Ebook: Numerische Mathematik für Informatiker

Dieses Lehrbuch entstand aus der Zielsetzung, f}r Studierende der Informatikmit noch geringen Mathematik-Kenntnissen im zweiten Studienjahr eine in sich geschlossene Vorlesung in Numerik zu gestalten. Dabei waren die Bez}ge zur Informatik (Problem aus der Informatik, Anwendung in der Informatik) deutlich herauszuarbeiten. Die aktuelle Einf}hrung in die Numerische Mathematik wendet sich vor allem an Studierende der Informatik, aber auch der Mathematik und naturwissenschaftlicher und technischer Disziplinen an Universit{ten und Fachhochschulen sowie an Software-Entwickler, insbesondere im Bereich der Computergraphik, undan Informatiklehrer. Ein besonderer Schwerpunkt liegt - der wachsenden Bedeutung angemessen - auf den mathematischen Grundlagen von Graphik-Algorithmen (Splines, Bezier-Techniken, Generierung von Kurven und Fl{chen mit Hilfe von B-Splines). Dieser hochaktuelle Problemkreis (CAD, Animation) ist in dieser Breite und Tiefe in keinem anderen Numerik-Lehrbuch abgehandelt. Breiten Raum nimmt auch die Behandlung Linearer Gleichungssysteme ein, insbesondere die speziellen Techniken zur Behandlung gro~er, schwach besetzter (sparse) Matrizen mit graphentheoretischen Methoden (Speichertechnik, Reduktion von Bandbreite und Profil, Kontrolle des Fill-in durch symbolische Faktorisierung). Ein weiterer Schwerpunkt ist der FFT-Algorithmus als Beispiel eines "schnellen" Algorithmus. Daneben werden auch die "klassischen" Gebiete der Numerik (Fehleranalyse, Polynome und rationale Funktionen, Lineare Rekursionen, Interpolation und Quadratur, Approximation und Funktionsroutinen, Least squares, Nichtlineare Gleichungen) in gen}gender Breite (mit Anwendungsbeispielen aus der Informatik) abgehandelt.

---

Dieses Lehrbuch entstand aus der Zielsetzung, f}r Studierende der Informatikmit noch geringen Mathematik-Kenntnissen im zweiten Studienjahr eine in sich geschlossene Vorlesung in Numerik zu gestalten. Dabei waren die Bez}ge zur Informatik (Problem aus der Informatik, Anwendung in der Informatik) deutlich herauszuarbeiten. Die aktuelle Einf}hrung in die Numerische Mathematik wendet sich vor allem an Studierende der Informatik, aber auch der Mathematik und naturwissenschaftlicher und technischer Disziplinen an Universit{ten und Fachhochschulen sowie an Software-Entwickler, insbesondere im Bereich der Computergraphik, undan Informatiklehrer. Ein besonderer Schwerpunkt liegt - der wachsenden Bedeutung angemessen - auf den mathematischen Grundlagen von Graphik-Algorithmen (Splines, Bezier-Techniken, Generierung von Kurven und Fl{chen mit Hilfe von B-Splines). Dieser hochaktuelle Problemkreis (CAD, Animation) ist in dieser Breite und Tiefe in keinem anderen Numerik-Lehrbuch abgehandelt. Breiten Raum nimmt auch die Behandlung Linearer Gleichungssysteme ein, insbesondere die speziellen Techniken zur Behandlung gro~er, schwach besetzter (sparse) Matrizen mit graphentheoretischen Methoden (Speichertechnik, Reduktion von Bandbreite und Profil, Kontrolle des Fill-in durch symbolische Faktorisierung). Ein weiterer Schwerpunkt ist der FFT-Algorithmus als Beispiel eines "schnellen" Algorithmus. Daneben werden auch die "klassischen" Gebiete der Numerik (Fehleranalyse, Polynome und rationale Funktionen, Lineare Rekursionen, Interpolation und Quadratur, Approximation und Funktionsroutinen, Least squares, Nichtlineare Gleichungen) in gen}gender Breite (mit Anwendungsbeispielen aus der Informatik) abgehandelt.
Content:
Front Matter....Pages I-IX
Fehleranalyse....Pages 1-23
Polynome und rationale Funktionen....Pages 24-58
Interpolation und Quadratur....Pages 59-97
Splines und Graphik....Pages 98-166
Periodizit?t und schnelle Fourier-Transformation....Pages 167-197
Approximationsverfahren....Pages 198-228
Elimination und lineare Gleichungssysteme....Pages 229-261
Schwach besetzte Matrizen und Graphen....Pages 262-300
Iteration und nichtlineare Gleichungen....Pages 301-338
Back Matter....Pages 339-404

---

Dieses Lehrbuch entstand aus der Zielsetzung, f}r Studierende der Informatikmit noch geringen Mathematik-Kenntnissen im zweiten Studienjahr eine in sich geschlossene Vorlesung in Numerik zu gestalten. Dabei waren die Bez}ge zur Informatik (Problem aus der Informatik, Anwendung in der Informatik) deutlich herauszuarbeiten. Die aktuelle Einf}hrung in die Numerische Mathematik wendet sich vor allem an Studierende der Informatik, aber auch der Mathematik und naturwissenschaftlicher und technischer Disziplinen an Universit{ten und Fachhochschulen sowie an Software-Entwickler, insbesondere im Bereich der Computergraphik, undan Informatiklehrer. Ein besonderer Schwerpunkt liegt - der wachsenden Bedeutung angemessen - auf den mathematischen Grundlagen von Graphik-Algorithmen (Splines, Bezier-Techniken, Generierung von Kurven und Fl{chen mit Hilfe von B-Splines). Dieser hochaktuelle Problemkreis (CAD, Animation) ist in dieser Breite und Tiefe in keinem anderen Numerik-Lehrbuch abgehandelt. Breiten Raum nimmt auch die Behandlung Linearer Gleichungssysteme ein, insbesondere die speziellen Techniken zur Behandlung gro~er, schwach besetzter (sparse) Matrizen mit graphentheoretischen Methoden (Speichertechnik, Reduktion von Bandbreite und Profil, Kontrolle des Fill-in durch symbolische Faktorisierung). Ein weiterer Schwerpunkt ist der FFT-Algorithmus als Beispiel eines "schnellen" Algorithmus. Daneben werden auch die "klassischen" Gebiete der Numerik (Fehleranalyse, Polynome und rationale Funktionen, Lineare Rekursionen, Interpolation und Quadratur, Approximation und Funktionsroutinen, Least squares, Nichtlineare Gleichungen) in gen}gender Breite (mit Anwendungsbeispielen aus der Informatik) abgehandelt.
Content:
Front Matter....Pages I-IX
Fehleranalyse....Pages 1-23
Polynome und rationale Funktionen....Pages 24-58
Interpolation und Quadratur....Pages 59-97
Splines und Graphik....Pages 98-166
Periodizit?t und schnelle Fourier-Transformation....Pages 167-197
Approximationsverfahren....Pages 198-228
Elimination und lineare Gleichungssysteme....Pages 229-261
Schwach besetzte Matrizen und Graphen....Pages 262-300
Iteration und nichtlineare Gleichungen....Pages 301-338
Back Matter....Pages 339-404
....