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Letzte Änderung
am 2003-03-22, im Text gekennzeichnet durch rote Schrift
Jörn
Loviscach
Mathematik für Informatiker 3
Pflichtvorlesung für das Vordiplom im Diplomstudiengang Medieninformatik
Dienstag, 11.30-13.00 Uhr, Raum I116
Dienstag, 15.15-16.45 Uhr, Raum I032b
Abweichungen siehe unten
Diese Veranstaltung ergänzt sich mit der
von Herrn Mehrwald (Differentialgleichungen, Stochastik). Die Klausur findet
gemeinsam statt.
Lernziele
Diese Veranstaltungsreihe soll die Mathematik vermitteln,
die in den anwendungsorientierten Bereichen der Informatik benötigt
wird. Die Spannweite reicht von Differentialgleichungen und analytischer
Geometrie bis hin zu Kryptografie und Statistik. Numerische Verfahren stellen
einen wesentlichen Teil des Stoffes. Sie werden soweit möglich nicht
getrennt abgehandelt, sondern im jeweiligen Themenzusammenhang erklärt.
Der Schwerpunkt liegt auf praxisbezogenem Wissen, nicht auf der Vermittlung
abstrakter Konstruktionen oder entlegener mathematischer Beweise.
Prüfungsleistungen
Die verbleibenden Prüfungsleistungen bestehen
in einer Klausur über mehrdimensionale Analysis, Funktionstransformationen,
Differentialgleichungen, Stochastik und die ggf. jeweils behandelte Numerik.
Prüfungstermine: 7. März 2003 (I032c, 9 Uhr) und 8.
April 2003 (I032c, 10 Uhr). Der
zweite Termin ist als Wiederholungsprüfung gedacht. Wenn Sie den ersten
Termin auslassen, verzichten Sie auf eine Möglichkeit zu schnellen
Wiederholung.
Unterrichtsform
Die Vorlesung ist seminaristisch mit integrierten
Übungsanteilen; ich werde also versuchen, den Stoff gemeinsam mit
Ihnen zu erarbeiten. Wenn Sie nicht folgen können, bremsen Sie mich
sofort, indem Sie nachfragen. Das ist eine strikte Anweisung an Sie, keine
freundliche Empfehlung. Sie können davon ausgehen, dass andere Studenten
dieselben Probleme haben, das aber nicht kundtun. Um eine Frage zu stellen,
müssen Sie sich nicht mit Handzeichen melden. Unterbrechen Sie mich
einfach bei der nächstmöglichen Gelegenheit.
Sollten Fragen außerhalb der Vorlesung auftreten,
mailen
Sie mich einfach an. Meine Reaktionszeit beträgt typischerweise nur
wenige Stunden, auch am Wochenende. Wenn Sie Wünsche oder Ideen zu
Inhalt und Ablauf haben, lassen Sie es mich wissen.
Skript
Meine Unterlagen scanne ich ein und stelle sie nach
Möglichkeit vorab zum Download
bereit. (Anmerkung: Die Seiten etwa mit pdfTeX und einem Grafikprogramm
sauber aufzubereiten, würde mich mehrere Stunden pro Vorlesung kosten.
Diese Zeit möchte ich lieber dazu benutzen, mit Ihnen und am Inhalt
zu arbeiten.) Eingeschobene Seiten sind nach dem Muster 10, 10a, 10b, 11
nummeriert. Ändere ich Skripte im Nachhinein, insbesondere wegen Fehlern,
stelle ich zusätzlich eine kommentierende Datei changes.html in das
jeweilige Verzeichnis.
Übungen
Mit Hilfe der Übungsaufgaben
sollen Sie lernen, selbstständig an mathematischen Problemen zu arbeiten
und Ihre Lösungen (oder Ihre Probleme bei der Suche danach) im Kreis
der Mitstudenten zu präsentieren bzw. zu diskutieren. Dazu stelle
ich Aufgaben, die Sie außerhalb der Veranstaltungen bearbeiten sollen.
Die Aufgaben der Übungen gleichen den Aufgaben der Klausuren und sind
damit eine ideale Vorbereitung, auch was die Stressbewältigung angeht.
Nutzen Sie diese Chance.
Bei Problemen mit den Aufgaben können Sie
mich jederzeit anmailen.
Oder helfen Sie sich selbst und lösen die Aufgaben z.B. in einer Zwei-
oder Vierergruppe. Ich empfehle Ihnen dringend, die Lösungen aufzuschreiben
und mir per E-Mail oder auf Papier zur Korrektur zu geben. Sie können
mir Lösungen auch im Nachhinein vorlegen, sogar noch in der vorlesungsfreien
Zeit. Die Teilnahme an den Übungen und der Erfolg bei abgegebenen
Übungsaufgaben hat in dieser Veranstaltung keinen Einfluss
auf die Benotung. Wenn Sie wollen, reichen Sie mir die Lösungen anonym
ein, auch wenn ich sie nachsehen soll. Gleiches gilt für Probeklausuren.
Literatur- und Web-Tipps
Bloße Tipps für Unentschlossene; es geht
auch ohne Bücher:
-
Stingl: Mathematik für Fachhochschulen, ISBN
3-446-21077-6, 29,90 Euro, dick und kompakt, eher zum Nachschlagen
-
Johnston/Mathews: Calculus, ISBN 0321006828, 124,80
US-$
Welches Medium und welches Lehrmaterial Sie am besten
unterstützt, können Sie nur per Selbstversuch feststellen. Dank
Internet kommt man im mathematischen Alltag ohne Bücher aus, entsprechende
Englischkenntnisse vorausgesetzt. Nach Themen gegliederte Querverweise
zu Vorlesungsmaterialien etc. finden sich in den
Mathematics
Archives. Aber Vorsicht: Viele Fachbegriffe lauten im Englischen anders,
als man erwarten könnte (Übersetzungshilfe).
Software
Zum Betrachten von Funktionskurven und -flächen
sowie Ableitungen eignet sich sehr gut das Java-Applet xFunctions.
Es führt außerdem die Integration mit Riemannschen Summen vor,
erlaubt, mehrere Funktionen zu vergleichen, zeichnet parametrische Kurven
und integriert Differentialgleichungssysteme erster Ordnung. Symbolische
und numerische Rechnungen samt grafischer Auswertungen beherrscht MuPAD.
Termine
08.10. Di |
Reelle mehrdimensionale Analysis. Reellwertige
Funktionen mehrerer Veränderlicher; Darstellungsverfahren |
08.10. Di |
ditto |
15.10. Di |
Grenzwert und Stetigkeit von Funktionen mehrerer
Veränderlicher, partielle Ableitung |
15.10. Di |
ditto |
22.10. Di |
Gradient, totales Differential, lineare Näherung |
22.10. Di |
ditto |
29.10. Di |
Hesse-Matrix und lokale Extrema in 2D |
29.10. Di |
ditto |
05.11. Di |
mehrdimensionale Integration, variable Grenzen |
05.11. Di |
ditto |
12.11. Di |
Integration in Polarkoordinaten, Zylinderkoordinaten,
sphärischen Koordinaten |
12.11. Di |
ditto |
19.11. Di |
Kurve, Tangente, Kurvenlänge |
19.11. Di |
ditto |
25.11. Mo |
I-122, 15.15 Uhr, vorverlegt vom 10.12.: Kegelschnitte;
Flächen zweiter Ordnung |
26.11. Di |
iterative Lösung von (nichtlinearen) Gleichungen
und Gleichungssystemen: binäre Teilung, Sekantenverfahren, Newton-Verfahren |
26.11. Di |
ditto |
03.12. Di |
Iteration von Funktionen, anziehende Fixpunkte |
03.12. Di |
ditto |
10.12. Di |
wegen Terminkollision vorverlegt auf 25.11. |
17.12. Di |
Funktionstransformationen. Fourier-Transformation
periodischer Funktionen (Fourier-Reihe), Spektrum |
17.12. Di |
verlegt auf 05.03. |
07.01. Di |
ditto |
07.01. Di |
ditto |
14.01. Di |
Fourier-Transformation nichtperiodischer Funktionen,
Spektrum |
14.01. Di |
ditto |
21.01. Di |
FFT |
21.01. Di |
ditto |
28.01. Di |
Abtastung, Aliasing, Rekonstruktion, Satz von
Nyquist/Shannon |
28.01. Di |
ditto |
05.03. Mi |
I032c, 9 Uhr, Klausur-Vorbesprechung |