LMU Rechenmethoden 2013/14
by Prof. Dr. Jan von Delft
Der Podcast wird im Rahmen der Vorlesung „Rechenmethoden für Physiker“erstellt. Diese Lehrveranstaltung richtet sich an Studierende im erstenSemester des Physikstudiums - sie vermittelt das mathematischeHandwerkzeug, das in den Physikvorlesungen das Bachelorstudiumsvorausgesetzt wird. Der vorliegende Podcast folgt der Vorlesung imWintersemester 2013/2014 (wöchentlich 2 Vorlesungen von jeweils 90Minuten). Nähere Informationen über die Vorlesung, insbesondere dieGliederung und begleitende Materialien finden sich unterhttp://homepages.physik.uni-muenchen.de/~vondelft/Lehre/13t0/
Episodes
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32. Weitere Beispiele
Fourier-Reihe, Iteratives Lösen v. Gleichungen, inhomogene DG, Satz v. Stokes in Zylinderkoordinaten.
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31. Beispiel: Greens, Fourier für Unterdämpften HO
Überdämpfter HO, periodischer Antrieb: Lösung via Greensche Funktion
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30. KomplexeAnalysis II – Residuensatz
Wegvervormung; Laurent-Reihen; Residuensatz, Fourier-Transformation einer Lorentz-Kurve.
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29.b Komplexe Analysis Ib – Komplexe Wegintegrale
komplexes Wegintegral; Beispiel: Kreisintegral von z^n; Wegunabhängigkeit; Satz von Cauchy
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29.a KomplexeAnalysis Ia – Komplexe Differenzierbarkeit
Definition: analytische Funktion; Cauchy-Riemann-Gleichungen; komplexe Funktion definiert konforme Abbildung
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28. Rotation, Satz von Stokes
Rotation: Zirkulation pro gerichtetem Flächenelement; Satz v. Stokes, Rot. in krumm. orth. Koordinaten
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27. Divergenz, Satz von Gauss
geometrische Deutung von Divergenz als Ausfluss pro Volumenelement; Satz von Gauss.
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26. Oberflächen- und Fluß-Integrale
Flächen-Parametrisierung; gerichtetes Flächenelement; Flächenintegral. Bsp: Kugel, Gebirge, Rotationsfläche. Fluss von E- und B-Feld
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25. Differentialgleichungen III – Allgemeine Eigenschaften
Lipshitz-Stetigkeit, Trajektorien, Fluß, Fixpunkte, Stabilitätsanalyse; autonome DG in 2-dim: Berechnung des Flusses.
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24. Fourier-Transformation IV – Konzeptionelle Grundlage, Anwendungen
Konzeptionell: Basistransformation im Funktionenraum. Anwendungen: Hänsch-Frequenzkamm, Radon-Transformation
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23. Fourier-Transformation III – Fourier-Integrale, Greensche Funktionen
Fourier-Integrale; Lorenz, Gauss. Parseval, Plancherel, Faltung. Green'sche Funktion. HO mit Antrieb.
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22. Fourier-Reihen II – Fortsetzung
Parseval-Identität; Fourier für periodische Funktionen; Kamm v. scharfen Peaks; Fourier-Gegensätzlichkeit, Faltungstheorem, Ableitung ik
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21. Fourier-Reihen I – Delta-Funktion, Fourier-Reihen
Dirac delta-Funktion; Fourier-Reihen: Definition, Eigenschaften d. Fourier-Moden
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20. Differentialgleichungen – Separable DG, inhomogene DG
separable DG, Trennung der Var.; Inhomog. DG 1. Ordnung: partik. Lösung, Var. der Konst. Beispiele: RC-Kreis, getriebener HO
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19. Differentialgleichungen – Homogene lineare Differentialgleichungen
Homogene lineare DG: System 1. Ordnung, Superpositionsprinzip. Exponentialansatz, Eigenwertproblem. Gedämpfter harm. Oszillator.
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17. Reihenentwicklung I – Taylor-Reihen
Satz von Taylor, 1/(1-x), ln(1+x), Exp(x), Sin(x), Cos(x), Euler-deMoivre; Satz Taylor für n Variablen (Bild fehlt für letzten 5 Min.)
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18. Reihenentwicklung II – Iteratives Lösen, Lagrange-Multiplikatoren
Asymptotische Entwicklungen, Verkettung von Reihen, Gleichungen iterativ lösen; Extrema unter Nebenbedingungen: Lagrange-Multiplikatoren.
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16. Diagonalisierung einer Matrix
L7.1 Eigenwerte, Eigenvektoren, Ähnlichkeitstransf., charakt. Polynom, Diagonalisierung. L7.2 Hermitesche und symm. Matrizen.
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15. Unitäre & orthogonale Matrizen II, Determinanten
L5.4 Kriterien für Invertierbarkeit einer Matrix. L5 Unitäre & orthgonale Matrizen. L6 Determinanten - Definition, Eigenschaften.
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14. Basistransformation II, Orthogonale & Unitäre Matrizen I
Transformation einer linearen Abbildung. Reelles und komplexes Skalarprodukt, transponierte und hermitesch konjugierte einer Matrix
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13. Inverse einer Matrix, Basistransformationen
Gauss-Algorithmus, Inverse einer Matrix, Basistransformation
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12. Matrizen I – Lineare Abbildungen, Matrizen
L5.1 Matrizen I: Lineare Abbildungen, Matrizen, Verkettung v. linearen Abbildungen, Matrixmultiplikation
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11. Integration mit krummlinigen Koordinaten
2D Flächenintegral mit Polarkoordinaten, Kreisfläche; 3D Volumenintegral; Volumen, Trägheitsmoment v. Zylinder & Kugel; Jakobi-Determinante
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10. Krummlinige Koordinaten II – Polar-, Zylinder- und Kugelkoordinaten
V5 Kurvengeschwindigkeit und Beschleunigung; Linienintegral in Polarkoordinaten; Zylinderkoordinaten, Kugelkoordinaten
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9. 2D-Integration, Krummlinige Koordinaten I
2D-Int: Satz von Fubini, variable Integrationsgrenzen; Krumm.Koord: Polar, Zylinder, Kugel, lokales Dreibein
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8. Vektorfelder
Kettenregel für partielle Ableitungen; Gradientenfeld: Wegunabhängigkeit f. Linienintegral; kons. Kraftfeld. Divergenz, Rotation, Laplace
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7. Partielle Ableitung, Skalarfeld, Gradient
C3: partielle Ableitungen, Satz von Schwarz; V3: Skalarfeld, Höhenlinien, totales Differential, Gradient
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6. Wegintegral, Vektorprodukt
V1.4 Wegintegral L4: Kreuzprodukt, Levi-Civita-Symbol, Grassmann-Identität, Spatprodukt
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5. Raumkurven
[V = Vektoranalysis] Kurven, Kurvengeschwindigkeit, Bogenlänge
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4. Euklidischer Raum
Skalarprodukt; Norm, Winkel, Orthogonalität, Orthonormalität, Gram-Schmidt, Metrik, komplexes Skalarprodukt
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3. Vektorraum
R^n, Def. v. Vektorraum, Beipiele: Pfeile, R^n, Funktionenraum; Basis, Dimension
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2. Differenzieren und Integrieren
[C = Calculus = Diff. & Int.-Rechnung] C1a-C2i C1: Differenzieren C2: Integrieren
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1. Mathematische Grundbegriffe
[L = Lineare Algebra] L1a-L1l Mathematische Grundbegriffe: Menge, Abbildung, Gruppe, Körper, komplexe Zahlen
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Mathe-Vorkurs: Vorlesung 6 – Teil B
Matrizen (Fortsetzung); Integrationsbeispiele: Partialbruchzerlegung, Substitution
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Mathe-Vorkurs: Vorlesung 6 – Teil A
Fortsetzung komplexe Zahlen: Einheitskreis, e^{i w} = cos(w) + i sin(w), Euler-Formel; Lineares Gleichungsystem, Matrizen
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Mathe-Vorkurs: Vorlesung 5 – Teil B
Komplexe Zahlen: Definition, Rechenregeln, Bezug zu R^2, Betrag, Polardarstellung
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Mathe-Vorkurs: Vorlesung 5 – Teil A
Vektoren: geometrische Definition, Komponenten, Skalarprodukt, Vektorprodukt
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Mathe-Vorkurs: Vorlesung 4 – Teil B
Integration: Stammfunktion, Fläche unter Kurve, elementare Funktionen; Substitution, partielle Integration, Partialbruchzerlegung
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Mathe-Vorkurs: Vorlesung 4 – Teil A
Ableitung spezieller Funktionen: tan, arctan, sinh, cosh, tanh; L'Hopital-Regel
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Mathe-Vorkurs: Vorlesung 3 – Teil C
Ableitungen spezieller Funktionen: Potenz, Exponentialfunktion, Logarithmus, Sinus, Cosinus
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Mathe-Vorkurs: Vorlesung 3 – Teil B
Steigung, Differentialquotient, Ableitung, Differenzierbare Funktionen
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Mathe-Vorkurs: Vorlesung 3 – Teil A
Grenzwerte
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Mathe-Vorkurs: Vorlesung 2 – Teil B
Tangens, Exponentialfunktion, Logarithmus,Grenzwerte (epsilon-delta)
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Mathe-Vorkurs: Vorlesung 2 – Teil A
Lineare Funktionen, Polynome, Nullstellen, quadratische Ergänzung, Sinus, Cosinus
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Mathe-Vorkurs: Vorlesung 1 – Teil D
Funktionen/Umgehrfunktionen
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Mathe-Vorkurs: Vorlesung 1 – Teil C
Logarithmen
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Mathe-Vorkurs: Vorlesung 1 – Teil B
Potenzen, Potenzgesetze
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Mathe-Vorkurs: Vorlesung 1 – Teil A
Zahlen (natürliche, ganze, rationale, reelle, komplexe); Mathematische Induktion
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Mathe-Vorkurs – Organisatorisches
Organisatorische Details
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