Dr. Klaus Wirthmüller Mathematik für Physiker

Anschrift
Lehre
Forschungsinteressen und Examensarbeiten
Veröffentlichungen
Universidad de Valladolid mayo 2009

Mathematik für Physiker 1999/2000


Vorlesungsskript

Vorwort (August 2010):

Das Skript ist als Textversion meiner Vorlesung " Mathematik für Physiker" in den Studienjahren 1998/1999 und 1999/2000 entstanden. Bei der Stoffauswahl und der Darstellung habe ich mich konsequent darum bemüht, die Substanz der ja ganz klassischen Themen herauszuarbeiten. Daß dabei so manches gewohnheitsmäßig zum Stoff gezählte Detail auf der Strecke geblieben ist, bedaure ich nicht: die Vorlesung ist dadurch entrümpelt.

Der Substanz den Vorrang vor den Ausschmückungen zu geben, dieses Prinzip hat sich auch bewährt, als ich später die entsprechende einjährige Grundvorlesung für Mathematikstudenten gehalten habe; daher jetzt der Zusatz im Titel. Der nicht der Physik zugetane Student mag sich zwar an der Vielzahl von physikalischen Beispielen stören, aber diese sind zumeist ohnehin nicht durch vergleichbare aus anderen Anwendungsfächern zu ersetzen.

In einem Anhang zum Skript habe ich Material zusammengestellt, das alternative Versionen des Kurses erlaubt. Da sind zunächst die Abschnitte 30 1/3 und 30 2/3 zur Maßtheorie. Die Entscheidung, das lebesguesche Maß und Integral in der einführenden Vorlesung axiomatisch zu begründen und die Konstruktion einer Vorlesung über Maßtheorie zu überlassen, halte ich auch für Mathematikstudenten für richtig. Je nach äußeren Vorgaben habe ich das aber auch anders gemacht; die genannten Abschnitte ersetzen dann, entsprechend der Numerierung eingeschoben, Teile der Abschnitte 31 und 33.

Mathematikstudenten sollten sich nicht nur mit dem Satz von der lokalen Umkehrabbildung befassen, sondern auch mit dessen Beweis in Abschnitt 35 1/2, einem schönen Lehrbeispiel für eine schon etwas komplexere Beweisaufgabe. Noch einige Ergänzungen findet im Anhang der sehr knapp gehaltenene Abschnitt 43 über höhere Ableitungen. --- Natürlich muß aus Zeitgründen jede Erweiterung durch Kürzung an anderer Stelle kompensiert werden. Eine solche Kürzungsmöglichkeit besteht darin, auf Abschnitt 44 mit seinen Morse-Punkten zu verzichten und sich mit der hausbackeneren Version 44 E über lokale Extrema zu begnügen.

Zahlreiche Schreib- und andere Fehler im Skript konnte ich aufgrund von Hinweisen aufmerksamer Leser berichtigen, von denen ich Thorsten Fütterer und Martin Busley nennen möchte.

Inhalt:

1. Mengen und Abbildungen
2. Zahlen
3. Konvergente Zahlenfolgen
4. Cauchy-Folgen
5. Reihen
6. Abzählbare Mengen
7. Stetige Funktionen
8. Stetige Funktionen auf Intervallen
9. Grenzwerte von Funktionen
10. Komplexe Zahlen, Grenzwerte und Funktionen
11. Potenzreihen
12. Die Exponentialfunktion
13. Differenzieren
14. Der Mittelwertsatz
15. Analytische Funktionen
16. Taylor-Reihen
17. Vektorräume
18. Basen
19. Karten und Matrizen
20. Der Gaußsche Algorithmus
21. Lineare Gleichungen
22. Die Determinante
23. Reelle und komplexe Vektorräume
24. Lineare Endomorphismen
25. Euklidische Vektorräume
26. Orthogonale Abbildungen und Komplemente
27. Dualraum und Skalarprodukt
28. Normale Endomorphismen
29. Reelle quadratische Formen
30. Stetige Funktionen in mehreren Variablen
31. Integrieren
32. Integral und Limes
33. Mehrdimensionale Maße und Integrale
34. Differenzieren in mehreren Variablen
35. Diffeomorphismen
36. Differenzierbare Karten und Untermannigfaltigkeiten
37. Tangentialvektoren
38. Pfaffsche Formen
39. Alternierende Multilinearformen
40. Differentialformen
41. Das Cartansche Differential
42. Differentialformen und Integral
43. Höhere Ableitungen in mehreren Variablen
44. Morse-Punkte
30 1/3 Messen
30 2/3 Vom Maß zum Integral
35 1/2 Zum Satz von der lokalen Umkehrung
43 1/2 Höhere Ableitungen in mehreren Variablen (Ergänzungen)
44 E Lokale Extrema
Skript zum Herunterladen
Gesamtausgabe (PDF und DjVu)
Klausuren PostScript
Literatur
Jänich, K.: Lineare Algebra. 7. Aufl. 1998 Springer-Verlag (ISBN 3-540-64535-7, Lehrbuchsammlung L mat 1261)
Bröcker, Th.: Analysis.
Band 1. Zweite korr. Aufl. 1995 (ISBN 3-86025-417-0)
Band 2. Zweite korr. Aufl. 1995 (ISBN 3-86025-418-9)
Band 3. 1992 (ISBN 3-86025-410-3)
Spektrum Akademischer Verlag (L mat 1380)
Forster, O.:
Analysis 1. Vierte, durchgesehene Aufl. 1983 (ISBN 3-528-37224-9)
Analysis 2. Fünfte, durchgesehene Aufl. 1984 (ISBN 3-528-37231-1)
Vieweg (L mat 734)
Heuser, H.: Lehrbuch der Analysis.
Teil 1. Elfte Aufl. 1994 (ISBN 3-519-42231-X)
Teil 2. Zehnte, durchgesehene Aufl. 1998 (ISBN 3-519-42232-8)
Teubner (L mat 1304)
Jänich, K.: Vektoranalysis. Zweite Aufl. 1993 Springer-Verlag (ISBN 3-540-57142-6)

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