Analysis I Herbst 2019

Dozent
Prof. Dr. Peter Simon Jossen
Übungsorganisator
Valentin Bosshard
Vorlesungen
Mo, Mi und Do jeweils von 08-10 Uhr im ML D 28 (live) und ML E 12 (video)
Übungen
Mo oder Mi 15-16 Kolloquium und Fr 08-10 Doppelstunde (Fr 13-15 für Interdis). Siehe Übungsgruppen
Studienvertreter
Mikuta Michal (Math)
Tabea Pawlitschko (Phys)
Sofia Lanfranchi (Interdis)
Vorlesungsinhalt
Einführung in die Differential- und Integralrechnung in einer reellen Veränderlichen: Grundbegriffe des mathematischen Denkens, Zahlen, Folgen und Reihen, topologische Grundbegriffe, stetige Funktionen, differenzierbare Funktionen, gewöhnliche Differentialgleichungen, Riemannsche Integration.
Vorlesungsskript
Skript (aktualisiert 2. Dezember 2019)
Woche Themen Abschnitte im Skript
1 Mengenlehre, kartesisches Produkt, Funktionen, injektiv, surjektiv, bijektiv, algebraische Strukturen 2.3.1 - 2.3.4
2 Relationen, Definition der rationalen Zahlen, Kardinalität, Diagonalargument, Satz von Cantor-Schröder-Bernstein, Auswahlaxiom 2.3.5 - 2.3.7
3 Geordnete Körper und Beispiele, Signum, Betrag, Vollständigkeitsaxiom und erste Konsequenzen, Intervalle, komplexe Zahlen 3.1 - 3.2
4 Maximum, Supremum, uneigentliche Werte, erweiterte Zahlengerade, Archimedisches Prinzip, Dezimalbruchdarstellung reeller Zahlen, Überabzähbarkeit der reellen Zahlen, die rationalen Zahlen sind dicht in den reellen Zahlen, Existenz von Häufungspunkten, Schachtelungsprinzip, Existenz und Eindeutigkeit des Körpers der reellen Zahlen, (kurze Diskussion von Dedekindschnitten, ohne Details) 3.3 - 3.5
5 Reellwertige Funktionen in einer Variablen, Monotonie, Beschränktheit, Nullstellen, Addition und Multiplikation von reellwertigen Funktionen. Stetigkeit mit Epsilon-Delta. Summe, Produkt und Verknüpfung stetiger Funktionen ist stetig. Zwischenwertsatz und Satz zur Umkehrfunktion, stetige Funktionen auf kompakten Intervallen, Beschränktheit, Existenz von Extrema und gleichmässige Stetigkeit 4.2 - 4.3
6 Lipschitz Stetigkeit, Definition und Beispiel. Diskussion von Integrations- und Masstheorie, Treppenfunktionen und Integral von Treppenfunktionen. Definition des Riemann-Integrals (nach Darboux), Beispiel einer nicht Riemann-integrierbaren Funktion, Beweis elementarer Eigenschaften des Integrals: Linearität, Monotonie und Dreiscksungleichung. Integrierbarkeit monotoner und stetiger Funktionen sowie weitere Beispiele 5
7 Metrische Räume: Bälle, beschränkte, offene und abgeschlossene Teilmengen, beliebige Vereinigungen und endliche Schnitte offener Teilmengen sind offen. Stetigkeit, gleichmässige Stetigkeit, Lipschitz Stetigkeit, Isometrie. Topologische Charakterisierung von Stetigeit. Folgen, Grenzwerte und Häufungspunkte von Folgen, konvergente Teilfolgen, Cauchy Folgen, Vollständigkeit. Folgenstetig=stetig in allgemeinen metrischen Räumen. Banachscher Fixpunktsatz. 6.1.1 - 6.1.2, 6.2.1, 10.2
8 Folgen reeller Zahlen: Addition, Multiplikation von Folgen, Ungleichungen, Konvergenz beschränkter monotoner Folgen. Begriffe Limsup und Liminf. Jede beschränkte Folge reeller Zahlen hat einen Häufungspunkt. Reelle Cauchy-Folgen konvergieren. Folgen komplexer Zahlen. Komplexe Cauchy-Folgen konvergieren. Definition der Exponentialfunktion und Eigenschaften. Beginn Grenzwerte von Funktionen. 6.2.2 - 6.2.6, 6.3, Beginn 6.4.1
9 Weitere Diskussion von Exp und Log. Verschiedene Arten von Grenzwerten von Funktionen (cf Tabellen im Skript). Landau gross-O, klein-o Notation und Beispiele. Beginn Normen und Skalarprodukte auf Vektorräumen. (6.3), 6.4, Beginn 6.5
10 Beispiele für Normenäquivalenz. Verschiedene Charakterisierungen von Normenäquivalenz, Beispiel nicht äquivalenter Normen. Skalarprodukte, Cauchy-Schwarz Ungleichung, Norm induziert von einem Skalarprodukt. Satz von Heine Borel (via beschränkte Folgen), alle Normen auf endlich dimensionalen Räumen sind äquivalent. (Hilbertraum, Banachraum.) Reihen, Definition von Konvergenz einer Reihe. Beispiele für Reihen, Konvergenzkriterien. 6.5.1 - 6.5.2, 7.1
11 Absolute Konvergenz, Umordngssatz für absolut konvergente Reihen. Satz über Produkte von absolut konvergierenden Reihen. Viele Beispiele dazu. Gleichmässige Konvergenz von Funktionenfolgen. Einführung formaler Potenzreihen, Ringstruktur der Menge der Potenzreihen, Konvergenzradius, Stetigkeit und termweise Integration von Potenzreihen. Abel'scher Grenzwertsatz. Beginn trigonometrische Funktionen. 7.2 - 7.4, Beginn 7.5
12 Definition von Pi (als erste positive Nullstelle von Sinus), Euler'sche Formel, Polardarstellung komplexer Zahlen, komplexer Logarithmus. Definition der Ableitung, erste Beispiele, Ableitungsregeln: Linearität, Leibnitz, Kettenregel, Ableitung der inversen Funktion. Ableitung von Polynomfunktionen, Exponential und Logarithmus. Zusammenhang von Ableitung mit lokalen Extrema und Monotonie. Verschiedene Mittelwertsätze und l'Hopitale. 7.5.2 - 7.5.5, 8.1.1 - 8.2.4
13 Fundamentalsatz der Differential- und Integralrechnung, Korollare. Ableitung von Potenzreihen, partielle Integration, substitution, uneigentliches Riemann Integral. Die Fresnel-Integrale als Beispiel von Funktionen, die keine Stammfunktion in Termen von "bekannten" Funktionen haben. 9.1 - 9.2
14 Taylor-Reihen und verschiedene Anwendungen. Genaueres zum Newton-Verfahren. 9.3 - 9.4

Sie finden hier jeden Freitag eine neue Übungsserie. Ihre Lösungen können Sie bis um 12:00 Uhr am jeweils übernächsten Montag im Raum HG F 27 im Fach Ihres Assistenten zur Korrektur abgeben. Als Beispiel: In Woche 1 wird das Übungsblatt 1 am Freitag online gestellt. Übungsblatt 1 können Sie dann bis 12:00 Uhr am Montag in Woche 3 ins Fach Ihres Hilfsassistenten legen.

Notenbonus: Auf jeder Übungserie finden Sie empfohlene Aufgaben und immer 3 bewertete Aufgaben. Sie dürfen Ihrem Übungsleiter so viele Aufgaben zur Korrektur abgeben, wie Sie wollen. Von den 3 bewerteten Aufgaben sollten Sie aber jede Woche 2 besonders markieren (zum Beispiel am Anfang der Serie angeben). Diese beiden zusammen werden von Ihrem Übungsleiter mit einer Note zwischen 1 und 6 bewertet. Am Ende der beiden Semester wird der Durchschnitt berechnet und Sie erhalten eine Gesamtnote für die Übungen. Falls Sie keine Übungen abgegeben haben, bekommen Sie keinen Bonus, aber auch keinen Abzug. Falls Sie in jeder Serie die höchste Note erhalten, bekommen Sie einen Bonus von einer Viertel Note. Dazwischen werden abgestufte Boni verteilt.

Falls Sie in den 12 bewerteten Serien die Noten $$x_1,\ldots, x_{12}$$ bekommen haben, ist ihre Gesamtnote für den Bonus $$1/10 *( max(x_1,x_2,x_3) + max(x_2,x_3,x_4) +\ldots + max(x_{10}, x_{11},x_{12}) ).$$

Aufgabenblatt Veröffentlichung Abgabedatum Lösung
Anleitung
Serie 1 20.09.2019 30.09.2019 Lösung 1
(Aufgabe 2 Kommentare 2018)
Serie 2 27.09.2019 07.10.2019 Lösung 2
Serie 3 (update 07.10 A13) 04.10.2019 14.10.2019 Lösung 3
Serie 4 11.10.2019 21.10.2019 Lösung 4
Serie 5 18.10.2019 28.10.2019 Lösung 5
Serie 6 25.10.2019 04.11.2019 Lösung 6
Serie 7 (update 06.11 Typo A4/A5) 01.11.2019 11.11.2019 Lösung 7
Serie 8 (update 13.11 Typo A6) 08.11.2019 18.11.2019 Lösung 8
Serie 9 15.11.2019 25.11.2019 Lösung 9 (update 28.11 A4)
Serie 10 (update 25.11 Typo A6) 22.11.2019 02.12.2019 Lösung 10
Serie 11 29.11.2019 09.12.2019 Lösung 11
Serie 12 06.12.2019 16.12.2019 Lösung 12
Serie 13 13.12.2019 keine Abgabe Lösung 13

Die Übungsstunden finden erst ab der zweiten Semesterwoche statt.

ZeitRaumTutorSprache
Kolloquium
Mo 13-15CAB G 59Roman Gorazd
Mo 13-15CHN D 44Philip Leindecker
Mo 13-15CHN D 46Lukas Pierce
Mo 13-15CHN D 48Anna Maddux
Mo 13-15CHN E 42Jean Hayoz
Mo 13-15CHN F 46Mak Planincic
Mo 13-15ETZ E 9Timo Bernhard
Mo 13-15HG E 33.3Benjamin Pollitt
Mo 13-15HG E 33.5Raphael Mathyer
Mo 13-15HG F 26.5Marco Kräuchi
Mo 13-15IFW A 36Samet Armagan
Mo 13-15LFW B 3Giulia Cornali
Mo 13-15LFW C 11Tobias Castelberg
Mo 13-15LFW C 4René Pfitscher
Mo 13-15LFW E 13Pieter-Bart Peters
Mo 13-15ML F 40Nikolaus Doppelbauer
Mo 13-15ML J 34.1Marius Gächter
Mo 13-15ML J 34.3Alexander Jürgens
Mo 13-15ML J 37.1Philip Stange
Mo 13-15NO C 6Joël Beimler
Di 14-15CHN G 22Philip Stange
Di 14-15HG E 21Timo Bernhard
Di 14-15HG G 26.1Raphael Mathyer
Di 14-15HG G 26.5Marco Kräuchi
Di 14-15ML F 36Jean Hayoz
Di 14-15ML H 44Samet Armagan
Mi 15-16HG D 3.2Mak Planincic
Mi 15-16HG E 22Lukas Pierce
Mi 15-16HG E 33.3Benjamin Pollitt
Mi 15-16LFW B 3Giulia Cornali
Mi 15-16LFW C 5René Pfitscher
Mi 15-16NO C 6Joël Beimler
Do 14-15CAB G 59Roman Gorazd
Do 14-15CLA E 4Philip Leindecker
Do 14-15HG E 21Anna Maddux
Do 14-15LFW C 1Pieter-Bart Peters
Do 14-15LFW C 11Tobias Castelberg
Do 14-15ML F 38Nikolaus Doppelbauer
Do 14-15ML H 41.1Marius Gächter
Do 14-15ML J 34.3Alexander Jürgens

Begleitend zu den Übungsstunden gibt es ein Study Center. Dieses findet bereits ab der zweiten Semesterwoche statt. Alle Informationen dazu finden Sie hier.

Sie haben die Möglichkeit sich bei Fragen auch in der Semesterpräsenz der Gruppe 6 zu melden. Alle Informationen finden Sie hier.