Gepostet 7 Oktober 2023

Lesenswert: Mathematik sehen und verstehen (eBook) Spektrum-Verlag, 345 Seiten

Ob der Zugang zeitlich befristet ist, ist unbekannt. Lesenswert ist das Buch ob seiner Verständlichkeit allemal. Inhalt:
lehmanns.de/sho…hen
1 Einleitung 1
1.1 Ziel dieses Buches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2
1.2
Historisches zur Lehre von Mathematik . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2
1.3 Vorgehen in diesem Buch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
1.4 Die Kapitel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4
1.5 Einige Bemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8
2 Kryptografie 9
2.1 Die alte und die neue Kryptografie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
2.2 Primzahlen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
2.3 Restklassen modulo n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
2.3.1 Der Modul der Restklassen modulo n . . . . . . . . . . . . . . . .19
2.3.2 Allgemeines Rechnen modulo n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.3.3 Multiplizieren modulo n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.3.4 Potenzieren modulo n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24
2.3.5 Inversenbestimmung modulo n . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28
2.3.6 Größter gemeinsamer Teiler, euklidischer Algorithmus. 29
2.4 Kryptografische Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32
2.4.1 Diffie-Hellman-Schlüsselvereinbarung . . . . . . . . . . . . . . .33
2.4.2 RSA-Verschlüsselung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35
2.4.3 Digitale Signatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40
2.4.4 Zertifizierung der öffentlichen Schlüssel. . . . . . . . . . . . . .41
2.5 Rückblick auf die moderne Kryptografie . . . . . . . . . . . . .. . . .43
3 Codierung 45
3.1 Europäische Artikelnummer: EAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
3.2 ISBN-13 und ISBN-10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
3.3 Codierung mit 0 und 1 ist überall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
3.4 Rückblick auf die Codierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .54
4 Graphentheorie 57
4.1 Allerlei Graphen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
4.1.1 Euler, Königsberg und Graphen . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58
4.1.2 Beschreibung von Graphen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62
4.2 Aufspannende Bäume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64
4.2.1 Minimale Spannbäume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
4.2.2 Spannbäume in ungewichteten Graphen . . . . . . . . . . . 66
4.3 Kürzeste Wege . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
4.4 Färbungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
4.5 Graphentheorie: Rückblick und Ausblick . . . . . . . . . . . . . .76
5 Fraktale, Chaos, Ordnung 79
5.1 Idee von Rekursion und Iteration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .81
5.1.1 Spinnwebdarstellung rekursiver Folgen . . . . . . . . . . . . . . .82
5.1.2 Wachstumsvorgänge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .84
5.1.3 Feigenbaumdiagramm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
5.2 Fraktale und Dimension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .89
5.2.1 Wegfraktale, Lindenmayer-Systeme . . . . . . . . . . . . . . . . .89
5.2.2 Selbstähnlichkeit und Dimension . . . . . . . . . . . . . . . . . .93
5.2.3 Iterierte-Funktionen-Systeme (IFS) . . . . . . . . . . . . . . . . .95
5.3 Mandelbrot- und Julia-Mengen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
5.3.1 Das echte Apfelmännchen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
5.3.2 Julia-Mengen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
5.4 Muster der Natur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
5.4.1 Zelluläre Automaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
5.4.2 Spiralen mit goldenem Winkel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
6 Welt der Funktionen 117
6.1 Funktionenfamilien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
6.1.1 Parabeln und elementare Variationen . . . . . . . . . . . . . . . . 120
6.1.2 Geraden und Potenzfunktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
6.1.3 Polynome in ihrer Vielfalt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
6.1.4 Sinus, Kosinus und Musik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
6.1.5 Exponentialfunktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
6.1.6 Umkehrfunktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
6.2 Funktionenbauhof . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
6.2.1 Summe von Funktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
6.2.2 Produkt von Funktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
6.2.3 Verkettung von Funktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
6.3 Blick auf den Punkt: Ableitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
6.3.1 Ableitungsfunktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
6.3.2 Die e-Funktion, das Geheimnis wird gelüftet . . . . . . . . . . . . 157
6.4 Blick auf das Ganze: das Integral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
6.4.1 Definition des Integrals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
6.4.2 Weitere Anwendungen des Integrals . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
6.5 Großartiger Zusammenhang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
6.6 Funktionen in höheren Räumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
6.6.1 Funktionen im 3D-Raum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
6.6.2 Mathematische 3D-Lösungen im Bauwesen . . . . . . . . . . . . 175
6.6.3 Noch höher hinaus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
7 Optimierung als Ziel 181
7.1 Extremwertaufgaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
7.2 Gewinnoptimierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
7.3 Lineare Optimierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
7.4 Minimalflächen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
7.5 Methode der kleinsten Quadrate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
7.6 Optimierung ist überall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
8 Computer und Mathematik 193
8.1 Binärsystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
8.2 Zahldarstellung im Computer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
8.3 Numerisch arbeitende Werkzeuge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
8.4 Dynamische Mathematik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
8.5 Computer-Algebra-Systeme (CAS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
8.6 Berechenbarkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
8.7 Computer in unserer Welt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
9 Numerik 217
9.1 Numerische Verfahren der Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
9.1.1 Heron-Verfahren für Wurzeln. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
9.1.2 Nullstellensuche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
9.1.3 Numerische Integration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222
9.2 Für alle Fälle: Polynome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
9.2.1 Ein Taylor schneidert Polynomkleider, die fast passen . . . . . . 226
9.2.2 Zwischenwerte: Interpolation mit Polynomen . . . . . . . . . . . 228
9.2.3 Splines: damit es in der richtigen Weise krumm wird . . . . . . . 229
9.2.4 Bézier-Splines: frei gestaltete Formen . . . . . . . . . . . . . . . . 230
9.3 Fourier-Reihen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
9.4 Differenzialgleichungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236
9.5 Ohne Numerik geht es nicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
10 Stochastik 239
10.1 Beschreibende Statistik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
10.2 Wahrscheinlichkeitstheorie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
10.2.1 Der Wahrscheinlichkeitsbegriff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242
10.2.2 Axiome von Kolmogorow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244
10.2.3 Mehrstufige Zufallsversuche. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246
10.3 Zufallsgröße, Erwartungswert und Verteilung . . . . . . . . . . . . . . . . 247
10.3.1 Kombinatorik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249
10.3.2 Binomialverteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
10.3.3 Kumulierte Verteilungsfunktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258
10.3.4 Normalverteilung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260
10.4 Beurteilende Statistik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266
10.4.1 Schätzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
10.4.2 Testen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269
10.5 Stochastik im Rückblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278
11 Geometrie 279
11.1 Der goldene Schnitt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280
11.2 Die Kegelschnitte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285
11.3 Reflexion bei Parabeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289
11.4 Reflexion bei Ellipsen und Hyperbeln . . . . . . . . . . . . . . .. . . 293
11.5 Kaustiken und Katakaustiken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298
11.6 Geometrie im Rückblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299
12 Selbstverständnis der Mathematik 301
12.1 Mathematiker und Mathematikerinnen. . . . . . . . . . . . . . . . 301
12.2 Algebra und Zahlaufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303
12.3 Mathematische Schönheit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307
12.4 Beweisen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309
12.5 Die unlösbaren Probleme der Antike . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 314
12.6 Fazit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
13 Lösungen 317
Literaturverzeichnis 323
Index 333
Zusätzliche Info
Sag was dazu

103 Kommentare

sortiert nach
's Profilbild
  1. MFtF's Profilbild
    Diese Dame hat es geschafft, dass ich - der die gesamte Schullaufbahn in Mathematik völlig versagt hat - im Einführungssemester sehr gerne in die Vorlesung "Mathe für alle" gegangen bin und die PL auch solide bestanden habe.
    Wirklich interessante Inhalte und gut mit der "wirklichen Welt" verknüpft.
    So manch abstrakte Gleichung wird logisch, wenn man konkrete Anwendungsbeispiele anführt...
    E46_M3's Profilbild
    Was hat die Premier League damit zu tun?
  2. florianostbb604's Profilbild
    Man beachte, dass hier 'nur' die erste Auflage verschenkt wird. Das Buch ist aktuell in der 3. Auflage und inzwischen fast 100 Seiten stärker.
  3. es874ju's Profilbild
    Lizenziert für thebigg@t-online.de.

    Da wird sich "thebigg" aber freuen.
    Ist hoffentlich nicht deine E-Mail Adresse, richtig?
  4. leog's Profilbild
    Und leider eine komplette Registrierung mit allen persönlichen Daten durchführen.
    exseniors_germany's Profilbild
    Und?
  5. webbi's Profilbild
    Tipp: Registrierung ist erfolderlich, aber der Download geht auch ohne Email Bestätigung. Gebt also ruhig Quatsch ein.
  6. HonkyPonk's Profilbild
    Sagt mir gar nix, wurden mit den Papula Bänden gezüchtigt xD
    Vielen Dank (bearbeitet)
    schweinebank's Profilbild
    naja - die sind ja nun etwas weniger grundlegend Herr Ingenieur und Naturwissenschaftler.
  7. Mike19XX's Profilbild
    Im Gegensatz zur erfundenen Rechtschreibung dürfte Mathematik im bekannten Universum immer gleich sein.
    monkeydance's Profilbild
    Gefährliche Aussage

    Ich habe Mal viel darüber nachge, warum die Mathematik im Gegensatz zur Physik in die Geisteswissenschaften gehört. Eigentlich bietet die Mathematik nur ein völlig entkoppeltes model, das dann in den Naturwissenschaften genutzt wird um die Natur und die Zusammenhänge zu beschreiben. Die Mathematik bietet eine Modell.. mehr nicht. Wir sind alle nur daran gewöhnt das Modell zu nutzen. Computer rechnen binär.. wir rechnen (üblicherweise) deizimal.. weil wir es gewohnt sind.. das Modell ist also schon unterschiedlich, da arithmetische Operationen sich schon unterscheiden und vieles mehr..

    Quintessenz: Mathe ist KEINE Naturwissenschaft sondern ein geisteswissenschaftliches Modell (bearbeitet)
  8. GelöschterUser2271253's Profilbild
    Zweite Auflage gibts hier kostenlos für Studierende:

    link.springer.com/boo…3-1
    tizeru's Profilbild
    An alle die Studenten sind und keine Studierenden, also die, die gerade die Zeit haben etwas runterzuladen: Ihr könnt höchstwahrscheinlich auch die erste Auflage (warum auch immer) als E-Book über eure Bibliothek beziehen, z.B. die ULB.
  9. NärrischerTuk's Profilbild
    Die einzige Bezahloption ist Kreditkarte, seh ich das richtig?
    Ina_Ina's Profilbild
    Ja aber du musst nichts eintragen von deiner Kreditkarte oder so. (bearbeitet)
  10. Juoo_O's Profilbild
    Inhalt nicht gefunden?
    43780182-yj8e9.jpg
    TrooperStorm's Profilbild
    Man muss es in den Einkaufswagen legen und dann für 0 Euro kaufen. Dann kann man es runterladen.
  11. mytobi's Profilbild
    Mist, bei "meiner" Adresse wird nur Kreditkarte angeboten als Bezahlart.
    Dort gibt es einen Fehler mit "Dieser Zahlungstyp ist nicht erlaubt."
    Sachvaal's Profilbild
    Ich konnte auf der Bezahlseite einfach auf weiter klicken. Kreditkarte war ausgewählt, es wurden aber keine Daten dafür abgefragt.
  12. ballpointer's Profilbild
    Gibt es einen frei zugänglichen Download link? Das wäre super
  13. Sammy001's Profilbild
    Da kostenlos, darf die PDF-Datei oder ein Link hier hochgeladen werden?
    Dusselgurr's Profilbild
    Also erstmal spielt der Preis keine Rolle.
    Dir gehört das Werk nicht, also hast du auch keinerlei Recht es ohne Erlaubnis des Rechteinhabers irgendwie weiter zu verbreiten.

    Ich weiß, wollen viele hier nicht hören, ist aber nunmal so...

    Über das Thema "Kostenlos" kann man streiten. Du bezahlst hier kein Geld, aber es gibt durchaus ein Quid-Pro-Quo. Das Angebot soll dich (unter anderem) in den Shop locken und so hoffentlich zu weiteren Käufen anregen. Zudem könnte auch mit deinen Daten Handel getrieben werden.

    Zudem sind diese Angebote zeitlich (und manchmal auch im Kontingent) limitiert. Sie enden meistens nach einer Woche oder so, aber die illegalen Downloads in den Comments bleiben... (bearbeitet)
  14. HonkyPonk's Profilbild
    Also Bestellung mit Peter Mustermann, Oberstübchen 2 in 12655 Hauptstadt erfolgreich durchgeführt :P
    Und ja, es steht Kreditkarte da aber ohne folgende Abfrage oder sonstigen Eingaben.
    es874ju's Profilbild
    korrekt.
    Und lizensiert ist das Buch nun auf bisir32692@finghy.com

    Btw. die E-Mail Adresse muss nicht verifiziert werden. Daher kann man da irgendwas mit einem @ eintragen.
  15. Deadrow's Profilbild
    Danke für den Hinweis. Auch wenn ich bis heute PDFs nicht als ebook ansehen kann (:
    schweinebank's Profilbild
    sondern?
  16. ElZigariste's Profilbild
    Haha, meine Dozentin!
    War so froh, dass ich mit 3,2 die Klausur bestanden habe
    schweinebank's Profilbild
    Dozenten mit eigenen Büchern.
  17. Winglet123's Profilbild
    Fachbücher Deals sind autohot
  18. Mondbein's Profilbild
    Vielen Dank, sehr gerne bestellt - Mann und Sohn sind beide Mathematiklehrer
  19. 41812's Profilbild
    43799122-4utP3.jpg
    kann vlt. Jemand das pdf hier verlinken? 
  20. Daniel_Feba's Profilbild
    Bevor ich mein eBook herunterladen kann, bezahle ich per Kreditkarte im 3D-Secure-Verfahren (Zwei-Faktor-Authentisierung). …

    Ja bestimmt jetzt gehts los
    Kigo1's Profilbild
    Wird bei dem 0 EUR Wert aber nicht abgefragt. Man kann ohne Kreditkarteninformationen anzugeben direkt zum Download (bearbeitet)
  21. baXus1's Profilbild
    Gleichmal für den Enkel zum Geburtstag bestellt.
  22. St31ngobl1n's Profilbild
    Auch wenn ich bei dem Titel des Buches nicht zuerst an Modulo und und Graphentheorie gedacht hatte...
    Hot wers brauchen kann!
  23. EulenBot's Profilbild
    Sehr geil 🔥
  24. Ina_Ina's Profilbild
    Vielen Dank!
  25. MadDude's Profilbild
    Danke, von mir ein hot
  26. glockmane's Profilbild
    Cool, danke für den Deal!
  27. 3by8's Profilbild
    Super, vielen Dank - interessantes Fachbuch
  28. Jbb1993's Profilbild
    Mal mitgenommen, danke für den Link.
    Reingeschaut und einige Themen aus meinem abgeschlossenen Informatikstudium entdeckt.
    Ob ich nochmal reinschaue ist sehr fraglich, aber wer weiß ob mans nicht doch nochmal braucht.
    Trrrrt's Profilbild
    Jede Google Suche oder ChatGPT Anfrage ist schneller als standardmathematische Probleme in einem Buch nachzuschlagen.
  29. KrokHunter's Profilbild
    Wichtiger Hinweis
    Guten Tag!
    aufgrund von technischen Problemen wurde der Vorgang leider abgebrochen. Der eBook-Support wurde informiert und wird sich schnellstmöglich mit Ihnen in Verbindung setzen. Falls eine Zahlung erfolgt ist, erhalten Sie später das gewünschte eBook oder eine Rückzahlung.
    Dieser Fehler hätte nicht passieren dürfen - wir bitten Sie daher um Entschuldigung.
    Zokidus87's Profilbild
    Kontingent vielleicht schon aufgebraucht.
  30. ObstundWaffen's Profilbild
    Danke fürs eBook 🏼
  31. sarah_x's Profilbild
    Interessant am inhaltsverhaltnis zu sehen was man mal alles in der Schule gelernt und schon wieder vergessen hat. (bearbeitet)
  32. DH1's Profilbild
    Wissen ist der größte Feind des Lernens. Insofern danke für den Deal!
  33. Lostandforgotten's Profilbild
    Vielen Dank!
  34. chucky.chino's Profilbild
    Wie kommt man an das Buch im EPUB Format? Die PDF ist nicht auf E-Reader optimiert
  35. 8bar's Profilbild
    Vielen Dank für diesen Deal!
  36. Daniel3580's Profilbild
    Hat jemand die PDF?
    Bei mir klappt die Registrierung nicht.
  37. mydealz_angel's Profilbild
    Leider war dieser Beitrag nicht regelkonform und daher auch kein Deal.
    Es gilt:
    • eBooks gelten nur als Deal, wenn sie unter einem Verlag erschienen sind und min. 50 Bewertungen auf Amazon besitzen (dauerhaft kostenlose eBooks ausgeschlossen)
    Daher mussten wir den Beitrag verschieben.
  38. HaSTe's Profilbild
    Danke trotzdem
  39. Meziano's Profilbild
    Hot 🔥!
    Danke!
  40. Sammy001's Profilbild
    Und Danke natürlich
's Profilbild