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In 101 Abschnitten um die mathematische Welt
In 101 Abschnitten um die mathematische Welt




Robert Resel

Logos Verlag Berlin
EAN: 9783832538095 (ISBN: 3-8325-3809-7)
287 Seiten, 17 x 24cm, 2014

EUR 44,00
alle Angaben ohne Gewähr

Umschlagtext
Das Buch unternimmt den Versuch, mathematisch hungrigen Lesern breitgestreute mathematische Themen teilweise unter etwas anderem Blickwinkel gesehen nicht nur schmackhaft zu machen, sondern auch zu wertvollen neuen Einsichten und Querverbindungen zu verhelfen.

Am Beginn stehen stochastische Themen, wo unter anderem detailliert, aber elementar Moivres und Laplaces lokaler Grenzwertsatz samt allem schönen Beiwerk aus der Analysis bewiesen wird.

Anschließend erfolgt ein Schwenk zu diversen Schmankerln aus der Differentialrechnung einer und zwei Variablen, insbesondere wird der Optimierung besondere Bedeutung beigemessen.

Hernach geht es auf eine Tour d'horizon durch die (anfangs elementare) Algebra (ebenda werden vor allem binomische Formeln und quadratische Gleichungen sowie das harmonische Mittel behandelt) bis hin zu komplexen Zahlen samt Anwendungen (kulminierend in einem Beweis des Fundamentalsatzes der Algebra).

Schließlich wird auch noch ein ausführlicher Streifzug durch die Geometrie (inkl. einer Einführung in die ebene analytische Geometrie sowie Trigonometrie) unternommen, wo nebst ebenen Kurven, Raumflächen (und daraus gewonnenen Raumkurven) und der Dreiecksgeometrie vor allem die vier- und teilweise noch höherdimensionale Geometrie nach behutsamer Herantastung an diverse neue abstrakte Begriffe zu äußerst verblüffenden Erkenntnissen führen wird.
Rezension
Das Buch beginnt mit der Stochastik (Moivres, Laplaces lokaler Grenzwertsatz, …), geht über zur Analysis (Differenzialrechnung, Optimierung, …), behandelt dann die Algebra (binomische Formel, harmonisches Mittel, komplexe Zahlen …) und endet in der Geometrie (Trigonometrie, Kurven, …).
Dieser Streifzug durch die Mathematik ist vor allem für den mathematikbegeisterten Leser ein wahres Vergnügen. Resel schreibt strukturiert und klar verständlich, trotzdem ist ein mathematisches Grundwissen für das Verständnis unabdingbar – nicht nur für die Übungsaufgaben. Der Autor schafft es die Themen aus einem neuen Blickwinkel aufzuarbeiten und schafft so nicht nur neue Einsichten, sondern auch die Themengebiete neu zu vernetzen.
Fazit: Um sein Wissen aus dem Mathematikstudium wieder aufzufrischen bzw. neue Blickwinkel zu erhalten, ist das Buch absolut empfehlenswert. Ein mathematisches Fachwissen ist aber unabdingbar, um den Inhalt des Buches verstehen zu können.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung

2 Stochastik
2.1 Elementare Statistik und ebenso elementare Komplexitatstheorie
2.2 Der lokale Grenzwertsatz von Moivre-Laplace
2.3 Elementare Wählerstromanalyse

3 Analysis
3.1 Implizites Differenzieren
3.2 Lagrange-Multiplikatoren
3.3 Extrema von Funktionen in zwei Variablen
3.4 Extrema I: Winkel Ebene/Gerade
3.5 Extrema II: Winkel Ebene/Ebene
3.6 Extrema III: Treffnormalen
3.6.1 Ein geometrischer Zugang
3.6.2 Ein analytischer Weg
3.7 Extrema IV: Isoperimetrische Vierecke
3.8 Extrema V: Anwendungen der Lagrange-Multiplikatoren
3.8.1 Günstigste Stromleitung zum abseits gelegenen Haus
3.8.2 Volumsgrößter Drehzylinder in einer Kugel
3.8.3 Volumskleinster Drehkegel um einen koaxialen Drehzylinder
3.8.4 Volumsgrößter Drehkegel in einer Kugel
3.8.5 Volumskleinster Drehkegel um eine Kugel
3.8.6 Maximaler Sehwinkel zum Genuss eines Bildes
3.8.7 Drehkegel minimalen Mantelflächeninhalts bei vorgegebenem Volumen
3.8.8 Die ideale Eprouvette
3.8.9 Volumsgrößter Drehzylinder in einem koaxialen Drehkegel
3.8.10 Materialverbrauchfreundlichster Zylinder
3.8.11 Ausblick 1: Fassungsreichster Zylinder
3.8.12 Ausblick 2: Volumsgrößter Pyramide aus einem Quadrat
3.8.13 Ausblick 3: Kürzeste Verbindung zweier Punkte über eine Gerade
3.8.14 Ausblick 4: Kugel und Würfel
3.8.15 Ausblick 5: Trapez in Halbkreis
3.9 Eigenschaften der komplexen Ableitung
3.10 Geodätische Kurven auf der Kugel
3.11 Die Euler-Mascheroni-Konstante
3.12 Linearapproximationen und Ableitungsregeln
3.13 Ein heuristischer Weg zur Taylor-Formel
3.14 Potenzfunktion, Exponentialfunktion oder keines von beiden?

4 Arithmetik und Algebra
4.1 Zur Division von Brüchen
4.2 Auf dem Weg zu binomischen Formeln
4.2.1 Die erste binomische Formel und der Lehrsatz von Pythagoras
4.2.2 Die zweite binomische Formel mit Hilfe der ersten binomischen Formel
4.2.3 Die dritte binomische Formel via Abbildungsgeometrie
4.2.4 Von der Prozentrechnung über die Bernoullische Ungleichung zur
ersten binomischen Formel
4.2.5 Vermischte Aufgaben zum Herleiten binomischer Formeln
4.3 Das harmonische Mittel - phänomenologische Vielfalt
4.3.1 Zum Lösen von Textaufgaben - ein Stück angewandter Mathematik
4.3.2 Zum Prozess des Abstrahierens - ein Stück reiner Mathematik
4.4 Lösungsformeln für quadratische Gleichungen: Diverse elementare Wege
4.4.1 Quadratische Gleichungen selbst gemacht
4.4.2 Ein Gleichungssystem als Schlüssel
4.4.3 Symmetrie als Schlüssel
4.4.4 Pythagoras als Schlüssel
4.4.5 Die dritte binomische Formel als Schlüssel
4.4.6 Produkt-Nullsatz als Schlüssel
4.4.7 Ein multiplikativer Ansatz als Schlüssel
4.4.8 Ein achter Zugang in Form einer Übungsaufgabe
4.4.9 Ein neunter Zugang in Form einer Übungsaufgabe
4.5 Das Pentagon und komplexe Zahlen
4.6 Symmetrische algebraische Gleichungen und eine Ergänzung zur Vièta-Gruppe
4.6.1 Symmetrische Gleichungen höheren Grades: Ein Ausblick
4.6.2 Erweiterung der Satzgruppe von Vièta
4.7 Steigungsadditionen und komplexe Zahlen
4.8 Zugänge zu den komplexen Zahlen
4.9 Der Fundamentalsatz der Algebra
4.10 Lösungsformeln für quadratische Gleichungen vom höheren Standpunkt
4.10.1 Komplexe Zahlen und Matrizen als Wegbereiter
4.10.2 Komplexe Zahlen und Polynome als Wegbereiter
4.11 Fibonacci-Zahlen und Binomialkoeffizienten

5 Geometrie
5.1 Grundlagen der ebenen analytischen Geometrie
5.1.1 Eine Flächeninhaltsformel
5.1.2 Matrizen, Vektoren und Determinanten: Basics
5.1.3 Präzisierung des Vektorbegriffs
5.1.4 Ausweitung des Vektorbegrffs
5.1.5 Rechnen mit Vektoren
5.1.6 Betrag von Vektoren 3
5.1.7 Orthogonalität von Vektoren: Das skalare Produkt
5.1.8 Die Kippregel
5.1.9 Eigenschaften und Anwendungen des Skalarprodukts
5.1.10 Die (Hessesche) Normalvektorform der Geradengleichung
5.1.11 Die Cramersche Regel
5.2 Grundlagen der Trigonometrie
5.2.1 Sinus und Cosinus am Einheitskreis I: Determinante und Skalarprodukt
5.2.2 Sinus und Cosinus am Einheitskreis II: Koordinaten
5.2.3 Additionstheoreme für Sinus und Cosinus
5.2.4 Sinus, Cosinus (und Tangens nicht nur) im rechtwinkligen Dreieck
5.2.5 Symbiose zwischen Vektorrechnung und Trigonometrie
5.3 Geometrie und Zahlentheorie: Ganze Dreiecke
5.4 Eine Ergänzung zu Determinante und Skalarprodukt
5.5 Spuren, Determinanten und mehr davon
5.6 Vier- und höherdimensionale Geometrie
5.6.1 Der vier- (sowie n)-dimensionale (n "größergleich" 4) Würfel und
5.6.2 ... einer seiner räumlichen Schnitte
5.6.3 Hypervolumina höherdimensionaler Sphären
5.6.4 Kegel im Rn und deren Beziehungen zu Sphären
5.6.5 Winkel zwischen zwei Ebenen im R4
5.6.6 Sonderfälle für Winkelmaße zwischen Ebenen
5.6.7 Charakterisierung isogonaler Ebenenpaare
5.7 Durchschnitt von Polygonen: Ein Spezialfall
5.8 Plückers "my" für algebraische Kurven höherer Ordnung
5.9 Ebene Kurven in Parameterdarstellung (PDST)
5.9.1 Ein simples, aber überraschendes Einstiegsbeispiel
5.9.2 Weitere Aufgaben zu(nächst zu) ebenen Kurven
5.9.3 Übungsaufgaben zu(nächst zu) ebenen Kurven
5.10 Eine Ergänzung zum Winkel zwischen Gerade und Ebene
5.11 Dreiecksgeometrie
5.11.1 Kopunktale Geraden I: Streckensymmetralen und Höhen
5.11.2 Kopunktale Geraden II: Schwerlinien und Winkelsymmetralen
5.11.3 Kollineare Punkte I: Die Euler-Gerade
5.11.4 Kollineare Punkte II: Die Wallace-Gerade
5.11.5 Kopunktale Geraden III: Orthologische Dreiecke I
5.11.6 Kopunktale Geraden IV: Orthologische Dreiecke II
5.12 HP-Flächen
5.12.1 z = x2 - y2
5.12.2 Zum eigenständigen Üben: z = xy
5.12.3 Ein windschiefes Viereck
5.12.4 Ein weiteres windschiefes Viereck zum eigenständigen Üben
5.13 Raumkurven und Raumflächen in PDST
5.13.1 Einstieg: Die kleine Lösungsformel als Fläche
5.13.2 Weitere(s zu) Flächen (und Kurven) im Raum (und der Ebene) - Übungsaufgaben