4. Stetigkeit
4.1. Funktionen einer Veränderlichen4.3. Umkehrfunktionen der elementaren Funktionen
Logarithmusfunktion, Potenzfunktion, Arkusfunktionen und Areafunktionen
im Reellen
4.4. Asymptotische Formeln
Entmystifizierung von grossen und kleinen Oh's und dergleichen
4.5. Funktionen mehrerer Veränderlicher (Felder)
Endlichdimensionale Euklidische Räume, offene und abgeschlossene
Mengen, Grenzwerte
und Richtungsgrenzwerte von Feldern, iterierte Grenzwerte, Stetigkeit
4.6. Vektorfelder
Stetigkeit von Vektorfeldern und über die Unmöglichkeit,
einen Igel zu kämmen
5. Differentialrechnung
5.1. Lineare Abbildungen und ihre Matrixdarstellung
Steilkurs über lineare Operatoren in endlichdimensionalen
Räumen
und über Matrizen
5.2. Die Ableitung
Approximation von Vektorfeldern, Lokale Approximation durch ein
konstantes
Feld ist
äquivalent zur Frage der Stetigkeit, Lokale Approximation durch
ein lineares Vektorfeld
führt zum Begriff der Differenzierbarkeit, Definition der
Ableitung
als linearer Operator,
keine Angst: für Funktionen aus R in R läuft
alles auf aus der Schule Bekanntes hinaus
(geometrische Deutung als Anstieg der Tangente und physikalische
Deutung
als
Geschwindigkeit)
5.3. Partielle Ableitungen und Jacobimatrix
Jacobimatrix als Matrixdarstellung der Ableitung in der Standardbasis,
Gradient
und ''totales Differential'', Zusammenhang zwischen der Existenz der
partiellen Ableitungen
und Differenzierbarkeit
5.4. Rechenregel für Ableitungen
Produktregel, Quotientenregel, Kettenregel (alles für mehrere
Veränderliche)
5.5. Differenzierbare Funktionen einer Veränderlichen
Lokale Minima und Maxima, stationäre Punkte, Mittelwertsatz der
Differentialrechnung,
Monotonie, Ableitung der Umkehrfunktion, zweite Ableitung,
Konvexität
und Konkavität,
Beschleunigung, höhere Ableitungen, l'Hospitalsche Regel, die
Cantorsche Treppe: mehr
als nur eine mathematische Spielerei
5.6. Taylorentwicklung
Taylorentwicklung als Verfeinerung des Linearisierungsgedankens,
Taylorsche
Formel mit
Restgliedern von Lagrage und Peano für Funktionen einer
Veränderlichen,
Konvergenz von
Taylorreihen, der Unterschied zwischen unendlich oft differenzierbaren
Funktionen und
analytischen Funktionen, Bestimmung von Taylorreihen, partielle
Ableitungen
höherer Ordnung,
Gleichheit gemischter Ableitungen und Taylorformel für Funktionen
mehrerer Veränderlicher,
Hessematrix
5.7. Skalarfelder und Gradient
Richtungsableitungen und Gradient, steilster Anstieg, lokale Minima
und Maxima sowie
stationäre Punkte von Skalarfeldern, positive Definitheit der
Hessematrix,
Äquipotentialflächen und Feldlinien und deren
Orthogonalität
5.8. Implizite Funktionen
Nicht sehr beliebt, aber wichtig und eigentlich auch gar nicht so
schwer
(wer das verstanden hat,
dem macht Thermodynamik wieder Freude), Extremwertaufgaben mit
Nebenbedingungen,
Multiplikatorenregel von Lagrange
6. Das unbestimmte Integral
6.1. Die Stammfunktion
Dieses begehrte Objekt ist eine Funktion, deren Ableitung vorgegeben
ist
6.2. Grundintegrale
Dies sind Integrale, wegen derer man keine Integraltafel bemühen
sollte
6.3. Integrationsregeln
Variablensubstitution, partielle Integration, Komplexifizierung
6.4. Integration rationaler Funktionen
Das geht immer, und zwar über Partialbruchzerlegung
6.5. Weitere Klassen elementar integrierbarer Funktionen
Zum Beispiel R(sin x, cos x), man sollte auch wissen, dass exp(-x*x),
sin x/x, exp(x)/x, und einige andere häufig vorkommende Funktionen
keine elementaren Stammfunktionen haben, solche Funktionen definieren
neue Funktionen, wie Fehlerfunktion oder Integralsinus
7. Das bestimmte Integral
7.1. Definition des Riemannschen Integrals
Das Riemannsche Integral als Grenzwert von Integralsummen, Beispiele
für Funktionen,
deren Riemann-Integral nicht existiert, Funktionen mit höchstens
abzählbar vielen
Unstetigkeiten
7.2. Eigenschaften des Riemannschen Integrals
Linearität, Monotonie, Mittelwertsatz der Integralrechnung,
Hauptsatz der Differential- und
Integralrechnung, Variablensubstitution und partielle Integration bei
bestimmten Integralen,
Integration von Potenzreihen
7.3. Verschiedene Anwendungen
Kurvenlänge, Krümmung ebener Kurven (Definition der
Krümmung, Krümmungskreis,
Hauptsatz für ebene Kurven, Klothoiden und Strassenbau),
Flächeninhalt ebener Figuren,
Volumeninhalte (und Cavalierisches Prinzip), Rotationskörper,
Schwerpunkt einer Fläche,
Arbeit