Praktische Mathematik mit MATLAB, Scilab und Octave

Der Leser lernt Grundfertigkeiten im Umgang mit einem der numerischen Standardwerkzeuge MATLAB, Scilab und Octave kennen und anwenden. Von Vorteil ist, dass letztere als Freeware erhältlich sind. Die Grundzüge dieser Programmiersprachen werden dem Benutzer Schritt für Schritt nahegebracht. Die erworbenen Kenntnisse sind damit zur Lösung vielfältiger mathematischer, physikalischer und insbesondere ingenieurwissenschaftlicher Aufgaben einsetzbar. Im ersten Teil werden in einfacher und anschaulicher Weise das Arbeiten auf Kommandozeilenebene mit reellen und komplexen Variablen, Vektoren und Matrizen, der zweckmäßige Umgang mit Polynomen sowie die wichtigsten grafischen Ausgabemöglichkeiten beschrieben. Für die Programmierung werden Script-Dateien und Funktionen benutzt. Zu den behandelten numerischen Aufgabenstellungen gehören - Lösung von linearen Gleichungssystemen und nichtlinearen Gleichungen, - Kurvenanpassung und Interpolation, - numerische Integration, - Lösung von Differentialgleichungen, - Fourier-Reihen und Wavelets. Daneben werden einige Besonderheiten der Computerarithmetik (Konvergenzprobleme, Rundungsfehler) gegenüber der "exakten" Algebra und Analysis herausgearbeitet.

Frank Thuselt studierte Physik in Dresden und Leipzig und promovierte 1976 mit einer Arbeit zur Halbleiteroptik, daran schloss sich eine Forschungstätigkeit in der Halbleiterphysik an. Von 1986 bis 1992 war er im Raum Pforzheim/Karlsruhe in der Industrie tätig. Er erhielt 1992 einen Ruf an die Fachhochschule Schmalkalden, von 1996 bis 2010 arbeitete und lehrte er an der Hochschule Pforzheim. Langjährige Lehrerfahrungen hat er unter anderem in Analysis und Numerischer Mathematik. In diesem Zusammenhang wurden auch Projekte mit MATLAB und Scilab durchgeführt. Im Springer-Verlag erschien bereits sein Lehrbuch "Physik der Halbleiterbauelemente". Felix Paul Gennrich studierte Physik an der Universität Innsbruck und schloss sein Diplomstudium im Jahre 2009 als Magister der Naturwissenschaften ab. Danach arbeitete er dort in der Arbeitsgruppe Komplexe Systeme von Prof. Dr. A. Kendl im Bereich der Plasma- und Fusionsphysik, wo er sich hauptsächlich mitnumerischen Turbulenzsimulationen befasste. Die damit verbundenen Untersuchungen machen weitgehend Gebrauch von Methoden der Numerischen Mathematik, insbesondere mit Fortran und MATLAB. Nach dem Abschluss seiner Promotion im Frühjahr 2013 wechselte er zu einem Unternehmen der Medizintechnik in Innsbruck.

Einstieg und Matlab, Scilab und Octave.- Script-Dateien und Funktionen.- Computerarithmetik und Fehleranalyse.- Lineare Gleichungssysteme.- Nichtlineare Gleichungen.- Interpolation und Approximation mit Polynomen.- Fourier- und Wavelet-Transformation.- Numerische Integration und Differentiation.- Gewöhnliche Differentialgleichungen.