Klaus Höllig – författare

Compactly supported smooth piecewise polynomial functions provide an efficient tool for the approximation of curves and surfaces and other smooth functions of one and several arguments. Since they are locally polynomial, they are easy to evaluate. Since they are smooth, they can be used when smoothness is required, as in the numerical solution of partial differential equations (in the Finite Element method) or the modeling of smooth sur­ faces (in Computer Aided Geometric Design). Since they are compactly supported, their linear span has the needed flexibility to approximate at all, and the systems to be solved in the construction of approximations are 'banded'. The construction of compactly supported smooth piecewise polynomials becomes ever more difficult as the dimension, s, of their domain G ~ IRs, i. e. , the number of arguments, increases. In the univariate case, there is only one kind of cell in any useful partition, namely, an interval, and its boundary consists of two separated points, across which polynomial pieces would have to be matched as one constructs a smooth piecewise polynomial function. This can be done easily, with the only limitation that the num­ ber of smoothness conditions across such a breakpoint should not exceed the polynomial degree (since that would force the two joining polynomial pieces to coincide). In particular, on any partition, there are (nontrivial) compactly supported piecewise polynomials of degree ~ k and in C(k-l), of which the univariate B-spline is the most useful example.

The finite element method (FEM) has become the most widely accepted general-purpose technique for numerical simulations in engineering and applied mathematics. Principal applications arise in continuum mechanics, fluid flow, thermodynamics, and field theory. In these areas, computational methods are essential and benefit strongly from the enormous advances in computer technology. B-splines play an important role in approximation and geometric modeling. They are used in data fitting, computer-aided design (CAD), automated manufacturing (CAM), and computer graphics.Finite Element Methods with B-Splines describes new weighted approximation techniques, combining the computational advantages of B-splines and standard finite elements. In particular, no grid generation is necessary, which eliminates a difficult and often time-consuming preprocessing step. The meshless methods are very efficient and yield highly accurate solutions with relatively few parameters. This is illustrated for typical boundary value problems in fluid flow, heat conduction, and elasticity.Topics discussed by the author include basic finite element theory, algorithms for B-splines, weighted bases, stability and error estimates, multigrid techniques, applications, and numerical examples. The text is essentially self-contained and easily accessible to graduate students in mathematics, engineering, and computer sciences. The new concepts are also of interest to academic researchers and to scientists in industry who are developing finite element software. Some basic facts on functional analysis and partial differential equations, which are required, are listed in the appendix.

Compactly supported smooth piecewise polynomial functions provide an efficient tool for the approximation of curves and surfaces and other smooth functions of one and several arguments. Since they are locally polynomial, they are easy to evaluate. Since they are smooth, they can be used when smoothness is required, as in the numerical solution of partial differential equations (in the Finite Element method) or the modeling of smooth sur­ faces (in Computer Aided Geometric Design). Since they are compactly supported, their linear span has the needed flexibility to approximate at all, and the systems to be solved in the construction of approximations are 'banded'. The construction of compactly supported smooth piecewise polynomials becomes ever more difficult as the dimension, s, of their domain G ~ IRs, i. e. , the number of arguments, increases. In the univariate case, there is only one kind of cell in any useful partition, namely, an interval, and its boundary consists of two separated points, across which polynomial pieces would have to be matched as one constructs a smooth piecewise polynomial function. This can be done easily, with the only limitation that the num­ ber of smoothness conditions across such a breakpoint should not exceed the polynomial degree (since that would force the two joining polynomial pieces to coincide). In particular, on any partition, there are (nontrivial) compactly supported piecewise polynomials of degree ~ k and in C(k-l), of which the univariate B-spline is the most useful example.

B-splines are fundamental to approximation and data fitting, geometric modeling, automated manufacturing, computer graphics, and numerical simulation. With an emphasis on key results and methods that are most widely used in practice, this textbook provides a unified introduction to the basic components of B-spline theory: approximation methods (mathematics), modeling techniques (engineering), and geometric algorithms (computer science).A supplemental Web site will provide a collection of problems with solutions available for instructors, slides for use in lectures, and programs with demos.Audience: Approximation and Modeling with B-Splines is appropriate as an advanced undergraduate or first-year graduate text for courses on splines or approximation and geometric modeling for students in mathematics, engineering, and computer science. Practitioners in these fields who are using B-splines in numerical simulations, computer-aided design, and visualization will also find the book useful in their work.

Mehr als 600 typische Klausur- und Übungsaufgaben zur Höheren Mathematik für Ingenieure, Natur- und Wirtschaftswissenschaftler mit detaillierten Lösungen ermöglichen eine optimale Vorbereitung auf Prüfungen und erleichtern die Bearbeitung von Übungsblättern. Darüber hinaus illustrieren Programmieraufgaben den Einsatz von MATLAB® und MapleTM bei zentralen mathematischen Problemstellungen. Die vierte Auflage enthält eine Reihe neuer Aufgaben und insbesondere Tests zur Erfolgskontrolle. Inhalt dieses ersten BandesMathematische Grundlagen Vektorrechnung Differentialrechnung Integralrechnung Anwendungen mathematischer SoftwareErgänzt werden die Bände der Neuauflage durch Präsentationsfolien zu den Themengebieten der Höheren Mathematik sowie das Lexikon und die Aufgabensammlung von Mathematik-Online.Diese Internet-Angebote bieten insbesondere ausführliche Beschreibungen mathematischer Lehrsätze und Methoden und ermöglichen, erlernte Techniken interaktiv zu überprüfen.

Mehr als 700 typische Klausur- und Übungsaufgaben zur Höheren Mathematik für Ingenieure, Natur- und Wirtschaftswissenschaftler mit detaillierten Lösungen ermöglichen eine optimale Vorbereitung auf Prüfungen und erleichtern die Bearbeitung von Übungsblättern. Darüber hinaus illustrieren Programmieraufgaben den Einsatz von MATLAB® und Maple™ bei zentralen mathematischen Problemstellungen.Die vierte Auflage enthält eine Reihe neuer Aufgaben und insbesondere Tests zur Erfolgskontrolle. Inhalt dieses zweiten Bandes:Lineare AlgebraDifferentialrechnung in mehreren VeränderlichenMehrdimensionale IntegrationAnwendungen mathematischer SoftwareErgänzt werden die Bände der Neuauflage durch Präsentationsfolien zu den Themengebieten der Höheren Mathematik sowie das Lexikon und die Aufgabensammlung von Mathematik-Online. Diese Internet-Angebote bieteninsbesondere ausführliche Beschreibungen mathematischer Lehrsätze und Methoden und ermöglichen, erlernte Techniken interaktiv zu überprüfen.Die AutorenKlaus Höllig promovierte 1979 in Bonn, lehrte als Professor of Mathematics and Computer Sciences an der University of Wisconsin-Madison und leitete anschließend den Lehrstuhl für Numerik und Geometrische Modellierung an der Universität Stuttgart. Er ist Mitbegründer von Mathematik-Online, einem Internet-Portal zur Höheren Mathematik.Jörg Hörner ist seit mehr als 20 Jahren an der Universität Stuttgart in der Mathematik-Ausbildung von Ingenieuren und Naturwissenschaftlern tätig. Er ist technischer Leiter von Mathematik-Online und entwickelt unter anderem Software und Demos zur Illustration mathematischer Verfahren.

Mehr als 700 typische Klausur- und Übungsaufgaben zur Höheren Mathematik für Ingenieure, Natur- und Wirtschaftswissenschaftler mit detaillierten Lösungen ermöglichen eine optimale Vorbereitung auf Prüfungen und erleichtern die Bearbeitung von Übungsblättern. Darüber hinaus illustrieren Programmieraufgaben den Einsatz von MATLAB® und Maple™ bei zentralen mathematischen Problemstellungen.Die vierte Auflage enthält eine Reihe neuer Aufgaben und insbesondere Tests zur Erfolgskontrolle. Inhalt dieses dritten BandesVektoranalysisDifferentialgleichungen Fourier-AnalysisKomplexe AnalysisAnwendungen mathematischer Software  Ergänzt werden die Bände der Neuauflage durch Präsentationsfolien zu den Themengebieten der Höheren Mathematik sowie das Lexikon und die Aufgabensammlung von Mathematik-Online. Diese Internet-Angebote bieten insbesondere ausführliche Beschreibungen mathematischer Lehrsätze und Methoden und ermöglichen, erlernte Techniken interaktiv zu überprüfen.

Mehr als 700 typische Klausur- und Übungsaufgaben zur Höheren Mathematik für Ingenieure, Natur- und Wirtschaftswissenschaftler mit detaillierten Lösungen ermöglichen eine optimale Vorbereitung auf Prüfungen und erleichtern die Bearbeitung von Übungsblättern. Darüber hinaus illustrieren Programmieraufgaben den Einsatz von MATLAB® und MapleTM bei zentralen mathematischen Problemstellungen. Neu in der fünften, deutlich erweiterten Auflage der nun thematisch gegliederten Buchserie sind Aufgabenvarianten, mit denen die beschriebenen Lösungstechniken unmittelbar geübt werden können. Inhalt des vorliegenden Bandes „Differentialgleichungen“:Differentialgleichungen erster OrdnungDifferentialgleichungen zweiter OrdnungLaplace-TransformationDifferentialgleichungssystemeDie AutorenKlaus Höllig promovierte 1979 in Bonn, lehrte als Professor of Mathematics and Computer Sciences an der University of Wisconsin-Madison und leitete anschließend den Lehrstuhl für Numerik und Geometrische Modellierung an der Universität Stuttgart. Er ist Mitbegründer von Mathematik-Online, einem Internet-Portal zur Höheren Mathematik.Jörg Hörner ist seit über 20 Jahren an der Universität Stuttgart in der Mathematik-Ausbildung von Ingenieuren und Naturwissenschaftlern tätig. Er ist technischer Leiter von Mathematik-Online und entwickelt unter anderem Software und Demos zur Illustration mathematischer Verfahren.