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Questions and Answers

Was beschreibt der Binomialkoeffizient?

  • Eine bestimmte Potenz einer Variabel.
  • Die Differenz zweier Zahlen.
  • Die Summe zweier Variablen.
  • Die Zahl der Möglichkeiten, n Faktoren auszuwählen. (correct)

Welche Form hat jeder Term beim Ausmultiplizieren von (x + y)n?

  • x + y
  • xk * y(n - k) (correct)
  • x^k + y^(n-k)
  • xk + yn-k

Wie häufig tritt eine bestimmte Potenz xk * y(n-k) in (x + y)n auf?

  • Nie.
  • Durch die Anzahl der möglichen Kombinationen. (correct)
  • Durch Ziehen der Wurzel aus n.
  • Immer einmal.

Was ist eine andere Bezeichnung für die binomische Formel?

<p>Binomialentwicklung (A)</p> Signup and view all the answers

Welche Methode kann verwendet werden, um die binomische Formel zu beweisen?

<p>Durch vollständige Induktion (C)</p> Signup and view all the answers

Was sind die Werte, die n und k im Binomialkoeffizienten annehmen können?

<p>n = 0, k = 0 (B)</p> Signup and view all the answers

In der binomischen Formel, zu welchem Term summiert k sich?

<p>Bis n (C)</p> Signup and view all the answers

Was geschieht beim Ausmultiplizieren der n unterscheidbaren Faktoren in der binomischen Formel?

<p>Es entstehen verschiedene Attribute. (D)</p> Signup and view all the answers

Was wird als Summationsindex bezeichnet?

<p>Die Variable i (A)</p> Signup and view all the answers

Was bedeutet die Summenschreibweise für die Summe?

<p>Sie summieren die zugehörigen ci auf zwischen j und k. (B)</p> Signup and view all the answers

Was passiert, wenn j > k gesetzt wird?

<p>Die Summe hat den Wert Null. (B)</p> Signup and view all the answers

Welche Aussage über die Notation für Summen ist korrekt?

<p>Die Schranken können weggelassen werden, wenn der Kontext klar ist. (D)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt die Formel K.1.2?

<p>Die Summe von aufeinanderfolgenden Zahlen. (B)</p> Signup and view all the answers

Wozu wird eine unterschiedliche Wahl von Summationsindices benötigt?

<p>Um die einzelnen Summen auseinanderhalten zu können. (C)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen über die Summen ist falsch?

<p>Der Wert einer Summe kann immer positiv sein. (D)</p> Signup and view all the answers

Was geschieht häufig, wenn mehrere Summen in einem Ausdruck auftreten?

<p>Man verwendet für jede Summe einen anderen Summationsindex. (A)</p> Signup and view all the answers

Was ist der Definitionsbereich der Funktion f(x) = √x?

<p>D(f) = [0, ∞) (C)</p> Signup and view all the answers

Was bedeutet die Kurzschreibweise D(f)?

<p>Der Definitionsbereich von f (B)</p> Signup and view all the answers

Was impliziert die Funktion f(x) ohne explizite Angabe eines Definitionsbereichs?

<p>Der größtmögliche Definitionsbereich ist impliziert. (A)</p> Signup and view all the answers

Was bedeutet die Surjektivität einer Abbildung A: M1 → M2?

<p>A(M1) = M2 gilt. (C)</p> Signup and view all the answers

Welche Aussage zu Funktionen trifft zu?

<p>Eine Funktion hat für jeden x einen endlichen Funktionswert. (C)</p> Signup and view all the answers

Was wird durch zukünftige Einschränkungen der Menge M2 in der Surjektivitätsdefinition erreicht?

<p>Die Surjektivität kann erzeugt werden. (D)</p> Signup and view all the answers

In welcher Form wird die Funktion oft dargestellt, wenn der Definitionsbereich unklar bleibt?

<p>f: x 7→ √x (B)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen über die Wurzelfunktion ist falsch?

<p>Die Funktion ist für alle reellen Zahlen definiert. (D)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt das kartesische Produkt von abzählbaren Mengen?

<p>Es ist ebenfalls abzählbar. (A)</p> Signup and view all the answers

Welche Buchstaben werden typischerweise zur Darstellung ganzer und natürlicher Zahlen verwendet?

<p>i, j, k, l, m, n (A)</p> Signup and view all the answers

Was passiert mit dem kartesischen Produkt, wenn eine der Mengen überabzählbar ist?

<p>Das Produkt wird ebenfalls überabzählbar. (C)</p> Signup and view all the answers

Welche Buchstaben werden häufig für reelle Zahlen verwendet?

<p>z und w (C)</p> Signup and view all the answers

Wie werden komplexe Zahlen in der Regel symbolisiert?

<p>Über die Buchstaben z oder auch u, v, w. (D)</p> Signup and view all the answers

Wozu dienen die griechischen Buchstaben in mathematischen Texten?

<p>Sie können ganze und natürliche Zahlen symbolisieren. (C)</p> Signup and view all the answers

Welche folge Eigenschaften haben kartesische Produkte von abzählbaren Mengen?

<p>Sie bleiben abzählbar, wenn man weitere abzählbare Mengen hinzufügt. (C)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen ist korrekt in Bezug auf die Notation für Mengen?

<p>Die Notation erleichtert das Lesen und Verstehen mathematischer Texte. (C)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt die geometrische Summenformel?

<p>Die Summe einer endlichen Anzahl von Terme. (A)</p> Signup and view all the answers

Unter welcher Bedingung ist die geometrische Summenformel wohldefiniert?

<p>Für $x \neq 1$. (C)</p> Signup and view all the answers

Was passiert mit N unter dem Grenzübergang N → ∞?

<p>N wird größer. (D)</p> Signup and view all the answers

Was ist ein Ergebnis des Indexshifts in der hinteren Summe?

<p>Das Abspalten eines Randterms. (C)</p> Signup and view all the answers

Wie lautet der Nenner der geometrischen Summenformel?

<p>1 - x (B)</p> Signup and view all the answers

Welcher Ausdruck bleibt übrig, wenn die meisten Summanden des Zählers weggehoben werden?

<p>$1 - x^{N+1}$ (B)</p> Signup and view all the answers

Was führt zu der geometrischen Summenformel?

<p>Alle Operationen sind wohldefiniert bis zu einer endlichen Anzahl von Summanden. (D)</p> Signup and view all the answers

Wann gilt die geometrische Summenformel auch für Werte größer als 1?

<p>Für $x &gt; 1$. (A)</p> Signup and view all the answers

Was ist die Periode der Funktionen sin(α) und cos(α)?

<p>2π (D)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Gleichungen beschreibt die Symmetrie von sin(α)?

<p>sin(−α) = −sin(α) (A)</p> Signup and view all the answers

Was gilt für alle α ∈ R bezüglich sin(α) und cos(α)?

<p>sin²(α) + cos²(α) = 1 (D)</p> Signup and view all the answers

Welches der folgenden Additionstheoreme ist korrekt für sin(α + β)?

<p>sin(α + β) = sin(α) cos(β) + cos(α) sin(β) (C)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt die folgende Gleichung: cos(−α) = ?

<p>cos(α) (A)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen beschreibt die Beziehung zwischen sin(α + β) und cos(α) sowie sin(β)?

<p>sin(α + β) = sin(α) cos(β) + cos(α) sin(β) (A)</p> Signup and view all the answers

Was gilt über sin(α) und cos(α) in den verschiedenen Quadranten eines rechtwinkligen Dreiecks?

<p>Sie entsprechen den Seiten eines rechtwinkligen Dreiecks mit c = 1. (D)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt die Gleichung cos(α + β)?

<p>cos(α + β) = cos(α) cos(β) − sin(α) sin(β) (C)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Abzählbare Menge

Eine Menge, deren Elemente in eine Liste gebracht werden können, wobei jedes Element genau einmal auftaucht.

Kartesisches Produkt

Die Menge aller möglichen geordneten Paare (oder Tupel), die aus Elementen verschiedener Mengen gebildet werden können.

Reelle Zahlen

Zahlen, die auf der Zahlengeraden dargestellt werden können, einschließlich positiver, negativer und null.

Komplexe Zahlen

Zahlen, die einen Realteil und einen Imaginärteil haben.

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Natürliche Zahlen

Positive ganze Zahlen (1, 2, 3, ...).

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Ganze Zahlen

Natürliche Zahlen, Null und die negativen natürlichen Zahlen (-3, -2, -1, 0, 1, 2, 3...).

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Q3

Kartesisches Produkt von drei Mengen rationaler Zahlen (Q) .

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Notation von Größen

Standardisierte Schreibweisen zur Darstellung mathematischer Größen (z.B. i, j, k für natürliche Zahlen; x, y, z für reelle Zahlen).

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Definitionsbereich einer Funktion

Die Menge aller möglichen Eingabewerte (x-Werte) für eine Funktion.

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Funktionsvorschrift

Die Regel, die jedem x-Wert einen eindeutigen y-Wert zuordnet.

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Funktionsnotation

Die Schreibweise, um eine Funktion darzustellen, z.B: f(x) = ...

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Surjektive Funktion

Eine Funktion, bei der jeder Wert in der Zielmenge mindestens einmal angenommen wird.

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Größtmöglicher Definitionsbereich

Die größte Menge aller Zahlen, für die die Funktionsvorschrift sinnvoll ist.

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Funktionswert

Der Wert, den die Funktion für einen bestimmten Eingabewert (x-Wert) annimmt.

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Funktionsgleichung

Die mathematische Gleichung, die die Beziehung zwischen x und y in einer Funktion beschreibt.

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Zielmenge

Die Menge aller möglichen Ausgabewerte (y-Werte) einer Funktion.

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Summenschreibweise

Eine kompakte Schreibweise für Summen, die die Wiederholung von Summanden vermeidet. Sie verwendet einen Summationsindex (i), Anfangs- und Endwert (j, k) und die Summenglieder (ci).

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Summationsindex

Die Variable (i) in der Summenschreibweise, die die einzelnen Summenglieder durchläuft.

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Summenglieder

Die einzelnen Elemente, die in einer Summe addiert werden.

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Anfangs- und Endwert

Die Grenzen (j, k) für den Summationsindex (i), die den Bereich der Summenglieder definieren.

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Wie funktioniert die Summenschreibweise?

Die Summenschreibweise summiert alle Summenglieder (ci) auf, beginnend beim Anfangswert (j) und endend beim Endwert (k). Dabei wird der Summationsindex (i) durch alle ganzen Zahlen zwischen j und k erhöht.

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Fallunterscheidung j > k

Falls der Anfangswert (j) größer als der Endwert (k) ist, wird die Summe als Null definiert.

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Mehrere Summen

Wenn mehrere Summen in einem Ausdruck vorkommen, müssen unterschiedliche Summationsindizes verwendet werden.

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Anwendungen der Summenschreibweise

Die Summenschreibweise kann auf verschiedene Größen angewendet werden: Zahlen, n-Tupel oder Funktionen.

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Binomialkoeffizient

Die Anzahl der Möglichkeiten, k Elemente aus einer Menge von n Elementen auszuwählen. Oft dargestellt als 'n über k'.

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Binomische Formel

Eine Formel, die es ermöglicht, die Potenz eines Binoms (x + y)n zu berechnen. Sie verwendet Binomialkoeffizienten, um jeden Term der Summe darzustellen.

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Was ist die 'Größe', die in der binomischen Formel als Summe dargestellt wird?

Die Potenz (x + y)n, die durch Ausmultiplizieren der n Faktoren entsteht

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Wie entsteht jeder Term in der binomischen Formel?

Jeder Term entsteht durch Auswahl von entweder x oder y aus jedem Faktor (x + y) in der Potenz (x + y)n.

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Wie viele Terme existieren durch die Ausmultiplizierung von (x + y)n?

Es gibt 2n Terme, da jeder der n Faktoren entweder x oder y liefert.

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Warum wird bei der Ausmultiplizierung von (x + y)n die künstliche Unterscheidung von x und y eingeführt?

Um die Anzahl der Möglichkeiten zu bestimmen, wie oft ein bestimmter Term xk y n−k auftritt, indem man die Anzahl der Möglichkeiten zählt, k Faktoren xi aus n Faktoren auszuwählen.

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Was ist das Ergebnis der binomischen Formel?

Die Formel liefert die vollständige Entwicklung von (x + y)n als eine Summe von Termen, wobei jeder Term ein Produkt von x und y mit einem Binomialkoeffizienten ist.

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Welches Prinzip kann alternativ zur binomischen Formel verwendet werden?

Die vollständige Induktion kann verwendet werden, um die binomische Formel zu beweisen.

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Periodizität von sin(α) und cos(α)

Die Funktionen sin(α) und cos(α) wiederholen sich in regelmäßigen Abständen von 2π. Das bedeutet, dass ihre Werte nach einer Drehung um 2π im Einheitskreis dieselben sind.

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Symmetrie von sin(α)

Die Sinusfunktion ist punktsymmetrisch zum Ursprung (0, 0). Das bedeutet, dass sin(-α) gleich -sin(α) ist.

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Symmetrie von cos(α)

Die Kosinusfunktion ist achsensymmetrisch zur y-Achse. Das bedeutet, dass cos(-α) gleich cos(α) ist.

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Satz des Pythagoras für sin(α) und cos(α)

Der Satz des Pythagoras gilt auch für die trigonometrischen Funktionen sin(α) und cos(α), wobei sin²(α) + cos²(α) = 1 für alle Winkel α gilt.

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Additionstheoreme für sin(α + β) und cos(α + β)

Die Additionstheoreme erlauben die Berechnung von Sinus und Kosinus für die Summe zweier Winkel α und β.

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sin(α + β) Additionstheorem

sin(α + β) = sin(α) cos(β) + cos(α) sin(β)

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cos(α + β) Additionstheorem

cos(α + β) = cos(α) cos(β) − sin(α) sin(β)

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Geometrischer Beweis für das Additionstheorem

Der geometrische Beweis des Additionstheorems nutzt die Eigenschaften von rechtwinkligen Dreiecken im Einheitskreis.

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Geometrische Summe

Die Summe aller Glieder einer geometrischen Folge, wobei jedes Glied durch Multiplikation des vorherigen Glieds mit einem konstanten Faktor (x) entsteht.

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Geometrische Summenformel

Eine Formel, die die Summe aller Glieder einer geometrischen Folge bis zu einem bestimmten Glied N berechnet, wenn der Faktor (x) ungleich 1 ist.

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x ̸= 1 Bedingung

Die Bedingung, dass der Faktor (x) in der geometrischen Summenformel ungleich 1 sein muss, um die Formel anwenden zu können.

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Indexshift

Eine Technik, die die Summationsgrenze einer Summe verändert, indem der Index (k) um einen festen Wert verschoben wird.

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Grenzübergang N → ∞

Der Prozess, die Anzahl der Glieder (N) in einer geometrischen Summe unbegrenzt zu erhöhen, um die Summe aller Glieder (N = ∞) zu berechnen.

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Wohldefiniert

Bezeichnet eine Funktion, die für jeden möglichen Eingabewert einen eindeutigen Ausgabewert liefert.

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Summanden heben sich paarweise weg

Ein Phänomen, das auftritt, wenn sich die Terme in einer Summe gegenseitig aufheben und sich so zu einem einfacheren Ausdruck vereinfachen.

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Einfacher Ausdruck

Ein Ausdruck, der eine geringere Anzahl von Termen oder Operationen enthält und leichter zu verstehen ist.

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Study Notes

Inhaltsverzeichnis

  • Mathematik für die Biophysik I/II
  • Eberhard Engel
  • Center for Scientific Computing, J.W. Goethe-Universität Frankfurt
  • Max-von-Laue-Straße 1, D-60438 Frankfurt/Main, Germany
  • Letzte Überarbeitung: 5. August 2024

Inhalt

  • Grundbegriffe, Notation
    • Mengen
    • Abbildungen
    • Summenformeln, vollständige Induktion
    • Elementare Kombinatorik, binomische Formel
    • Rechtwinkliges Dreieck, Additionstheoreme
  • Funktionen einer Veränderlichen
    • Reihen
      • Geometrische Reihe
      • Exponentialfunktion
      • Klassifikation von Reihen
      • Konvergenz von Reihen
      • Produkte von Reihen
      • Eigenschaften der Exponentialfunktion
    • Stetigkeit, Grenzwerte, Umkehrfunktion
      • Stetigkeit
      • Grenzwerte
      • Umkehrfunktion
    • Differentialrechnung
      • Ableitung
      • Rechenregeln für die Differentiation
      • Differentiale
      • Höhere Ableitung
      • Grenzwerte von Produkten und Quotienten von Funktionen
      • Taylorentwicklung
  • Komplexe Zahlen
    • Elementare Definitionen
      • Grundbegriffe
      • Operationen mit komplexen Zahlen
      • Komplexe Konjugation
    • Elementare komplexe Reihen und Funktionen
      • Reihen komplexer Zahlen.
      • Exponentialfunktion
      • Sinus, Kosinus
      • Komplexwertige Funktionen einer reellen Variablen
    • Faktorisierung von Polynomen
      • Elementare Definitionen
      • Operationen mit komplexen Zahlen
      • Komplexe Konjugation
      • Komplexe Reihen und Funktionen
      • Faktorisierung von Polynomen
  • Vektorräume
    • Gruppen
      • Vektoren
      • Körper
      • Unterräume, Basen
    • Lineare Algebra
      • Matrizen
      • Determinanten
      • Lineare Gleichungen
      • Eigenwertproblem
    • Prähilberträume
  • Grundlagen der Differential- und Integralrechnung im Rn
    • Mengen im Rn
      • Teil 1
      • Teil 2
    • Funktionen im Rn
      • Stetigkeit, Grenzwerte
      • Kurven
      • Vektorwertige Funktionen einer Veränderlichen
  • Kurvenintegrale
    • Länge von Kurven
    • Kurvenintegral
  • Mehrfachintegration
    • Definition über Unter- und Obersummen
    • Alternative Formulierung über Riemann-Summen
    • Integration über Jordan-messbare Mengen
    • Normalbereiche
  • Oberflächenintegrale im R³
    • Flächen im R³
    • Tangentialebenen, Normalenvektoren
    • Äquivalente Parameterdarstellungen
  • Integralsätze
    • Satz von Stokes
    • Satz von Gauß
  • Weitere Themen
    • Definitheit von Matrizen
    • Taylorentwicklung
    • Uneigentliche Integrale

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