Elementare Numerik für Techniker: Datenanalyse und Modellbildung — Programmierung mit C und Grafikprogrammierung mit GNUPLOT

Description

Dieses praxisnahe Lehrbuch bietet eine intensive Einführung in elementare computerunterstützte Methoden der angewandten Mathematik und Datenkommunikation für Studierende der Technikerschulen und SchülerInnen der Berufsoberschulen und beruflichen Gymnasien. Alle numerischen Berechnungen werden in der Programmiersprache C geschrieben, zur Datenvisualisierung wird GNUPLOT verwendet. Über 80 Abbildungen mit meist vollständig abgedruckten Befehlsdateien sowie allen abgedruckten Quelldateien für die C-Programme ermöglichen es den Studierenden, sofort auch ohne tiefere Programmierkenntnisse einzusteigen. Im Kapitel MATHEMATISCHE WERKZEUGE wird der klassische Schulstoff Differential- und Integralrechnung unter dem stock-flow-Gesichtspunkt numerisch behandelt. Daneben werden Parameterkurven im Raum sowie krumme Flächen vorgestellt. Least squares fitting, Monte Carlo Integration, Simulation von Zufallsexperimenten und numerische Behandlung von Differentialgleichungen führen an neuere wissenschaftliche Techniken heran. In den Teilen PHYSIKALISCHE ANWENDUNG und MATHEMATISCHE MODELLBILDUNG kommen die entwickelten Methoden vielfach zum Einsatz. Umfangreiche Übungen (case studies) am Schluss des Buches ermöglichen dem Leser, die erlernten Werkzeuge auf komplexe Problemstellungen anzuwenden. Front Matter....Pages I-XV Front Matter....Pages 1-1 Vorbemerkung und Grundlegung....Pages 3-6 Änderungsverhalten einer Funktion....Pages 7-28 Parameterkurven im 2D und 3D....Pages 29-44 Ebenen und Flächen im 3D....Pages 45-57 Exponentialfunktion und die Zahl e ....Pages 59-62 Näherungsverfahren....Pages 63-68 Wahrscheinlichkeitsrechnung....Pages 69-81 Kurvenanpassung (fitting curves to data)....Pages 83-87 Front Matter....Pages 89-89 Bewegungsgleichungen numerisch gelöst....Pages 91-111 Front Matter....Pages 113-113 Wachstumsprozesse....Pages 115-124 Teilchen im Kasten....Pages 125-132 Random walk — Zufälliges Stolpern 1....Pages 133-139 A drunk walks - Zufälliges Stolpern 2....Pages 141-146 Back Matter....Pages 147-168