Taschenbuch mathematischer Formeln für Ingenieurinnen und Naturwissenschaftlerinnen

Hans-Jochen Bartsch

Taschenbuch mathematischer Formeln für Ingenieurinnen und Naturwissenschaftlerinnen

2011

852 Seiten

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ISBN: 9783446430259

 

Vorwort

8

Inhaltsverzeichnis

10

1 Logik, Mengen, Zahlensysteme

24

1.1 Aussagenlogik

24

1.1.1 Allgemeines

24

1.1.2 Ein- und zweistellige BOOLEscheFunktionen

26

1.1.3 BOOLEsche Algebra

28

1.1.4 Normalformen

30

1.2 Prädikatenlogik

32

1.3 Mengen

33

1.3.1 Allgemeines

33

1.3.2 Mengenoperationen

36

1.3.3 Beziehungen, Gesetze, Rechenregeln

38

1.3.4 Relationen

39

1.3.5 Intervalle

41

1.3.6 Unscharfe Mengen

41

1.4 Zahlensysteme

43

1.4.1 Polyadische Zahlensysteme

43

1.4.2 Römisches Zahlensystem

48

2 Arithmetik

49

2.1 Menge der reellen Zahlen

49

2.1.1 Standard-Zahlenmengen

49

2.1.2 Grundoperationen an reellen Zahlen

51

2.1.2.1 Die vier Grundrechenarten

51

2.1.2.2 Proportionen, Verhältnisgleichungen

55

2.1.2.3 Prozentrechnung

56

2.1.2.4 Näherung

57

2.1.2.5 Fehlerrechnung

58

2.1.2.6 Betrag und Signum

59

2.1.2.7 Summen- und Produktzeichen

60

2.1.3 Potenzen und Wurzeln

62

2.1.4 Logarithmen

64

2.1.5 Fakultät und Binomialkoeffizient

66

2.2 Menge der komplexen Zahlen

69

2.2.1 Grundbegriffe

69

2.2.2 Darstellungsformen komplexer Zahlen

72

2.2.3 Grundrechenarten mit komplexen Zahlen

73

2.2.4 Potenzen und Wurzeln komplexer Zahlen

74

2.2.5 Natürliche Logarithmen komplexer Zahlen

76

2.3 Kombinatorik

77

2.3.1 Permutationen

77

2.3.2 Variationen

79

2.3.3 Kombinationen

80

2.4 Folgen

82

2.4.1 Allgemeines

82

2.4.2 Schranken, Grenzen, Grenzwert einer Folge

83

2.4.3 Arithmetische und geometrische Folgen

86

2.4.4 Finanzmathematik

89

2.4.4.1 Zinsrechnung

89

2.4.4.2 Zinseszinsrechnung

90

2.4.4.3 Rentenrechnung

91

2.4.4.4 Schuldentilgung, Annuität

92

3 Algebra (Gleichungen)

94

3.1 Allgemeines

94

3.2 Lineare algebraische Gleichungen

98

3.2.1 Lineare Gleichungen/Ungleichungen mit einer Variablen

98

3.2.2 Lineare Gleichungen/Ungleichungen mit mehreren Variablen

100

3.3 Nichtlineare Gleichungen

103

3.3.1 Nichtlineare algebraische Gleichungen

104

3.3.1.1 Quadratische Gleichungen/Ungleichungen mit einer Variablen

104

3.3.1.2 Quadratisches Gleichungssystem mit zwei Variablen

105

3.3.1.3 Kubische Gleichungen

107

3.3.1.4 Gleichungen 4. Grades

108

3.3.1.5 Symmetrische Gleichungen

109

3.3.1.6 Algebraische Gleichungen n-ten Grades

110

3.3.1.7 HORNER-Schema

111

3.3.1.8 Wurzelgleichungen mit einer Variablen

113

3.3.2 Transzendente Gleichungen

114

3.3.2.1 Exponentialgleichungen

114

3.3.2.2 Logarithmische Gleichungen

114

3.3.2.3 Goniometrische Gleichungen

115

3.3.2.4 Betragsgleichungen, Betragsungleichungen

116

3.4 Numerische Verfahren

117

3.4.1 Verfahren von MULLERfür Polynome

117

3.4.2 Fixpunktiteration

120

3.4.3 NEWTONsches (Tangenten-)Näherungsverfahren

122

3.4.4 Sekantenmethode (Regula falsi)

124

3.4.5 Einschlussverfahren

125

3.5 Nichtlineare Gleichungssysteme

127

3.5.1 Allgemeines

127

3.5.2 Iterationsverfahren

128

3.5.3 Quadratisch konvergentes NEWTON-Verfahren

129

3.6 Grafische Lösung von Gleichungen

130

4 Elementare (klassische) Geometrie

132

4.1 Planimetrie, ebene Trigonometrie

132

4.1.1 Winkel

132

4.1.2 Teilungen, Ähnlichkeit, Kongruenz, Symmetrie

134

4.1.3 Dreieck

137

4.1.3.1 Schiefwinkliges Dreieck

138

4.1.3.2 Gleichschenkliges und gleichseitiges Dreieck

143

4.1.3.3 Rechtwinkliges Dreieck

144

4.1.4 Vierecke

146

4.1.4.1 Trapez

146

4.1.4.2 Parallelogramme

147

4.1.4.3 Unregelmäßige Vierecke mit Umkreis bzw. Inkreis

148

4.1.5 Vielecke (Polygone)

149

4.1.5.1 Ebene sternförmige n-Ecke

149

4.1.5.2 Regelmäßige (reguläre) Vielecke

149

4.1.5.3 Einige bestimmte regelmäßige Vielecke

150

4.1.5.4 Konstruktion der einfachen regelmäßigen Vielecke

151

4.1.6 Der Kreis

152

4.1.6.1 Sätze zum Kreis

152

4.1.6.2 Kreisberechnungen

153

4.2 Geometrische Körper (Stereometrie)

155

4.2.1 Allgemeines

155

4.2.2 Ebenflächig begrenzte Körper (Polyeder, Vielflache)

157

4.2.2.1 Prismatische Körper

157

4.2.2.2 Pyramide, Pyramidenstumpf

158

4.2.2.3 Prismoid

159

4.2.2.4 Die fünf regelmäßigen Polyeder

160

4.2.3 Krummflächig begrenzte Körper

162

4.2.3.1 Zylinder, Zylinderabschnitt

162

4.2.3.2 Kegel, Kegelstumpf

163

4.2.3.3 Kugel

164

4.2.3.4 Tonne, Torus

166

4.2.3.5 Fraktale Geometrie

166

4.3 Sphärische Trigonometrie

168

4.3.1 Allgemeines

168

4.3.2 Rechtwinkliges sphärisches Dreieck

169

4.3.3 Schiefwinkliges sphärisches Dreieck

170

4.3.4 Berechnung sphärischer Dreiecke

172

4.3.5 Mathematische Geografie

173

5 Lineare Algebra

176

5.1 Vektorraum

176

5.2 Matrizen

180

5.2.1 Matrizenarten, Definitionen

180

5.2.1.1 Allgemeines

180

5.2.1.2 Quadratische Matrizen

182

5.2.1.3 Inverse Matrix, (Um-)Kehrmatrix A-1

188

5.2.1.4 Rang einer Matrix

189

5.2.1.5 Matrizennormen

190

5.2.1.6 Grenzwert, Differenzialquotient, Integral

191

5.2.2 Matrizengesetze

191

5.2.2.1 Gleichheit und Summe zweier Matrizen

191

5.2.2.2 Multiplikation von Matrizen

191

5.2.3 Matrizengleichungen

194

5.2.4 Eigenwerte und Eigenvektoren quadratischer Matrizen

195

5.2.5 Numerische Verfahren

198

5.2.5.1 HOUSEHOLDER-Orthogonalisierung (-Transformation)

198

5.2.5.2 QR-Verfahren

199

5.2.5.3 Vektoriteration (Potenzmethode, v.-MISES-Verfahren)

200

5.3 Determinanten

201

5.3.1 Determinante einer quadratischen Matrix

201

5.3.2 Berechnung von Determinanten

202

5.3.3 Rechenregeln für Determinanten

204

5.3.4 Praktische Berechnung einer Determinante

205

5.4 Lineare Gleichungssysteme

206

5.4.1 Allgemeines

206

5.4.2 Lösbarkeit linearer Gleichungssysteme

207

5.4.3 Lösungsverfahren für lineare Gleichungssysteme

209

5.4.3.1 Einfacher und verketteter GAUSSscher Algorithmus

210

5.4.3.2 GAUSSscher Algorithmus für Systeme mit gleicher Matrix A und m rechten Seiten

214

5.4.3.3 GAUSS-JORDAN-Verfahren zur Matrixinversion

215

5.4.3.4 GAUSSscher Algorithmus für symmetrische,positiv definite Koeffizientenmatrix, CHOLESKY-Verfahren

216

5.4.3.5 Gleichungssysteme mit symmetrischer, tridiagonaler, positiv definiter Matrix

217

5.4.3.6 GAUSS-SEIDELsches Iterationsverfahren

217

5.4.3.7 Austauschverfahren

221

5.4.4 CRAMERsche Regel

221

5.4.5 Überbestimmte lineare Gleichungssysteme

222

5.5 Lineare Optimierung

224

5.5.1 Allgemeines

224

5.5.2 Grafische Lösung für zwei Variable

226

5.5.3 Simplexalgorithmus

227

5.6 Abbildungen

231

5.6.1 Lineare Abbildungen

231

5.6.2 Affine Abbildungen

234

5.6.2.1 Allgemeines

234

5.6.2.2 Allgemeine, nicht winkeltreue affine Abbildungen

239

5.6.2.3 Ähnlichkeitsabbildungen

242

5.6.2.4 Kongruenzabbildungen

243

5.7 Koordinatentransformation

246

5.7.1 Allgemeines

246

5.7.2 Orthogonale Koordinatentransformation in der Ebene

247

5.7.3 Orthogonale Koordinatentransformation im Raum

248

6 Vektoren, Analytische Geometrie

252

6.1 Vektoren, Grundlagen

252

6.2 Vektoralgebra

257

6.2.1 Addition und Subtraktion von Vektoren

257

6.2.2 Multiplikation von Vektoren

259

6.2.2.1 Multiplikation eines Vektors mit einem Skalar

259

6.2.2.2 Skalarprodukt (inneres Produkt, Punktprodukt)

259

6.2.2.3 Vektorprodukt (äußeres Produkt, Kreuzprodukt)

261

6.2.2.4 Mehrfache Produkte von Vektoren

263

6.3 Koordinatensysteme

264

6.3.1 Allgemeines

264

6.3.2 Ebene (2D-)Koordinatensysteme

265

6.3.3 Räumliche (3D-)Koordinatensysteme

266

6.4 Punkte, Kurven 1. Ordnung

269

6.4.1 Punkte

269

6.4.2 Gerade, Strahl, Strecke

270

6.4.2.1 Punktmengen, Teilung einer Strecke

270

6.4.2.2 Gleichungen einer Geraden in der (x, y)-Ebene

272

6.4.2.3 Gleichungen einer Geraden im Raum

274

6.4.2.4 Abstand eines Punktes von einer Geraden

277

6.4.3 Mehrere Geraden

278

6.4.3.1 Schnittpunkt zweier Geraden

278

6.4.3.2 Schnittwinkel zweier Geraden

280

6.4.3.3 Abstand zweier Geraden

282

6.4.3.4 Drei und mehr Geraden

283

6.5 Ebenen

284

6.5.1 Eine Ebene

284

6.5.1.1 Gleichungen einer Ebene im Raum

284

6.5.1.2 Richtungskosinus der Normalen einer Ebene

288

6.5.1.3 Abstand eines Punktes P1 von einer Ebene

289

6.5.1.4 Durchstoßpunkt D einer Geraden durch eine Ebene

290

6.5.1.5 Winkel phi zwischen Gerade und Ebene

291

6.5.2 Zwei Ebenen

292

6.5.3 Drei und mehr Ebenen

293

6.5.4 Flächeninhalt, Schwerpunkt, Volumen

293

6.6 Kurven 2. Ordnung (Kegelschnitte)

295

6.6.1 Allgemeines

295

6.6.2 Kreis

297

6.6.2.1 Gleichungen des Kreises

297

6.6.2.2 Schnittpunkte einer Geraden mit einem Kreis

299

6.6.2.3 Tangente und Normale eines Kreises

300

6.6.2.4 Polare eines Punktes in Bezug auf einen Kreis

300

6.6.2.5 Potenz p eines Punktes in Bezug auf einen Kreis

301

6.6.2.6 Kreisbüschel

302

6.6.3 Ellipse

302

6.6.3.1 Gleichungen der Ellipse

302

6.6.3.2 Schnittpunkte einer Geraden mit einer Ellipse

304

6.6.3.3 Tangente, Normale und Durchmesser einer Ellipse

305

6.6.3.4 Polare eines Punktes in Bezug auf eine Ellipse

306

6.6.3.5 Krümmung einer Ellipse

306

6.6.3.6 Haupt- und Nebenkreis einer Ellipse

307

6.6.3.7 Flächeninhalt und Umfang von Ellipse, Ellipsensegment und Ellipsensektor

307

6.6.3.8 Ellipsenkonstruktionen

308

6.6.4 Parabel

310

6.6.4.1 Gleichungen der Parabel

310

6.6.4.2 Schnittpunkte einer Geraden mit einer Parabel

312

6.6.4.3 Tangente und Normale einer Parabel

313

6.6.4.4 Polare eines Punktes in Bezug auf eine Parabel

313

6.6.4.5 Krümmung einer Parabel

314

6.6.4.6 Parabelsegment, Parabelbogen, Brennstrahl

314

6.6.4.7 Parabelkonstruktionen

315

6.6.5 Hyperbel

316

6.6.5.1 Gleichungen der Hyperbel

317

6.6.5.2 Schnittpunkt einer Geraden mit einer Hyperbel

319

6.6.5.3 Tangente und Normale einer Hyperbel

320

6.6.5.4 Polare eines Punktes in Bezug auf eine Hyperbel

321

6.6.5.5 Krümmung einer Hyperbel

322

6.6.5.6 Hyperbelsegment und Hyperbelsektor

323

6.6.5.7 Hyperbelkonstruktionen

323

6.7 Flächen 2. Ordnung

325

6.7.1 Allgemeines

325

6.7.2 Kugel

326

6.7.3 Ellipsoid

327

6.7.4 Hyperboloid

328

6.7.5 Kegel

330

6.7.6 Zylinder

331

6.7.7 Paraboloid

332

6.8 Hauptachsentransformation

334

7 Funktionen

343

7.1 Allgemeines

343

7.1.1 Funktionen mit einer unabhängigen Variablen

343

7.1.2 Funktionen mit mehreren Variablen

347

7.2 Rationale Operationen mit Funktionen

349

7.3 Grenzwerte, Unbestimmte Ausdrücke

350

7.3.1 Grenzwert einer Funktion

350

7.3.2 Unbestimmte Ausdrücke

353

7.4 Eigenschaften reller Funktionen

355

7.4.1 Ausgewählte Eigenschaften von Funktionen

355

7.4.2 Nullstellen einer Funktion

357

7.4.3 Stetigkeit einer Funktion

358

7.5 Rationale Funktionen

360

7.5.1 Ganzrationale Funktionen (Polynomfunktionen)

360

7.5.1.1 Ganzrationale Funktion 1. Grades (lineare Funktion)

360

7.5.1.2 Ganzrationale Funktion 2. Grades (quadratische Funktion)

360

7.5.1.3 Ganzrationale Funktion 3. Grades (kubische Funktion)

361

7.5.2 Zerlegung von Funktionen in Linearfaktoren

361

7.5.3 Interpolation

362

7.5.3.1 Allgemeines

362

7.5.3.2 Interpolationsformel von LAGRANGE

363

7.5.3.3 Interpolationsformel von NEWTON

364

7.5.3.4 Interpolationsformel von GREGORY-NEWTON

365

7.5.3.5 Interpolation durch kubische Polynomsplines

367

7.5.3.6 BÉZIER-Splines

369

7.5.4 Gebrochenrationale Funktion

371

7.5.5 Potenzfunktion

372

7.5.6 Sonstige (elementare) Funktionen

373

7.6 Nichtrationale Funktionen

376

7.6.1 Wurzelfunktion

376

7.6.2 Exponentialfunktionen

377

7.6.3 Logarithmusfunktionen

379

7.6.4 Winkelfunktionen, trigonometrische Funktionen

380

7.6.4.1 Allgemeines

380

7.6.4.2 Goniometrische Beziehungen

383

7.6.4.3 Allgemeine Sinusfunktion (harmonische Funktion)

388

7.6.4.4 Modulation

389

7.6.4.5 Überlagerung (Superposition) von Schwingungen

391

7.6.4.6 Multiplikation von Funktionen

393

7.6.4.7 Komplexe Zeigerdarstellung von Sinusgrößen

394

7.6.5 Zyklometrische Funktionen, Arkusfunktionen

395

7.6.6 Hyperbelfunktionen

399

7.6.7 Areafunktionen

403

7.7 Algebraische Kurven höherer Ordnung

406

7.7.1 Kurven 3. Ordnung

406

7.7.2 Kurven 4. Ordnung

408

7.8 Zykloiden (Rollkurven)

409

7.8.1 Gewöhnliche (gespitzte) Zykloide

409

7.8.2 Epizykloiden

410

7.8.3 Hypozykloiden

412

7.9 Spirallinien

414

7.9.1 Logarithmische Spirale

414

7.9.2 ARCHIMEDIsche Spirale

415

7.9.3 Hyperbolische Spirale

415

7.10 Sonstige Kurven

416

7.10.1 Kettenlinie

416

7.10.2 Traktrix (Schleppkurve)

416

7.11 Komplexe Funktionen

417

7.11.1 Allgemeines

417

7.11.2 Konforme Abbildungen

419

7.11.2.1 Lineare und quadratische konforme Abbildungen

419

7.11.2.2 Inversion (Stürzung)

421

8 Differenzialrechnung

424

8.1 Funktionen einer Variablen

424

8.1.1 Allgemeines

424

8.1.2 Erste Ableitungen der elementaren Funktionen

426

8.1.3 Differenziationsregeln, Ableitungsregeln

427

8.1.3.1 Grundregeln

427

8.1.3.2 Höhere Ableitungen und Differenziale

429

8.1.3.3 Differenziation impliziter Funktionen F(x, y) = 0

430

8.1.3.4 Differenziation von Funktionen in Parameterform

431

8.1.3.5 Differenziation von Funktionen in Polarkoordinaten

431

8.1.4 Grafische Differenziation

432

8.1.5 Numerische Differenziation

432

8.1.6 Logarithmische Differenziation

433

8.1.7 Mittelwertsätze

434

8.2 Funktionen mehrerer Variablen

435

8.2.1 Partielle Ableitung 1. Ordnung

435

8.2.2 Höhere partielle Ableitungen

436

8.2.3 Totale Ableitungen für zwei Variable

437

8.3 Anwendungen, Differenzialgeometrie

439

8.3.1 Ebene Kurven

439

8.3.1.1 Bogenelement, Differenzial der Bogenlänge

439

8.3.1.2 Tangente und Normale

439

8.3.1.3 Zwei Kurven

441

8.3.1.4 Monotonie und Krümmungsverhalten einer Funktion

442

8.3.1.5 Lokale Extrema von Funktionen

446

8.3.1.6 Besondere Punkte einer Kurve

450

8.3.1.7 Asymptoten

452

8.3.1.8 Einhüllende Kurven (Enveloppe)

453

8.3.1.9 Kurvendiskussion

453

8.3.2 Raumkurven

453

8.3.2.1 Darstellungen in kartesischen Koordinaten

453

8.3.2.2 Bogenelement einer Raumkurve

454

8.3.2.3 Tangente und Normale einer Raumkurve

454

8.3.2.4 Krümmung einer Raumkurve

458

8.3.2.5 Windung (Torsion)

459

8.3.3 Flächen im Raum

460

8.3.4 Extremstellen von Funktionen mit mehreren Variablen

467

9 Integralrechnung

470

9.1 Allgemeines

470

9.1.1 Unbestimmtes Integral

470

9.1.2 Bestimmtes Integral (RIEMANNschesIntegral)

471

9.1.3 Uneigentliche Integrale

474

9.2 Grundintegrale, Stammintegrale

476

9.3 Integrationsregeln und -verfahren

477

9.3.1 Grundregeln

477

9.3.2 Integration durch Substitution

477

9.3.3 Partielle Integration (Produktintegration)

481

9.3.4 Integration nach Partialbruchzerlegung

481

9.3.5 Integration nach Reihenentwicklung

484

9.3.6 Grafische Integration

486

9.4 Numerische Integration

487

9.4.1 Allgemeines

487

9.4.2 NEWTON-COTES-Formel

488

9.4.2.1 Rechteckformel

490

9.4.2.2 Sehnentrapezformel

491

9.4.2.3 SIMPSONsche Formel, KEPLERscheFassformel

492

9.4.2.4 NEWTONsche3/8-Formel

493

9.4.2.5 Tangententrapezformel

494

9.4.3 GAUSSschesQuadraturverfahren

494

9.4.4 ROMBERG-Quadraturverfahren

495

9.5 Bereichsintegrale, Gebietsintegrale

498

9.5.1 Zweidimensionales Bereichsintegral, Doppelintegral

498

9.5.2 Raumintegral, Volumenintegral, Dreifachintegral

501

9.6 Anwendungen der Integralrechnung

502

9.6.1 Geometrische Anwendungen

502

9.6.1.1 Flächeninhalte (Quadratur)

502

9.6.1.2 Bogenlänge (Rektifikation)

505

9.6.1.3 Mantelflächen von Rotationskörpern

505

9.6.1.4 Volumen von Rotationskörpern (Kubatur)

505

9.6.1.5 Volumen eines Körpers

506

9.6.2 Technisch-physikalische Anwendungen

507

9.6.2.1 Bewegungen, Kinematik

507

9.6.2.2 Arbeit

507

9.6.2.3 Zeitlich veränderliche Ströme und Spannungen

508

9.6.2.4 Momente 1. Grades

508

9.6.2.5 Schwerpunkte

510

9.6.2.6 Momente 2. Grades (Festigkeitslehre)

512

9.6.2.7 Massenmomente 2. Grades (Dynamik)

513

10 Vektoranalysis

515

10.1 Vektorfunktionen

515

10.2 Felder

516

10.3 Gradient eines skalaren Feldes

519

10.4 Divergenz eines Vektorfeldes

521

10.5 Rotation eines Vektorfeldes

523

10.6 Kurvenintegrale (Linienintegrale)

525

10.6.1 Kurvenintegral erster Art

525

10.6.2 Kurvenintegral (zweiter Art)

526

10.7 Flächenintegrale (Oberflächenintegrale)

531

10.7.1 Flächenintegral erster Art

531

10.7.2 Flächenintegral zweiter Art

532

10.8 Integralsätze

534

10.8.1 GAUSSscherIntegralsatz

534

10.8.2 STOKESscherIntegralsatz

536

11 Differenzialgleichungen

539

11.1 Allgemeines

539

11.1.1 Differenzialgleichungen, Arten

539

11.1.2 Gewöhnliche Differenzialgleichungen

540

11.2 Differenzialgleichungen 1. Ordnung

545

11.2.1 Differenzialgleichung mit trennbaren Variablen

545

11.2.2 Gleichgradige Differenzialgleichung 1. Ordnung

547

11.2.3 Lineare Differenzialgleichungen 1. Ordnung

548

11.2.3.1 Homogene lineare Differenzialgleichung 1. Ordnung

548

11.2.3.2 Inhomogene lineare Differenzialgleichung 1. Ordnung

549

11.2.4 Totale Differenzialgleichung

551

11.2.5 Integrierender Faktor

552

11.2.6 BERNOULLIscheDifferenzialgleichung

553

11.2.7 RICCATIscheDifferenzialgleichung

553

11.2.8 CLAIRAUTscheDifferenzialgleichung

554

11.3 Differenzialgleichungen 2. Ordnung

555

11.3.1 Sonderfälle, Erniedrigung der Ordnung

555

11.3.2 Homogene lineare Differenzialgleichung 2. Ordnung mit konstanten Koeffizienten

557

11.3.3 Homogene lineare Differenzialgleichung 2. Ordnung mit veränderlichen Koeffizienten

558

11.3.4 Inhomogene lineare Differenzialgleichung 2. Ordnung mit konstanten Koeffizienten

559

11.3.5 Inhomogene lineare Differenzialgleichung 2. Ordnung mit veränderlichen Koeffizienten

563

11.3.6 BESSELscheDifferenzialgleichung

565

11.3.7 Anwendungsfall Schwingungen

567

11.4 Differenzialgleichungen n-ter Ordnung

570

11.5 Lineare Differenzialgleichungssysteme

574

11.6 Näherungslösungen für Differenzialgleichungen 1. Ordnung

576

11.6.1 Verfahren unbestimmter Koeffizienten

576

11.6.2 Iterationsverfahren

578

11.7 Anfangswertprobleme

579

11.7.1 Allgemeines

579

11.7.2 Explizite Einschrittverfahren

582

11.7.2.1 Polygonzugverfahren von EULER-CAUCHY

582

11.7.2.2 HEUN-Verfahren

584

11.7.2.3 Klassisches Verfahren von RUNGE-KUTTA

584

11.7.2.4 Einbettungsformeln

585

11.7.3 Mehrschrittverfahren

585

11.7.3.1 Explizitverfahren von ADAMS-BASHFORTH

586

11.7.3.2 Prädiktor-Korrektor-Verfahren von ADAMS-MOULTON

586

11.7.4 Extrapolationsverfahren von BULIRSCH-STOER-GRAGG

588

11.8 Randwertprobleme

588

11.8.1 Allgemeines

588

11.8.2 Schießverfahren

590

11.8.3 Direkte Differenzenapproximation

591

11.9 Partielle Differenzialgleichungen

594

11.9.1 Allgemeines

594

11.9.2 Partielle Differenzialgleichung 1. Ordnung

594

11.9.3 Partielle Differenzialgleichung 2. Ordnung

596

12 Reihen, F- und L-Transformation

598

12.1 Unendliche Reihen

598

12.1.1 Unendliche Zahlenreihen

598

12.1.2 Summen einiger konvergenter Zahlenreihen

601

12.1.3 Potenzreihen

602

12.1.3.1 Allgemeines

602

12.1.3.2 Entwicklung von Funktionen in Potenzreihen

604

12.1.4 Numerische Berechnung von Reihen

607

12.1.5 Zusammenstellung fertig entwickelter Reihen

608

12.1.6 Näherungsformeln

612

12.2 FOURIER-Reihen

614

12.2.1 FOURIER-Reiheeiner periodischen Funktion

614

12.2.2 Numerische harmonische Analyse

620

12.2.3 Ausgewählte FOURIER-Reihen

621

12.3 FOURIER-Transformationen

627

12.4 LAPLACE-Transformationen

630

12.4.1 LAPLACE-Transformation,Allgemeines

630

12.4.2 Rechenregeln der LAPLACE-Transformation

632

12.4.3 Anwendungen der LAPLACE-Transformation

635

12.4.3.1 Lösung gewöhnlicher Differenzialgleichungen

635

12.4.3.2 Test linearer Übertragungsglieder

639

12.4.4 Korrespondenztabelle der LAPLACE-Transformation

642

13 Statistik, Stochastik

646

13.1 Beschreibende (deskriptive) Statistik

646

13.1.1 Grundbegriffe

646

13.1.2 Lageparameter

650

13.1.3 Streuungsparameter

655

13.1.4 Korrelation

658

13.1.5 Lineare Ausgleichsrechnung

660

13.1.5.1 Methode der kleinsten Quadrate

660

13.1.5.2 Ausgleichende Gerade

661

13.1.5.3 Ausgleichende Parabel

662

13.1.5.4 Multiple Regression

663

13.1.6 Fehlerfortpflanzung

664

13.2 Wahrscheinlichkeitsrechnung

668

13.2.1 Zufallsexperiment und Ereignis

668

13.2.2 Definition der Wahrscheinlichkeit

670

13.2.3 Sätze über Wahrscheinlichkeiten

671

13.2.4 Bedingte Wahrscheinlichkeit und unabhängige Ereignisse

673

13.2.5 Zufällige Variable

676

13.2.6 Kenngrößen von zufälligen Variablen

679

13.2.6.1 Erwartungswert

679

13.2.6.2 Varianz und Standardabweichung

681

13.2.6.3 Schiefe und Exzess

683

13.2.7 Ausgewählte diskrete Verteilungen

684

13.2.7.1 Diskrete Gleichverteilung

684

13.2.7.2 BERNOULLI-Verteilung

685

13.2.7.3 Binomialverteilung

685

13.2.7.4 POISSON-Verteilung

688

13.2.7.5 Hypergeometrische Verteilung

690

13.2.7.6 Geometrische Verteilung

691

13.2.8 Ausgewählte stetige Verteilungen

692

13.2.8.1 Stetige Gleichverteilung (Rechteckverteilung)

692

13.2.8.2 Normalverteilung

692

13.2.8.3 Exponentialverteilung

698

13.2.8.4 X²-Verteilung

699

13.2.8.5 t -Verteilung (STUDENT-Verteilung)

700

13.3 Schließende (induktive) Statistik

701

13.3.1 Grundbegriffe

701

13.3.2 Punktschätzungen

702

13.3.3 Intervallschätzungen

704

13.3.3.1 Konfidenzintervall für den Anteil p

705

13.3.3.2 Konfidenzintervalle für den Erwartungswert µ

706

13.3.3.3 Konfidenzintervall für die Varianz ò

709

13.3.4 Hypothesentests

710

13.3.4.1 Allgemeines über Tests

710

13.3.4.2 Test über den Anteil p

712

13.3.4.3 Tests über den Erwartungswert µ

715

13.3.4.4 Test über die Varianz ò

718

13.3.4.5 Dz-Anpassungstest

719

14 Integraltabellen

722

14.1 Integrale rationaler Funktionen

723

14.2 Integrale nichtrationaler Funktionen

733

14.3 Integrale transzendenter Funktionen

749

14.4 Bestimmte und uneigentliche Integrale

767

Anhang

775

Sachwortverzeichnis

786

 

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