Thirty-three Miniatures

Mathematical and Algorithmic Applications of Linear Algebra

Author: Jiří Matoušek

Publisher: American Mathematical Soc.

ISBN: 0821849778

Category: Mathematics

Page: 182

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This volume contains a collection of clever mathematical applications of linear algebra, mainly in combinatorics, geometry, and algorithms. Each chapter covers a single main result with motivation and full proof in at most ten pages and can be read independently of all other chapters (with minor exceptions), assuming only a modest background in linear algebra. The topics include a number of well-known mathematical gems, such as Hamming codes, the matrix-tree theorem, the Lovasz bound on the Shannon capacity, and a counterexample to Borsuk's conjecture, as well as other, perhaps less popular but similarly beautiful results, e.g., fast associativity testing, a lemma of Steinitz on ordering vectors, a monotonicity result for integer partitions, or a bound for set pairs via exterior products. The simpler results in the first part of the book provide ample material to liven up an undergraduate course of linear algebra. The more advanced parts can be used for a graduate course of linear-algebraic methods or for seminar presentations. Table of Contents: Fibonacci numbers, quickly; Fibonacci numbers, the formula; The clubs of Oddtown; Same-size intersections; Error-correcting codes; Odd distances; Are these distances Euclidean?; Packing complete bipartite graphs; Equiangular lines; Where is the triangle?; Checking matrix multiplication; Tiling a rectangle by squares; Three Petersens are not enough; Petersen, Hoffman-Singleton, and maybe 57; Only two distances; Covering a cube minus one vertex; Medium-size intersection is hard to avoid; On the difficulty of reducing the diameter; The end of the small coins; Walking in the yard; Counting spanning trees; In how many ways can a man tile a board?; More bricks--more walls?; Perfect matchings and determinants; Turning a ladder over a finite field; Counting compositions; Is it associative?; The secret agent and umbrella; Shannon capacity of the union: a tale of two fields; Equilateral sets; Cutting cheaply using eigenvectors; Rotating the cube; Set pairs and exterior products; Index. (STML/53)

Polynomial Methods in Combinatorics

Author: Larry Guth

Publisher: American Mathematical Soc.

ISBN: 1470428903

Category: Combinatorial geometry

Page: 273

View: 782

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This book explains some recent applications of the theory of polynomials and algebraic geometry to combinatorics and other areas of mathematics. One of the first results in this story is a short elegant solution of the Kakeya problem for finite fields, which was considered a deep and difficult problem in combinatorial geometry. The author also discusses in detail various problems in incidence geometry associated to Paul Erdős's famous distinct distances problem in the plane from the 1940s. The proof techniques are also connected to error-correcting codes, Fourier analysis, number theory, and differential geometry. Although the mathematics discussed in the book is deep and far-reaching, it should be accessible to first- and second-year graduate students and advanced undergraduates. The book contains approximately 100 exercises that further the reader's understanding of the main themes of the book.

Challenges and Strategies in Teaching Linear Algebra

Author: Sepideh Stewart,Christine Andrews-Larson,Avi Berman,Michelle Zandieh

Publisher: Springer

ISBN: 3319668110

Category: Education

Page: 382

View: 783

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This book originated from a Discussion Group (Teaching Linear Algebra) that was held at the 13th International Conference on Mathematics Education (ICME-13). The aim was to consider and highlight current efforts regarding research and instruction on teaching and learning linear algebra from around the world, and to spark new collaborations. As the outcome of the two-day discussion at ICME-13, this book focuses on the pedagogy of linear algebra with a particular emphasis on tasks that are productive for learning. The main themes addressed include: theoretical perspectives on the teaching and learning of linear algebra; empirical analyses related to learning particular content in linear algebra; the use of technology and dynamic geometry software; and pedagogical discussions of challenging linear algebra tasks. Drawing on the expertise of mathematics education researchers and research mathematicians with experience in teaching linear algebra, this book gathers work from nine countries: Austria, Germany, Israel, Ireland, Mexico, Slovenia, Turkey, the USA and Zimbabwe.

A Journey Through Discrete Mathematics

A Tribute to Jiří Matoušek

Author: Martin Loebl,Jaroslav Nešetřil,Robin Thomas

Publisher: Springer

ISBN: 3319444794

Category: Computers

Page: 810

View: 2011

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This collection of high-quality articles in the field of combinatorics, geometry, algebraic topology and theoretical computer science is a tribute to Jiří Matoušek, who passed away prematurely in March 2015. It is a collaborative effort by his colleagues and friends, who have paid particular attention to clarity of exposition – something Jirka would have approved of. The original research articles, surveys and expository articles, written by leading experts in their respective fields, map Jiří Matoušek’s numerous areas of mathematical interest.

New Trends in Intuitive Geometry

Author: Gergely Ambrus,Imre Bárány,Károly J. Böröczky,Gábor Fejes Tóth,János Pach

Publisher: Springer

ISBN: 3662574136

Category: Mathematics

Page: 458

View: 6001

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This volume contains 17 surveys that cover many recent developments in Discrete Geometry and related fields. Besides presenting the state-of-the-art of classical research subjects like packing and covering, it also offers an introduction to new topological, algebraic and computational methods in this very active research field. The readers will find a variety of modern topics and many fascinating open problems that may serve as starting points for research.

Differentialgeometrie

Kurven - Flächen - Mannigfaltigkeiten

Author: Wolfgang Kühnel

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3834896551

Category: Mathematics

Page: 280

View: 2773

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Dieses Buch ist eine Einführung in die Differentialgeometrie. Zunächst geht es um die klassischen Aspekte wie die Geometrie von Kurven und Flächen, bevor dann höherdimensionale Flächen sowie abstrakte Mannigfaltigkeiten betrachtet werden. Die Nahtstelle ist dabei das zentrale Kapitel "Die innere Geometrie von Flächen". Dieses führt den Leser bis hin zu dem berühmten Satz von Gauß-Bonnet, der ein entscheidendes Bindeglied zwischen lokaler und globaler Geometrie darstellt. Die zweite Hälfte des Buches ist der Riemannschen Geometrie gewidmet. Den Abschluss bildet ein Kapitel über "Einstein-Räume", die eine große Bedeutung sowohl in der "Reinen Mathematik" als auch in der Allgemeinen Relativitätstheorie von A. Einstein haben. Es wird großer Wert auf Anschaulichkeit gelegt, was durch zahlreiche Abbildungen unterstützt wird. Im Laufe der Neuauflagen wurde der Text erweitert, neue Aufgaben wurden hinzugefügt und am Ende des Buches wurden zusätzliche Hinweise zur Lösung der Übungsaufgaben ergänzt. Der Text wurde für die fünfte Auflage gründlich durchgesehen und an einigen Stellen verbessert.

Operations Research

Einführung

Author: Frederick S. Hillier,Gerald J. Liebermann

Publisher: Walter de Gruyter GmbH & Co KG

ISBN: 3486792083

Category: Business & Economics

Page: 868

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Aus dem Inhalt: Was ist Operations Research? Überblick über die Modellierungsgrundsätze des Operations Research. Einführung in die lineare Programmierung. Die Lösung linearer Programmierungsprobleme: Das Simplexverfahren. Stochastische Prozesse. Warteschlangentheorie. Lagerhaltungstheorie. Prognoseverfahren. Markov-Entscheidungsprozesse. Reliabilität. Entscheidungstheorie. Die Theorie des Simplexverfahrens Qualitätstheorie und Sensitivitätsanalyse Spezialfälle linearer Programmierungsprobleme. Die Formulierung linearer Programmierungsmodelle und Goal-Programmierung. Weitere Algorithmen der linearen Programmierung. Netzwerkanalyse einschließlich PERT-CPM. Dynamische Optimierung. Spieltheorie. Ganzzahlige Programmierung. Nichtlineare Programmierung Simulation. Anhang. Lösungen für ausgewählte Übungsaufgaben.

Mathematisches Denken

Vom Vergnügen am Umgang mit Zahlen

Author: T.W. Körner

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3034850018

Category: Science

Page: 719

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Dieses Buch wendet sich zuallererst an intelligente Schüler ab 14 Jahren sowie an Studienanfänger, die sich für Mathematik interessieren und etwas mehr als die Anfangsgründe dieser Wissenschaft kennenlernen möchten. Es gibt inzwischen mehrere Bücher, die eine ähnliche Zielstellung verfolgen. Besonders gern erinnere ich mich an das Werk Vom Einmaleins zum Integral von Colerus, das ich in meiner Kindheit las. Es beginnt mit der folgenden entschiedenen Feststellung: Die Mathematik ist eine Mausefalle. Wer einmal in dieser Falle gefangen sitzt, findet selten den Ausgang, der zurück in seinen vormathematischen Seelenzustand leitet. ([49], S. 7) Einige dieser Bücher sind im Anhang zusammengestellt und kommen tiert. Tatsächlich ist das Unternehmen aber so lohnenswert und die Anzahl der schon vorhandenen Bücher doch so begrenzt, daß ich mich nicht scheue, ihnen ein weiteres hinzuzufügen. An zahlreichen amerikanischen Universitäten gibt es Vorlesungen, die gemeinhin oder auch offiziell als ,,Mathematik für Schöngeister'' firmieren. Dieser Kategorie ist das vorliegende Buch nicht zuzuordnen. Statt dessen soll es sich um eine ,,Mathematik für Mathematiker'' handeln, für Mathema tiker freilich, die noch sehr wenig von der Mathematik verstehen. Weshalb aber sollte nicht der eine oder andere von ihnen eines Tages den Autor dieses 1 Buches durch seine Vorlesungen in Staunen versetzen? Ich hoffe, daß auch meine Mathematikerkollegen Freude an dem Werk haben werden, und ich würde mir wünschen, daß auch andere Leser, bei denen die Wertschätzung für die Mathematik stärker als die Furcht vor ihr ist, Gefallen an ihm finden mögen.

Geometrie und Billard

Author: Serge Tabachnikov

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3642319254

Category: Mathematics

Page: 165

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Wie bewegt sich ein Massenpunkt in einem Gebiet, an dessen Rand er elastisch zurückprallt? Welchen Weg nimmt ein Lichtstrahl in einem Gebiet mit ideal reflektierenden Rändern? Anhand dieser und ähnlicher Fragen stellt das vorliegende Buch Zusammenhänge zwischen Billard und Differentialgeometrie, klassischer Mechanik sowie geometrischer Optik her. Dabei beschäftigt sich das Buch unter anderem mit dem Variationsprinzip beim mathematischen Billard, der symplektischen Geometrie von Lichtstrahlen, der Existenz oder Nichtexistenz von Kaustiken, periodischen Billardtrajektorien und dem Mechanismus für Chaos bei der Billarddynamik. Ergänzend wartet dieses Buch mit einer beachtlichen Anzahl von Exkursen auf, die sich verwandten Themen widmen, darunter der Vierfarbensatz, die mathematisch-physikalische Beschreibung von Regenbögen, der poincaresche Wiederkehrsatz, Hilberts viertes Problem oder der Schließungssatz von Poncelet.​

„Das ist o. B. d. A. trivial!“

Eine Gebrauchsanleitung zur Formulierung mathematischer Gedanken mit vielen praktischen Tips für Studierende der Mathematik und Informatik

Author: Prof. Dr. Albrecht Beutelspacher

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3663142523

Category: Mathematics

Page: 94

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Algebra für Einsteiger

Von der Gleichungsauflösung zur Galois-Theorie

Author: Jörg Bewersdorff

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 332291562X

Category: Mathematics

Page: 193

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Eine leichtverständliche Einführung in die Algebra, die den historischen und konkreten Aspekt in den Vordergrund rückt. Das Buch liefert eine gute Motivation für die moderne Galois-Theorie, die den Studierenden oft so abstrakt und schwer erscheint.

Der Zahlensinn oder Warum wir rechnen können

Author: Stanislas Dehaene

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3034878257

Category: Science

Page: 311

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Wir sind umgeben von Zahlen. Ob auf Kreditkarten gestanzt oder auf Münzen geprägt, ob auf Schecks gedruckt oder in den Spalten computerisierter Tabellen aufgelistet, überall beherrschen Zahlen unser Leben. Sie sind auch der Kern unserer Technologie. Ohne Zahlen könnten wir weder Raketen starten, die das Sonnensystem erkunden, noch Brücken bauen, Güter austauschen oder Rech nungen bezahlen. In gewissem Sinn sind Zahlen also kulturelle Erfindungen, die sich ihrer Bedeutung nach nur mit der Landwirtschaft oder mit dem Rad vergleichen lassen. Aber sie könnten sogar noch tiefere Wurzeln haben. Tausende von Jahren vor Christus benutzten babylonische Wissenschaftler Zahlzeichen, um erstaun lich genaueastronomische Tabellen zu berechnen. Zehntausende von Jahren zuvor hatten Menschen der Steinzeit die ersten geschriebenen Zahlenreihen geschaffen, indem sie Knochen einkerbten oder Punkte auf Höhlenwände malten. Und, wie ich später überzeugend darzustellen hoffe, schon vor weiteren Millionen von Jahren, lange bevor es Menschen gab, nahmen Tiere aller Arten Zahlen zur Kenntnis und stellten mit ihnen einfache Kopfrechnungen an. Sind Zahlen also fast so alt wie das Leben selbst? Sind sie in der Struktur unseres Gehirns verankert? Besitzen wir einen Zahlensinn, eine spezielle Intuition, die uns hilft, Zahlen und Mathematik mit Sinn zu erfüllen? Ich wurde vor fünfzehn Jahren, während meiner Ausbildung zum Mathema tiker, fasziniert von den abstrakten Objekten, mit denen ich umzugehen lernte, vor allem von den einfachsten von ihnen- den Zahlen.

Mathematik und Plausibles Schließen

Band 2: Typen und Strukturen plausibler Folgerung

Author: G. Polya

Publisher: Birkhäuser

ISBN: 9783764307158

Category: Science

Page: 326

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10 in denen meine Beobachtungen meine Schlusse zu stutzen scheinen. Aber ich achte das Urteil des Lesers und will ihn nicht zwingen oder auf irgendeine unsaubere Weise dazu bringen, meine Schlusse anzu nehmen. Naturlich erheben die hier gebotenen Ansichten keinen Anspruch auf Endgultigkeit. Ich konnte in der Tat eine Reihe von Stellen ange ben, wo ich klar empfinde, dass eine grossere oder kleinere Verbesse rung am Platz ware. Ich glaube jedoch, dass die Hauptrichtung richtig ist, und ich hoffe, dass die Ausfuhrungen und vor allem die Beispiele in diesem Werk dazu beitragen mogen, die -Doppelnatun und die -komplementaren Aspekte) plausiblen, insbesondere induktiven Schliessens, zu erhellen, das zuweilen als -objektiv) und zuweilen als -subjektiv) erscheint. Stanford University Georg P6lya Mai 1953 VORWORT ZUR ZWEITEN AUFLAGE Die vorliegende zweite Auflage wurde erweitert durch einen An hang. Dieser enthalt einen Aufsatz -Heuristische Schlussweisen in der Zahlentheorie), entnommen dem American Mathematical Monthly mit der Genehmigung des herausgebenden Vereins, und zusatzliche Bemerkungen und Aufgaben zu verschiedenen Kapiteln. Herzlichen Dank Fraulein Dr. A. Roth fur die gewissenhafte Uber setzung und Frau H. Bretscher fur freundliche Hilfe."

Das BUCH der Beweise

Author: Martin Aigner,Günter M. Ziegler

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3642022596

Category: Mathematics

Page: 312

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Die Sammlung eleganter mathematischer Beweise wurde für die 3. Auflage deutlich erweitert: In fünf neuen Kapiteln präsentieren die Autoren Klassiker wie den Fundamentalsatz der Algebra, kombinatorisch-geometrische Zerlegungsprobleme, aber auch Beweise aus jüngster Zeit, etwa den für die Kneser-Vermutung in der Graphentheorie. Die Neuausgabe wartet noch mit weiteren Verbesserungen und Überraschungen auf - darunter einem neuen Beweis für Hilberts Drittes Problem.

Angewandte Mathematik: Body and Soul

Band 2: Integrale und Geometrie in IRn

Author: Kenneth Eriksson,Donald Estep,Claes Johnson

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3540269509

Category: Mathematics

Page: 362

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"Angewandte Mathematik: Body & Soul" ist ein neuer Grundkurs in der Mathematikausbildung für Studienanfänger in den Naturwissenschaften, der Technik, und der Mathematik, der an der Chalmers Tekniska Högskola in Göteborg entwickelt wurde. Er besteht aus drei Bänden sowie Computer-Software. Das Projekt ist begründet in der Computerrevolution, die ihrerseits völlig neue Möglichkeiten des wissenschaftlichen Rechnens in der Mathematik, den Naturwissenschaften und im Ingenieurwesen eröffnet hat. Es besteht aus einer Synthese der mathematischen Analysis (Soul) mit der numerischen Berechnung (Body) sowie den Anwendungen. Die Bände I-III geben eine moderne Version der Analysis und der linearen Algebra wieder, einschließlich konstruktiver numerischer Techniken und Anwendungen, zugeschnitten auf Anfängerprogramme im Maschinenbau und den Naturwissenschaften. Weitere Bände behandeln Themen wie z.B. dynamische Systeme, Strömungsdynamik, Festkörpermechanik und Elektromagnetismus. Dieser Band entwickelt das Riemann-Integral, um eine Funktion zu einer gegebenen Ableitung zu bestimmen. Darauf aufbauend werden Differentialgleichungen und Anfangswertprobleme mit einer Vielzahl anschaulicher Anwendungen behandelt. Die lineare Algebra wird auf n-dimensionale Räume verallgemeinert, wobei wiederum dem praktischen Umgang und numerischen Lösungstechniken besonderer Platz eingeräumt wird. Die Autoren sind führende Experten im Gebiet des wissenschaftlichen Rechnens und haben schon mehrere erfolgreiche Bücher geschrieben. "[......] Oh, by the way, I suggest immediate purchase of all three volumes!" The Mathematical Association of America Online, 7.7.04

Über unendliche, lineare Punktmannigfaltigkeiten

Arbeiten zur Mengenlehre aus den Jahren 1872–1884

Author: G. Cantor

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3709195160

Category: Mathematics

Page: 182

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Der vorliegende zweite Band der Reihe „TEUBNER-Archiv zur Mathematik enthält fotomechanische Nachdrucke der grundlegenden Arbeiten Georg CANTORS zur Mengenlehre aus den Jahren 1872 bis 1884. Er umfasst all jene Publikationen CANTORS, durch die er – nach einer heute allgemein akzeptierten Auffassung – zum Begründer der Mengenlehre und der mengentheoretischen Topologie wurde, und will damit diese für die Herausbildung der heutigen Mathematik so fundamentalen Arbeiten einem breiten Leserkreis im Original leicht zugänglich machen. Die Arbeit „Über die Ausdehnung eines Satzes aus der Theorie der trigonometrischen Reihen“ aus dem Band 5 der Mathematischen Annalen, die an frühere Publikationen CANTORS über trigonometrische Reihen anknüpft und durch die deutlich wird, dass es zunächst konkrete analytische Probleme waren, die CANTOR auf die Betrachtung mengentheoretischer Begriffe führten. Sie enthält einerseits die heute allgemein mit seinem Namen verknüpfte Erweiterung des Bereichs der rationalen zahlen zum Bereich der reellen Zahlen mittels Fundamentalfolgen und das nach ihm benannte Stetigkeitsaxiom. Andererseits wird in ihr der Begriff der ersten Ableitung P` einer (linearen) Punktmenge P eingeführt, der heute einer der grundlegenden Begriffe der mengentheoretischen Topologie ist und der in den späteren Publikationen CANTORS bei der Herausbildung der allgemeinen Mengenlehre eine wesentliche Rolle spielte und ihn insbesondere zu den transfiniten Ordinalzahlen führte.