstum
    • Mittelwertsatz der Differentialrechnung
    • Beispiele, Arbeit an Übungen
    • Nochmals: Ableitungen vom ln des Betrags, Ableitung von loga(b xc) etc.
    • Lineare Approximation, 
    • Differentiale, Beispiele Potenzreihen, Graphik-Beispiele, Demos: Selbststudium
    • Kurvendiskussion: konvex und konkav, notwendige und hinreichende Bedingungen für Minima, Maxima, Terrassenpunkte, Wendepunkte, Extrema,...
    • Beispiele - Arbeit an diesen
    • Übungen 
  • Selbststudium: Siehe links
 Wo 8
  • Übungsserien: Serien 22, 23, (Differentialrechnung, Auswahl treffen)
  • Serien 24, 25 (Integralrechnung, soweit ohne viele Regeln schon möglich)
  • Selbststudium:
  • Neues Skript: 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
    • Integration von Potenzfunktionen
    • Integration als linearer Operator
    • Partielle Integration mit Elimination von Polynomfunktionen
    • Beispiele
    • Partielle Integration mit Erzeugung einer algebraischen Gleichung
    • Beispiele 
  • Selbststudium: Siehe links
 Wo 9
  • Übungsserien: 
    • Serien 26, 27, (28) (Integralrechnung, soweit ohne viele Regeln schon möglich)
  • Alter Test studieren: Test  (http://rowicus.ch/Wir/ProblemsSolutBachelor/ProblemsSolutBachelor.html#Bau )
  • Selbststudium: Integralrechnung:
    • Integration von Potenzfunktionen
    • Integration als linearer Operator
    • Partielle Integration mit Elimination von Polynomfunktionen
    • Beispiele
    • Partielle Integration mit Erzeugung einer algebraischen Gleichung
    • Beispiele
  • Selbststudium: Siehe links
 Wo 10
  • Alter Test studieren
  • (http://rowicus.ch/Wir/ProblemsSolutBachelor/ProblemsSolutBachelor.html#Bau )
  • Übungsserien: 
    • Serien 29, 30 (Integralrechnung, soweit ohne viele Regeln schon möglich)
  • Selbststudium: 
    • Anwendungen der Integration:
      • Volumen eines Rotationskörpers 
      • Länge einer Kurve (2D) 
      • Oberfläche eines Rotationskörpers 
      • Beispiele, Übungen
      • Schwerpunkte von Flächen
      • Beispiele
      • 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
        • Beispiele zu Flächenmomenten
        • Numerische Methoden: Rechtecksmethode, Trapezmethode (Simpson) 
      • Einführung: Differentialgleichungen, Funktionen mit mehreren Variablen 
    • |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
  • Selbststudium: Siehe links
 Wo 11
  • Selbststudium: 
  • Übungsserien: 
    • Serien 29, 30 weiter (Integralrechnung, soweit ohne viele Regeln schon möglich)
  • Selbststudium: Siehe links
 Wo 12
  • Selbststudium nach Skript:
    • Geeignete Substitutionen
    • Beispiele
  • Lineare D'Gl:
    • Lösung der homogenen Gleichung
    • Lösung der inhomogenen Gleichung
    • Zusammenspiel der homogenen und der inhomogenen Lösungen, partikuläre Lösung
    • Beispiele
  • Numerische Lösungsmethoden: Euler-Methode
  • Anwendungen: Herleitung der Differentialgleichung für die Biegelinie
    • Herleitung der Differentialgleichung für die Biegelinie: Diverse Fälle bei der Biegung (spezielles Skript)
    • Schleppkurve
    • Kettenlinie
    • Klothoide
    • Zu- und Abflussprobleme
    • Knickungsprobleme
  • Auswahl aus den Übungsserien: 
    • Serien (II) 18, (II) 19, (II) 20, (II) 21, (II) 22
  • Selbststudium: Siehe links
 Wo 13
  • Selbststudium nach Skript:
    • Anwendungen Differentialgleichungen: 
      • Herleitung der Differentialgleichung für die Biegelinie: Diverse Fälle bei der Biegung (spezielles Skript)
      • Schleppkurve
      • Kettenlinie
      • Klothoide
      • Zu- und Abflussprobleme
      • Knickungsprobleme
    • Differentialrechnung mit mehreren Variablen:
      • Richtungsableitung
      • Gradient
      • Bedeutung des Gradienten
      • Beispiele
      • Lagrange-Methode: Extrema mit Nebenbedingungen
      • Beispiele
  • Auswahl aus den Übungsserien: 
  • Serie 31
  • Serie 08, 09
  • Selbststudium: Siehe links
 Wo 14
  • Selbststudium:  
  • Spezielle Beispiele: Kurven, Kurvenkrümmung, Krümmungskreis,
    Gerade, Kreis
  • Reihentheorie, Konvergenzkriterien Potenzreihen
    • 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
  • Auswahl aus den Übungsserien: 
  • 13, 14, 15, 16 17 so weit wie möglich nach Fortschritt der Stoffbehandlung
  • Selbststudium, siehe links: Nicht behandelter Stoff aus der "Approximationstheorie" sowie Auswahl aus den Übungsserien während der unterrichtsfreien Zeit bearbeiten.
 Wo 15
  • Selbststudium:
    • Reihentheorie, Konvergenzkriterien Potenzreihen
    • 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
    • Quotientenkriterium
    • Wurzelkriterium
    • Zusammenhang zu Potenzreihen
    • Beispiele
    • Konvergenzintervall, Konvergenzradius von Potenzreihen
    • Integration und Differentiation von Potenzreihen
    • Beispiele
    • Zur Berechnung der Klothoide mit Hilfe von Potenzreihen
    • Berechnung der Richtung des Tangentenvektors
  • Auswahl aus den Übungsserien: 
  • Weiter mit 13, 14, 15, 16 17
 Wo 16
  • Repetition für den nächsten Test, Sichten von Spezialthemen:
  • Selbststudium der Literatur (Sichten von Spezialthemen)
  • A. Selbststudium zur 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
  • B. Selbststudium: Anwendung der Approximationstheorie auf das Lösen von Differentialgleichungen
    • Potenzreihenansatz, Berechnung der ersten Koeffizienten
    • Differenzengleichungen
    • Zentrale Differenzenquotiente gewonnen aus Taylorpolynomen
    • Praktische Durchführung einer Berechnung
    • Beispiele
  • C: Selbststudium: Einführung des Wahrscheinlichkeitsbegriffs
    • Testen der statistischen Wahrscheinlichkeitsapproximation bei Laplace-Experimenten
    • Das Galton-Brett, Experimente mit Hilfe des Computers
    • Denkwürdige Beispiele
    • Kombinatorik und Laplace-Wahrscheinlichkeit
      • Wahrscheinlichkeit nach Laplace: Günstige Fälle/ mögliche Fälle
  • Selbststudium siehe links

Sichten von Spezialthemen: Zum Galton-Brett u.s.w.:                

 S2 Woche  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
 Wo 4
  • Selbststudium:
    • Anwendungen der Vektorrechnung in der Statik und Mechanik  (nach Skript)
    • Zylinder
    • Kreistangenten, Tangentialebenen
 Wo 5
  • Selbststudium:
    • Anwendungen der Vektorrechnung in der Statik und Mechanik  (nach Skript)
    • Zylinder
    • Kreistangenten, Tangentialebenen
 Wo 6
  • Selbststudium neuer Stoff:
    • Distributivgesetze
    • 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.

  • Übungen: Serien I 32/33, soweit weiter möglich 
  • Selbststudium:  Siehe links.
 Wo 7
  • Grosses Selbststudium:
    • Berechnung des Matrixprodukts
  • Regeln:
    • Zusammen multiplizierbare Matrizen
    • Kommutativität gilt nicht
    • Matrixprodukt und Produktabbildung und Assoziativitätsgesetz
    • Einheitsmatrix als Einselement und Gesetze für diese Matrix
    • Das Bild der Einheitsvektoren und des Einheitswürfels
    • Das Problem der Umkehrabbildung: Existenz und das Problem der Abbildung/Umkehrabbildung eines Würfels auf einen Spat und der Umkehrungsmöglichkeit/ geometrisch
    • Gesetze für die Inverse, falls sie existiert
    • Berechnung einer unbekannten Inversen konkret: Ein Beispiel
    • Distributivgesetze
    • Transponieren des Produkts und der Faktoren
    • Inverse der Multiplikation, Inverse Produkts und der Faktoren
    • Rechnen mit Invesen und Transponierten
    • Matrixgleichungen
    • Reguläre und singuläre Matrizen, Regularität, Gleichungssysteme
  • Der Gauss-Jordan-Algorithmus:
    • Elementarumformungen:
      • Multiplikation einer Gleichung in einem System
      • Ersetzung einer Gleichung durch die Summe dieser Gleichung mit einer andern
      • Vertauschung von Gleichungen in der Reihenfolge
      • Umbenennung der Variablen
    • Das Konzept: Anwendung von Elementaroperationen bis links eine Diagonalmatrix entsteht.
    • Rechts steht dann die Lösung...
    • Rechnen von Beispielen
    • Fälle, alle Gleichungen l.u.:
      • Schlussmatrix n mal n (so breit wie hoch) ==> eindeutige Lösung
      • Schlussmatrix m mal n (breiter als hoch, m<n) ==> unendlich viele Lösungen, Lösungsmenge ist Lineare Mannigfaltigkeit, Dimension n-n
      • Schlussmatrix m mal n (weniger breit als hoch, m>n) ==> Keine Lösung
  • Übungen: Serien I 32/33/34, soweit schon möglich 
  • Selbststudium:  Siehe links.
 Wo 8  
 Wo 9
  • Selbststudium,  Prüfungsvorbereitung 
    • siehe links  <===
  • Weiteres Selbststudium: Siehe links
 Wo 10
  • Selbststudium: Optimale Lösung bei überbestimmten Gleichungssystemen
  • Prüfungsvorbereitung 
    • siehe links  <===
 Wo 11
  • Test
  • Spezialanlass: Auffahrtswoche
  • Nachbereitung Test
  • Selbststudium lineare Algebra:  
    • Optimale Lösung bei überbestimmten Gleichungssystemen
    • Methode der kleinsten Quadrate bei linearen Gleichungssystemen (Problem der überbestimmten Gleichungssysteme und der Quasi-Lösungen), Durchführung, Beispiele
    • Differenzenmethode bei Differentialgleichungen (Eulermethode, AWP, RWP): Durchführung, Beispiele
    • Jacobi-Verfahren, Bandmatrizen, Abweichung zur exakten oder exakteren Lösung.

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

    • Vektorkurven im R2 und im R3
    • Glatte Kurven und Spitzen
    • Beispiele 
    • Rep. Vektorfunktionen
    • Tangentenvektor, Tangenten  an Kurven
    • Kurvenlängen
    • Flächen, Normalenvektor
    • Tangenten an Flächen
    • Inhalte von Funktionsflächen
  • Selbststudium: Siehe links
 Wo 12
  • Übungen:
  • Selbststudium lineare Algebra:  
    • Optimale Lösung bei überbestimmten Gleichungssystemen
    • Methode der kleinsten Quadrate bei linearen Gleichungssystemen (Problem der überbestimmten Gleichungssysteme und der Quasi-Lösungen), Durchführung, Beispiele
    • Jacobi-Verfahren für Bandmatrizen

      • Beispiele mit dem Computer

    • 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

      • Beispiele

      • Übungen, Anwendungen

 
  • Selbststudium: Siehe links
 Wo 13
  • Themenvorschläge für themenzentrierte Gruppenarbeiten mit Selbststudium und Vortrag: Link
  • Anschließend Vorbereitung der Kurzpräsentationen:     Kurzvorträge vorbereiten
    • Helmert-Transformation
    • Populationsmodell
    • Spannungstensor
    • Iterationen, Computermodelle, Simulationen, ...
    • Wahrscheinlichkeit  ==>  Müller, Hofer, Rendon
    • Biegelinien  ==>  Weibel, Käppeli
    • Beispiele zu Fraktalen
    • Raumgeometrie   ==>  Waeber, Herzig, Inniger
    • Geometrie mit dem Computer   ==>  Hefti, Hoder, Schärer
    • Weitere Vorschläge...
    •   ==> Einige sind schon besetzt
  • Selbststudium:
    • Konstruktion der Matrix für die Drehung um eine Achse
    • Konstruktion der Matrix für die Projektion
    • Übungen, auch Konstruktion der Matrix für die Projektion:
      • Z.B.
        • Konstruktion der Matrix zu einer Ebenenspiegelung. Dazu Verwendung obiger Erkenntnisse.
        • Konstruktion der Matrix zu einer Projektion auf eine Ebene.
        • Konstruktion der Matrix zu einer Streckung senkrecht zu einer Ebene.
        • U.s.w.
      • Weitere Abbildungsmatrizen:
        • Drehungen in der Ebene
        • Drehung um die z-Achse im Raum
        • Drehung um die x-Achse im Raum
        • Drehung um die y-Achse im Raum
      • Matrixkomposition und Dekomposition (Diagonalisierung) mit Hilfe der Eigenwerte und Eigenvektoren: M = A D A-1  
      • Anwendungen
  • Selbststudium: Siehe links
 Wo 14
  • Selbststudium: Siehe links
 Wo 15
  • Übungsprüfung Vordiplom: Letztjährige Prüfung Link
  • Kurzvorträge
  • General-Repetition
  • Selbststudium (Selbststudium ==> Stoff, der an der Modulprüfung auch geprüft wird!)
    • Helmert-Transformation
    • Spannungstensor
    • Biegelinien
    • Klothoiden
  • Selbststudium: Siehe links
 Wo 16
  • Selbststudium: Siehe links
oooooooo
  • Einiges wird noch angesagt....
  • Vorbereitung:
    • Do. 26. 8. Nm 13:00 bis max.16:00
    • Di. 31. 8. Nm 13:00 bis max.15:45
    • Fr. 3. 9. Nm ?? 13:00- ?? - ev. Kollision mit Notenkonferenz
  • Raum auf dem Sekretariat erfragen

Top

 


 

c) Erfahrene Realität 2010/2011 und früher

Stoffplan: Siehe  Link

Übungen: Siehe  Link                  (Anleitungen zu "Was ist wann zu tun?") 

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