Taschenbuch mathematischer Formeln für Ingenieure und Naturwissenschaftler

Hans-Jochen Bartsch, Michael Sachs

Taschenbuch mathematischer Formeln für Ingenieure und Naturwissenschaftler

2014

832 Seiten

Format: PDF, Online Lesen

E-Book: €  15,99

E-Book kaufen

E-Book kaufen

ISBN: 9783446437357

 

Inhaltsverzeichnis

9

1 Logik, Mengen, Zahlensysteme

23

1.1 Aussagenlogik

23

1.1.1 Allgemeines

23

1.1.2 Ein- und zweistellige Boolesche Funktionen

25

1.1.3 Boolesche Algebra

27

1.1.4 Normalformen

29

1.2 Prädikatenlogik

31

1.3 Mengen

32

1.3.1 Allgemeines

32

1.3.2 Mengenoperationen

35

1.3.3 Beziehungen, Gesetze, Rechenregeln

37

1.3.4 Relationen

38

1.3.5 Intervalle

40

1.3.6 Unscharfe Mengen

40

1.4 Zahlensysteme

42

1.4.1 Polyadische Zahlensysteme

42

1.4.2 Römisches Zahlensystem

47

2 Arithmetik

48

2.1 Menge der reellen Zahlen

48

2.1.1 Standard-Zahlenmengen

48

2.1.2 Grundoperationen an reellen Zahlen

50

2.1.2.1 Die vier Grundrechenarten

50

2.1.2.2 Proportionen, Verhältnisgleichungen

54

2.1.2.3 Prozentrechnung

55

2.1.2.4 Näherung

56

2.1.2.5 Fehlerrechnung

57

2.1.2.6 Betrag und Signum

58

2.1.2.7 Summen- und Produktzeichen

59

2.1.3 Potenzen und Wurzeln

61

2.1.4 Logarithmen

63

2.1.5 Fakultät und Binomialkoeffizient

65

2.2 Menge der komplexen Zahlen

68

2.2.1 Grundbegriffe

68

2.2.2 Darstellungsformen komplexer Zahlen

71

2.2.3 Grundrechenarten mit komplexen Zahlen

72

2.2.4 Potenzen und Wurzeln komplexer Zahlen

73

2.2.5 Natürliche Logarithmen komplexer Zahlen

75

2.3 Kombinatorik

76

2.3.1 Permutationen

76

2.3.2 Variationen

78

2.3.3 Kombinationen

79

2.4 Folgen

81

2.4.1 Allgemeines

81

2.4.2 Schranken, Grenzen, Grenzwert einer Folge

82

2.4.3 Arithmetische und geometrische Folgen

85

2.4.4 Finanzmathematik

88

2.4.4.1 Zinsrechnung

88

2.4.4.2 Zinseszinsrechnung

89

2.4.4.3 Rentenrechnung

90

2.4.4.4 Schuldentilgung, Annuität

91

3 Gleichungen und Ungleichungen

93

3.1 Allgemeines

93

3.2 Lineare algebraische Gleichungen und Ungleichungen

98

3.2.1 Lineare Gleichungen und Ungleichungen mit einer Variablen

98

3.2.2 Lineare Gleichungen und Ungleichungen mit mehreren Variablen

100

3.3 Nichtlineare Gleichungen

103

3.3.1 Nichtlineare algebraische Gleichungen

103

3.3.1.1 Quadratische Gleichungen und Ungleichungen mit einer Variablen

103

3.3.1.2 Quadratisches Gleichungssystem mit zwei Variablen

105

3.3.1.3 Kubische Gleichungen

106

3.3.1.4 Gleichungen 4. Grades

108

3.3.1.5 Symmetrische Gleichungen

108

3.3.1.6 Algebraische Gleichungen n-ten Grades

109

3.3.1.7 Horner-Schema

110

3.3.1.8 Wurzelgleichungen mit einer Variablen

113

3.3.2 Transzendente Gleichungen

113

3.3.2.1 Exponentialgleichungen

113

3.3.2.2 Logarithmische Gleichungen

114

3.3.2.3 Goniometrische Gleichungen

115

3.3.2.4 Betragsgleichungen und -ungleichungen

116

3.4 Numerische Verfahren

116

3.4.1 Bisektionsverfahren

117

3.4.2 Fixpunktiteration

118

3.4.3 Newtonsches (Tangenten-)Näherungsverfahren

120

3.4.4 Sekantenmethode (Regula falsi)

121

3.5 Nichtlineare Gleichungssysteme

122

3.6 Grafische Lösung von Gleichungen

125

4 Elementare Geometrie

126

4.1 Planimetrie, ebene Trigonometrie

126

4.1.1 Winkel

126

4.1.2 Teilungen, Ähnlichkeit, Kongruenz, Symmetrie

128

4.1.3 Dreieck

131

4.1.3.1 Schiefwinkliges Dreieck

132

4.1.3.2 Gleichschenkliges und gleichseitiges Dreieck

137

4.1.3.3 Rechtwinkliges Dreieck

138

4.1.4 Vierecke

140

4.1.4.1 Trapez

140

4.1.4.2 Parallelogramme

141

4.1.4.3 Unregelmäßige Vierecke mit Umkreis bzw. Inkreis

142

4.1.5 Vielecke (Polygone)

143

4.1.5.1 Ebene sternförmige n-Ecke

143

4.1.5.2 Regelmäßige (reguläre) Vielecke

143

4.1.5.3 Einige bestimmte regelmäßige Vielecke

144

4.1.5.4 Konstruktion der einfachen regelmäßigen Vielecke

145

4.1.6 Der Kreis

146

4.1.6.1 Sätze zum Kreis

146

4.1.6.2 Kreisberechnungen

147

4.2 Geometrische Körper (Stereometrie)

149

4.2.1 Allgemeines

149

4.2.2 Ebenflächig begrenzte Körper (Polyeder, Vielflache)

151

4.2.2.1 Prismatische Körper

151

4.2.2.2 Pyramide, Pyramidenstumpf

152

4.2.2.3 Prismoid

153

4.2.2.4 Die fünf regelmäßigen Polyeder

154

4.2.3 Krummflächig begrenzte Körper

156

4.2.3.1 Zylinder, Zylinderabschnitt

156

4.2.3.2 Kegel, Kegelstumpf

157

4.2.3.3 Kugel

158

4.2.3.4 Tonne, Torus

160

4.2.3.5 Fraktale Geometrie

160

4.3 Sphärische Trigonometrie

162

4.3.1 Allgemeines

162

4.3.2 Rechtwinkliges sphärisches Dreieck

163

4.3.3 Schiefwinkliges sphärisches Dreieck

164

4.3.4 Berechnung sphärischer Dreiecke

166

4.3.5 Mathematische Geografie

167

5 Lineare Algebra

170

5.1 Vektorraum

170

5.2 Matrizen

174

5.2.1 Matrizenarten, Definitionen

174

5.2.1.1 Allgemeines

174

5.2.1.2 Quadratische Matrizen

176

5.2.1.3 Inverse Matrix, (Um)Kehrmatrix

182

5.2.1.4 Rang einer Matrix

183

5.2.1.5 Matrizennormen

184

5.2.1.6 Grenzwert, Differenzialquotient, Integral

185

5.2.2 Matrizengesetze

185

5.2.2.1 Gleichheit und Summe zweier Matrizen

185

5.2.2.2 Multiplikation von Matrizen

185

5.2.3 Matrizengleichungen

188

5.2.4 Eigenwerte und Eigenvektoren quadratischer Matrizen

189

5.2.5 Numerische Verfahren

192

5.2.5.1 Householder-Orthogonalisierung(-Transformation)

192

5.2.5.2 QR-Verfahren

193

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

194

5.3 Determinanten

195

5.3.1 Determinante einer quadratischen Matrix

195

5.3.2 Berechnung von Determinanten

196

5.3.3 Rechenregeln für Determinanten

198

5.3.4 Praktische Berechnung einer Determinante

199

5.4 Lineare Gleichungssysteme

200

5.4.1 Allgemeines

200

5.4.2 Lösbarkeit linearer Gleichungssysteme

201

5.4.3 Lösungsverfahren für lineare Gleichungssysteme

203

5.4.3.1 Einfacher und verketteter Gaußscher Algorithmus

204

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

208

5.4.3.3 Gauß-Jordan-Verfahren zur Matrixinversion

209

5.4.3.4 Gaußscher Algorithmus für symmetrische, positiv definite Koeffizientenmatrix, Cholesky-Verfahren

210

5.4.3.5 Gleichungssysteme mit symmetrischer, tridiagonaler, positiv definiter Matrix

211

5.4.3.6 Gauß-Seidelsches Iterationsverfahren

211

5.4.3.7 Austauschverfahren

215

5.4.4 Cramersche Regel

215

5.4.5 Überbestimmte lineare Gleichungssysteme

216

5.5 Lineare Optimierung

218

5.5.1 Allgemeines

218

5.5.2 Grafische Lösung für zwei Variable

220

5.5.3 Simplexalgorithmus

221

5.6 Abbildungen

225

5.6.1 Lineare Abbildungen

225

5.6.2 Affine Abbildungen

228

5.6.2.1 Allgemeines

228

5.6.2.2 Allgemeine, nicht winkeltreue affine

5.6.2.2 Allgemeine, nicht winkeltreue affine

233

233

5.6.2.3 Ähnlichkeitsabbildungen

236

5.6.2.4 Kongruenzabbildungen

237

5.7 Koordinatentransformation

240

5.7.1 Allgemeines

240

5.7.2 Orthogonale Koordinatentransformation in der Ebene

241

5.7.3 Orthogonale Koordinatentransformation im Raum

242

6 Vektoren, Analytische Geometrie

246

6.1 Vektoren, Grundlagen

246

6.2 Vektoralgebra

251

6.2.1 Addition und Subtraktion von Vektoren

251

6.2.2 Multiplikation von Vektoren

253

6.2.2.1 Multiplikation eines Vektors mit einem Skalar

253

6.2.2.2 Skalarprodukt (inneres Produkt, Punktprodukt)

253

6.2.2.3 Vektorprodukt (äußeres Produkt, Kreuzprodukt)

255

6.2.2.4 Mehrfache Produkte von Vektoren

257

6.3 Koordinatensysteme

258

6.3.1 Allgemeines

258

6.3.2 Ebene (2D-)Koordinatensysteme

259

6.3.3 Räumliche (3D-)Koordinatensysteme

260

6.4 Punkte, Kurven 1. Ordnung

263

6.4.1 Punkte

263

6.4.2 Gerade, Strahl, Strecke

264

6.4.2.1 Punktmengen, Teilung einer Strecke

264

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

266

6.4.2.3 Gleichungen einer Geraden im Raum

268

6.4.2.4 Abstand eines Punktes von einer Geraden

271

6.4.3 Mehrere Geraden

272

6.4.3.1 Schnittpunkt zweier Geraden

272

6.4.3.2 Schnittwinkel zweier Geraden

274

6.4.3.3 Abstand zweier Geraden

276

6.4.3.4 Drei und mehr Geraden

277

6.5 Ebenen

278

6.5.1 Eine Ebene

278

6.5.1.1 Gleichungen einer Ebene im Raum

278

6.5.1.2 Richtungskosinus der Normalen einer Ebene

282

6.5.1.3 Abstand eines Punktes P1 von einer Ebene

283

6.5.1.4 Durchstoßpunkt D einer Geraden durch eine Ebene

284

6.5.1.5 Winkel phi zwischen Gerade und Ebene

285

6.5.2 Zwei Ebenen

286

6.5.3 Drei und mehr Ebenen

287

6.5.4 Flächeninhalt, Schwerpunkt, Volumen

287

6.6 Kurven 2. Ordnung (Kegelschnitte)

289

6.6.1 Allgemeines

289

6.6.2 Kreis

291

6.6.2.1 Gleichungen des Kreises

291

6.6.2.2 Schnittpunkte einer Geraden mit einem Kreis

293

6.6.2.3 Tangente und Normale eines Kreises

294

6.6.2.4 Polare eines Punktes in Bezug auf einen Kreis

294

6.6.2.5 Potenz p eines Punktes in Bezug auf einen Kreis

295

6.6.2.6 Kreisbüschel

296

6.6.3 Ellipse

296

6.6.3.1 Gleichungen der Ellipse

296

6.6.3.2 Schnittpunkte einer Geraden mit einer Ellipse

298

6.6.3.3 Tangente, Normale und Durchmesser einer Ellipse

299

6.6.3.4 Polare eines Punktes in Bezug auf eine Ellipse

300

6.6.3.5 Krümmung einer Ellipse

300

6.6.3.6 Haupt- und Nebenkreis einer Ellipse

301

6.6.3.7 Flächeninhalt und Umfang von Ellipse, Ellipsensegment und Ellipsensektor

301

6.6.3.8 Ellipsenkonstruktionen

302

6.6.4 Parabel

304

6.6.4.1 Gleichungen der Parabel

304

6.6.4.2 Schnittpunkte einer Geraden mit einer Parabel

306

6.6.4.3 Tangente und Normale einer Parabel

307

6.6.4.4 Polare eines Punktes in Bezug auf eine Parabel

307

6.6.4.5 Krümmung einer Parabel

308

6.6.4.6 Parabelsegment, Parabelbogen, Brennstrahl

308

6.6.4.7 Parabelkonstruktionen

309

6.6.5 Hyperbel

310

6.6.5.1 Gleichungen der Hyperbel

311

6.6.5.2 Schnittpunkt einer Geraden mit einer Hyperbel

313

6.6.5.3 Tangente und Normale einer Hyperbel

314

6.6.5.4 Polare eines Punktes in Bezug auf eine Hyperbel

315

6.6.5.5 Krümmung einer Hyperbel

316

6.6.5.6 Hyperbelsegment und Hyperbelsektor

317

6.6.5.7 Hyperbelkonstruktionen

317

6.7 Flächen 2. Ordnung

319

6.7.1 Allgemeines

319

6.7.2 Kugel

320

6.7.3 Ellipsoid

321

6.7.4 Hyperboloid

322

6.7.5 Kegel

324

6.7.6 Zylinder

325

6.7.7 Paraboloid

326

6.8 Hauptachsentransformation

328

7 Funktionen und Kurven

337

7.1 Allgemeines

337

7.1.1 Funktionen mit einer unabhängigen Variablen

337

7.1.2 Funktionen mit mehreren Variablen

341

7.2 Rationale Operationen mit Funktionen

343

7.3 Grenzwerte, unbestimmte Ausdrücke

344

7.3.1 Grenzwert einer Funktion

344

7.3.2 Unbestimmte Ausdrücke

347

7.4 Eigenschaften reeller Funktionen

349

7.4.1 Ausgewählte Eigenschaften

349

7.4.2 Nullstellen einer Funktion

352

7.4.3 Stetigkeit einer Funktion

353

7.5 Ausgewählte Funktionen

356

7.6 Rationale Funktionen

358

7.6.1 Ganzrationale Funktionen (Polynome)

358

7.6.2 Interpolation

361

7.6.2.1 Allgemeines

361

7.6.2.2 Interpolationsformel von Lagrange

362

7.6.2.3 Interpolationsformel von Newton

363

7.6.2.4 Interpolation durch kubische Splines

365

7.6.3 Gebrochenrationale Funktionen

368

7.7 Nichtrationale Funktionen

370

7.7.1 Allgemeine Potenzfunktionen

370

7.7.2 Exponentialfunktionen

371

7.7.3 Logarithmusfunktionen

374

7.7.4 Winkelfunktionen, trigonometrische Funktionen

375

7.7.4.1 Allgemeines

375

7.7.4.2 Goniometrische Beziehungen

379

7.7.4.3 Allgemeine Sinusfunktion (harmonische Schwingung)

383

7.7.4.4 Modulation

384

7.7.4.5 Überlagerung (Superposition) von Schwingungen

386

7.7.4.6 Komplexe Zeigerdarstellung von Sinusgrößen

390

7.7.5 Zyklometrische Funktionen, Arkusfunktionen

392

7.7.6 Hyperbelfunktionen

396

7.7.7 Areafunktionen

401

7.8 Algebraische Kurven höherer Ordnung

403

7.8.1 Kurven 3. Ordnung

404

7.8.2 Kurven 4. Ordnung

405

7.9 Zykloiden (Rollkurven)

407

7.9.1 Gewöhnliche (gespitzte) Zykloide

407

7.9.2 Epizykloiden

408

7.9.3 Hypozykloiden

410

7.10 Spirallinien

412

7.10.1 Logarithmische Spirale

412

7.10.2 Archimedische Spirale

413

7.10.3 Hyperbolische Spirale

413

7.11 Weitere ebene Kurven

414

7.11.1 Kettenlinie

414

7.11.2 Traktrix

415

7.12 Komplexe Funktionen

415

7.12.1 Allgemeines

415

7.12.2 Konforme Abbildungen

418

7.12.2.1 Lineare und quadratische konforme Abbildungen

418

7.12.2.2 Möbius-Abbildung und Inversion

419

8 Differenzialrechnung

423

8.1 Funktionen einer Variablen

423

8.1.1 Allgemeines

423

8.1.2 Erste Ableitungen der elementaren Funktionen

425

8.1.3 Differenziationsregeln, Ableitungsregeln

426

8.1.3.1 Grundregeln

426

8.1.3.2 Höhere Ableitungen und Differenziale

428

8.1.3.3 Differenziation impliziter Funktionen

8.1.3.3 Differenziation impliziter Funktionen

429

429

8.1.3.4 Differenziation von Funktionen in Parameterform

430

8.1.3.5 Differenziation von Funktionen in Polarkoordinaten

430

8.1.4 Grafische Differenziation

431

8.1.5 Numerische Differenziation

431

8.1.6 Logarithmische Differenziation

432

8.1.7 Mittelwertsätze

433

8.2 Funktionen mehrerer Variablen

434

8.2.1 Partielle Ableitung 1. Ordnung

434

8.2.2 Höhere partielle Ableitungen

435

8.2.3 Totale Ableitungen für zwei Variable

436

8.3 Anwendungen, Differenzialgeometrie

438

8.3.1 Ebene Kurven

438

8.3.1.1 Bogenelement, Differenzial der Bogenlänge

438

8.3.1.2 Tangente und Normale

438

8.3.1.3 Zwei Kurven

440

8.3.1.4 Monotonie und Krümmungsverhalten einer Funktion

441

8.3.1.5 Lokale Extrema von Funktionen

445

8.3.1.6 Besondere Punkte einer Kurve

449

8.3.1.7 Asymptoten

451

8.3.1.8 Einhüllende Kurven (Enveloppe)

452

8.3.1.9 Kurvendiskussion

452

8.3.2 Raumkurven

452

8.3.2.1 Darstellungen in kartesischen Koordinaten

452

8.3.2.2 Bogenelement einer Raumkurve

453

8.3.2.3 Tangente und Normale einer Raumkurve

453

8.3.2.4 Krümmung einer Raumkurve

457

8.3.2.5 Windung (Torsion)

458

8.3.3 Flächen im Raum

459

8.3.4 Extremstellen von Funktionen mit mehreren Variablen

466

9 Integralrechnung

469

9.1 Allgemeines

469

9.1.1 Unbestimmtes Integral

469

9.1.2 Bestimmtes Integral (Riemannsches Integral)

470

9.1.3 Uneigentliche Integrale

473

9.2 Grundintegrale, Stammintegrale

475

9.3 Integrationsregeln und -verfahren

476

9.3.1 Grundregeln der Integralrechnung

476

9.3.2 Integration durch Substitution

476

9.3.3 Partielle Integration (Produktintegration)

480

9.3.4 Integration nach Partialbruchzerlegung

480

9.3.5 Integration nach Reihenentwicklung

483

9.3.6 Grafische Integration

485

9.4 Numerische Integration

486

9.4.1 Allgemeines

486

9.4.2 Newton-Cotes-Formeln

487

9.4.2.1 Rechteckformel

489

9.4.2.2 Sehnentrapezformel

490

9.4.2.3 Simpsonsche Formel, Keplersche Fassformel

491

9.4.2.4 Newtonsche 3/8-Formel

492

9.4.2.5 Tangententrapezformel

493

9.4.3 Gausssches Quadraturverfahren

493

9.4.4 Romberg-Quadraturverfahren

494

9.5 Bereichsintegrale, Gebietsintegrale

497

9.5.1 Zweidimensionales Bereichsintegral, Doppelintegral

497

9.5.2 Raumintegral, Volumenintegral, Dreifachintegral

500

9.6 Anwendungen der Integralrechnung

501

9.6.1 Geometrische Anwendungen

501

9.6.1.1 Flächeninhalte (Quadratur)

501

9.6.1.2 Bogenlänge (Rektifikation)

504

9.6.1.3 Mantelflächen von Rotationskörpern (Komplanation)

504

9.6.1.4 Volumen von Rotationskörpern (Kubatur)

504

9.6.1.5 Volumen eines Körpers

505

9.6.2 Technisch-physikalische Anwendungen

506

9.6.2.1 Bewegungen, Kinematik

506

9.6.2.2 Arbeit

506

9.6.2.3 Zeitlich veränderliche Ströme und Spannungen

507

9.6.2.4 Momente 1. Grades

507

9.6.2.5 Schwerpunkte

509

9.6.2.6 Momente 2. Grades (Festigkeitslehre)

511

9.6.2.7 Massenmomente 2. Grades (Dynamik)

512

10 Vektoranalysis

514

10.1 Vektorfunktionen

514

10.2 Felder

515

10.3 Gradient eines skalaren Feldes

518

10.4 Divergenz eines Vektorfeldes

520

10.5 Rotation eines Vektorfeldes

522

10.6 Kurvenintegrale (Linienintegrale)

524

10.6.1 Kurvenintegral erster Art

524

10.6.2 Kurvenintegral (zweiter Art)

525

10.7 Flächenintegrale (Oberflächenintegrale)

530

10.7.1 Flächenintegral erster Art

530

10.7.2 Flächenintegral zweiter Art

531

10.8 Integralsätze

533

10.8.1 Gaussscher Integralsatz

533

10.8.2 Stokesscher Integralsatz

535

11 Differenzialgleichungen

538

11.1 Allgemeines

538

11.1.1 Differenzialgleichungen, Arten

538

11.1.2 Gewöhnliche Differenzialgleichungen

539

11.2 Differenzialgleichungen 1. Ordnung

544

11.2.1 Differenzialgleichungen mit trennbaren Variablen

544

11.2.2 Gleichgradige Differenzialgleichungen 1. Ordnung

546

11.2.3 Lineare Differenzialgleichungen 1. Ordnung

547

11.2.3.1 Homogene lineare Differenzialgleichungen 1. Ordnung

547

11.2.3.2 Inhomogene lineare Differenzialgleichungen 1. Ordnung

548

11.2.4 Totale Differenzialgleichungen

550

11.2.5 Integrierender Faktor

551

11.2.6 Bernoullische Differenzialgleichung

552

11.2.7 Riccatische Differenzialgleichung

552

11.2.8 Clairautsche Differenzialgleichung

553

11.3 Differenzialgleichungen 2. Ordnung

554

11.3.1 Sonderfälle, Erniedrigung der Ordnung

554

11.3.2 Homogene lineare Differenzialgleichungen 2. Ordnung mit konstanten Koeffizienten

556

11.3.3 Homogene lineare Differenzialgleichungen 2. Ordnung mit veränderlichen Koeffizienten

557

11.3.4 Inhomogene lineare Differenzialgleichungen 2. Ordnung mit konstanten Koeffizienten

558

11.3.5 Inhomogene lineare Differenzialgleichungen 2. Ordnung mit veränderlichen Koeffizienten

562

11.3.6 Besselsche Differenzialgleichung

564

11.3.7 Anwendungsfall Schwingungen

566

11.4 Differenzialgleichungen n-ter Ordnung

569

11.5 Lineare Differenzialgleichungssysteme

573

11.6 Näherungslösungen für Differenzialgleichungen 1. Ordnung

575

11.6.1 Verfahren unbestimmter Koeffizienten

575

11.6.2 Iterationsverfahren

577

11.7 Anfangswertprobleme

578

11.7.1 Allgemeines

578

11.7.2 Explizite Einschrittverfahren

581

11.7.2.1 Polygonzugverfahren von Euler-Cauchy

581

11.7.2.2 Heun-Verfahren

583

11.7.2.3 Klassisches Verfahren von Runge-Kutta

583

11.7.2.4 Einbettungsformeln

584

11.7.3 Mehrschrittverfahren

584

11.7.3.1 Explizitverfahren von Adams-Bashforth

585

11.7.3.2 Prädiktor-Korrektor-Verfahren von Adams-Moulton

585

11.7.4 Extrapolationsverfahren von Bulirsch-Stoer-Gragg

587

11.8 Randwertprobleme

587

11.8.1 Allgemeines

587

11.8.2 Schießverfahren

589

11.8.3 Direkte Differenzenapproximation

590

11.9 Partielle Differenzialgleichungen

593

11.9.1 Allgemeines

593

11.9.2 Partielle Differenzialgleichung 1. Ordnung

593

11.9.3 Partielle Differenzialgleichung 2. Ordnung

595

12 Reihen, F- und L-Transformation

597

12.1 Unendliche Reihen

597

12.1.1 Unendliche Zahlenreihen

597

12.1.2 Summen einiger konvergenter Zahlenreihen

600

12.1.3 Potenzreihen

601

12.1.3.1 Allgemeines

601

12.1.3.2 Entwicklung von Funktionen in Potenzreihen

603

12.1.4 Numerische Berechnung von Reihen

606

12.1.5 Zusammenstellung fertig entwickelter Reihen

607

12.1.6 Näherungsformeln

611

12.2 Fourier-Reihen

613

12.2.1 Fourier-Reihe einer periodischen Funktion

613

12.2.2 Numerische harmonische Analyse

619

12.2.3 Ausgewählte Fourier-Reihen

620

12.3 Fourier-Transformation

626

12.4 Laplace-Transformation

629

12.4.1 Laplace-Transformation, Allgemeines

629

12.4.2 Rechenregeln der Laplace-Transformation

631

12.4.3 Anwendungen der Laplace-Transformation

634

12.4.3.1 Lösung gewöhnlicher Differenzialgleichungen

634

12.4.3.2 Test linearer Übertragungsglieder

638

12.4.4 Korrespondenztabelle der Laplace-Transformationen

641

13 Statistik, Stochastik

645

13.1 Beschreibende (deskriptive) Statistik

645

13.1.1 Grundbegriffe

645

13.1.2 Lageparameter

649

13.1.3 Streuungsparameter

654

13.1.4 Korrelation

657

13.1.5 Lineare Ausgleichsrechnung

659

13.1.5.1 Methode der kleinsten Quadrate

659

13.1.5.2 Ausgleichende Gerade

660

13.1.5.3 Ausgleichende Parabel

661

13.1.5.4 Multiple Regression

662

13.1.6 Fehlerfortpflanzung

663

13.2 Wahrscheinlichkeitsrechnung

667

13.2.1 Zufallsexperiment und Ereignis

667

13.2.2 Definition der Wahrscheinlichkeit

669

13.2.3 Sätze über Wahrscheinlichkeiten

670

13.2.4 Bedingte Wahrscheinlichkeit und unabhängige Ereignisse

672

13.2.5 Zufällige Variable

675

13.2.6 Kenngrößen von zufälligen Variablen

678

13.2.6.1 Erwartungswert

678

13.2.6.2 Varianz und Standardabweichung

680

13.2.6.3 Schiefe und Exzess

682

13.2.7 Ausgewählte diskrete Verteilungen

683

13.2.7.1 Diskrete Gleichverteilung

683

13.2.7.2 Bernoulli-Verteilung

684

13.2.7.3 Binomialverteilung

684

13.2.7.4 Poisson-Verteilung

687

13.2.7.5 Hypergeometrische Verteilung

689

13.2.7.6 Geometrische Verteilung

690

13.2.8 Ausgewählte stetige Verteilungen

691

13.2.8.1 Stetige Gleichverteilung (Rechteckverteilung)

691

13.2.8.2 Normalverteilung

691

13.2.8.3 Exponentialverteilung

697

13.2.8.4 .²-Verteilung

698

13.2.8.5 t-Verteilung (Student-Verteilung)

699

13.3 Schließende (induktive) Statistik

700

13.3.1 Grundbegriffe

700

13.3.2 Punktschätzungen

701

13.3.3 Intervallschätzungen

703

13.3.3.1 Konfidenzintervall für den Anteil p

704

13.3.3.2 Konfidenzintervalle für den Erwartungswert µ

705

13.3.3.3 Konfidenzintervall für die Varianz s² eines normalverteilten Merkmals

13.3.3.3 Konfidenzintervall für die Varianz s² eines normalverteilten Merkmals

13.3.4 Hypothesentests

709

13.3.4.1 Allgemeines über Tests

709

13.3.4.2 Test über den Anteil p

711

13.3.4.3 Tests über den Erwartungswert µ

714

13.3.4.4 Test über die Varianz s²

717

13.3.4.5 .²-Anpassungstest

718

14 Integraltabellen

721

14.1 Integrale rationaler Funktionen

722

14.1.1 Integrale mit ax + b

722

14.1.2 Integrale mit ax + b, cx + d

725

14.1.3 Integrale mit ax² + bx + c

726

14.1.4 Integrale mit a² ± x²

728

14.1.5 Integrale mit a³ ± x³

731

14.1.6 Integrale mit a^4 + x^4, a^4 - x^4

732

14.2 Integrale nichtrationaler Funktionen

732

14.2.1 Integrale mit \sqrt{x^n} und (a² ± b²x)^m

732

14.2.2 Integrale mit \sqrt{(ax+b)^n}

733

14.2.3 Integrale mit \sqrt{(ax+b)^n}, \sqrt{(cx+d)^m}

735

14.2.4 Integrale mit \sqrt{(a²+x²)^n}

737

14.2.5 Integrale mit \sqrt{(a²-x²)^n}

740

14.2.6 Integrale mit \sqrt{(x²-a²)^n}

742

14.2.7 Integrale mit \sqrt{(ax²+bx+c)^n}

745

14.3 Integrale transzendenter Funktionen

748

14.3.1 Integrale mit e^{ax} (Exponentialfunktionen)

748

14.3.2 Integrale der Hyberbelfunktionen

749

14.3.3 Integrale mit ln x (logarithmische Funktion)

751

14.3.4 Integrale mit sin ax

752

14.3.5 Integrale mit cos ax

755

14.3.6 Integrale mit sin ax und cos ax bzw. cos bx

758

14.3.7 Integrale mit tan ax bzw. cot ax

762

14.3.8 Integrale der Arkusfunktionen

764

14.3.9 Integrale der Areafunktionen

765

14.4 Bestimmte und uneigentliche Integrale

766

Anhang

774

Sachwortverzeichnis

785

 

© 2009-2024 ciando GmbH