Differential und Integralrechnung für die Natur Ingenieurwissenschaften: Analytische numerische Methoden

Das Lehrbuch bietet einen breiten Einblick in analytische und numerische Berechnungsmöglichkeiten von Ableitungen und Integralen sowie in die Nutzung der Differential- und Integralrechnung bei der Lösung von Problemen aus den Ingenieur- und Naturwissenschaften, insbesondere aus der Geodäsie und Kartographie. Das Lehrbuch bietet einen breiten Einblick in analytische und numerische Berechnungsmöglichkeiten von Ableitungen und Integralen sowie in die Nutzung der Differential- und Integralrechnung bei der Lösung von Problemen aus den Ingenieur- und Naturwissenschaften, insbesondere aus der Geodäsie und Kartographie. Schwerpunkte sind dabei die Berechnung von Maxima und Minima von Funktionen einer und mehrerer reeller Veränderlicher, die Approximation und Interpolation von Funktionen, die Lösung nichtlinearer Gleichungen, Fehlerrechnung sowie ein Einblick in die Ausgleichungsrechnung. Die Kenntnis der numerischen Verfahren bildet die Basis für die Entwicklung von Software zur Computersimulation von Problemstellungen aus den Natur- und Ingenieurwissenschaften. Die angegebenen Rechenregeln und Gesetzmäßigkeiten werden anschaulich motiviert, begründet und anhand zahlreicher Beispiele demonstriert. Es wird diskutiert, wie die analytischen Berechnungsmöglichkeiten zur Entwicklung von Ideen für numerische Berechnungsverfahren genutzt werden. Außerdem wird erklärt, wie man mit Hilfe der theoretischen Aussagen aus der Differential- und Integralrechnung Abschätzungen der Genauigkeit von Näherungswerten erhält, welche mittels numerischer Verfahren berechnet wurden. Dadurch wird das Zusammenspiel von analytischen und numerischen Methoden verdeutlicht. Der Inhalt Grenzwerte und Stetigkeit - Berechnung von Ableitungen und Integralen von Funktionen einer reellen Veränderlichen - Berechnung partieller Ableitungen von Funktionen mehrerer reeller Veränderlicher - numerische Differentiation und Integration - Bestimmung von Maxima und Minima von Funktionen - Approximation und Interpolation von Funktionen - Lösung nichtlinearer Gleichungen - Fehlerrechnung - Ausgleichungsrechnung Die Zielgruppe Studierende der Natur- und Ingenieurwissenschaften