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By Wolfgang Arendt

Dieses Lehrbuch gibt eine Einf?hrung in die partiellen Differenzialgleichungen. Wir beginnen mit einigen ganz konkreten Beispielen aus den Natur- Ingenieur und Wirtschaftswissenschaften. Danach werden elementare L?sungsmethoden dargestellt, z.B. f?r die Black-Scholes-Gleichung aus der Finanzmathematik. Schlie?lich wird die analytische Untersuchung gro?er Klassen von partiellen Differenzialgleichungen dargestellt, wobei Hilbert-Raum-Methoden im Mittelpunkt stehen. Numerische Verfahren werden eingef?hrt und mit konkreten Beispielen behandelt. Zu jedem Kapitel finden sich ?bungsaufgaben, mit deren Hilfe der Stoff einge?bt und vertieft werden kann. Dieses Buch richtet sich an Studierende im Bachelor oder im ersten Master-Jahr sowohl in der (Wirtschafts-)Mathematik als auch in den Studieng?ngen Informatik, Physik und Ingenieurwissenschaften.

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Algebraischer Typ der Gleichung Damit ist zunächst die Unterscheidung in lineare und nichtlineare Gleichungen gemeint. Dabei bedeutet linear, dass die Gleichung(en) in der/den Unbekannten linear ist. Dies ist also eine rein algebraische Eigenschaft der Gleichung(en). Bei nichtlinearen Gleichungen unterteilt man diese typischerweise ([26]) weiter in • Semilineare Gleichungen: Dies bedeutet, dass die Gleichung linear in der höchsten auftretenden Ableitung ist, also bei Ordnung k folgende Form hat: aα (x) Dα u + a0 (Dk−1 u, .

Bestimmen Sie für ut = uxx + u alle Lösungen der Form u(t, x) = ϕ(x − ct) (so genannte travelling waves). 5. Leiten Sie die Gleichung utt + a2 uxxxx = 0, a ∈ R der Auslenkung u(t, x) eines beidseitig aufliegenden Stabes der Länge her. Benutzen Sie dazu die zwischen dem Krümmungsmoment M und der Querkraft Q. Beziehung Q = ∂M ∂x Die Beziehung zwischen M und der gesuchten vertikalen Auslenkung u lautet M = −EIuxx mit dem Elastizitätsmodul E und dem Trägheitsmoment I. a. in die Konstante a ein. 2 Kategorisierung und Charakteristiken Wir haben die Herleitung einer ganzen Reihe von partiellen Differenzialgleichungen aus Naturvorgängen kennen gelernt.

Dimension (bzgl. ) Ordnung der Gleichung (bzgl. ) Algebraischer Typ der Gleichung Wir werden etwas später (in Kapitel 2) noch eine weitere (zumindest für die mathematische Untersuchung wichtigere) Klassifizierung kennen lernen. 1 (Seite 51) auch eine Übersicht über die vorgestellten partiellen Differenzialgleichungen und ordnen diese nach den hier genannten Kriterien. ) Dimension Diese Kategorie ist klar, oft aber auch nicht sonderlich aussagekräftig. Allerdings gibt es sehr wohl partielle Differenzialgleichungen, deren Verhalten stark von der jeweiligen Raumdimension abhängt.

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