4. Fragen zur Mathematik im Infostudium

Fragen zur Mathematik im Infostudium

  • S

    Gregor hat es vllt nur nich gemerkt, aber in Thermodynamik und Quantenstatistik sollte schon etwas Stochastik vorkommen?

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  • G

    ScottZhang schrieb:

    Gregor hat es vllt nur nich gemerkt, aber in Thermodynamik und Quantenstatistik sollte schon etwas Stochastik vorkommen?

    Ich habe nicht gesagt, dass es gar nichts in der Art gibt. Aber es ist wenig genug, dass keine dedizierte Stochastik-Vorlesung gebracht wird. Wie gesagt: Das bisschen was benoetigt wird, wird einem in den jeweiligen Veranstaltungen nebenbei beigebracht.

    Viele Bereiche der Stochastik braucht man in der Physik einfach nicht. Dinge wie Markov-Ketten, bedingte Wahrscheinlichkeiten oder Warteschlangen findet man in der Physik eher nicht. In der Informatik wird mehr in der Art benoetigt.

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  • S

    Gregor schrieb:

    ScottZhang schrieb:

    Gregor hat es vllt nur nich gemerkt, aber in Thermodynamik und Quantenstatistik sollte schon etwas Stochastik vorkommen?

    Ich habe nicht gesagt, dass es gar nichts in der Art gibt. Aber es ist wenig genug, dass keine dedizierte Stochastik-Vorlesung gebracht wird. Wie gesagt: Das bisschen was benoetigt wird, wird einem in den jeweiligen Veranstaltungen nebenbei beigebracht.

    Viele Bereiche der Stochastik braucht man in der Physik einfach nicht. Dinge wie Markov-Ketten, bedingte Wahrscheinlichkeiten oder Warteschlangen findet man in der Physik eher nicht. In der Informatik wird mehr in der Art benoetigt.

    Das stimmt, eine eigene Stochastikvorlesungen wird unseren Physiker auch nich gegönt. Ich hatte nur das Gefühl, dass es so rüberkommen könnte, dass Physiker garkeine Stochastik brauchen 🙂

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  • B

    Das ist absolut nicht mein Gebiet, aber zumindest zur Mathematischen Physik gehört meines Wissens ziemlich viel Stochastik. Kann natürlich sein, dass man als normaler Physiker damit nicht in Berührung kommt.

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  • R

    cooky451 schrieb:

    Halte ich offen gesagt für nicht sonderlich wichtig. Wir müssen das zwar noch machen, aber irgendwie würde ich es angenehmer finden, wenn wir statt zu rechnen uns mal mit den Herleitungen beschäftigen würden. Die PQ-Formel auswendiglernen kann jeder, die Herleitung ist doch das spannende. Selbiges gilt für Produktregel, Kettenregel, Quotientenregel, ...
    Das Problem ist eher, dass der Lehrplan völlig auf das Ausrechnen ausgelegt ist. Wenn man das dann natürlich auch noch vom Taschenrechner gemacht bekommt, muss man gar nichts mehr können.

    Natürlich sollten die Herleitungen gebracht werden. Das wurde bei mir in der Schule auch gemacht. Aber nur die Herleitung reicht eben nicht. Man sollte kein CAS zücken müssen, wenn man eine quadratische Gleichung vor sich hat.

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  • P

    ScottZhang schrieb:

    Das stimmt, eine eigene Stochastikvorlesungen wird unseren Physiker auch nich gegönt.

    Bashar schrieb:

    zur Mathematischen Physik gehört meines Wissens ziemlich viel Stochastik. Kann natürlich sein, dass man als normaler Physiker damit nicht in Berührung kommt.

    Jein. Einige Vorlesungen bestehen zu 60-80% aus aufs jeweilige physikalische Problem angewandter Stochastik/Statistik. Was in der passenden Mathevorlesung drankommt ist nur etwas allgemeiner und abstrakter gehalten und mit den nötigen Beweisen geschmückt.

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  • P

    [quote="rüdiger"]

    cooky451 schrieb:

    Halte ich offen gesagt für nicht sonderlich wichtig. Wir müssen das zwar noch machen, aber irgendwie würde ich es angenehmer finden, wenn wir statt zu rechnen uns mal mit den Herleitungen beschäftigen würden. Die PQ-Formel auswendiglernen kann jeder, die Herleitung ist doch das spannende. Selbiges gilt für Produktregel, Kettenregel, Quotientenregel, ...
    Das Problem ist eher, dass der Lehrplan völlig auf das Ausrechnen ausgelegt ist.

    Was in der Schule gelehrt wird, ist Handwerkszeug. Absolute Grundlagen. Klar ist es interessant, die Herleitungen zu kennen (bei uns wurden die im Unterrricht drangenommen, bei euch nicht?), aber rechnen zu können ist immens wichtig.
    Stell dir mal vor, die PQ-Formel herzuleiten, wenn du kein Ausmultiplizieren etc. gelernt hast. Geht nicht. Genauso ists, wenn man nicht gelernt hat, Intergale im Halbschlaf zu lösen oder ähnliches. Wenn man die Rechenwege nicht aus dem FF kennt, ist man im Studium sehr schnell aufgeschmissen, weil man die "einfachsten" Umformungen nicht mehr auf die Reihe kriegt, ohne ins Buch zu schauen.

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  • C

    rüdiger schrieb:

    Natürlich sollten die Herleitungen gebracht werden. Das wurde bei mir in der Schule auch gemacht.

    Na gut, "gemacht" haben wir das auch. Herleitungen der Kettenregel, Produktregel und Quotientenregel in je ~5 Minuten am Projektor; und das noch direkt hintereinander. Das hat dann wirklich niemand mehr verstanden. Seit dem hieß es halt "lernt das einfach auswendig". Was ich persönlich etwas schade finde, aber da stimmt mir hier wahrscheinlich auch jeder zu.
    Insorfern denke ich sagen zu können: Aus "ableiten können" folgt nicht "verstehen, was man da eigentlich macht".

    rüdiger schrieb:

    Aber nur die Herleitung reicht eben nicht. Man sollte kein CAS zücken müssen, wenn man eine quadratische Gleichung vor sich hat.

    Das nicht, aber das muss man vermutlich auch nicht, wenn man nur die Herleitungen kennt. (Und wirklich verstanden hat.)
    Was mich aber tatsächlich stört ist, dass die mit Abstand schwierigste Aufgabe in Klausuren darin besteht, ellenlange Funktionen ohne Vorzeichenfehler abzuleiten. Ich bin zwar nicht wirklich qualifiziert ein Statement zur Mathematik abzugeben, aber irgendwie habe ich immer das Gefühl, dass so etwas am Thema vorbei geht.

    @pumuckl
    Ja, natürlich sollte man ausmultiplizieren, ableiten, integrieren, etc. können. Allerdings verlangt doch auch niemand, man solle ewig lang geschachtelte Multiplikationen im Kopf errechnen. Das macht einfach keinen Sinn mehr. Man gewinnt kaum neue Erkenntnisse, da sämtliche Dinge ja auf Basis eindeutig bekannter Regeln funktionieren. Anderseits verbraucht man sehr viel Zeit dabei, die man auch für andere Dinge nutzen könnte.

    Kurzum: Ich würde mir mehr Theorie im Mathematik Lehrplan wünschen. (So komisch das auch klingen mag.. weniger "Praxis" in Mathe oO)

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  • G

    cooky451 schrieb:

    Ja, natürlich sollte man ausmultiplizieren, ableiten, integrieren, etc. können. Allerdings verlangt doch auch niemand, man solle ewig lang geschachtelte Multiplikationen im Kopf errechnen. Das macht einfach keinen Sinn mehr. Man gewinnt kaum neue Erkenntnisse, da sämtliche Dinge ja auf Basis eindeutig bekannter Regeln funktionieren.

    Was die Regelanwendung betrifft unterscheidet sich das Integrieren sehr stark vom Differenzieren.

    Wir kennen alle folgendes Integral...

    ∫−∞∞e−x2dx\int\limits_{-\infty}^\infty e^{-x^2} dx

    Wenn Du das Integrieren fuer derart stupide haeltst, dann leite doch mal kurz den Zahlenwert dieses Integrals her. Das ist naemlich nicht soooo einfach, wenn man den Trick nicht kennt bzw. wenn einem die entsprechende Erfahrung im Integrieren fehlt.

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  • C

    Offen gesagt weiß ich nicht mal was du mit Zahlenwert meinst. Ich habe das Wort in dem Zusammenhang noch nie gehört, wenn du mir kurz einen Stups in die richtige Richtung geben könntest? 🙂

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  • W

    Naja, Du kannst das Integral ausrechnen und eine Zahl Z angeben, so dass Z=∫−∞∞e−x2dxZ=\int_{-\infty}^\infty e^{-x^2}\,dx. Ich hab's grad nicht mehr im Kopf und ausrechnen mag ich auch nicht, aber ich würde mal tippen, dass was ziemlich elegantes dabei heraus kommt. Bestimmt irgendwas mit π\pi oder so.

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  • G

    Ich löse mal auf, warum ich dieses Integral genannt habe...

    e−x2e^{-x^2}

    hat keine elementare Stammfunktion. Ok, Du kannst der Stammfunktion natürlich einen Namen geben und dann landest Du bei der "Fehlerfunktion", aber das Integral wirst Du typischerweise anders berechnen. Und zwar wie folgt...

    Du berechnest einfach nicht das Integral

    Z=∫−∞∞e−x2dxZ = \int\limits_{-\infty}^\infty e^{-x^2} dx,

    sondern das Quadrat dieses Integrals in folgender Form...

    Z2=∫−∞∞e−x2dx⋅∫−∞∞e−y2dyZ^2 = \int\limits_{-\infty}^\infty e^{-x^2} dx \cdot \int\limits_{-\infty}^\infty e^{-y^2} dy.

    Das Produkt dieser beiden Integrale kannst Du auch als ein einziges Integral schreiben...

    Z2=∫−∞∞∫−∞∞e−(x2+y2)dxdyZ^2 = \int\limits_{-\infty}^\infty \int\limits_{-\infty}^\infty e^{-(x^2 + y^2)} dxdy.

    Jetzt hast Du also ein zweidimensionales Integral, das auf den ersten Blick nicht leichter aussieht. Aber es ist wesentlich leichter. So ein Integral kann man nämlich auch nach Polarkoordinaten in der Ebene umschreiben. Und dann ergibt sich

    Z2=∫0∞∫02πre−r2dφdr=2π∫0∞re−r2drZ^2 = \int\limits_{0}^\infty \int\limits_{0}^{2\pi} r e^{-r^2} d\varphi dr = 2\pi \int\limits_{0}^\infty r e^{-r^2} dr

    Eine Stammfunktion zu

    f(r)=re−r2f(r) = r e^{-r^2}

    kennen wir aber. Und das ist

    F(r)=−12e−r2F(r) = -\frac{1}{2} e^{-r^2}.

    Damit ergibt sich

    Z2=2π(−12e−r2)∣0∞=2π⋅(0+12)=πZ^2 = \left.2\pi \left(-\frac{1}{2} e^{-r^2}\right)\right\vert_0^\infty = 2\pi \cdot (0 + \frac{1}{2}) = \pi.

    bzw. für Z die Wurzel daraus...

    Z=πZ=\sqrt{\pi}

    Ich denke, es ist klar geworden, dass das kein stupides Abspulen von Regeln ist. Du guckst Dir nicht einfach die Form des gegebenen Integrals an und sagst dann "Partielle Integration!" oder "Substitution!". Im Allgemeinen ist es komplizierter und Du musst ein Gefühl dafür haben, wie Du ein gegebenes Integral angehen kannst. Oft kommt man in dem Zusammenhang nur über ein paar Umwege bzw. sehr geschickte Anwendungen von Regeln auf das Ergebnis.

    Um die dafür notwendige Erfahrung zu kriegen, muss man einfach jede Menge integrieren. Die Erfahrung kriegt man nicht dadurch, dass man die Herleitung zur Partiellen Integration kennt. (...wobei ich sagen muss, dass man, wenn man diese Herleitung kennt, zumindest ohne Probleme schnell wieder die entsprechende Formel rekonstruieren kann, es ist also auch nicht unnütz, die Herleitungen bzw. Beweise zu kennen.)

    Das ist wie Programmieren: Du kannst auch nicht Programmieren, nur weil Du die Syntax einer Programmiersprache kennst.

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  • K

    Auch ein beliebter Trick: Von der reellen Achse in die komplexe Ebene wechseln.

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  • C

    Gregor schrieb:

    hat keine elementare Stammfunktion. Ok, Du kannst der Stammfunktion natürlich einen Namen geben und dann landest Du bei der "Fehlerfunktion",

    So weit war ich gestern auch schon, Wolframalpha* war so nett. 🙂 Nur habe ich erfi() vorher noch nie gesehen.

    Aber spricht diese Argumentation nicht für meine Sichtweise? In der Zeit, in der wir integriert haben, hätten wir auch Polarkoodinaten, zweidemensionale Integrale oder die Fehlerfunktion besprechen können. Es ist doch nicht so, dass ich dieses Integral durch reines Üben hätte lösen können, da fehlen einfach die Methoden. Mich stört ja auch nicht das grundsätzliche Lösen von Integralen, sondern die länger werdenen Aufgaben, ohne dass die eigentliche Komplexität zunimmt, falls das irgendwie verständlich ist.

    http://www.wolframalpha.com/input/?i=antiderivative+of+exp(x^2)

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  • *

    Hier ein Erfahrungsbericht aus aktuellem Anlass:

    Diese Woche habe ich wohl wieder mal eine Mathematik-Prüfung verkackt. Ich hatte einen schlechten Tag und die Prüfung war im Vergleich zum Vorjahr ziemlich happig - um nicht zu sagen: unfair. Im Vorjahr wurde sie als zu leicht kritisiert, aber der Dozent hat wohl ein wenig über das Ziel hinausgeschossen. So kann es passieren im Studium, und da kann man nichts machen. Da bereitet man sich wochenlang vor, und es nützt doch nichts.

    Man muss es gelassen nehmen. Vielleicht reichts ja doch noch, weil alle anderen ebenfalls so beschissen waren - und man offiziell nur 40% der Punkte braucht, um zu bestehen. Und wenn nicht, machen wir die Prüfung nächstes Semester halt nochmals :p

    Mein Eindruck der Prüfungssession des vergangenen Herbstsemesters ist, dass sich die Dozenten scheinbar darum bemüht haben, einen veritablen Fisting Contest zu organisieren.

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  • C

    /rant/ schrieb:

    Diese Woche habe ich wohl wieder mal eine Mathematik-Prüfung verkackt. Ich hatte einen schlechten Tag und die Prüfung war im Vergleich zum Vorjahr ziemlich happig - um nicht zu sagen: unfair. Im Vorjahr wurde sie als zu leicht kritisiert, aber der Dozent hat wohl ein wenig über das Ziel hinausgeschossen. So kann es passieren im Studium, und da kann man nichts machen. Da bereitet man sich wochenlang vor, und es nützt doch nichts.

    Die Schuld auf die Klausur und den Dozenten schieben ist immer leicht. 😉

    Ich würde erstmal die Noten-Statistiken abwarten, vielleicht ist es halb so wild.

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  • S

    Christoph schrieb:

    Die Schuld auf die Klausur und den Dozenten schieben ist immer leicht. 😉

    Nein, das ist berechtigt. Denn die Dozenten (gerade inner Mathematik) haben nix besseres zu tun als sich den ganzen Tag (bei ganz viel Kaffe) immer neue Fiesheiten auszudenken, die das ohnehin schon schwere Leben der Studenten nahezu unmöglich machen. 🤡

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  • W

    Kommen die überhaupt dazu? Die, die ich kenne, sind den ganzen Tag damit beschäftigt kleinen Kindern die Spielsachen zu klauen 🤡 . Naja, wenn man wirklich wochenlang gelernt hat, sollte einen eigentlich nichts mehr schocken können. Es gibt schon mitunter mal extrem 'umfangreiche' Klausuren, aber meist sehen die Verantwortlichen das bei der Korrektur selber ein und passen entsprechend den Notenspiegel an.

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  • G

    cooky451 schrieb:

    Gregor schrieb:

    hat keine elementare Stammfunktion. Ok, Du kannst der Stammfunktion natürlich einen Namen geben und dann landest Du bei der "Fehlerfunktion",

    So weit war ich gestern auch schon, Wolframalpha* war so nett. 🙂 Nur habe ich erfi() vorher noch nie gesehen.

    Aber spricht diese Argumentation nicht für meine Sichtweise? In der Zeit, in der wir integriert haben, hätten wir auch Polarkoodinaten, zweidemensionale Integrale oder die Fehlerfunktion besprechen können. Es ist doch nicht so, dass ich dieses Integral durch reines Üben hätte lösen können, da fehlen einfach die Methoden. Mich stört ja auch nicht das grundsätzliche Lösen von Integralen, sondern die länger werdenen Aufgaben, ohne dass die eigentliche Komplexität zunimmt, falls das irgendwie verständlich ist.

    http://www.wolframalpha.com/input/?i=antiderivative+of+exp(x^2)

    cooky451 schrieb:

    Was mich aber tatsächlich stört ist, dass die mit Abstand schwierigste Aufgabe in Klausuren darin besteht, ellenlange Funktionen ohne Vorzeichenfehler abzuleiten.

    1. ...den Kommentar kann ich mir nicht verkneifen... 😉 Wenn ich mir das "erfi" angucke, dann wurden Dir offensichtlich die Vorzeichenfehler noch nicht gut genug ausgetrieben. Vielleicht solltest Du noch ein bisschen mit komplizierten Funktionen mit vielen Vorzeichen üben! 😉

    2. Ich befürworte es durchaus, dass mehr Mathematik in der Schule gemacht werden sollte. Trotzdem ist es wichtig, in jedem Teilgebiet das Handwerkszeug zu lernen. Und das heißt üben, üben, üben bzw. rechnen, rechnen, rechnen.

    Man ist immer sehr schnell dabei, das rechnen gegenüber dem Beweisen als etwas "minderwertiges" darzustellen. Aber das stimmt so nicht. Oft ist das Beweisen nichts anderes als Rechnen. Wenn man nicht rechnen kann, dann kann man auch nichts beweisen.

    Hier ist mal ein Beispiel für eine Behauptung, die man im Prinzip durch direktes Ausrechnen beweist:

    Du kennst den Satz von Pythagoras, der immer wie folgt veranschaulicht wird...

    http://44428.nibis.de/mathe/pythagoras.jpg

    ...mir geht es aber nur um die Skizze und nicht um den Satz. Wie Du siehst, ist da auf jeder Seite des Dreiecks das jeweilige Quadrat abgetragen. So etwas machen wir jetzt bei einem beliebigen Viereck ABCD. Nimm also mal an, Du hast ein beliebiges Viereck mit ganz beliebigen Winkeln und Längen und dazu die Quadrate auf jeder Seite des Vierecks.

    Behauptung: Wenn Du die Mittelpunkte der jeweils gegenüberliegenden Quadrate mit einander verbindest, dann erhältst Du 2 Strecken, die senkrecht auf einander stehen und die gleiche Länge haben. (Das heißt allerdings nicht, dass sie sich auch schneiden müssen.)

    Derartige Sätze kann man beweisen. ...und das geht durch direktes ausrechnen.

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    Christoph schrieb:

    /rant/ schrieb:

    Diese Woche habe ich wohl wieder mal eine Mathematik-Prüfung verkackt. Ich hatte einen schlechten Tag und die Prüfung war im Vergleich zum Vorjahr ziemlich happig - um nicht zu sagen: unfair. Im Vorjahr wurde sie als zu leicht kritisiert, aber der Dozent hat wohl ein wenig über das Ziel hinausgeschossen. So kann es passieren im Studium, und da kann man nichts machen. Da bereitet man sich wochenlang vor, und es nützt doch nichts.

    Die Schuld auf die Klausur und den Dozenten schieben ist immer leicht. 😉

    Ich würde erstmal die Noten-Statistiken abwarten, vielleicht ist es halb so wild.

    Es ist nun zwar auch schon wieder 2 Wochen her, aber ich habe inzwischen meine Resultate bekommen. Die Prüfung war so schwierig, dass der Noten-Schlüssel massiv korrigiert werden musste. Bestnote bei uns ist eine 6 (merke: in der Schweiz ist es ja umgekehrt) und ich hatte eine 5, obwohl ich schwer damit gerechnet hatte, nicht zu bestehen. Für viele andere hat es freilich nicht mehr gereicht, was natürlich ärgerlich ist.

    Fazit: Es ist doch machbar, aber man muss sich manchmal reichlich den ***** aufreissen. Und unnötig Panik schieben 😉

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