\( \newcommand{\dd}{\mathrm{d}} \) \(\DeclareMathOperator{\sign}{sign} \) \(\newcommand{\pvec}[1]{\vec{#1}^{\,\prime}} \) \( \newcommand{\R}{\mathbb{R}} \) \( \newcommand{\ii}{\mathrm{i}} \) \( \newcommand{\dd}{\mathrm{d}} \)

Mathematische Methoden für das Lehramt L3

(Sommersemester 2021)

Carl
              Friedrich Gauß

\begin{equation*} \begin{split} m \ddot{x} + m \gamma \dot{x} + m \omega^2 x=0,\\[2mm] \int_{V} \dd^3 x \vec{\nabla} \cdot \vec{V} = \int_{\partial V} \dd^2 \vec{f} \cdot \vec{V},\\[2mm] \int_{A} \dd^2 \vec{f} \cdot (\vec{\nabla} \times \vec{V}) = \int_{\partial A} \dd \vec{x} \cdot \vec{V}. \end{split} \end{equation*}

Leonhard
              Euler

Aktuelles

Ab dem 12.05. dürfen wir unser Präsenztreffen wieder durchführen!
Offizielle Erklärung der Goethe-Universität

Evaluation

Am Di. 29.06. findet von 10:00h-12:00h (also auch während des Präsenz-Meetings) die Evaluation der Vorlesung statt. Den Link zum online-Formular und weitere Informationen finden Sie hier [pdf]


Umfrage zum Lehramtsstudium der Deutschen Physikalischen Gesellschaft und der Konferenz der Fachbereiche für Physik

Näheres finden Sie hier [pdf]. Link zur Umfrage: www.lehramtsumfrage.dpg-physik.de


Vorlesung

Hendrik van Hees
E-Mail: hees@itp.uni-frankfurt.de

Erstes Zoom-Meeting: Dienstag, 13.04. 11:00h

Aufgrund der Corona-Pandemie findet die Veranstaltung weitgehend digital statt. Sie finden alle Lerninhalte auf der E-Learning-Plattform OLAT:

OLAT

Anstelle einer Vorlesung gibt es in jeder Woche mindestens einen Screen-Cast, der ebenfalls über OLAT und diese Webseite abgerufen werden kann. Außerdem gibt es ein Manuskript, das sie ebenfalls von dieser Webseite herunterladen können.

Außerdem treffen wir uns einmal in der Woche via Zoom.


Ergänzungen zur Vorlesung

Die Videos finden Sie auf im OLAT.

"Tafelanschrieb" vom Zoom-Meeting am 04.05. [pdf]


Präsenztermin

Bis auf weiteres aufgrund der Bundesnotbremse abgesagt!

Dienstags, 11:00h-12:30h im Seminarraum PHYS __.102 (erstes Treffen: 20.04.)

Trotz der Corona-Pandemie können wir uns unter Beachtung der Hygienevorschriften einmal in der Woche auch persönlich treffen. Dieses Treffen soll zur allgemeinen Diskussion der Vorlesungsinhalte und der Besprechung der Übungen dienen.

Die Teilnahme ist selbstverständlich freiwillig.

Bitte füllen Sie zu jedem Termin die Unterweisungserklärung und das Kontaktformular aus: [pdf]
Sie können die Erklärung auch beim Meeting ausfüllen. Ich bringe immer genügend Formulare mit.


Zoom-Meeting

Donnerstags 10:00h
Link zum Zoom-Meeting


Aktuelles



Studienplan

1. Woche (12.-16.04.): Lineare und quadratische Gleichungen, Stetigkeit und Differenzierbarkeit von Funktionen, Ableitungsregeln (Skript 1.5-1.7.2)
2. Woche (19.04.-23.04.): Winkelfunktionen und ihre Umkehrfunktionen; Lokale Extremstellen/Kurvendiskussionen (Skript 1.7.3-1.7.4)
3. Woche (26.04.-30.04.): Integralrechnung, Stammfunktionen, Logarithmus und Exponentialfunktion (Skript 1.8.1-1.8.6)
4. Woche (03.05.-07.05.): Einfache Differentialgleichungen, radioaktiver Zerfall, Harmonischer Oszillator I (Skript 5.1.1 + 5.3)
5. Woche (10.05.-14.05.): Harmonischer Oszillator II (Skript 5.4-5.5)
6. Woche (17.05-21.05): Vektoren, Basen, kartesische Basen (Skript 2.1-2.3)
7. Woche (24.05-28.05.): Basistransformationen, Kreuzprodukt (Skript 2.3-2.4)
8. Woche (31.05.-04.06.): Lineare Gleichungssysteme, Gaußsches Eliminationsverfahren, Determinanten I (Skript 2.6.1-2.6.3)
9. Woche (07.06.-11.06.): Transformationsverhalten des Kreuzprodukts, Drehungen (Skript 2.6.4, 2.7)
10. Woche (14.06.-18.06.): Kurven in der Ebene und Kegelschnitte (Skript 3.1+3.2)
11. Woche (21.06.-25.07.): Physikalische Anwendung: Planetenbewegung (Skript TBA)
12. Woche (29.06.-02.07.): Komplexe Zahlen (Skript, Kapitel 4)
13. Woche (05.07.-09.07.): Eigenwertprobleme I
14. Woche (12.07.-16.07.): Eigenwertprobleme II


Manuskript

Das Manuskript ist bzgl. der Inhalte vollständig. Es kann sein, dass im Laufe des Semesters noch Änderungen vorgenommen werden.
Hier finden Sie immer die aktuelle Version:
Manuskript (Version vom 08.06.2021)


Übungen

Tutor: Hendrik van Hees

Blatt 1: Quadratische und lineare Gleichungen; Binomische Formel und Leibnizsche Produktableitungsregel [pdf]; Lösungen [pdf]
Blatt 2: Ableitungen, Hyperbelfunktionen [pdf]; Lösungen [pdf]
Blatt 3: Integration durch partielle Integration und Substitution [pdf]; Lösungen [pdf]
Blatt 4: Freies Teilchen und freier Fall mit Stokes-Reibung [pdf]; Lösungen [pdf]
Blatt 5: Resonanzkatastrophe beim ungedämpften harmonischen Oszillator; Frobenius-Methode [pdf]; Lösungen [pdf]
Blatt 6: Vektorrechnung 1 [pdf]; Lösungen [pdf]
Blatt 7: Vektorrechnung 2 [pdf]; Lösungen [pdf]
Blatt 8: Lineare Gleichungssysteme, Matrixinversion [pdf]; Lösungen [pdf]
Blatt 9: Berechnung einer Determinante, Transformationsverhalten von Vektorprodukten unter Drehungen [pdf]; Lösungen [pdf]
Blatt 10: Schnitt zwischen Ebene und Kegel [pdf]; Lösungen [pdf]
Blatt 11: Runge-Lenzvektor beim Kepler-Problem [pdf]; Lösungen [pdf]
Blatt 12: Komplexe Zahlen; Anwendung auf harmonischen Oszillator [pdf]; Lösungen [pdf]


Studienleistungen

Unbenoteter Schein und Übungen:

Die Übungsblätter zum Tutorium werden ebenfalls über OLAT bereitgestellt. Diese sollten in der jeweiligen Woche bearbeitet werden, und Sie sollten Ihre Lösungen zum jeweiligen Termin dort zur Korrektur einreichen. Solange eine "reale Teilnahme" an der Übung wegen der Covid-19-Pandemie nicht möglich ist, dienen grundsätzlich Ihre eingereichten Lösungen auch der Leistungskontrolle für den Modulschein, der Prüfungsvoraussetzung für die Modulabschlussprüfung ist. Sie können jedes Übungsblatt auch durch aktive (!) Teilnahme am Präsenztermin "bestehen". Als erfolgreich an der Übung teilgenommen gilt, wenn Sie mindestens 50% der Aufgabenpunkte erreicht haben.

Mündliche Prüfung (Modulprüfung Physikalische Modelle I):

Es wird der gesamte Stoff des Moduls, also die Inhalte von Mathematische Methoden für das Lehramt L3, Theoretische Physik für das Lehramt L3 I (Mechanik) und II (Elektrodynamik)
Zulassungsvoraussetzung: Erwerb der unbenoteten Scheine für Mathematische Methoden, Theoretische Physik I und II


Online-Material

Online-Mathematik-Brückenkurs von der DPG

Die Deutsche Physikalische Gesellschaft bietet einen kostenlosen Online-Mathematik-Brückenkurs an, mit dem man die Kenntnisse in Schulmathematik durch aktives Üben auffrischen kann: OMB+

Lehrbücher zur Theoretischen Physik

Im folgenden finden Sie eine Auswahl von Links zu E-Books des Springer Verlags, die im Netz der GU frei zugänglich sind. Man kann auch außerhalb des Netzes der GU mittels VPN oder SOCKS-Proxy (z.B. via ssh) zugreifen. I.a. sind die Lehrbücher im pdf-Format vorhanden, manchmal auch im epub-Format. Erfahrungsgemäß sind wegen der Formeln nur die pdf-Versionen wirklich gut lesbar (sowohl online als auch ausgedruckt).

Zum Selbersuchen von Physik-E-Books bei Springer:
Springer Links oder im Katalog der Uni-Bibliothek Neues Suchportal der Uni-Bibliothek

Lehbücher zur Mathematik

K. Hefft, Mathematischer Vorkurs zum Studium der Physik, 2. Aufl., Springer Spektrum Berlin (2018)
S. Großmann, Mathematischer Einführungskurs für die Physik, 10. Aufl., Springer Verlag, Berlin, Heidelberg (2012).

Vorlesungsmanuskripte

H. van Hees, Skript zu "Mathematische Ergänzungen zur Theoretischen Physik 1" [pdf]
H. van Hees, Skript zu "Mathematische Ergänzungen zur Theoretischen Physik 2" [pdf]
W. Cassing, H. van Hees, Mathematische Methoden für Physiker [pdf]
Homepage von Prof. H.-J. Lüdde mit vielen Links zu Manuskripten, E-Learning-Material etc. zu den Vorlesungen Theoretische Physik für das Lehramt L3 I-III


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Letzte Änderung: 13.07.2021