Mathematische Formelsammlung für Ingenieure und Naturwissenschaftler.

Eine Bitte des Autors Für Hinweise und Anregungen - insbesondere auch aus dem Kreis der Studenten - bin ich stets dankbar. Sie sind eine unverzichtbare Voraussetzung und Hilfe für die stetige Ver­ besserung dieser Formelsarnmlung. Ein Wort des Dankes . . . . . . an alle Fachkollegen und Studenten, die durch Anregungen und Hinweise zur Verbesse­ rung dieses Werkes beigetragen haben, . . . an die Mitarbeiter des Verlages, ganz besonders aber an Herrn Wolfgang Nieger und Herrn Ewald Schmitt, für die hervorragende Zusammenarbeit während der Entstehung und Drucklegung dieses Werkes. Wiesbaden, Januar 2001 Lothar Papula VII Inhaltsverzeichnis I Allgemeine Grundlagen aus Algebra, Arithmetik und Geometrie. . . . . . . 1 1 Grundlegende Begriffe über Mengen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. 1 Definition und Darstellung einer Menge. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1. 2 Mengenoperationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 Rechnen mit reellen Zahlen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2. 1 Reelle Zahlen und ihre Eigenschaften. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2. 1. 1 Natürliche und ganze Zahlen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2. 1. 2 Rationale, irrationale und reelle Zahlen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2. 1. 3 Rundungsregeln für reelle Zahlen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2. 1. 4 Darstellung der reellen Zahlen auf der Zahlengerade . . . . . . . . . . . 5 2. 1. 5 Grundrechenarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2. 2 Zahlensysteme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2. 3 Intervalle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2. 4 Bruchrechnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2. 5 Potenzen und Wurzeln. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2. 6 Logarithmen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2. 7 Binomischer Lehrsatz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 3 Elementare (endliche) Reihen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 3. 1 Definition einer Reihe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 3. 2 Arithmetische Reihen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 3. 3 Geometrische Reihen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 3. 4 Spezielle Zahlenreihen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 4 Gleichungen mit einer Unbekannten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 4. 1 Algebraische Gleichungen n-ten Grades. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 4. 1. 1 Allgemeine Vorbetrachtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 4. 1. 2 Lineare Gleichungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Das Studium der Ingenieur- und Naturwissenschaften verlangt nach rasch zugänglichen Informationen. Die vorliegende Mathematische Formelsammlung für Ingenieure und Naturwissenschaftler wurde dementsprechend gestaltet. Zur Auswahl des Stoffes Ausgehend von der elementaren Schulmathematik (z. B. Bruchrechnung, Gleichungen mit einer Unbekannten, Lehrsätze aus der Geometrie) werden alle für den Ingenieur und Natur­ wissenschaftler wesentlichen mathematischen Stoffgebiete behandelt. Dabei wurde der be­ währte Aufbau des dreibändigen Lehrbuches Mathematik für Ingenieure und Naturwis­ senschaftler konsequent beibehalten. Der Benutzer wird dies sicherlich als hilfreich empfinden. Im Anhang dieser Formelsammlung befindet sich eine ausführliche Integraltafel mit über 400 in den naturwissenschaftlich-technischen Anwendungen besonders häufig auftretenden Integralen. Der Druck dieser Tafel erfolgte auf eingefärbtem Papier, um einen raschen Zu­ griff zu ermöglichen. Behandelt werden folgende Stoffgebiete : - Allgemeine Grundlagen aus Algebra, Arithmetik und Geometrie - Vektorrechnung - Funktionen und Kurven - Differentialrechnung - Integralrechnung - Unendliche Reihen, Taylor- und Fourier-Reihen - Lineare Algebra - Komplexe Zahlen und Funktionen - Differential- und Integralrechnung für Funktionen von mehreren Variablen - Gewöhnliche Differentialgleichungen - Fehler- und Ausgleichsrechnung - Laplace-Transformationen - Vektoranalysis Zur Darstellung des Stoffes Die Darstellung der mathematischen Begriffe, Formeln und Sätze erfolgt in anschaulicher und allgemeinverständlicher Form. Wichtige Formeln wurden gerahmt und grau unterlegt und zusätzlich durch Bilder verdeutlicht. Zahlreiche Beispiele helfen, die Formeln treff­ sicher auf eigene Problemstellungen anzuwenden. Ein ausführliches Inhalts- und Sachwort­ verzeichnis ermöglicht ein rasches Auffinden der gewünschten Informationen. Eine Bitte des Autors Für Hinweise und Anregungen - insbesondere auch aus dem Kreis der Studenten - bin ich stets dankbar Eine Bitte des Autors Für Hinweise und Anregungen - insbesondere auch aus dem Kreis der Studenten - bin ich stets dankbar. Sie sind eine unverzichtbare Voraussetzung und Hilfe für die stetige VerƯ besserung dieser Formelsarnmlung. Ein Wort des Dankes ... an alle Fachkollegen und Studenten, die durch Anregungen und Hinweise zur VerbesseƯ rung dieses Werkes beigetragen haben ... an die Mitarbeiter des Verlages, ganz besonders aber an Herrn Wolfgang Nieger und Herrn Ewald Schmitt, für die hervorragende Zusammenarbeit während der Entstehung und Drucklegung dieses Werkes. Wiesbaden, Januar 2001 Lothar Papula VII Inhaltsverzeichnis I Allgemeine Grundlagen aus Algebra, Arithmetik und Geometrie. ... 1 1 Grundlegende Begriffe über Mengen ... ... ... 1. 1 Definition und Darstellung einer Menge. ... ... ... 1 1. 2 Mengenoperationen ... ... ... ... 2 2 Rechnen mit reellen Zahlen. ... ... ... ... 2 2. 1 Reelle Zahlen und ihre Eigenschaften. ... ... ... 2 2. 1. 1 Natürliche und ganze Zahlen. ... ... ... 2 2. 1. 2 Rationale, irrationale und reelle Zahlen. ... ... 4 2. 1. 3 Rundungsregeln für reelle Zahlen ... ... . . 5 2. 1. 4 Darstellung der reellen Zahlen auf der Zahlengerade ... . 5 2. 1. 5 Grundrechenarten ... ... ... ... 6 2. 2 Zahlensysteme. ... ... ... ... 7 2. 3 Intervalle. ... ... ... ... ... 8 2. 4 Bruchrechnung ... ... ... ... . 8 2. 5 Potenzen und Wurzeln. ... ... ... ... 10 2. 6 Logarithmen. ... ... ... ... . . 12 2. 7 Binomischer Lehrsatz. ... ... ... ... 14 3 Elementare (endliche) Reihen. .. Front Matter....Pages I-XXX Allgemeine Grundlagen aus Algebra, Arithmetik und Geometrie....Pages 1-45 Vektorrechnung....Pages 46-66 Funktionen und Kurven....Pages 67-128 Differentialrechnung....Pages 129-140 Integralrechnung....Pages 141-171 Unendliche Reihen, Taylor- und Fourier-Reihen....Pages 172-188 Lineare Algebra....Pages 189-216 Komplexe Zahlen und Funktionen....Pages 217-231 Differential- und Integralrechnung für Funktionen von mehreren Variablen....Pages 232-256 Gewöhnliche Differentialgleichungen....Pages 257-289 Fehler- und Ausgleichsrechnung....Pages 290-301 Laplace-Transformationen....Pages 302-325 Vektoranalysis....Pages 326-360 Wahrscheinlichkeitsrechnung....Pages 361-393 Grundlagen der mathematischen Statistik....Pages 394-432 Back Matter....Pages 433-496 Unter einer Menge M versteht man die Zusammenfassung gewisser wohlunterschiedener Objekte, Elemente genannt, zu einer Einheit.