Lernziele
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Fähig sein, mathematische Notation zu verstehen und zu verwenden.
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Im Stande sein, über mathematische Gegenstände und Sachverhalte zu kommunizieren.
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Logisches Denken und Abstraktionsfähigkeit trainiert haben.
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Mit den für die Informatik wichtigen Grundlagen der linearen Algebra, Differentialrechnung und Integralrechnung vertraut sein, die elementaren Resultate aus diesen Gebieten kennen und sie anwenden können.
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In der Lage sein, einfache Beweise selbständig durchzuführen.
Lerninhalte
I. Lineare Algebra
- Vektorräume: Koordinatensystem, Geraden in der Ebene und im Raum, Ebenen im Raum, Untervektorräume, Basisbegriff, Matrizen, linearer Abbildungen mit geometrische Deutung
- Skalarprodukt: Einführung und Definition, Geometrische Interpretation (Winkel, Orthogonalprojektion und Abstand), Anwendung (Gleichung für Ebenen und Geraden, Abstandsberechnung)
- Inhaltsberechnung: Fläche von Parallelogrammen, Volumen von Parallelepipeden, Vektorprodukt
- Lineare Gleichungssysteme: Einführung, Struktur der Lösungsmenge, Lösungsverfahren
- Matrizenmultiplikation: Rechenregeln, invertierbare Matrizen, Basiswechsel
- Determinanten: Berechnung durch Spaltenumformungen, Cramersche Regel
II. Differentialrechnung
- Die Ableitung: Definition und Interpretation, lineare Approximation, Differentiationsregeln
- Exkurs: Grenzwertbegriff, reelle Funktionen und Stetigkeit
- Kurvendiskussion: lokale Extrema, Mittelwertsatz, Vorzeichen der Ableitung
- Exkurs: komplexe Zahlen
- Trigonometrische Funktionen: Sinus, Cosinus, Tangens und Arcustangens
- Logarithmus und Exponentialfunktion: natürlicher Logarithmus, Exponentialfunktion, allgemeine Potenz
III. Integralrechnung
- Treppenfunktionen, Konstruktion des Integrals, Hauptsatz der Infinitesimalrechnung
- Exkurs: Suprenum und Infinum
- Integrationstechniken: Substitution, partielle Integration, Partialbruch-Zerlegung
- Anwendungen des Integrals: Fläche von Normalbereichen, Volumen von Normalkörpern, Bogenlänge, uneigentliche Integrale
IV. Numerische Aspekte
- Approximationsprobleme (bei Verwendung von Rechnern)
- Probleme der Fehlerfortpflanzung
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Dokumente (Skripte, Programme, Literatur, usw.)
- W.Doerfler,W.Peschek: Einführung in die Mathematik für Informatiker. Hanser Verlag 1988
- Ch.Meinel,M.Mundhenk: Mathematische Grundlagen der Informatik, 2.Auflage, Teubner Verlag 2002.
- R.L.Graham,D.E.Knuth,O.Patashnik: Concrete Mathematics. A Foundation for Computer Science.Addison-Wesley Publ.Co.1988
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