Höhere Mathematik 1 und 2

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Höhere Mathematik 1 und 2 FlashCards sobre Höhere Mathematik 1 und 2 , criado por Krajišnik u duši em 26-07-2018.
Krajišnik u duši
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Krajišnik u duši
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Resumo de Recurso

Questão Responda
Eigenschaften Beträge einer komplexen Zahl - Der Betrag ist immer größer gleich 0 -Ist der Betrag 0, so ist z=0 -Der Betrag von z1*z2 ist das selbe wie das Produkt der einzelnen Beträge -Die Summe der Beträge von z1 und z2 ist immer kleiner gleich als die Summe der einzelnen Beträge(Dreiecksungleichung)
Eigenschaften einer Konjugiert komplexen Zahl -Die doppelt konjugiert komplexe Zahl gibt wieder dieselbe komplexe Zahl -Konjugiert komplexe Summen und Produkte sind sind gleich der Summe und der Produkte der einzelnen komplexen Zahlen -re(z)=0.5*(z+z*) -im(z)=(1/2i)*(z-z*) -abs(z)=sqrt(z mal z*) z mal z*=x^2+y^2
Was ist zu tun, wenn eine komplexe Zahl im Nenner steht? Multipliziere Zähler und Nenner mit der Konjugiert komplexen Zahl
Wie lautet die Polarkoordinatendarstellung von komplexen Zahlen? z=abs(z)*(cos()+i*sin())
Was passiert mit den Beträgen und Argumenten von komplexen Zahlen bei der Multiplikation Beträge werden multipliziert, Argumente werden addiert
Wie lautet eine komplexe Zahl in Eulerscher Form? z=abs(z)*exp(i*argument)
Komplexe Zahlenebene -Immer Realteil und Imaginärteil vergleichen -Bei ungleichungen evtl. auf Fallunterscheidungen achten -Bei beträgen:Versuchen als Differenz darzustellen, dann evtl. mittelpunkt und Radius von Kreis finden -Kreisgleichung mit quadratischer Ergänzung ermitteln -Ellipsengleichung finden
Ellipsengleichung (x^2/a^2)+(y^2/b^2)=1 Dabei a große Halbachse und b kleine Halbachse
Nullstellen eines Polynoms -Hat ein Polynom eine komplexe Nullstelle, so ist die komplex konjugierte Zahl ebenfalls eine Nullstelle(Polynom muss reel sein) -Jedes Polynom des Grad >=1 hat in C mindestens 1 Nullstelle -z* heißt k-fache Nullstelle von p falls p durch (z-z*)^k teilbar ist
Nullstellen eines Polynoms (2) -Besitzt ein Polynom vom Grad n n+1 Nullstellen, so ist p=0 -Stimmen zwei Polynome p und q jeweils vom Grad n an n+1 Stellen überein, so ist p=q
Einheitswurzel -Die Nullstellen verteilen sich gleichmäßig auf dem Einheitskreis -versuchen phi immer als Formel in Abhängigkeit von k darzustellen
Superpositionsprinzip diff.Gleichungen Jede Linearkombination der Lösungen geben einer erneute Lösung
Anfangswertproblem Setze Anfangsbedingung ein und löse mit linearem Gleichungssystem nach alpha und beta auf
Charakteristisches Polynom komplexe Nullstellen -Anstatt alpha und beta element r wähle c1 und c2 element c -wandle um: anstatt c1+c2 nehem c1+c1*(fallsy(x) element r) -Schreibe in Polarform -Schreibe um mit c1`cos(x)+c2´sin(x) mit c´element r
Inhomogene Diff.gleichung -Lösung ist summe aus homogener und inhomogener Lösung -inhomogene Lösung=P(x)*exp(sx)*x^q -Setze diese in die Gleichung ein(hier muss abgeleitet werden) -Löse nach c auf (evtl. Koeff-Vergleich)
Mehrfache Nullstelle bei char.Polynom -Lösung: c1*e^+c2*x*e^+c3*x^2*e^+....
Ansatz für sin(x) und cos(x) bei diffgleichungen (a*cos(kx)+b*sin(kx))*x^q
Skalarprodukt -abs(a)*abs(b)*cos(phi)
Vektorprodukt -Der Betrag des Vektorprodukts ist gleich dem von a und b aufgespanntem Parallelogram -Das Vektroprodukt axb steht senkrecht auf a und b -axa=0 -axb=-bxa -(c*a)xb=c*(axb)
Spatprodukt -3 Vektoren spannen ein Volumen auf:(axb,c)
Hessesche Normalform -Finde orthogonalen Vektor n -Berechne p mit p=(n*,a) und a als Stützvektor und n* als normiertes n -(n*, a)-p=0, wenn p <0 ist (also dann eigentlich + da steht), multipliziere mit -1 durch -p ist der Abstand zum Ursprung -setzt man für a x in HNF ein, so erhält man abstand zu beliebigem Punkt
Gleichungsdarstellung Gerade -parameterdarstellung "ausmultiplizieren" -im Gleichungssystem dann lambda eliminieren -Dann zwei gleichungen(Schnitt zweier Geraden) -In andere Richtung: 1 x gleich lambda setzen, dann x übereinanderschreiben und parameterform ablesen(Darstellung nicht eindeutig)
Abstände mit ebene -Ursprung-Ebene: n**a -Punkt ebene:In HNF einsetzen -Gerade-Ebene: n**(r-a) (r element g und a element e) -Ebene-Ebene: Analog zu gerade-Ebene
Abstände mit Gerade -Gerade g und Gerade h windschief:bilde Hilfsebene, in der Gerade g liegt. Jetzt wie abstand Ebene und Gerade h -Gerade g und Gerade h parallel: HE senkrecht zu beiden, Ermittle SP, abstand der SP gleich Abstand gerade -
Schnittwinkel -gerade-gerade: cos(a)=(u,v)/(abs(u)*abs(v)) -ebene-ebene:analog, nur mit normalenvektor -ebene-gerade: sin(a)=(n,v)/(abs(n)*abs(v))
Implikation -Wenn gilt: A=>B, dann ist A hinreichend für B und B notwendig für A
Beweisarten -direkter Beweis: A=>B -indirekter Beweis: nicht B=> nicht A -Widerspruchsbeweis: nicht(nichtB und A)
Induktion -Induktionsanfang (zeige für n=1) -Induktionsvoraussetzung: nochmal Aussage hinscreiben, gilt für alle n e ... -Induktionsbehauptung:setze n+1 ein -Induktionsschritt: Verwende Induktionsvoraussetzung und fasse zusammen
Permutation (Vertauschungen) -Für ein n-elementiges Tupel gibt es n! verschiedene Permutationen (Vertauschungen)
Binomialkoeffizient -n über k=(n!)/((n-k)!*k!)
Pascalsche Regel (m über k)+(m über k+1)=(m+1 über k+1)
Vereinigung, Schnitt, Differenz -x e M oder x e N -Schnitt x e M und x e N -Differenz x e M und x nicht element N
Komplement und Disjunkt -Wenn N teilmenge von M und Nc=M differenz N, so heißt Nc komplement von N -M und N heißen disjunkt, wenn M geschnitten N gleich der leeren Menge
Kartesisches Produkt, Potenzmenge -Kartesisches Produkt: M=(1,2) N=(3,4): MXN=[(1,3), (1,4), (2,3), (2,4)], dabei MXX nicht dasselbe wie NXM -Potenzmenge: Alle möglichen Teilmengen einer Menge, auch leere Menge enthalten (nicht doppelt wegen anderer Reihenfolge!)
Relationen -Relationen setzen Elemente von M und N in Verbindung -Relation ist Teilmenge von MXN -BSP.: Jede Funktion ist eine relation
Äquivalenzrelation -aRa für alle(Reflexivität) -aRb=bRa (Symmetrie) -aRb und bRc => aRc (Transitivität) -Ist R eine äquivalenzrelation, so zerfällt M in disjunkte Teilmengen
Ordnungsrelation -aRa für alle a (Reflexivität) -aRb und bRa=> a=b (Antisymmetrie) -aRb und bRc=> aRc (Transitivität) -gilt zusätzlich: für x ungleich y ist xRy oder yRx haben wir eine Totalordnung
Schranken und Beschränktheit -Obere Schranke: jede Zahl, die größergleich ist, als die größte Zahle der Menge -untere Schranke: dasselbe Analog -M heißt beschränkt, falls M nach oben und unten beschränkt ist, d.h. eine obere und eine untere Schranke existiert
Supremum, Infimum, Minimum, Maximum -Supremum: die kleinste obere Schranke -Infimum: größte untere Schranke -Maximum: größte in Menge enthaltene Zahl -Minimum:kleinste in Menge enthaltene Zahl -Jede nichtleere nach oben beschränkte Menge besitzt ein Supremum(analog infimum)
Abbildungen -Abbildung M ->N: M ist Defintionsbereich, N ist Bildbereich -Abbildung, wenn wedem x e M höchstens 1 y e N zugeordnet wird
Injektivität, Surjektivität, Bijektivität -Surjektiv: wenn f(x)=y mind. 1 Lösung hat für alle y e N (Bildmenge) "wenn jedes y mindestens 1 x hat" -Injektiv: wenn f(x1)=f(x2)=>x1=x2 "wenn jedes y höchstens 1 x wert hat" -Bijektivität wenn surjektivität und injektivität gilt und es gibt eine Umkehrabbildung
Abzählbarkeit Mengen -endlich, wenn für ein n e N gilt: phi:{1,...,n}->M bijektiv -abzählbar, wenn N->M bijektiv -sonst überabzählbar -rationale Zahlen abzählbar, reele Zahlen überabzählbar
Beschränktheit, Konvergenz Folgen, Häufungspunkte -Beschränkt: Es gibt ein C >0 mit |(a)n|<=C für alle n e N (bleibt also immer in bestimmten Bereich) -konvergenz : |an-a|<e ab einem Gewissen Punkt N, dabei n>=N, nicht Konvergente Teilfolge Divergent -mögliche Grenzwerte von Teilfolgen heißen Häufungspunkte
Grenzwertsätze -Seien an und bn konvergente Folgen, dann gilt: -lim |an|=|lim an| -lim (an+bn)=lim an+ lim bn -lim (l*an)=l*lim an -lim(an*bn)=lim an*lim bn -lim(an/bn)=lim(an)/lim(bn), wenn bn immer ungleich 0 -lim m-tewurzel(an)=m-tewurzel(lim(an))
wichtige grenzwerte für n->unendlich -1/n=0 -a^n/n!=0 -((n+1)/n)^2=e -n^p*q^n=0 für |q|<1 u. p e ganze Zahlen
Monotone Folgen -monoton wachsend: an<=an+1 für alle n e N -streng monoton wachsend:an<an+1 für alle n e N (analog fallend) -Folge Monoton wachsend und beschränkt, so konvergiert die Folge
Differenzierbarkeit -Funktion heißt diff.bar in x0, falls es einen Grenzwert gibt für lim (h->0) (f(x0+h)-f(x0))/h
Tangentengleichung -f(x)=f(x0)+f´(x0)(x-x0)
Quotientenregel (u/v)`=(u´*v-u*v´)/(v^2)
Umkehrfunktion -Sei f [a,b]->R monoton streng monoton wachsend mit f´(x0) ungleich null und differenzierbar. Dann existiert die Umkerfunktion und besitzt die Ableitung (f^-1)´(y0)=1/(f´(x0)) mit f´(x0)=y0
-wichtige Ableitungen -tan(x)->1/(cos(x)^2) -arctan(x)->1/(1+x^2)) -arcsin(x)->1/(sqrt(1-x^2)) -arccos->-1/(sqrt(1-x^2)) -sinh(x)<->cosh(x)
Sätze Ableitungen -Hat eine Funktion ein lokales Minimum oder Maximum, so gilt notwendigerweise f´(x0)=0 (Umkehrung gilt nicht unbedingt) -Satz von Rolle: gilt f(a)=f(b), so gibt es ein x0 mit f`(x0)=0 (wenn f diffbar) -1Mittelwertsatz: es gibt ein (x0) mit f(x0)=(f(b)-f(a))/(b-a)
Taylorpolynom bestimmen -Bis zur verlangten Stufe ableiten -Entwicklungspunkt in Formel einsetzen
Satz von Bolzano-Weierstraß Jede beschränkte Reele Folge besitzt eine konvergente Teilfolge
Häufungspunkte, liminf, limsup -x heißt Häufungspunkt, wenn eine Teilfolge exisitiert, die gegen x konvergiert; -liminf: Häufungspunkt mit niedrigstem wert -limsup:Häufungspunkt mit höchstem Wert
Cauchy-Folge -Jede Cauchy-Folge ist Konvergent -Jede Konvergente Folge ist Cauchy-Folge
Quotientenkriterium -abs(an+1/an): wenn kleiner 1: konv. wenn größer 1: div. wenn gleich 1: keine Aussage mögl.
Wurzelkriterium -n-teWurzel(an): wenn kleiner 1 konv. (SOGAR Absolut) wenn gr. 1 div wenn gleich 1 keine Aussage mögl.
Majorantenkriterium Finde konvergente Majorante, meist geometrische Reihe q^k, mit lim k gegen unendlich = 1/1-q, wenn abs(q)<1
Divergenzkriterium (Minorantenkriterium) -Finde divrgente Minorante
Absolute Konvergenz -Wenn auch reihe (abs(an)) konvergent -Divergente minorante: Reihe konvergiert nicht absolut -Konvergente Majorante: Reihe konvergiert absolut
Konvergenzradius -Zu jeder Potenzreihe gibt es eine Zahl r e (0, unendlich], den sogenannten Konvergenzradius der reihe, sodass reihe absolut konvergent -r=1/(limsup(abs(ak))^(1/k) -innerhalb des konvergenzradius sind potenzreihen beliebig oft diffbar
Konvergenzradius zweite möglichkeit -r=1/lim(ak)^(1/k) -r=lim (abs(ak/ak+1)) -Gilt, falls die Grenzwerte existieren bzw. unendlich sind
Potenzreihen einiger funktionen -1/(1-x)=x^k -e^x=x^k/k! -sinx=(-1)^k*(x^(2k+1)/(2k+1)!) -cosx=(-1)^k*(x^(2k)/((2k)!) ln(x+1)=(-1)^k*(x^(k+1)/k+1)) arctanx=(-1)^k*(x^(2k+1)/(2k+1)) (1+x)^b=(b über k) *x^k sinh=1/(2k+1)!*x^(2k+1) cosh=1/(2k)!*x^(2k)
Funktionenfolgen Konvergenz -Punktweise Konvergent, wenn gilt: lim fn(x) mit n gegen unendlich=f(x) -Gleichmäßig Konvergent: lim n gegen undendlich sup(fn(x)-f(X))=0 -Grenzfunktion muss stetig sein, sonst nicht gleichmäßig stetig
Stegige fortsetzbarkeit -Betrachte limes von links und von rechts in kritischem Punkt. Wenn gleich, dann fortsetzbar, wenn nicht dann nicht
Stetigkeit kombinierter Funktionen werden zwei stetige funktionen kombiniert, so wird die "Kombinationsfunktion" auch stetig
Kriterien Riemanintegrierbar -Jede Funktion deren Unstetigkeitsstellen eine Nullmenge bilden, d.h., wenn sie abzählbar sind, so ist sie R-integrierbar -Jede Monotone Funktion ist R-Integrierbar
Dimension Vektorraum -Anzahl der Elemente der Basis
Dimensionsformel dim(Ker(A))+Rang A=n
Kern Matrix -Vektor, der rauskommt, wenn Matrix 0 gesetzt wird. Nullvektor immer ein Kern -Ist determinante d.Matrix ungleich 0, so hat matrix keinen kern, außer Nullvektor
Rang Matrix -Matrix auflösen und Zeilen zählen, in denen nicht nur nullen vorkommen -Quadratisch: wenn Rang zeilen bzw. Spaltenzahl entspricht, hat man eine reguläre Matrix und sie ist invertierbar
-Erzeugendnensystem- -Matrix d. Vektroen bilden und schauen ob voller rang, wenn ja dann erzeugendensystem
Rechenregeln Matrix Transponiert -(A+B)t= At+ Bt -(a*A)t=a*At -(At)t=A -(AB)t=Bt*At
Symmetrische und Schiefsymmetrische Matrix -Sym: A=At -Schiefs. A=-At
Wichtige Sätze Matrix Folgende Aussagen sind Äquivalent: -A ist regulär -A hat vollen Rang -Zeilenvektoren sind l.u. -Ax=0 hat nur x=0 als lösung -Ax=b ist eindeutig lösbar -Spaltenvektoren sind l.u. -Matrix besitzt eine Inverse -Determinante ungleich 0 -Keinen Eigenwert gleich 0
Invertierbarkeit ist A (quADRATISCH) invertierbar, so ist auch At invertierbar -Invertierbar, wenn det ungleich 0
Basiswechsel -1.Bilde Basisvektoren von Urbildraum mit linearer Abbildung ab (ergibt Bildvektoren) -2.Stelle Bildvektoren als Linearkombination der Basiselemnte von Bildraum dar -3.Eintragen der Koeffizienten in Matrix
Determinanten -Ist Det ungleich 0: Zeilen und Spalten sind l.u.; Regulär, d.h inverse existent -Bei Anwendung von Gaußalgorithmus bleibt det gleich -Det A^-1=1/DetA
Ähnliche Matrizen -A und B heißen Ähnlich wenn gilt: B=S^-1*A*S -Haben dasselbe char. polynom=> gleiche Eigenwerte, gleichen alg vfh, gleiche Spur, gleiche Determinante
Aus eigenwerte Spur und Det bestimmen -Spur=e1+e2+e3 -Det=e1*e2*23 (gilt nicht für Diagonalisierbaren Matrizen)
Diagonalisierbarkeit -Genau dann Diagonalisiebar, falls Basis aus Eigenvektoren -genau dann Diagonalisierbar, wenn algebraische und geometrische Vielfachheit übreinstimmt
postitiv definit, hermitisch -Positiv definit, wenn: x^t*A*x>0 -Hermitisch=A=A konjugiert Komplex und T
Quadriken Formen -x^2+y^2+z^2-1=0: Ellipsoid -x^2+y^2-z^2-1: Einschalige Hyperboloid -x^2+y^2-z^2+1: Zweischalige Hyperboloid -x^2+y^2-2z:Elliptische Paraboloid -x^2-y^2-2z: hyperbolische Paraboloid
Divergenz, Laplace, Rotation -Divergenz: Ableitung*vektorfeld -Laplace: zweite Ableitun*Vektorfeld -Rotation: Ableitung X Vektorfeld
Tangentialebene -Taylorpolynom 1. Grades bestimmen

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