Mathematische Modelle

1D-Interface Problem

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Der Temperaturverlauf in der Umgebung eines Kontaktbereiches wird mithilfe des nachfolgenden 1-D-Modellproblems analysiert. Für die numerische Lösung der heat equation in komplizierten 3-D-Geometrien lassen sich hiermit Rückschlüsse zur Auflösung des evtl. großen Temperaturgradienten (Feinheit des Gitters im Kontaktbereich) bzw. zur Konstruktion von Ansatzfunktionen fürs XFEM-Verfahren gewinnen. Zwei, jeweils einseitig unendlich […]

Programmierung

Modulares Potenzieren

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\(\newcommand{\Mod}[1]{\ \mathrm{mod}\ #1}\)Für einen Primzahltest (kleiner Fermatscher Satz) wird die Auswertung von$$a^{p-1} \Mod{p} , \qquad 0< a < p , \quad a,p \in \mathbb{N}$$ für große Zahlen $a$ und $p$ benötigt. Die naive Berechnung, bestimme erst $a^{p-1}$ und dann die Restklasse, ist aussichtslos: sind $a$ und $p$ 10-stellig, dann besitzt […]

Programmierung

SageMath

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SageMathCell SageMath ist ein quelloffenes und kostenloses Computeralgebrasystem (CAS). Mit dem Programm lassen sich Terme (symbolische Ausdrücke) umstellen, faktorisieren, vereinfachen, differenzieren, integrieren und vieles mehr. Beispielhaft sei die die Reihenentwicklung einer Funktion genannt. An dieser Stelle wird SageMath zur Visualisierung genutzt: die Pyramide der Basisfunktionen zu den hemisphärischen Kugelflächenfunktionen für […]

Mathematische Modelle

Hemisphärische Kugelflächenfunktionen

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Mittels der Transformation $\theta \rightarrow 2\,\cos(\theta)-1$, die das Intervall $[0,\pi/2]$ nach $[-1,1]$ abbildet, lassen sich Kugelflächenfunktionen auf der Halbkugel erklären. Basisfunktionen Gautron [1] stellt eine Basis aus Kugelflächenfunktionen für die Hemisphäre vor: $$ \newcommand{\R}{\mathbb{C}} \newcommand{\R}{\mathbb{R}} \newcommand{\N}{\mathbb{N}} \newcommand{\Z}{\mathbb{Z}} $$ Seien $l \in \N$, $m \in \Z$ mit $|m| \leq l$, $\phi […]