Inhaltsverzeichnis 1 Grundlagen 1.1 Zahlen, Mengen und Symbole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 Funktionen und Abbildungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3 Umkehrbarkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 5 12 2 Grenzwerte und stetige Funktionen 2.1 Folgen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2 Reihen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3 Exponential- und Logarithmusfunktionen 2.4 Grenzwerte bei Funktionen . . . . . . . . 2.5 Stetige Funktionen . . . . . . . . . . . . . 2.6 Trigonometrische Funktionen . . . . . . . . . . . . . 17 17 23 26 28 31 34 3 Komplexe Zahlen 3.1 Definitionen und Rechenregeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 Polarkoordinaten und exponentielle Darstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3 Potenzen und Wurzeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 41 45 47 4 Differentiation 4.1 Die Ableitung einer Funktion . . . . . . . . . . . 4.2 Extremalstellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3 Die Regeln von Bernoulli-de l’Hôpital . . . . . . 4.4 Lineare Approximation . . . . . . . . . . . . . . . 4.5 Taylorpolynome und Taylorreihen . . . . . . . . . 4.6 Näherungsverfahren zur Lösung von Gleichungen . . . . . . 49 49 56 62 63 66 70 . . . . 76 76 77 82 89 5 Integration 5.1 Das unbestimmte Integral 5.2 Das bestimmte Integral . 5.3 Integrationstechniken . . . 5.4 Uneigentliche Integrale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Differentialgleichungen 6.1 Separierbare Differentialgleichungen . . . . . . . 6.2 Lineare Differentialgleichungen erster Ordnung . 6.3 Lineare Differentialgleichungen zweiter Ordnung 6.4 Systeme von linearen Differentialgleichungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 92 102 106 111 7 Lineare Gleichungssysteme 7.1 Vektoren in der Ebene und im Raum . . . 7.2 Der n-dimensionale Raum . . . . . . . . . 7.3 Lineare Gleichungssysteme und Matrizen 7.4 Der Gauß-Algorithmus . . . . . . . . . . . 7.5 Lösbarkeitskriterien . . . . . . . . . . . . 7.6 Struktur der Lösungsmenge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 116 121 121 124 130 132 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 Rechnen mit Matrizen 8.1 Matrixoperationen und ihre Eigenschaften . . . . . . . . . . . 8.2 Invertierbare Matrizen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.3 Potenzen einer Matrix und die Transponierte . . . . . . . . . 8.4 Determinanten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.5 Zwei weitere Lösungsmethoden für lineare Gleichungssysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 134 138 142 144 147 Dieses Inhaltsverzeichnis wird wöchentlich aktualisiert. Dieses Skript basiert auf dem Vorlesungsskript von Hans Walser vom HS13/FS14, auf dem Vorlesungsskript von Hans-Christoph Im Hof und Hanspeter Kraft vom WS01/SS02 und auf eigenen Skripten von früheren Vorlesungen. Einige Graphiken wurden von Thomas Zehrt vom WWZ angefertigt. Des Weiteren stammen einzelne Beispiele aus Büchern von der Literaturliste. 05.12.16 Christine Zehrt-Liebendörfer Departement Mathematik und Informatik, Fachbereich Mathematik Universität Basel Spiegelgasse 1, 4051 Basel www.math.unibas.ch/zehrt