diff --git a/Mathematik-V-ZF.tex b/Mathematik-V-ZF.tex index c54dd78..ac4e832 100644 --- a/Mathematik-V-ZF.tex +++ b/Mathematik-V-ZF.tex @@ -5,7 +5,7 @@ \usepackage{ifthen} \usepackage[a4paper, landscape]{geometry} \usepackage{hyperref} -\usepackage{ccicons} +% \usepackage{ccicons} \usepackage{amsmath, amsfonts, amssymb, amsthm} \usepackage{listings} \usepackage{graphicx} @@ -138,10 +138,12 @@ \begin{center} \Large{ZF Mathematik V} \\ - \small{701-0106-00L Mathematik V, bei M. A. Sprenger} \\ - \small{Jannis Portmann \the\year} \\ - {\ccbysa} -\rule{\linewidth}{0.25pt} + \small{701-0106-00L Mathematik V, bei M. A. Sprenger} \\ + \small{Jannis Portmann \the\year} +\end{center} + +\begin{center} + \rule{\linewidth}{0.25pt} \end{center} \section{Gewöhnliche Differentialgleichungen} @@ -155,84 +157,21 @@ $$H(t) = (H_0 - v_0\tau)^{\frac{-t}{\tau}} + v_0 \tau$$ Für eine Funktion $F$, bei $$\frac{dF}{dt} = 0$$ -\section{Vektoranalysis} \subsection{Satz von Gauss} $$\iint_A \mathrm{div} \, v \, dA = \oint_C \, v \, dr$$ Flächenintegral der Divergenz von $v$ = Fluss von $v$ durch Rand $C$ \subsection{Satz von Stokes} -$$\iint_A \mathrm{rot} \, v \, dA = \iint_A \xi \, dA = \oint_C \, v \, ds$$ +$$\iint_A \mathrm{rot} \, v \, dA = \iint_A \zeta \, dA = \oint_C \, v \, ds$$ Flächenintegral der Rotation von $v$ = Linienintegral von $v$ entlang $C$ (Zirkulation) \vspace{5px} \textbf{Bsp} \\ -Für eine Vorticity-Dsik mit $\xi = \xi_0$, $r=2R$ soll $u_\varphi$ bei $r=4R$ berechnet werden. \\ +Für eine Vorticity-Dsik mit $\zeta = \zeta_0$, $r=2R$ soll $u_\varphi$ bei $r=4R$ berechnet werden. \\ Der Satz von Stokes lifert: -$$\xi_0 \cdot (2R)^2 \pi = \int_0^{2\pi}u_\varphi \cdot 4R \cdot d\varphi$$ -nach $u_\varphi$ auflösen: $u_\varphi = \frac{1}{2} \xi_0 R$ - -\subsection{Koordinatentransformation} -Wir verwenden meistens geographische Koordinaten. -\begin{figure}[H] - \centering - \includegraphics[width=.15\textwidth]{1024px-Geographic_coordinates_sphere.png} - \caption{Geographisches Koorinatensystem} - \label{fig:geo-coordinates} - \end{figure} - -\vspace{5px} - -Wir definieren für Kugelkoordinaten einen Würfel mit: -$$dx = h_1 \, da$$ -$$dy = h_2 \, db$$ -$$dz = h_3 \, dc$$ -wobei jeweils $\vec{e_x} = \vec{e_a}$ etc. \\ -Aus dem obigen folgen mit dem Satz von Gauss: -$$\mathrm{div} \, v = \frac{1}{h_1 \, h_2} \bigg(\frac{\partial}{\partial a}(u \, h_2) + \frac{\partial}{\partial b}(v \, h_1) \bigg)$$ -Analog mit dem Satz von Stokes: -$$\xi = \frac{1}{r \, \cos\varphi} \frac{\partial v}{\partial \lambda} - \frac{1}{r}\frac{\partial u}{\partial \varphi} + \frac{\tan \varphi}{r} u$$ -Der letzte Term folgt aus der Produkteregel! - -\section{Matrixmethoden} -\subsection{Equilibrium} -Setze $\frac{df_i}{dn_j} = 0$ und löse Gleichungssystem - -\subsection{Jacobimatrix} -$$J = \left( \begin{array}{ccc} - \frac{\partial f_1}{\partial n_1} \ldots \frac{\partial f_1}{\partial n_k} \\ - \vdots \ddots \vdots \\ - \frac{\partial f_k}{\partial n_1} \ldots \frac{\partial f_k}{\partial n_k} -\end{array} \right)$$ - -Eigenwerte $\det(\textbf{J} - \lambda \textbf{I}) = 0$ wobei $\lambda \in \mathbb{C}, \lambda= x + iy$ \\ - -\vspace{5px} -\begin{itemize} - \item $x < 0$ für alle $\lambda_i$: stabil \\ - \item $x = 0$ für mindestens ein $\lambda_i$: kann neutral sein \\ - \item $x > 0$ für mindestens ein $\lambda_i$: instabil \\ - \item $y > 0$ für mindestens ein $\lambda_i$: Oszillation um Equilibrium \\ - \item $x$ ist die Konvergenz-/Divergenz-Rate zum/vom Equlibrium \\ - \item $1/y$ ist die Periode der Oszillation -\end{itemize} - - -\subsection{SIR-Modell} -SIR: Susceptible-Infected-Recovered \\ -\vspace{10px} -$\Lambda$: Geburten- oder Immigrationsrate \\ -$\delta_S, \delta_I, \delta_R$: Sterberaten der jeweiligen (Teil-)populationen -$r$: Erholungsrate von $I$ -$\beta S I$: Mass-action Infektionsrate - -\begin{itemize} - \item Disease-free equilibrium: - $$S_f = \Lambda / \delta_S, I_f=0, R_f=0$$ - \item Endemic equilibrium: - $$S = \frac{\delta_1 + r}{\beta} , I_e=\frac{\Lambda}{\delta_1} - \frac{\delta_S}{\beta}, R_e = \frac{r}{\delta_R}(\frac{\Lambda}{\delta_1 + r} - \frac{\delta_S}{\beta})$$ - \item -\end{itemize} +$$\zeta_0 \cdot (2R)^2 \pi = \int_0^{2\pi}u_\varphi \cdot 4R \cdot d\varphi$$ +nach $u_\varphi$ auflösen: $u_\varphi = \frac{1}{2} \zeta_0 R$ \section{Taylor-Reihe} An der stelle $a$ einer Funtkion $f(x)$ @@ -265,11 +204,6 @@ Jannis Portmann, FS21 \item Skript zur Vorlesung \end{enumerate} -\section*{Bildquellen} -\begin{itemize} - \item Abb. \ref{fig:geo-coordinates}: E\^(nix) \& ttog, \url{https://de.wikipedia.org/wiki/Geographische_Koordinaten#/media/Datei:Geographic_coordinates_sphere.svg} -\end{itemize} - \end{multicols*} \end{document} diff --git a/img/1024px-Geographic_coordinates_sphere.png b/img/1024px-Geographic_coordinates_sphere.png deleted file mode 100644 index 482b4e2..0000000 Binary files a/img/1024px-Geographic_coordinates_sphere.png and /dev/null differ