So einfach ist Mathematik - Partielle Differenzialgleichungen für Anwender

Gott sprach: "Es werde Licht, und es ward . . ." steht auf manchem T-Shirt, und unter diesem Zitat findet man mit den Maxwell-Gleichungen dekorative und sehr anspruchsvolle partielle Differentialgleichungen zur Beschreibung elektromagnetischer Phänomene.

Dieses Buch erzählt Ihnen, worum es bei der Beschäftigung mit partiellen Differentialgleichungen geht, woher sie kommen, was sie beschreiben, welche großen Fragen mit ihnen verbunden sind und warum diese Fragen so schwierig sind, wie sie sind, ohne sie in aller mathematischen Schwere zu behandeln. Vielmehr vermittelt Ihnen dieses Buch einen anschaulichen Einstieg und einen Überblick, der von der Herleitung der Wärmeleitungsgleichung und einem energetisch bedenklichen Studentenzimmer über die Schwingungsgleichung, den Produktansatz, die Spektralzerlegung bis zu den Grundideen der Finite-Elemente-Methode als dem Standardverfahren zur numerischen Behandlung von partiellen Differentialgleichungen reicht.

Sie werden Freude haben, sich mit partiellen Differentialgleichungen zu beschäftigen, mit denen fast alle Vorgänge in der Natur beschrieben werden können, und Sie lüpfen so den Schleier, der über den Mysterien der Wirklichkeit liegt.

Anregungen zur Übung und eigenen Beschäftigung sind in den Text eingestreut.

Die Autoren

Dirk Langemann hat Mathematik an der Universität Rostock studiert und arbeitet seit 2009 als Professor an der Technischen Universität Braunschweig. Er beschäftigt sich mit Fragen der mathematischen Modellierung und ist für die grundständigen Mathematik-Lehrveranstaltungen in ingenieurwissenschaftlichen Studiengängen verantwortlich.

Cordula Reisch hat an der Technischen Universität Braunschweig Mathematik sowie Mathematik und Physik für das gymnasiale Lehramt studiert und arbeitet dort seit 2015 als wissenschaftliche Mitarbeiterin. Sie promoviert über Reaktions-Diffusions-Gleichungen mit Anwendungin den Lebenswissenschaften und begleitet Vorlesungen zu partiellen Differentialgleichungen und Numerik für Ingenieure.

Vorwort. - 1 Studentenbude, Badezusatz und das Trampolin. - 2 Diffusion und Wärmeleitung. - 3 Schwingungen. - 4 Weitere Gleichungen und ihre Gemeinsamkeiten. - 5 Ordnung in den partiellen Differentialgleichungen. - 6 Produktansatz. - 7 Spektralzerlegung. - 8 Schallgeschwindigkeit in der Wellengleichung. - 9 Transportgleichung und Charakteristiken. - 10 Fundamentallösung. - 11 Green-Funktion. - 12 Variationsformulierung und schwache Lösungen. - 13 Ausblick auf Finite Elemente. - Anhang A: Der Integralsatz von Gauß und andere Werkzeuge. - Anhang B: Symbole. - Index.