Analysis II:
Relevante Aufgaben: Aufgabenblätter Analysis 1-8
Lernziele:
Den Verlauf von 2-dimensionalen Funktionen anhand des Funktionsgraphen interpretieren können.
Den Begriff der partiellen Ableitung kennen und in der Lage sein damit umzugehen; partielle Ableitungen sowohl mit den Ableitungsregeln als auch mithilfe des Differentialquotienten berechnen können.
Den Begriff eines Vektorfeldes kennen und graphisch interpretieren können.
Den Gradienten einer mehrdimensionalen Funktion berechnen und als Vektorfeld interpretieren können.
Den Begriff der Richtungsableitung kennen und diese für eine gegebene Richtung mithilfe des Differentialquotienten und des Gradienten berechnen können.
Stationäre Punkte mithilfe des Gradienten berechnen und die Art mithilfe der Hesse-Matrix bestimmen können.
Die Parameterdarstellung einfacher Kurven aufstellen und Funktionsgraphen parametrisieren können; die Ableitung und Länge einer Kurve berechnen können.
Die Parameterdarstellung einfacher Flächen aufstellen können; den Begriff einer Quadrik kennen und mit derer algebraischen Gleichung umgehen können.
Mehrdimensionale Integrale aufstellen und berechnen können; den Transformationssatz bei Koordinatentransformationen anwenden können.
Kurvenintegrale 1. und 2. Art aufstellen und berechnen können; Oberflächen- und Flussintegrale aufstellen und berechnen können.
Den Satz von Green, Stokes und Gauss auf einfache Probleme anwenden können.
Differentialgleichungen:
Relevante Aufgaben: Aufgabenblätter 1-7
Lernziele:
Unterschied zwischen gewöhnlichen und partiellen Differentialgleichungen verstehen sowie deren Bedeutung und Anwendungen erläutern
Differentialgleichungen nach Ordnung, Linearität und Homogenität klassifizieren und zwischen Anfangs- und Randwertproblemen unterscheiden
lineare DGL 1. Ordnung mit Methoden wie Integrationsfaktor und Variation der Konstanten lösen
trennbare DGL erkennen und mit der Methode der Variablentrennung lösen
lineare DGL n-ter Ordnung mit konstanten Koeffizienten lösen (homogen und inhomogen) unter Anwendung der charakteristischen Gleichung und der Variation der Konstanten
Systeme von linearen DGL 1. Ordnung mit konstanten Koeffizienten mithilfe von Matrizen, Eigenwerten und Eigenvektoren analysieren und lösen
physikalische Modelle wie den harmonischen Oszillator und gekoppelte Pendel mathematisch formulieren, analysieren und deren Lösungen interpretieren
den Einsatz numerischer Verfahren begründen und einfache Verfahren wie das Euler- und Runge-Kutta-Verfahren (4. Ordnung) anwenden und vergleichen (Genauigkeit, Stabilität, Aufwand)