ETH Analysis II 401-0262-G0L: Themen, Lernhilfe und Übungen
Lernhilfe zu ETH Analysis II (401-0262-G0L): mehrere Variablen, Vektoranalysis und Differentialgleichungen, mit Übungen zu jedem Thema.
ETH Zürich Aktualisiert 3 Min. Lesezeit
Auf einen Blick
- Nummer
- 401-0262-G0L
- Umfang
- 5V + 3U, 8 KP als Semesterkurs
- Semester
- Frühjahrssemester
- Voraussetzungen
- Analysis I
- Prüfung
- Im Prüfungsblock für Maschineningenieurwissenschaften und Materialwissenschaft als Jahreskurs zusammen mit Analysis I (16 KP)
- Inhalt
- Differential- und Integralrechnung mehrerer Variablen, Vektoranalysis, gewöhnliche Differentialgleichungen und Differentialgleichungssysteme
- Vorher
- Analysis I (401-0261-G0L)
- Hier üben
- Calculus 3
Auf dieser Seite
Analysis II (401-0262-G0L) ist an der ETH Zürich die zweite Analysis-Vorlesung für Maschineningenieurwissenschaften und Materialwissenschaft. Sie folgt im Frühjahrssemester direkt auf Analysis I und bringt die Analysis in mehrere Dimensionen. Diese Lernhilfe ordnet jedes Thema einer Übung zu, damit du Gradienten, Mehrfachintegrale und Vektorfelder durch eigenes Rechnen lernst.
Was ETH Analysis II abdeckt
Das Vorlesungsverzeichnis beschreibt Analysis II als Einführung in die mathematischen Grundlagen der Ingenieurwissenschaften, soweit sie die Differential- und Integralrechnung betreffen. Inhaltlich umfasst die Vorlesung:
- Differential- und Integralrechnung mehrerer Variablen: partielle Ableitungen, Extrema und Mehrfachintegrale.
- Vektoranalysis: Vektorfelder, Kurven- und Flächenintegrale und die Integralsätze.
- Gewöhnliche Differentialgleichungen: erste und höhere Ordnung sowie Systeme von Differentialgleichungen.
Als Lernziele nennt die ETH ein Verständnis der theoretischen Grundlagen, sichere Rechenfertigkeiten in der mehrdimensionalen Analysis und die Anwendung beim Herleiten physikalischer Gesetze. Im amerikanischen System entspricht das einem Calculus 3 (Multivariable Calculus) und einem Teil eines Kurses über Differentialgleichungen.
Themenübersicht Analysis II
| Thema in 401-0262-G0L | Üben | Nachlesen |
|---|---|---|
| Funktionen mehrerer Variablen | Funktionen mehrerer Variablen | Partielle Ableitungen |
| Partielle Ableitungen | Partielle Ableitungen | Satz von Schwarz |
| Kettenregel und Tangentialebene | Mehrdimensionale Kettenregel | Kettenregel |
| Gradient und Richtungsableitung | Gradient und Richtungsableitung | Gradient erklärt |
| Extrema mit und ohne Nebenbedingungen | Lagrange-Multiplikatoren | Lagrange-Multiplikatoren |
| Mehrfachintegrale | Doppelintegrale über Rechtecke | Doppelintegrale |
| Koordinatenwechsel | Zylinder- und Kugelkoordinaten | Doppelintegrale |
| Kurvenintegrale und Potentiale | Konservative Felder | Satz von Green |
| Integralsätze | Stokes und Gauss | Satz von Stokes, Satz von Gauss |
| Differentialgleichungen | Separierbare Differentialgleichungen | Stammfunktionen, Exponentialfunktion |
Für Differentialgleichungen höherer Ordnung und Systeme gibt es bei uns noch keine eigenen Lektionen. Die separierbaren Gleichungen sind aber ein guter Einstieg in das Kapitel.
Analysis I und II im Vergleich
| Lerneinheit | Semester | Dimension | Typische Werkzeuge |
|---|---|---|---|
| Analysis I | Herbst | Eine Variable | Ableitung, Integral, Potenzreihe |
| Analysis II | Frühjahr | Mehrere Variablen | Gradient, Mehrfachintegral, Vektorfeld, Differentialgleichung |
Im Maschinenbau und in der Materialwissenschaft bilden beide Teile einen Jahreskurs mit gemeinsamer Prüfung im Prüfungsblock und zusammen 16 KP. Wer Informatik studiert, hört stattdessen Analysis I für D-INFK und danach eine eigene Analysis II.
Beispielaufgaben auf dem Niveau von Analysis II
1. Gradient. Für f(x,y) = x^2 y + y^3 ist
2. Doppelintegral. Über dem Rechteck [0,1] \times [0,2]:
3. Lineare Differentialgleichung. Die Lösung von y' = 3y mit y(0) = 2 ist
denn y' = 6e^{3x} = 3y und y(0) = 2.
So läuft Analysis II gut
- Die Grundlagen aus Analysis I wach halten. Mehrfachintegrale sind iterierte Integrale in einer Variablen. Wer Substitution und partielle Integration sicher kann, rechnet viel schneller.
- Skizzen machen. Bei Integrationsbereichen und Vektorfeldern hilft eine kleine Zeichnung mehr als jede Formel. Übe das Aufstellen der Grenzen mit Doppelintegralen über allgemeinen Bereichen.
- Formeln an einem Ort sammeln. Unser Formelblatt eignet sich als Grundgerüst für die eigene Zusammenfassung.
- Gemischt üben. Kurze, gemischte Aufgabensätze auf PracticeCalculus zeigen, welche Themen noch nicht sitzen, und typische Fehler fallen früh auf.
Tipp: Bei den Integralsätzen lohnt es sich, zuerst den Satz von Green in der Ebene sicher zu verstehen. Stokes und Gauss sind dann die räumlichen Verallgemeinerungen derselben Idee.
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Partielle Ableitungen
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