Herbert Haf

Das Buch ist Teil einer Vorlesungsreihe, die sich über die ersten vier bis fünf Semester erstreckt. Es wendet sich in erster Linie an Studierende der Ingenieurwissenschaften, darüber hinaus aber allgemein an Studierende aller technischen und physikalischen Fachrichtungen sowie an Studierende der Angewandten Mathematik. Dabei ist der Einstieg gezielt elementar gehalten, um allen Lesern einen möglichst schnellen Zugang zur Mathematik und einen erfolgreichen Start ins Studium zu ermöglichen.

Das Buch ist Teil einer Vorlesungsreihe, die sich über die ersten vier bis fünf Semester erstreckt. Es wendet sich in erster Linie an Studierende der Ingenieurwissenschaften, darüber hinaus aber allgemein an Studierende aller technischer und physikalischer Fachrichtungen sowie an Studierende der Angewandten Mathematik. Der Inhalt dieses Bandes gliedert sich in die Themenbereiche: Gewöhnliche Differentialgleichungen, Distributionen und Integraltransformationen. Dabei stehen hier, wie auch in den übrigen Bänden, Anwendungsaspekte im Mittelpunkt. Den modernen Ansprüchen der Ingenieurmathematik folgend wird neben den theoretischen Grundlagen insbesondere die Herleitung und Analyse grundlegender Verfahren der Numerik gewöhnlicher Differentialgleichungen betont, ebenso die algorithmische Umsetzung der diskreten Fouriertransformation (DFT) und der schnellen Fouriertransformation (FFT).

Diese Einführung in die Funktionentheorie vermittelt Ihnen ein solides Grundwissen. Zugleich lernen Sie die hohe Praxisrelevanz des Themas an vielen praktischen Beispielen und Anwendungen kennen. Für jeden, der sich mit der Mathematik aus Sicht des Anwenders beschäftigt, ist dieses Buch unverzichtbar.

Fundiert und verständlich führt dieser Band in das Gebiet der Vektoranalysis ein. Die vielen Beispiele und Anwendungen stellen immer wieder den Praxisbezug des Themas in den Vordergrund. Daher ist dieses Buch jedem zu empfehlen, der sich mit der Vektoranalysis aus Sicht des Anwenders beschäftigt.

Lineare Algebra bereitet Studierenden der Ingenieurwissenschaften zunächst gewisse Schwierigkeiten. Diese Einführung vermittelt umfassend und mit vielfältigen Bezügen zur Technik und Naturwissenschaft die Grundlagen zum Verständnis einer der wichtigsten mathematischen Methoden für Ingenieure. Neu aufgenommen wurde ein Abschnitt über lineare Ausgleichsprobleme.

Die partiellen Differentialgleichungen stehen im Mittelpunkt dieses Bandes. Die Themenauswahl orientiert sich dabei ganz gezielt an den Bedürfnissen des Anwenders. In den ersten Kapiteln werden die notwendigen Grundlagen der Funktionalanalysis dargestellt.

Der vierte Band der Hoheren Mathematik fUr Ingenieure besteht aus zwei Teilen, der "Vektoranalysis" und der "Funktionentheorie". Beide Gebiete zeichnen sich durch vieInHtige Anwendbarkeit und faszinierende Schonheit aus. Die Adressaten sind - wie bei den anderen Banden - hauptsachlich die Studenten der Ingenieurwissenschaften, aber dartiber hinaus Studierende der Angewandten Mathematik, insbesondere der Technomathematik, sowie der Physik, der physi- kalischen Chemie und der Informatik. Auch der reine Mathematiker wird man- ches Lesenswerte in diesem Buch finden. Zum Lemen, begleitend zur Vorlesung oder zum Selbststudium, wie zum Vertie- fen, Nachschlagen und Wiederholen sind die Bande von Nutzen. Bei der Ex- amensvorbereitung, wie auch in der spateren Berufspraxis findet der Leser Hilfe in dieser "Wissensbank". Auch der vorliegende Band ist relativ unabhangig von den tibrigen Banden gestal- tet. Das notige Vorwissen steht selbstverstandlich in den vorangehenden Banden, aus denen es der Leser entnehmen kann, doch handelt es sich dabei mehr urn allgemeine Kenntnisse der Analysis und Linearen Algebra, die man sich auch an- ders erworben haben kann. Auch muG man die vorangehenden Bande nicht Wort fUr Wort durchstudiert haben, urn diesen verstehen zu konnen. Benotigte Inhalte aus den Banden I bis III werden gezielt zitiert, ja, oft sogar kurz wiederholt, so daB sich umstandliches Nachschlagen ertibrigt.

Theorie ohne Praxis ist leer, Praxis ohne Theorie ist blind. Die vorliegende .. HOhere Mathematik fUr Ingenieure" umfaBt den Inhalt einer Vorle sungsreihe, die sich uber die ersten vier bis funf Semester erstreckt. Das Werk wendet sich hauptsiichlich an Studenten der Ingenieurwissenschaften, daruber hinaus aber all gemein an alle Studierenden technischer und physikalischer Richtungen, sowie an Stu denten der Angewandten Mathematik (Technomathematik, Mathematikingenieur, ma thematische Physik). Lemende und Lehrende finden mehr in diesen Banden, als in einem Vorlesungszyklus behandelt werden kann. Die Bucher sind so gedacht, daB der Dozent -dem Aufbau der Kapitel folgend - einen .. roten Faden" auswiihlt, der dem Studierenden den Weg in die Mathematik bahnt und ihm die StoffUlle strukturiert. Der Lehrende wird dabei seinen eigenen Vorstellungen folgen, etwa in der Auswahl der Beispiele, dem Weglassen gewis ser .. Seitenwege," oder dem Betonen von Sachverhalten, die fUr die Fachrichtung der HOrer seiner Lehrveranstaltung wichtig sind. Dem Studierenden sollen die Bande zur Nacharbeit und Vertiefung des Vorlesungsstof fes dienen, wie auch zum Selbststudium und zur Fortbildung. Die vielen Anwendungs beispiele sollen ihm den Inhalt dabei lebendig machen, und zusiitzliche Ausfilhrungen sein Kemwissen abrunden. Spater lassen sich die Bucher immer wieder als Nachschlage werk verwenden. Insbesondere sind sie zur Examensvorbereitung nutzlich, wie auch im Berufsleben als greifbares .. Hintergrundwissen.""

Der vorliegende fünfte Band der Höheren Mathematik für Ingenieure behandelt die beiden Themenbereiche "Funktionalanalysis" und "Partielle Differentialgleichungen" und rundet damit diese Lehrbuchreihe ab. Die Adressaten sind - wie schon bei den anderen Bänden - in erster Linie Studierende der Ingenieurwissenschaften, aber darüber hinaus auch der Angewandten Mathema­ tik, insbesondere der Technomathematik, sowie der Physik, der Physikalischen Che­ mie und der Informatik. Auch der "reine Mathematiker" wird manches Lesenswerte in diesem Buch finden. Zum Lernen, begleitend zur Vorlesung oder zum Selbststudium, zum Vertiefen, Nach­ schlagen und Wiederholen sind die Bände von Nutzen. Bei der Examensvorbereitung, wie auch in der späteren Berufspraxis findet der Leser Hilfe in dieser "Wissens­ bank". Auch dieser Band ist relativ unabhängig von den übrigen Bänden gestaltet. Das nötige Vorwissen steht natürlich in den vorangehenden Bänden, aus denen es der Leser ent­ nehmen kann. Er kann es natürlich auch anders erworben haben. Auch muß man die vorangehenden Bände nicht Wort für Wort durchstudiert haben, um diesen verstehen zu können. Benötigte Inhalte aus den Bänden I bis IV werden gezielt zitiert, oft sogar kurz wiederholt, so daß sich umständliches Nachschlagen erübrigt. Der erste Schwerpunkt dieses Bandes ist durch die Funktionalanalysis gesetzt. Sie wurde in diesem Jahrhundert entwickelt und stellt mittlerweile auch für den primär an Anwendungen Interessierten ein nützliches und modernes mathematisches Instrumen­ tarium dar. Die Funktionalanalysis ist zweifellos von höherem Abstraktionsgrad. Doch schon der Teil partielle Differentialgleichungen zeigt recht überzeugend, wie lei­ stungsfähig die Funktionalanalysis ist.

Der Inhalt dieses dritten Bandes gliedert sich in drei Themenkreise: Gewohnliche Differentialgleichungen, Distributionen und Integraltransformationen. Dabei ste- hen hier, wie auch in den iibrigen Banden, Anwendungsaspekte im Mittelpunkt. Insbesondere erfolgt die Motivierung fUr die o. g. Schwerpunkte jeweils aus konkre- ten Situationen, wie sie in Technik und Naturwissenschaften auftreten. Die Uber- tragung der entsprechenden Fragestellungen in die Sprache der Mathematik ("Ma- thematisierung") stellt hierbei den ersten Schritt dar. Ihm folgt die mathematische Prazisierung und Einbettung in allgemeinere mathematische Theorien sowie die Bereitstellung von LOsungsmethoden. Den Verfassem ist sehr wohl bewuBt, daB Mathematik fUr den Ingenieur in erster Linie Hilfsmittel zur Bewaltigung von Pro- blemen der Praxis ist. Dennoch halten wir eine Abgrenzung von reiner "Rezeptma- thematik" fUr unentbehrlich: Zu einer soliden Anwendung von Mathematik gehOrt auch ein Wissen urn die Tragweite einer mathematischen Theorie (unter welchen Voraussetzungen gilt ein bestimmtes Resultat; welche Konsequenzen ergeben sich aus dem Ergebnis usw. ). Eine iiberzogene Betonung der theoretischen Seite ande- rerseits, etwa durch zu abstrakte Behandlung, wiirde die Belange des Praktikers ver- fehlen. Wir haben uns bemiiht, einen Mittelweg zu beschreiten und zu vermeiden, daB der Eindruck "trockener Theorie" entsteht. Ein Beispiel hierfiir ist der Exi- stenz- und Eindeutigkeitssatz von Picard-LindelOf (vgl. Abschn. 1. 2. 3), ein zentrales Resultat in der Theorie der gewohnlichen Differentialgleichungen. Dieser Satz wird in den sich anschlieBenden Uberlegungen unmittelbar in Anwendungsbeziige ge- stellt, etwa bei der Diskussion von ebenen Vektorfeldem (vgl. Abschn. 1. 2.