From 2db90bfe4b174570424c408f04000902411d8755 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Joshua Baer Date: Mon, 12 Apr 2021 21:51:55 +0200 Subject: update to current state of book --- .../30-endlichekoerper/images/binomial2.tex | 650 ++++---- .../30-endlichekoerper/images/binomial5.tex | 874 +++++----- buch/chapters/40-eigenwerte/chapter.tex | 100 +- buch/chapters/40-eigenwerte/images/Makefile | 88 +- buch/chapters/40-eigenwerte/images/minmax.tex | 268 +-- buch/chapters/40-eigenwerte/spektraltheorie.tex | 1604 +++++++++--------- buch/chapters/60-gruppen/chapter.tex | 94 +- buch/chapters/60-gruppen/images/Makefile | 50 +- buch/chapters/60-gruppen/images/karten.tex | 224 +-- buch/chapters/60-gruppen/images/kartenkreis.tex | 378 ++--- buch/chapters/60-gruppen/images/phasenraum.tex | 186 +-- buch/chapters/60-gruppen/images/scherungen.tex | 314 ++-- buch/chapters/60-gruppen/images/sl2.tex | 292 ++-- buch/chapters/60-gruppen/images/torus.pov | 378 ++--- buch/chapters/60-gruppen/lie-algebren.tex | 1294 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Eigenwerte und Eigenvektoren -% -% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -% -\chapter{Eigenwerte und Eigenvektoren -\label{buch:chapter:eigenwerte-und-eigenvektoren}} -\lhead{Eigenwerte und Eigenvektoren} -\rhead{} -Die algebraischen Eigenschaften einer Matrix $A$ sind eng mit der -Frage nach linearen Beziehungen unter den Potenzen von $A^k$ verbunden. -Im Allgemeinen ist die Berechnung dieser Potenzen eher unübersichtlich, -es sei denn, die Matrix hat eine spezielle Form. -Die Potenzen einer Diagonalmatrix erhält man, indem man die Diagonalelemente -potenziert. -Auch für Dreiecksmatrizen ist mindestens die Berechnung der Diagonalelemente -von $A^k$ einfach. -Die Theorie der Eigenwerte und Eigenvektoren ermöglicht, Matrizen in -eine solche besonders einfache Form zu bringen. - -In Abschnitt~\ref{buch:section:grundlagen} werden die grundlegenden -Definitionen der Eigenwerttheorie in Erinnerung gerufen. -Damit kann dann in Abschnitt~\ref{buch:section:normalformen} -gezeigt werden, wie Matrizen in besonders einfache Form gebracht -werden können. -Die Eigenwerte bestimmen auch die Eigenschaften von numerischen -Algorithmen, wie in den Abschnitten~\ref{buch:section:spektralradius} -und \ref{buch:section:numerisch} dargestellt wird. -Für viele Funktionen kann man auch den Wert $f(A)$ berechnen, unter -geeigneten Voraussetzungen an den Spektralradius. -Dies wird in Abschnitt~\ref{buch:section:spektraltheorie} beschrieben. - - -\input{chapters/40-eigenwerte/grundlagen.tex} -\input{chapters/40-eigenwerte/normalformen.tex} -\input{chapters/40-eigenwerte/spektralradius.tex} -\input{chapters/40-eigenwerte/spektraltheorie.tex} -%\input{chapters/40-eigenwerte/numerisch.tex} - -\section*{Übungsaufgaben} -\rhead{Übungsaufgaben} -\aufgabetoplevel{chapters/40-eigenwerte/uebungsaufgaben} -\begin{uebungsaufgaben} -\uebungsaufgabe{4001} -\uebungsaufgabe{4002} -\uebungsaufgabe{4003} -\uebungsaufgabe{4004} -\uebungsaufgabe{4005} -\end{uebungsaufgaben} - +% +% chapter.tex -- Kapitel über Eigenwerte und Eigenvektoren +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\chapter{Eigenwerte und Eigenvektoren +\label{buch:chapter:eigenwerte-und-eigenvektoren}} +\lhead{Eigenwerte und Eigenvektoren} +\rhead{} +Die algebraischen Eigenschaften einer Matrix $A$ sind eng mit der +Frage nach linearen Beziehungen unter den Potenzen von $A^k$ verbunden. +Im Allgemeinen ist die Berechnung dieser Potenzen eher unübersichtlich, +es sei denn, die Matrix hat eine spezielle Form. +Die Potenzen einer Diagonalmatrix erhält man, indem man die Diagonalelemente +potenziert. +Auch für Dreiecksmatrizen ist mindestens die Berechnung der Diagonalelemente +von $A^k$ einfach. +Die Theorie der Eigenwerte und Eigenvektoren ermöglicht, Matrizen in +eine solche besonders einfache Form zu bringen. + +In Abschnitt~\ref{buch:section:grundlagen} werden die grundlegenden +Definitionen der Eigenwerttheorie in Erinnerung gerufen. +Damit kann dann in Abschnitt~\ref{buch:section:normalformen} +gezeigt werden, wie Matrizen in besonders einfache Form gebracht +werden können. +Die Eigenwerte bestimmen auch die Eigenschaften von numerischen +Algorithmen, wie in den Abschnitten~\ref{buch:section:spektralradius} +und \ref{buch:section:numerisch} dargestellt wird. +Für viele Funktionen kann man auch den Wert $f(A)$ berechnen, unter +geeigneten Voraussetzungen an den Spektralradius. +Dies wird in Abschnitt~\ref{buch:section:spektraltheorie} beschrieben. + + +\input{chapters/40-eigenwerte/grundlagen.tex} +\input{chapters/40-eigenwerte/normalformen.tex} +\input{chapters/40-eigenwerte/spektralradius.tex} +\input{chapters/40-eigenwerte/spektraltheorie.tex} +%\input{chapters/40-eigenwerte/numerisch.tex} + +\section*{Übungsaufgaben} +\rhead{Übungsaufgaben} +\aufgabetoplevel{chapters/40-eigenwerte/uebungsaufgaben} +\begin{uebungsaufgaben} +\uebungsaufgabe{4001} +\uebungsaufgabe{4002} +\uebungsaufgabe{4003} +\uebungsaufgabe{4004} +\uebungsaufgabe{4005} +\end{uebungsaufgaben} + diff --git a/buch/chapters/40-eigenwerte/images/Makefile b/buch/chapters/40-eigenwerte/images/Makefile index 54b36d5..4d882f0 100644 --- a/buch/chapters/40-eigenwerte/images/Makefile +++ b/buch/chapters/40-eigenwerte/images/Makefile @@ -1,44 +1,44 @@ -# -# Makefile -# -# (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rappersil -# -all: sp.pdf nilpotent.pdf kernbild.pdf kombiniert.pdf \ - wurzelapprox.pdf wurzel.pdf dimjk.pdf jknilp.pdf \ - normalform.pdf minmax.pdf - -sp.pdf: sp.tex sppaths.tex - pdflatex sp.tex - -sppaths.tex: spbeispiel.m - octave spbeispiel.m - -nilpotent.pdf: nilpotent.tex - pdflatex nilpotent.tex - -kernbild.pdf: kernbild.tex bild2.jpg kern2.jpg - pdflatex kernbild.tex - -kombiniert.pdf: kombiniert.tex kombiniert.jpg - pdflatex kombiniert.tex - -wurzelapprox.pdf: wurzelapprox.tex wa.tex - pdflatex wurzelapprox.tex - -wa.tex: wa.m - octave wa.m - -wurzel.pdf: wurzel.tex - 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Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\documentclass[tikz]{standalone} +\usepackage{amsmath} +\usepackage{times} +\usepackage{txfonts} +\usepackage{pgfplots} +\usepackage{csvsimple} +\usetikzlibrary{arrows,intersections,math} +\begin{document} +\def\skala{1} +\begin{tikzpicture}[>=latex,thick,scale=\skala] + +\definecolor{darkgreen}{rgb}{0,0.5,0} + +\def\mittellinie{ + plot[domain=0:6.2832,samples=400] + ({\x},{0.5*(sin(180*\x/3.14159)+cos(180*\x/3.14159))}) +} + +\begin{scope} + \fill[color=darkgreen!20] + plot[domain=0:6.2832,samples=360] + ({\x},{sin(180*\x/3.1415)}) + -- + plot[domain=6.2832:0,samples=360] + ({\x},{cos(180*\x/3.1415)}) + -- cycle; + \foreach \x in {0.5,1,...,6}{ + \draw[color=darkgreen] + ({\x},{sin(180*\x/3.1415)}) + -- + ({\x},{cos(180*\x/3.1415)}); + } + + \node[color=darkgreen] at (2,-0.8) [left] {$|f(x)-g(x)|$}; + \draw[color=darkgreen,line width=0.3pt] (2,-0.8) -- (2.5,-0.7); + + \draw[color=blue,line width=1.4pt] 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+ +\begin{scope}[xshift=-3.4cm,yshift=-4.6cm] + \fill[color=darkgreen!20] + \mittellinie + -- + plot[domain=6.2832:0,samples=400] + ({\x},{0.5*(sin(180*\x/3.14159)+cos(180*\x/3.14159)+abs(sin(180*\x/3.14159)-cos(180*\x/3.14159)))}) + -- cycle; + \foreach \x in {0.5,1,...,6}{ + \draw[color=darkgreen] + ({\x},{0.5*(sin(180*\x/3.14159)+cos(180*\x/3.14159)+abs(sin(180*\x/3.14159)-cos(180*\x/3.14159)))}) + -- + ({\x},{0.5*(sin(180*\x/3.14159)+cos(180*\x/3.14159))}); + } + \draw[color=darkgreen,line width=1.4pt] + plot[domain=6.2832:0,samples=400] + ({\x},{0.5*(sin(180*\x/3.14159)+cos(180*\x/3.14159)+abs(sin(180*\x/3.14159)-cos(180*\x/3.14159)))}); + + \node[color=darkgreen] at (2,-0.3) [left] {$|f(x)-g(x)|$}; + \draw[color=darkgreen,line width=0.3pt] (2,-0.3) -- (2.5,0.2); + + \draw[color=purple!50,line width=1.4pt] \mittellinie; + \pgfmathparse{0.75*3.1415+\s} + \xdef\x{\pgfmathresult} + \node[color=darkgreen] at (\x,{sin(180*\x/3.1415)}) [above right] + {$\max(f(x),g(x))$}; + 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\draw[color=purple!50,line width=1.4pt] \mittellinie; + \pgfmathparse{0.75*3.1415-\s} + \xdef\x{\pgfmathresult} + \node[color=darkgreen] at (\x,{cos(180*\x/3.1415)}) [below left] + {$\min(f(x),g(x))$}; + \node[color=purple!50] at ({0.25*3.1415},0.7) [above right] + {$\frac12(f(x)+g(x))$}; + \draw[->] (-0.1,0) -- (6.5,0) coordinate[label={$x$}]; + \draw[->] (0,-1.1) -- (0,1.3) coordinate[label={right:$y$}]; +\end{scope} + +\end{tikzpicture} +\end{document} + diff --git a/buch/chapters/40-eigenwerte/spektraltheorie.tex b/buch/chapters/40-eigenwerte/spektraltheorie.tex index 466b99e..367a4c9 100644 --- a/buch/chapters/40-eigenwerte/spektraltheorie.tex +++ b/buch/chapters/40-eigenwerte/spektraltheorie.tex @@ -1,802 +1,802 @@ -% -% spektraltheorie.tex -% -% (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil -% -\section{Spektraltheorie -\label{buch:section:spektraltheorie}} -Aufgabe der Spektraltheorie ist, Bedingungen an eine Matrix $A$ und eine -Funktion $f(z)$ zu finden, unter denen es möglich ist, $f(A)$ auf -konsistente Art und Weise zu definieren. -Weiter müssen Methoden entwickelt werden, mit denen $f(A)$ berechnet -werden kann. -Für ein Polynom $p(z)$ ist $p(A)$ durch einsetzen definiert. -Für Funktionen, die sich nicht durch ein Polynom darstellen lassen, -muss eine Approximation der Funktion durch Polynome verwendet werden. -Sei also $p_n(z)$ eine Folge von Polynomen, die als Approximation der -Funktion $f(z)$ verwendet werden soll. -Das Ziel ist, $f(A)$ als den Grenzwert der Matrixfolge $p_n(A)$ -zu definieren. - -Zunächst ist nicht klar, wie eine solche Folge gewählt werden muss. -Es muss eine Teilmenge von $K\subset\mathbb{C}$ spezifiziert werden, -auf der die Funktionenfolge $p_n(z)$ konvergieren muss, -damit auch die Konvergenz der Matrizenfolge $p_n(A)$ garantiert ist. -Auch die Art der Konvergenz von $p_n(z)$ auf der Menge $K$ ist noch -unklar. -Da der Abstand zweier Matrizen $A$ und $B$ in der Operatornorm -mit der grössten Abweichung $\|(A-B)v\|$ für Einheitsvektoren $v$ -gemessen wird, ist es einigermassen plausibel, dass -die grösse Abweichung zwischen zwei Polynomen $|p(z) - q(z)|$ auf -der Menge $K$ kleine sein muss, wenn $\|p(A)-q(A)\|$ klein -sein soll. -Da die Differenz $p(z)-q(z)$ für beliebige Polynome, die sich nicht -nur um eine Konstante unterscheiden, mit $z$ über alle Grenzen wächst, -muss $K$ beschränkt sein. -Gesucht ist also eine kompakte Menge $K\subset\mathbb{C}$ und eine -Folge $p_n(z)$ von Polynomen, die auf $K$ gleichmässig gegen $f(z)$ -konvergieren. -Die Wahl von $K$ muss sicherstellen, dass für jede gleichmässig -konvergente Folge von Polynomen $p_n(z)$ auch die Matrizenfolge -$p_n(A)$ konvergiert. - -Es wird sich zeigen, dass die Menge $K$ das Spektrum von $A$ ist, -also eine endliche Teilmenge von $\mathbb{C}$. -Jede Funktion kann auf so einer Menge durch Polynome exakt wiedergegeben -werden. -Es gibt insbesondere Folgen von Polynomen, die eingeschränkt -auf das Spektrum gleich sind, also $p_n(z)=p_m(z)$ für alle $z\in K$, -die aber ausserhalb des Spektrums alle verschieden sind. -Als Beispiel kann die Matrix -\[ -N=\begin{pmatrix}0&1\\0&0\end{pmatrix} -\] -herangezogen werden. -Ihr Spektrum ist $\operatorname{Sp}(N)=\{0\}\subset\mathbb{C}$. -Zwei Polynome stimmen genau dann auf $\operatorname{Sp}(N)$ überein, -wenn der konstante Koeffizient gleich ist. -Die Polynome $p(z)=z$ und $q(z)=z^2$ stimmen daher auf dem Spektrum -überein. -Für die Matrizen gilt aber $p(N)=N$ und $q(N)=N^2=0$, die Matrizen -stimmen also nicht überein. -Es braucht also zusätzliche Bedingungen an die Matrix $A$, die -sicherstellen, dass $p(A)=0$ ist, wann immer $p(z)=0$ für -$z\in\operatorname{Sp}(A)$ gilt. - -In diesem Abschnitt sollen diese Fragen untersucht werden. -In Abschnitt~\ref{buch:subsection:approximation-durch-polynome} -wird gezeigt, wie sich Funktionen durch Polynome approximieren -lassen, woraus sich dann Approximationen von $f(A)$ für diagonalisierbare -Matrizen mit reellen Eigenwerten ergeben. - -Der Satz von Stone-Weierstrass, der in -Abschnitt~\ref{buch:subsetion:stone-weierstrass} dargestellt wird, -ist ein sehr allgemeines Approximationsresultat, welches nicht nur -zeigt, dass die Approximation unter sehr natürlichen Voraussetzungen -beliebig genau möglich ist, sondern uns im komplexen Fall auch -weitere Einsicht dafür geben kann, welche Voraussetzungen an eine -komplexe Matrix gestellt werden müssen, damit man damit rechnen kann, -dass die Approximation zu einer konsistenten Definition von $f(A)$ führt. - -% -% Approximation -% -\subsection{Approximation durch Polynome -\label{buch:subsection:approximation-durch-polynome}} -Die der Berechnung von $f(A)$ für eine beleibige stetige Funktion, -die sich nicht als Potenzreihe schreiben lässt, verwendet Approximationen -von Polynomen. -Die numerische Mathematik hat eine grosse Menge von solchen -Approximationsverfahren entwickelt, wovon zwei kurz (ohne Beweise) -vorgestellt werden sollen. - -\subsubsection{Das Legendre-Interpolationspolynom} -Zu vorgegebenen, verschiedenen Zahlen $z_i\in\mathbb{C}$, $0\le i\le n$, -die auch die {\em Stützstellen} genannt werden, -gibt es immer ein Polynom vom Grade $n$, welches in den $z_i$ vorgegebene -Werte $f(z_i)$ annimmt. -Ein solches Polynom lässt sich im Prinzip mit Hilfe eines linearen -Gleichungssystems finden, man kann aber auch direkt eine Lösung -konstruieren. -Dazu bildet man erst die Polynome -\begin{align*} -l(z) &= (z-z_0)(z-z_1)\dots (z-z_n) \qquad\text{und} -\\ -l_i(z) &= (z-z_0)\dots \widehat{(z-z_i)}\dots (z-z_n). -\end{align*} -Darin bedeutet der Hut, dass dieser Term weggelassen werden soll. -Für $z\ne z_i$ ist $l_i(z)=l(z)/(z-z_i)$. -Die Polynome -\[ -k_i(z) -= -\frac{l_i(z)}{l_i(z_i)} -= -\frac{(z-z_0)\dots \widehat{(z-z_i)}\dots (z-z_n)}{(z_i-z_0)\dots \widehat{(z_i-z_i)}\dots (z_i-z_n)} -\] -haben die Eigenschaft -$k_i(z_j)=\delta_{ij}$. -Damit lässt sich jetzt ein Polynom -\[ -p(z) = \sum_{j=0}^n f(z_j) \frac{l_j(z)}{l_j(z_j)} -\] -vom Grad $n$ konstruieren, welches die Werte -\[ -p(z_i) -= -\sum_{j=0}^n f(z_j) \frac{l_j(z_i)}{l_j(z_j)} -= -\sum_{j=0}^n f(z_j) \delta_{ij} -= -f_(z_i) -\] -annimmt. -Das Polynom $p(z)$ heisst das {\em Legendre-Interpolationspolynom}. - -Zwar lässt sich also für eine endliche Menge von komplexen Zahlen immer -ein Polynom finden, welches vorgeschriebene Wert in allen diesen Zahlen -annimmt, doch ist die Stabilität für grosse $n$ eher beschränkt. - - -\subsubsection{Gleichmassige Approximation mit Bernstein-Polynomen} -Das Legendre-Interpolationspolynom nimmt in den Stützstellen die -verlangten Werte an, aber ausserhalb der Stützstellen ist nicht -garantiert, dass man eine gute Approximation einer Funktion $f(z)$ -erhält. - -Für die Approximation auf einem reellen Interval $[a,b]$ hat -Sergei Natanowitsch Bernstein ein -Dazu werden zuerst die reellen Bernsteinpolynome vom Grad $n$ -durch -\begin{align*} -B_{i,n}(t) = \binom{n}{i} t^i(1-t)^{n-i}. -\end{align*} -definiert. -Als Approximationspolynom für die auf dem Interval -$[0,1]$ definierte, stetige Funktion $f(t)$ kann man dann -\[ -B_n(f)(t) -= -\sum_{i=0}^n B_{i,n}(t) f\biggl(\frac{i}{n}\biggr) -\] -verwenden. -Die Polynome $B_n(f)(t)$ konvergieren gleichmässig auf $[0,1]$ -gegen die Funktion $f(t)$. -Über die Konvergenz ausserhalb des reellen Intervalls wird nichts -ausgesagt. -Die Approximation mit Bernstein-Polynomen ist daher nur sinnvoll, -wenn man weiss, dass die Eigenwerte der Matrix reell sind, was im -wesentlichen auf diagonalisierbare Matrizen führt. - -Für ein anderes Interval $[a,b]$ kann man ein Approximationspolynom -erhalten, indem man die affine Transformation -$s\mapsto (s-a)/(b-a)$ -von $[a,b]$ auf $[0,1]$ -verwendet. - -% -% Der Satz von Stone-Weierstrass -% -\subsection{Der Satz von Stone-Weierstrasss -\label{buch:subsetion:stone-weierstrass}} -Der Satz von Stone-Weierstrass behandelt im Gegensatz zu den in -Abschnitt~\ref{buch:subsection:approximation-durch-polynome} -besprochenen Approximationsmethoden nicht nur Funktionen von -reellen Variablen durch Polynome. -Vielmehr kann das Definitionsgebiet irgend eine abgeschlossene -und beschränkte Teilmenge eines reellen oder komplexen Vektorraumes -sein und die Funktionen können Polynome aber auch viel allgemeinere -Funktionen verwendet werden, wie zum Beispiel die Funktionen -$x\mapsto \cos nx$ und $x\mapsto \sin nx$ definiert auf dem -Intervall $[0,2\pi]$. -In diesem Fall liefert der Satz von Stone-Weierstrass die Aussage, -dass sich jede stetige periodische Funktion gleichmässig durch -trigonometrische Polynome approximieren lässt. - -Die Aussage des Satz von Stone-Weierstrass über reelle Funktionen -lässt sich nicht auf komplexe Funktionen erweitern. -Von besonderem Interesse ist jedoch, dass der Beweis des Satz -zeigt, warum solche Aussagen für komplexe Funktionen nicht mehr -zutreffen. -Im Falle der Approximation von komplexen Funktionen $f(z)$ durch Polynome -zwecks Definition von $f(A)$ werden sich daraus Bedingungen an die -Matrix ableiten lassen, die eine konsistente Definition überhaupt -erst ermöglichen werden. - -\subsubsection{Punkte trennen} -Aus den konstanten Funktionen lassen sich durch algebraische -Operationen nur weitere konstante Funktionen erzeugen. -Die konstanten Funktionen sind also nur dann eine genügend -reichhaltige Menge, wenn die Menge $K$ nur einen einzigen Punkt -enthält. -Damit sich Funktionen approximieren lassen, die in zwei Punkten -verschiedene Werte haben, muss es auch unter den zur Approximation -zur Verfügung stehenden Funktionen solche haben, deren Werte sich -in diesen Punkten unterscheiden. -Diese Bedingung wird in der folgenden Definition formalisiert. - -\begin{definition} -Sei $K$ eine beliebige Menge und $A$ eine Menge von Funktionen -$K\to \mathbb{C}$. -Man sagt, $A$ {\em trennt die Punkte von $K$}, wenn es für jedes Paar -\index{Punkte trennen}% -von Punkten $x,y\in K$ eine Funktion $f\in A$ gibt derart, dass -$f(x)\ne f(y)$. -\end{definition} - -Man kann sich die Funktionen $f$, die gemäss dieser Definition die Punkte -von $K$ trennen, als eine Art Koordinaten der Punkte in $K$ vorstellen. -Die Punkte der Teilmenge $K\subset \mathbb{R}^n$ werden zum Beispiel -von den Koordinatenfunktionen $x\mapsto x_i$ getrennt. -Wir schreiben für die $i$-Koordinate daher auch als Funktion $x_i(x)=x_i$. -Zwei verschiedene Punkte $x,y\in K$ unterscheiden sich in mindestens -einer Koordinate. -Für diese Koordinate sind dann die Werte der zugehörigen -Koordinatenfunktion $x_i=x_i(x)\ne x_i(y)=y_i$ verschieden, die -Funktionen $x_1(x)$ bis $x_n(x)$ trennen also die Punkte. - -\begin{beispiel} -Wir betrachten einen Kreis in der Ebene, also die Menge -\[ -S^1 -= -\{(x_1,x_2)\;|\; x_1^2 + x_2^2=1\} -\] -$S^1$ ist eine abgeschlossene und beschränkte Menge in $\mathbb{R}^2$. -Die Funktion $x\mapsto x_1$ trennt die Punkte nicht, denn zu jedem -Punkt $(x_1,x_2)\in S^2$ gibt es den an der ersten Achse -gespiegelten Punkt $\sigma(x)=(x_1,-x_2)$, dessen erste Koordinate -den gleichen Wert hat. -Ebenso trennt die Koordinatenfunktion $x\mapsto x_2$ die Punkte nicht. -Die Menge $A=\{ x_1(x), x_2(x)\}$ bestehend aus den beiden -Koordinatenfunktionen trennt dagegen die Punkte von $S^1$, da die Punkte -sich immer in mindestens einem Punkt unterscheiden. - -Man könnte auch versuchen, den Kreis in Polarkoordinaten zu beschreiben. -Die Funktion $\varphi(x)$, die jedem Punkt $x\in S^1$ den Polarwinkel -zuordnet, trennt sicher die Punkte des Kreises. -Zwei verschiedene Punkte auf dem Kreis haben verschieden Polarwinkel. -Die Menge $\{\varphi\}$ trennt also die Punkte von $S^1$. -Allerdings ist die Funktion nicht stetig, was zwar der Definition -nicht widerspricht aber ein Hindernis für spätere Anwendungen ist. -\end{beispiel} - - -\subsubsection{Der Satz von Stone-Weierstrass für reelle Funktionen} -Die Beispiele von Abschnitt~\ref{buch:subsection:approximation-durch-polynome} -haben bezeigt, dass sich reellwertige Funktionen einer reellen -Variable durch Polynome beliebig genau approximieren lassen. -Es wurde sogar eine Methode vorgestellt, die eine auf einem Intervall -gleichmässig konvergente Polynomefolge produziert. -Die Variable $x\in[a,b]$ trennt natürlich die Punkte, die Algebra der -Polynome in der Variablen $x$ enthält also sicher Funktionen, die in -verschiedenen Punkten des Intervalls auch verschiedene Werte annehmen. -Nicht ganz so selbstverständlich ist aber, dass sich daraus bereits -ergibt, dass jede beliebige Funktion sich als Polynome in $x$ -approximieren lässt. -Dies ist der Inhalt des folgenden Satzes von Stone-Weierstrass. - -\begin{figure} -\centering -\includegraphics{chapters/40-eigenwerte/images/wurzel.pdf} -\caption{Konstruktion einer monoton wachsenden Approximationsfolge für -$\sqrt{a}$ -\label{buch:eigenwerte:fig:wurzelverfahren}} -\end{figure} - -\begin{figure} -\centering -\includegraphics[width=\textwidth]{chapters/40-eigenwerte/images/wurzelapprox.pdf} -\caption{Monoton wachsende Approximation der Funktion $t\mapsto\sqrt{t}$ mit -Polynomen $u_n(t)$ nach -\eqref{buch:eigenwerte:eqn:wurzelapproximation} -(links) und der Fehler der Approximation -(rechts). -\label{buch:eigenwerte:fig:wurzelapproximation}} -\end{figure} - -\begin{satz}[Stone-Weierstrass] -\label{buch:satz:stone-weierstrass} -Enthält eine $\mathbb{R}$-Algebra $A$ von stetigen, rellen Funktionen -auf einer kompakten Menge $K$ die konstanten Funktionen und trennt sie -Punkte, d.~h.~für zwei verschiedene Punkte $x,y\in K$ gibt es -immer eine Funktion $f\in A$ mit $f(x)\ne f(y)$, dann ist jede stetige, -reelle Funktion auf $K$ gleichmässig approximierbar durch Funktionen -in $A$. -\end{satz} - -Für den Beweis des Satzes wird ein Hilfsresultat benötigt, welches wir -zunächst ableiten. -Es besagt, dass sich die Wurzelfunktion $t\mapsto\sqrt{t}$ -auf dem Interval $[0,1]$ gleichmässig -von unten durch Polynome approximieren lässt, die in -Abbildung~\ref{buch:eigenwerte:fig:wurzelapproximation} dargestellt -sind. - -\begin{satz} -Die rekursiv definierte Folge von Polynomen -\begin{equation} -u_{n+1}(t) -= -u_n(t) + \frac12(t-u_n(t)^2), -\qquad -u_0(t)=0 -\label{buch:eigenwerte:eqn:wurzelapproximation} -\end{equation} -ist monoton wachsend und approximiert die Wurzelfunktion $t\mapsto\sqrt{t}$ -gleichmässig auf dem Intervall $[0,1]$. -\end{satz} - -\begin{figure} -\centering -\includegraphics{chapters/40-eigenwerte/images/minmax.pdf} -\caption{Graphische Erklärung der -Identitäten~\eqref{buch:eigenwerte:eqn:minmax} für -$\max(f(x),g(x))$ und $\min(f(x),g(x))$. -Die purpurrote Kurve stellt den Mittelwert von $f(x)$ und $g(x)$ dar, -die vertikalen grünen Linien haben die Länge der Differenz $|f(x)-g(x)|$. -Das Maximum erhält man, indem man den halben Betrag der Differenz zum -Mittelwert hinzuaddiert, das Minimum erhält man durch Subtraktion -der selben Grösse. -\label{buch:eigenwerte:fig:minmax}} -\end{figure} - -\begin{proof}[Beweis] -Wer konstruieren zunächst das in -Abbildung~\ref{buch:eigenwerte:fig:wurzelverfahren} -visualierte Verfahren, mit dem für jede Zahl $a\in[0,1]$ -die Wurzel $\sqrt{a}$ berechnet werden kann. -Sei $u < \sqrt{a}$ eine Approximation der Wurzel. -Die Approximation ist der exakte Wert der Lösung, wenn $a-u^2=0$. -In jedem anderen Fall muss $u$ um einen Betrag $d$ vergrössert werden. -Natürlich muss immer noch $u+d<\sqrt{a}$ sein. -Man kann die maximal zulässige Korrektur $d$ geometrisch abschätzen, -wie dies in Abbildung~\ref{buch:eigenwerte:fig:wurzelverfahren} -skizziert ist. -Die maximale Steigung des Graphen der Funktion $u\mapsto u^2$ ist $2$, -daher darf man $u$ maximal um die Hälfte der Differenz $a-u^2$ (grün) -vergrössern, also $d=\frac12(a-u^2)$. -Die Rekursionsformel -\[ -u_{n+1} = u_n + d = u_n + \frac12(a-u_n^2) -\] -mit dem Startwert $u_0=0$ liefert daher eine -Folge, die gegen $\sqrt{a}$ konvergiert. -\end{proof} - -\begin{proof}[Beweis des Satzes von Stone-Weierstrass] -Da $A$ eine Algebra ist, ist mit jeder Funktion $f\in A$ für jedes Polynome -$p\in\mathbb{R}[X]$ auch $p(f)$ eine Funktion in $A$. -\begin{enumerate} -\item Schritt: Für jede Funktion $f\in A$ lässt sich auch $|f|$ durch -Funktionen in $A$ beliebig genau durch eine monoton wachsende Folge -von Funktionen approximieren. - -Da $A$ eine Algebra ist, ist $f^2\in A$. -Sei ausserdem $m^2=\sup \{f(x)^2\;|\;x\in K\}$, so dass $f^2/m^2$ eine Funktion -mit Werten im Intervall $[0,1]$ ist. -Die Funktionen $f_n(x)=mu_n(f(x)^2/m^2)$ sind ebenfalls in $A$ und -approximieren gleichmässig $\sqrt{f(x)^2}=|f(x)|$. -\item Schritt: Für zwei Funktionen $f,g\in A$ gibt es eine monoton wachsende -Folge, die $\max(f,g)$ gleichmässig beliebig genau approximiert -und eine monoton fallende Folge, die $\min(f,g)$ gleichmässig beliebig -genau approximiert. - - -Diese Folgen können aus der Approximationsfolge für den Betrag einer -Funktion und den Identitäten -\begin{equation} -\begin{aligned} -\max(f,g) &= \frac12(f+g+|f-g|) \\ -\min(f,g) &= \frac12(f+g-|f-g|) -\end{aligned} -\label{buch:eigenwerte:eqn:minmax} -\end{equation} -gefunden werden, die in Abbildung~\ref{buch:eigenwerte:fig:minmax} -graphisch erklärt werden. -\item Schritt: Zu zwei beliebigen Punkten $x,y\in K$ und Werten -$\alpha,\beta\in\mathbb{R}$ gibt es immer eine Funktion in $A$, -die in den Punkten $x,y$ die vorgegebenen Werte $\alpha$ bzw.~$\beta$ -annimmt. -Da $A$ die Punkte trennt, gibt es eine Funktion $f_0$ mit $f_0(x)\ne f_0(y)$. -Dann ist die Funktion -\[ -f(t) -= -\beta + \frac{f_0(t)-f_0(y)}{f_0(x)-f_0(y)}(\alpha-\beta) -\] -wohldefiniert und nimmt die verlangten Werte an. -\item Schritt: Zu jeder stetigen Funktion $f\colon K\to\mathbb{R}$, jedem -Punkt $x\in K$ und jedem $\varepsilon>0$ gibt es eine Funktion $g\in A$ derart, -dass $g(x)=f(x)$ und $g(y) \le f(y)+\varepsilon$ für alle $y\in K$. - -Zu jedem $z\in K$ gibt es eine Funktion in $A$ mit -$h_z(x)=f(x)$ und $h_z(z) \le f(z)+\frac12\varepsilon$. -Wegen der Stetigkeit von $h_z$ gibt es eine Umgebung $V_z$ von $z$, in der -immer noch gilt $h_z(y)\le f(y)+\varepsilon$ für $y\in V_z$. -Wegen der Kompaktheit von $K$ kann man endlich viele Punkte $z_i$ wählen -derart, dass die $V_{z_i}$ immer noch $K$ überdecken. -Dann erfüllt die Funktion -\( -g(z) = \inf h_{z_i} -\) -die Bedingungen $g(x) = f(x)$ und für $z\in V_{z_i}$ -\[ -g(z) = \inf_{j} h_{z_j}(z) \le h_{z_i}(z) \le f(z)+\varepsilon. -\] -Ausserdem ist $g(z)$ nach dem zweiten Schritt beliebig genau durch -Funktionen in $A$ approximierbar. -\item Schritt: Jede stetige Funktion $f\colon K\to\mathbb{R}$ kann -beliebig genau durch Funktionen in $A$ approximiert werden. -Sei $\varepsilon > 0$. - -Nach dem vierten Schritt gibt es für jedes $y\in K$ eine Funktion $g_y$ -derart, dass $g_y(y)=f(y)$ und $g_y(x) \le f(x) + \varepsilon$ für -$x\in K$. -Da $g_y$ stetig ist, gilt ausserdem $g_y(x) \ge f(x) -\varepsilon$ in -einer Umgebung $U_y$ von $y$. -Da $K$ kompakt ist, kann man endlich viele $y_i$ derart, dass die $U_{y_i}$ -immer noch ganz $K$ überdecken. -Die Funktion $g=\sup g_{y_i}$ erfüllt dann überall $g(x) \le f(x)+\varepsilon$, -weil jede der Funktionen $g_y$ diese Ungleichung erfüllt. -Ausserdem gilt für $x\in V_{x_j}$ -\[ -g(x) = \sup_i g_{x_i}(x) \ge g_{x_j}(x) \ge f(x)-\varepsilon. -\] -Somit ist -\[ -|f(x)-g(x)| \le \varepsilon. -\] -Damit ist $f(x)$ beliebig nahe an der Funktion $g(x)$, die sich -beliebig genau durch Funktionen aus $A$ approximieren lässt. -\qedhere -\end{enumerate} -\end{proof} - -Im ersten Schritt des Beweises ist ganz entscheidend, dass man die -Betragsfunktion konstruieren kann. -Daraus leiten sich dann alle folgenden Konstruktionen ab. - -\subsubsection{Anwendung auf symmetrische und hermitesche Matrizen} -Für symmetrische und hermitesche Matrizen $A$ ist bekannt, dass die -Eigenwerte reell sind, also das Spektrum $\operatorname{A}\subset\mathbb{R}$ -ist. -Für eine Funktion $\mathbb{R}\to \mathbb{R}$ lässt sich nach dem -Satz~\ref{buch:satz:stone-weierstrass} immer eine Folge $p_n$ von -approximierenden Polynomen in $x$ finden, die auf $\operatorname{Sp}(A)$ -gleichmässig konvergiert. -Die Matrix $f(A)$ kann dann definiert werden also der Grenzwert -\[ -f(A) = \lim_{n\to\infty} p_n(A). -\] -Da diese Matrizen auch diagonalisierbar sind, kann man eine Basis -aus Eigenvektoren verwenden. -Die Wirkung von $p_n(A)$ auf einem Eigenvektor $v$ zum Eigenwert $\lambda$ -ist -\[ -p_n(A)v -= -(a_kA^k + a_{k-1}A^{k-1}+\dots +a_2A^2+a_1A+a_0I)v -= -(a_k\lambda^k + a_{k-1}\lambda^{k-1}+\dots + a_2\lambda^2 + a_1\lambda + a_0)v -= -p_n(\lambda)v. -\] -Im Grenzwert wirkt $f(A)$ daher durch Multiplikation eines Eigenvektors -mit $f(\lambda)$, die Matrix $f(A)$ hat in der genannten Basis die -Diagonalform -\[ -A=\begin{pmatrix} -\lambda_1& & & \\ - &\lambda_2& & \\ - & &\ddots& \\ - & & &\lambda_n -\end{pmatrix} -\qquad\Rightarrow\qquad -f(A)=\begin{pmatrix} -f(\lambda_1)& & & \\ - &f(\lambda_2)& & \\ - & &\ddots& \\ - & & &f(\lambda_n) -\end{pmatrix}. -\] - -\begin{satz} -\label{buch:eigenwerte:satz:spektralsatz} -Ist $A$ symmetrische oder selbstadjungiert Matrix und $f$ eine Funktion -auf dem Spektrum $\operatorname{Sp}(A)$ von $A$. -Dann gibt es genau eine Matrix $f(A)$, die Grenzwert jeder beliebigen -Folge $p_n(A)$ für Polynomfolgen, die $\operatorname{Sp}(A)$ gleichmässig -gegen $f$ konvergieren. -\end{satz} - -\subsubsection{Unmöglichkeit der Approximation von $z\mapsto \overline{z}$ -in $\mathbb{C}[z]$} -Der Satz~\ref{buch:satz:stone-weierstrass} von Stone-Weierstrass für -reelle Funktionen gilt nicht für komplexe Funktionen. -In diesem Abschnitt zeigen wir, dass sich die Funktion $z\mapsto\overline{z}$ -auf der Einheitskreisscheibe $K=\{z\in\mathbb{C}\;|\; |z|\le 1\}$ nicht -gleichmässig durch Polynome $p(z)$ mit komplexen Koeffizienten approximieren -lässt. - -Wäre eine solche Approximation möglich, dann könnte man $\overline{z}$ -auch durch eine Potenzreihe -\[ -\overline{z} -= -\sum_{k=0}^\infty a_kz^k -\] -darstellen. -Das Wegintegral beider Seiten über den Pfad $\gamma(t) = e^{it}$ -in der komplexen Ebene ist -\begin{align*} -\oint_\gamma z^k\,dz -&= -\int_0^{2\pi} e^{ikt} ie^{it}\,dt -= -i\int_0^{2\pi} e^{it(k+1)}\,dt -= -i\biggl[ \frac{1}{i(k+1)} e^{it(k+1)}\biggr]_0^{2\pi} -= -0 -\\ -\oint_\gamma -\sum_{k=0}^\infty a_kz^k -\,dz -&= -\sum_{k=0}^\infty a_k \oint_\gamma z^k\,dz -= -\sum_{k=0}^\infty a_k\cdot 0 -= -0 -\\ -\oint_\gamma \overline{z}\,dz -&= -\int_0^{2\pi} e^{it} ie^{it}\,dt -= -i\int_0^{2\pi} \,dt = 2\pi i, -\end{align*} -dabei wurde $\overline{\gamma}(t)=e^{-it}$ verwendet. -Insbesondere widersprechen sich die beiden Integrale. -Die ursprüngliche Annahmen, $\overline{z}$ lasse sich durch Polynome -gleichmässig approximieren, muss daher verworfen werden. - -\subsubsection{Der Satz von Stone-Weierstrass für komplexe Funktionen} -Der Satz von Stone-Weierstrass kann nach dem vorangegangene Abschnitt -also nicht gelten. -Um den Beweis des Satzes~\ref{buch:satz:stone-weierstrass} -auf komplexe Zahlen zu übertragen, muss im ersten Schritt ein Weg -gefunden werden, den Betrag einer Funktion zu approximieren. - -Im reellen Fall geschah dies, indem zunächst eine Polynom-Approximation -für die Quadratwurzel konstruiert wurde, die dann auf das Quadrat einer -Funktion angewendet wurde. -Der Betrag einer komplexen Zahl $z$ ist aber nicht allein aus $z$ -berechenbar, man braucht in irgend einer Form Zugang zu Real- -und Imaginärteil. -Zum Beispiel kann man Real- und Imaginärteil als -$\Re z= \frac12(z+\overline{z})$ und $\Im z = \frac12(z-\overline{z})$ -bestimmen. -Kenntnis von Real- und Imaginärteil ist als gleichbedeutend mit -der Kenntnis der komplex Konjugierten $\overline{z}$. -Der Betrag lässt sich daraus als $|z|^2 = z\overline{z}$ finden. -Beide Beispiele zeigen, dass man den im Beweis benötigten Betrag -nur dann bestimmen kann, wenn mit jeder Funktion aus $A$ auch die -komplex konjugierte Funktion zur Verfügung steht. - -\begin{satz}[Stone-Weierstrass] -Enthält eine $\mathbb{C}$-Algebra $A$ von stetigen, komplexwertigen -Funktionen auf einer kompakten Menge $K$ die konstanten Funktionen, -trennt sie Punkte und ist ausserdem mit jeder Funktion $f\in A$ auch -die komplex konjugiert Funktion $\overline{f}\in A$, -dann lässt sich jede stetige, komplexwertige Funktion -auf $K$ gleichmässig durch Funktionen aus $A$ approximieren. -\end{satz} - -Mit Hilfe der konjugiert komplexen Funktion lässt sich immer eine -Approximation für die Betragsfunktion finden, so dass sich der -Beweis des reellen Satzes von Stone-Weierstrass übertragen lässt. - -% -% Normale Matrizen -% -\subsection{Normale Matrizen -\label{buch:subsection:normale-matrizen}} -Aus dem Satz von Stone-Weierstrass für komplexe Matrizen kann man -jetzt einen Spektralsätze für eine etwas grössere Klasse von Matrizen -ableiten, als im Satz~\ref{buch:eigenwerte:satz:spektralsatz} -möglich war. -Der Satz besagt, dass für eine beliebige Funktion $f$ auf dem Spektrum -$\operatorname{Sp}(A)$ eine Folge von auf $\operatorname{Sp}(A)$ -gleichmässig konvergenten, approximierenden Polynomen -$p_n(z,\overline{z})$ gefunden werden kann. -Doch wie soll jetzt aus dieser Polynomfolge ein Kandidat von $f(A)$ -gefunden werden? - -Zunächst stellt sich die Frage, was für die Variable $\overline{z}$ -eingesetzt werden soll. -$1\times 1$-Matrizen sind notwendigerweise diagonal, also muss -man in diesem Fall die Matrix $\overline{A}$ für die Variable -$\overline{z}$ eingesetzt werden. -Dies erklärt aber noch nicht, wie für $n\times n$-Matrizen -vorzugehen ist, wenn $n>1$ ist. - -Die Notwendigkeit, die Variable $\overline{z}$ hinzuzunehmen -ergab sich aus der Anforderung, dass der Betrag aus $|z|^2=z\overline{z}$ -konstruiert werden können muss. -Insbesondere muss beim Einsetzen eine Matrix entstehen, die nur -positive Eigenwerte hat. -Für eine beliebige komplexe $n\times n$-Matrix $A$ ist aber -$A\overline{A}$ nicht notwendigerweise positiv, wie das Beispiel -\[ -A -= -\begin{pmatrix}0&i\\i&0\end{pmatrix} -\qquad -\Rightarrow -\qquad -A\overline{A} -= -\begin{pmatrix}0&i\\-i&0\end{pmatrix} -\begin{pmatrix}0&-i\\i&0\end{pmatrix} -= -\begin{pmatrix} --1&0\\ - 0&-1 -\end{pmatrix} -= --I -\] -zeigt. -Eine positive Matrix entsteht dagegen immer, wenn man statt -$A$ die Adjungierte $A^*=\overline{A}^t$ verwendet. - -Die Substitution von $A$ für $z$ und $A^*$ für $\overline{z}$ -in einem Polynom $p(z,\overline{z})$ ist nicht unbedingt eindeutig. -Schon das Polynom $p(z,\overline{z})=z\overline{z}$ kann man auch -als $\overline{z}z$ schreiben. -Damit die Substition eindeutig wird, muss man also fordern, dass -$AA^* = A^*A$ ist. - -\begin{definition} -Eine Matrix $A\in M_n(\mathbb{C})$ heisst {\em normal}, wenn $AA^*=A^*A$ gilt. -\end{definition} - -\subsubsection{Beispiele normaler Matrizen} - -\begin{enumerate} -\item -Hermitesche und Antihermitesche Matrizen sind normal, denn solche -Matrizen erfüllen $A^*=\pm A$ und damit -\( -AA^* = \pm A^2 = A^*A. -\) -\item -Symmetrische und antisymmetrische Matrizen sind normal, -denn aus $A=A^t$ folgt $A^*=\overline{A}^t$ und damit -\begin{align*} -AA^* &= A\overline{A}^t = -\\ -A^*A &= -\end{align*} -\item -Unitäre Matrizen $U$ sind normal, das $UU^*=I=U^*U$ gilt. -\item -Orthogonale Matrizen sind normal wegen $O(n) = U(n) \cap M_n(\mathbb{R})$. -\end{enumerate} - -Jede Matrix lässt sich durch Wahl einer geeigneten Basis in Jordansche -Normalform bringen. -Allerdings sind Jordan-Blöcke keine normalen Matrizen, wie der folgende -Satz zeigt. - -\begin{satz} -Eine Dreiecksmatrix ist genau dann normal, wenn sie diagonal ist. -\end{satz} - -\begin{proof}[Beweis] -Sei $A$ eine obere Dreiecksmatrix, das Argument für eine untere Dreiecksmatrix -funktioniert gleich. -Wir berechnen ein Diagonalelement für beide Produkte $AA^*$ und $A^*A$. -Dazu brauchen wir die Matrixelemente von $A$ und $A^*$. -Bezeichnen wir die Matrixelemente von $A$ mit $a_{ij}$, dann hat $A^*$ -die Matrixelemente $(A^*)_{ij}=\overline{a}_{ji}$. -Damit kann man die Diagonalelemente der Produkte als -\begin{align*} -(AA^*)_{ii} -&= -\sum_{j=1}^n a_{ij}\overline{a}_{ij} -= -\sum_{j=i}^n |a_{ij}|^2 -\\ -(A^*A)_{ii} -&= -\sum_{j=1}^n \overline{a}_{ji}a_{ji} -= -\sum_{j=1}^i |a_{ji}|^2 -\end{align*} -ausrechnen. -Der obere Ausdruck ist die quadrierte Länge der Zeile $i$ der Matrix $A$, -der untere ist die quadrierte Länge der Spalte $i$. -Da die Matrix eine obere Dreiecksmatrix ist, hat die erste Spalte höchstens -ein einziges von $0$ verschiedenes Element. -Daher kann auch die erste Zeile höchstens dieses eine Elemente haben. -Die Matrix hat daher Blockstruktur mit einem $1\times 1$-Block in der -linken obere Ecke und einem $n-1$-dimensionalen Block für den Rest. -Durch Wiederholen des Arguments für den $(n-1)\times (n-1)$-Block -kann man so schrittweise schliessen, dass die Matrix $A$ diagonal sein muss. -\end{proof} - - -\begin{satz} -Sind $A$ und $B$ normale Matrizen und $AB^*=B^*A$, dann sind auch $A+B$ -und $AB$ normal. -\end{satz} - -\begin{proof}[Beweis] -Zunächst folgt aus $AB^*=B^*A$ auch -$A^*B = (B^*A)^* = (AB^*)^* = BA^*$. -Der Beweis erfolgt durch Nachrechnen: -\begin{align*} -(A+B)(A+B)^* -&= -AA^* + AB^* + BA^*+BB^* -\\ -(A+B)^*(A+B) -&= -A^*A + A^*B + B^*A + B^*B -\end{align*} -Die ersten und letzten Terme auf der rechten Seite stimmen überein, weil -$A$ und $B$ normal sind. -Die gemischten Terme stimmen überein wegen der Vertauschbarkeit von -$A$ und $B^*$. - -Für das Produkt rechnet man -\begin{align*} -(AB)(AB)^* -&= ABB^*A^* = AB^*BA^* -= B^*AA^*B -= -B^*A^*AB -= -(AB)^*(AB), -\end{align*} -was zeigt, dass auch $AB$ normal ist. -\end{proof} - -\subsubsection{Äquivalente Bedingungen} -Es gibt eine grosse Zahl äquivalenter Eigenschaften für normale Matrizen. -Die folgenden Eigenschaften sind äquivalent: -\begin{enumerate} -\item -Die Matrix $A$ ist mit einer unitären Matrix diagonalisierbar -\item -Es gibt eine orthonormale Basis von Eigenvektoren von $A$ für $\mathbb{C}^n$ -\item -Für jeden Vektor $x\in\mathbb{C}^n$ gilt $\|Ax\|=\|A^*x\|$ -\item -Die Forbenius-Norm der Matrix $A$ kann mit den Eigenwerten $\lambda_i$ -von $A$ berechnet werden: -$\operatorname{Spur}(A^*A) = \sum_{i=1}^n |\lambda_i|^2$ -\item -Der hermitesche Teil $\frac12(A+A^*)$ und der antihermitesche Teil -$\frac12(A-A^*)$ von $A$ vertauschen. -\item -$A^*$ ist ein Polynom vom Grad $n-1$ in $A$. -\item -Es gibt eine unitäre Matrix $U$ derart, dass $A^*=AU$ -\item -Es gibt eine Polarzerlegugn $A=UP$ mit einer unitären Matrix $U$ und -einer postiv semidefiniten Matrix $P$, die untereinander vertauschen. -\item -Es gibt eine Matrix $N$ mit verschiedenen Eigenwerten, mit denen $A$ -vertauscht. -\item -Wenn $A$ die (absteigend geordneten) singulärwerte $\sigma_i$ und -die absteigend geordneten Eigenwerte $\lambda_i$ hat, -dann it $\sigma_i=|\lambda_i|$. -\end{enumerate} - - - - +% +% spektraltheorie.tex +% +% (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +% +\section{Spektraltheorie +\label{buch:section:spektraltheorie}} +Aufgabe der Spektraltheorie ist, Bedingungen an eine Matrix $A$ und eine +Funktion $f(z)$ zu finden, unter denen es möglich ist, $f(A)$ auf +konsistente Art und Weise zu definieren. +Weiter müssen Methoden entwickelt werden, mit denen $f(A)$ berechnet +werden kann. +Für ein Polynom $p(z)$ ist $p(A)$ durch einsetzen definiert. +Für Funktionen, die sich nicht durch ein Polynom darstellen lassen, +muss eine Approximation der Funktion durch Polynome verwendet werden. +Sei also $p_n(z)$ eine Folge von Polynomen, die als Approximation der +Funktion $f(z)$ verwendet werden soll. +Das Ziel ist, $f(A)$ als den Grenzwert der Matrixfolge $p_n(A)$ +zu definieren. + +Zunächst ist nicht klar, wie eine solche Folge gewählt werden muss. +Es muss eine Teilmenge von $K\subset\mathbb{C}$ spezifiziert werden, +auf der die Funktionenfolge $p_n(z)$ konvergieren muss, +damit auch die Konvergenz der Matrizenfolge $p_n(A)$ garantiert ist. +Auch die Art der Konvergenz von $p_n(z)$ auf der Menge $K$ ist noch +unklar. +Da der Abstand zweier Matrizen $A$ und $B$ in der Operatornorm +mit der grössten Abweichung $\|(A-B)v\|$ für Einheitsvektoren $v$ +gemessen wird, ist es einigermassen plausibel, dass +die grösse Abweichung zwischen zwei Polynomen $|p(z) - q(z)|$ auf +der Menge $K$ kleine sein muss, wenn $\|p(A)-q(A)\|$ klein +sein soll. +Da die Differenz $p(z)-q(z)$ für beliebige Polynome, die sich nicht +nur um eine Konstante unterscheiden, mit $z$ über alle Grenzen wächst, +muss $K$ beschränkt sein. +Gesucht ist also eine kompakte Menge $K\subset\mathbb{C}$ und eine +Folge $p_n(z)$ von Polynomen, die auf $K$ gleichmässig gegen $f(z)$ +konvergieren. +Die Wahl von $K$ muss sicherstellen, dass für jede gleichmässig +konvergente Folge von Polynomen $p_n(z)$ auch die Matrizenfolge +$p_n(A)$ konvergiert. + +Es wird sich zeigen, dass die Menge $K$ das Spektrum von $A$ ist, +also eine endliche Teilmenge von $\mathbb{C}$. +Jede Funktion kann auf so einer Menge durch Polynome exakt wiedergegeben +werden. +Es gibt insbesondere Folgen von Polynomen, die eingeschränkt +auf das Spektrum gleich sind, also $p_n(z)=p_m(z)$ für alle $z\in K$, +die aber ausserhalb des Spektrums alle verschieden sind. +Als Beispiel kann die Matrix +\[ +N=\begin{pmatrix}0&1\\0&0\end{pmatrix} +\] +herangezogen werden. +Ihr Spektrum ist $\operatorname{Sp}(N)=\{0\}\subset\mathbb{C}$. +Zwei Polynome stimmen genau dann auf $\operatorname{Sp}(N)$ überein, +wenn der konstante Koeffizient gleich ist. +Die Polynome $p(z)=z$ und $q(z)=z^2$ stimmen daher auf dem Spektrum +überein. +Für die Matrizen gilt aber $p(N)=N$ und $q(N)=N^2=0$, die Matrizen +stimmen also nicht überein. +Es braucht also zusätzliche Bedingungen an die Matrix $A$, die +sicherstellen, dass $p(A)=0$ ist, wann immer $p(z)=0$ für +$z\in\operatorname{Sp}(A)$ gilt. + +In diesem Abschnitt sollen diese Fragen untersucht werden. +In Abschnitt~\ref{buch:subsection:approximation-durch-polynome} +wird gezeigt, wie sich Funktionen durch Polynome approximieren +lassen, woraus sich dann Approximationen von $f(A)$ für diagonalisierbare +Matrizen mit reellen Eigenwerten ergeben. + +Der Satz von Stone-Weierstrass, der in +Abschnitt~\ref{buch:subsetion:stone-weierstrass} dargestellt wird, +ist ein sehr allgemeines Approximationsresultat, welches nicht nur +zeigt, dass die Approximation unter sehr natürlichen Voraussetzungen +beliebig genau möglich ist, sondern uns im komplexen Fall auch +weitere Einsicht dafür geben kann, welche Voraussetzungen an eine +komplexe Matrix gestellt werden müssen, damit man damit rechnen kann, +dass die Approximation zu einer konsistenten Definition von $f(A)$ führt. + +% +% Approximation +% +\subsection{Approximation durch Polynome +\label{buch:subsection:approximation-durch-polynome}} +Die der Berechnung von $f(A)$ für eine beleibige stetige Funktion, +die sich nicht als Potenzreihe schreiben lässt, verwendet Approximationen +von Polynomen. +Die numerische Mathematik hat eine grosse Menge von solchen +Approximationsverfahren entwickelt, wovon zwei kurz (ohne Beweise) +vorgestellt werden sollen. + +\subsubsection{Das Legendre-Interpolationspolynom} +Zu vorgegebenen, verschiedenen Zahlen $z_i\in\mathbb{C}$, $0\le i\le n$, +die auch die {\em Stützstellen} genannt werden, +gibt es immer ein Polynom vom Grade $n$, welches in den $z_i$ vorgegebene +Werte $f(z_i)$ annimmt. +Ein solches Polynom lässt sich im Prinzip mit Hilfe eines linearen +Gleichungssystems finden, man kann aber auch direkt eine Lösung +konstruieren. +Dazu bildet man erst die Polynome +\begin{align*} +l(z) &= (z-z_0)(z-z_1)\dots (z-z_n) \qquad\text{und} +\\ +l_i(z) &= (z-z_0)\dots \widehat{(z-z_i)}\dots (z-z_n). +\end{align*} +Darin bedeutet der Hut, dass dieser Term weggelassen werden soll. +Für $z\ne z_i$ ist $l_i(z)=l(z)/(z-z_i)$. +Die Polynome +\[ +k_i(z) += +\frac{l_i(z)}{l_i(z_i)} += +\frac{(z-z_0)\dots \widehat{(z-z_i)}\dots (z-z_n)}{(z_i-z_0)\dots \widehat{(z_i-z_i)}\dots (z_i-z_n)} +\] +haben die Eigenschaft +$k_i(z_j)=\delta_{ij}$. +Damit lässt sich jetzt ein Polynom +\[ +p(z) = \sum_{j=0}^n f(z_j) \frac{l_j(z)}{l_j(z_j)} +\] +vom Grad $n$ konstruieren, welches die Werte +\[ +p(z_i) += +\sum_{j=0}^n f(z_j) \frac{l_j(z_i)}{l_j(z_j)} += +\sum_{j=0}^n f(z_j) \delta_{ij} += +f_(z_i) +\] +annimmt. +Das Polynom $p(z)$ heisst das {\em Legendre-Interpolationspolynom}. + +Zwar lässt sich also für eine endliche Menge von komplexen Zahlen immer +ein Polynom finden, welches vorgeschriebene Wert in allen diesen Zahlen +annimmt, doch ist die Stabilität für grosse $n$ eher beschränkt. + + +\subsubsection{Gleichmassige Approximation mit Bernstein-Polynomen} +Das Legendre-Interpolationspolynom nimmt in den Stützstellen die +verlangten Werte an, aber ausserhalb der Stützstellen ist nicht +garantiert, dass man eine gute Approximation einer Funktion $f(z)$ +erhält. + +Für die Approximation auf einem reellen Interval $[a,b]$ hat +Sergei Natanowitsch Bernstein ein +Dazu werden zuerst die reellen Bernsteinpolynome vom Grad $n$ +durch +\begin{align*} +B_{i,n}(t) = \binom{n}{i} t^i(1-t)^{n-i}. +\end{align*} +definiert. +Als Approximationspolynom für die auf dem Interval +$[0,1]$ definierte, stetige Funktion $f(t)$ kann man dann +\[ +B_n(f)(t) += +\sum_{i=0}^n B_{i,n}(t) f\biggl(\frac{i}{n}\biggr) +\] +verwenden. +Die Polynome $B_n(f)(t)$ konvergieren gleichmässig auf $[0,1]$ +gegen die Funktion $f(t)$. +Über die Konvergenz ausserhalb des reellen Intervalls wird nichts +ausgesagt. +Die Approximation mit Bernstein-Polynomen ist daher nur sinnvoll, +wenn man weiss, dass die Eigenwerte der Matrix reell sind, was im +wesentlichen auf diagonalisierbare Matrizen führt. + +Für ein anderes Interval $[a,b]$ kann man ein Approximationspolynom +erhalten, indem man die affine Transformation +$s\mapsto (s-a)/(b-a)$ +von $[a,b]$ auf $[0,1]$ +verwendet. + +% +% Der Satz von Stone-Weierstrass +% +\subsection{Der Satz von Stone-Weierstrasss +\label{buch:subsetion:stone-weierstrass}} +Der Satz von Stone-Weierstrass behandelt im Gegensatz zu den in +Abschnitt~\ref{buch:subsection:approximation-durch-polynome} +besprochenen Approximationsmethoden nicht nur Funktionen von +reellen Variablen durch Polynome. +Vielmehr kann das Definitionsgebiet irgend eine abgeschlossene +und beschränkte Teilmenge eines reellen oder komplexen Vektorraumes +sein und die Funktionen können Polynome aber auch viel allgemeinere +Funktionen verwendet werden, wie zum Beispiel die Funktionen +$x\mapsto \cos nx$ und $x\mapsto \sin nx$ definiert auf dem +Intervall $[0,2\pi]$. +In diesem Fall liefert der Satz von Stone-Weierstrass die Aussage, +dass sich jede stetige periodische Funktion gleichmässig durch +trigonometrische Polynome approximieren lässt. + +Die Aussage des Satz von Stone-Weierstrass über reelle Funktionen +lässt sich nicht auf komplexe Funktionen erweitern. +Von besonderem Interesse ist jedoch, dass der Beweis des Satz +zeigt, warum solche Aussagen für komplexe Funktionen nicht mehr +zutreffen. +Im Falle der Approximation von komplexen Funktionen $f(z)$ durch Polynome +zwecks Definition von $f(A)$ werden sich daraus Bedingungen an die +Matrix ableiten lassen, die eine konsistente Definition überhaupt +erst ermöglichen werden. + +\subsubsection{Punkte trennen} +Aus den konstanten Funktionen lassen sich durch algebraische +Operationen nur weitere konstante Funktionen erzeugen. +Die konstanten Funktionen sind also nur dann eine genügend +reichhaltige Menge, wenn die Menge $K$ nur einen einzigen Punkt +enthält. +Damit sich Funktionen approximieren lassen, die in zwei Punkten +verschiedene Werte haben, muss es auch unter den zur Approximation +zur Verfügung stehenden Funktionen solche haben, deren Werte sich +in diesen Punkten unterscheiden. +Diese Bedingung wird in der folgenden Definition formalisiert. + +\begin{definition} +Sei $K$ eine beliebige Menge und $A$ eine Menge von Funktionen +$K\to \mathbb{C}$. +Man sagt, $A$ {\em trennt die Punkte von $K$}, wenn es für jedes Paar +\index{Punkte trennen}% +von Punkten $x,y\in K$ eine Funktion $f\in A$ gibt derart, dass +$f(x)\ne f(y)$. +\end{definition} + +Man kann sich die Funktionen $f$, die gemäss dieser Definition die Punkte +von $K$ trennen, als eine Art Koordinaten der Punkte in $K$ vorstellen. +Die Punkte der Teilmenge $K\subset \mathbb{R}^n$ werden zum Beispiel +von den Koordinatenfunktionen $x\mapsto x_i$ getrennt. +Wir schreiben für die $i$-Koordinate daher auch als Funktion $x_i(x)=x_i$. +Zwei verschiedene Punkte $x,y\in K$ unterscheiden sich in mindestens +einer Koordinate. +Für diese Koordinate sind dann die Werte der zugehörigen +Koordinatenfunktion $x_i=x_i(x)\ne x_i(y)=y_i$ verschieden, die +Funktionen $x_1(x)$ bis $x_n(x)$ trennen also die Punkte. + +\begin{beispiel} +Wir betrachten einen Kreis in der Ebene, also die Menge +\[ +S^1 += +\{(x_1,x_2)\;|\; x_1^2 + x_2^2=1\} +\] +$S^1$ ist eine abgeschlossene und beschränkte Menge in $\mathbb{R}^2$. +Die Funktion $x\mapsto x_1$ trennt die Punkte nicht, denn zu jedem +Punkt $(x_1,x_2)\in S^2$ gibt es den an der ersten Achse +gespiegelten Punkt $\sigma(x)=(x_1,-x_2)$, dessen erste Koordinate +den gleichen Wert hat. +Ebenso trennt die Koordinatenfunktion $x\mapsto x_2$ die Punkte nicht. +Die Menge $A=\{ x_1(x), x_2(x)\}$ bestehend aus den beiden +Koordinatenfunktionen trennt dagegen die Punkte von $S^1$, da die Punkte +sich immer in mindestens einem Punkt unterscheiden. + +Man könnte auch versuchen, den Kreis in Polarkoordinaten zu beschreiben. +Die Funktion $\varphi(x)$, die jedem Punkt $x\in S^1$ den Polarwinkel +zuordnet, trennt sicher die Punkte des Kreises. +Zwei verschiedene Punkte auf dem Kreis haben verschieden Polarwinkel. +Die Menge $\{\varphi\}$ trennt also die Punkte von $S^1$. +Allerdings ist die Funktion nicht stetig, was zwar der Definition +nicht widerspricht aber ein Hindernis für spätere Anwendungen ist. +\end{beispiel} + + +\subsubsection{Der Satz von Stone-Weierstrass für reelle Funktionen} +Die Beispiele von Abschnitt~\ref{buch:subsection:approximation-durch-polynome} +haben bezeigt, dass sich reellwertige Funktionen einer reellen +Variable durch Polynome beliebig genau approximieren lassen. +Es wurde sogar eine Methode vorgestellt, die eine auf einem Intervall +gleichmässig konvergente Polynomefolge produziert. +Die Variable $x\in[a,b]$ trennt natürlich die Punkte, die Algebra der +Polynome in der Variablen $x$ enthält also sicher Funktionen, die in +verschiedenen Punkten des Intervalls auch verschiedene Werte annehmen. +Nicht ganz so selbstverständlich ist aber, dass sich daraus bereits +ergibt, dass jede beliebige Funktion sich als Polynome in $x$ +approximieren lässt. +Dies ist der Inhalt des folgenden Satzes von Stone-Weierstrass. + +\begin{figure} +\centering +\includegraphics{chapters/40-eigenwerte/images/wurzel.pdf} +\caption{Konstruktion einer monoton wachsenden Approximationsfolge für +$\sqrt{a}$ +\label{buch:eigenwerte:fig:wurzelverfahren}} +\end{figure} + +\begin{figure} +\centering +\includegraphics[width=\textwidth]{chapters/40-eigenwerte/images/wurzelapprox.pdf} +\caption{Monoton wachsende Approximation der Funktion $t\mapsto\sqrt{t}$ mit +Polynomen $u_n(t)$ nach +\eqref{buch:eigenwerte:eqn:wurzelapproximation} +(links) und der Fehler der Approximation +(rechts). +\label{buch:eigenwerte:fig:wurzelapproximation}} +\end{figure} + +\begin{satz}[Stone-Weierstrass] +\label{buch:satz:stone-weierstrass} +Enthält eine $\mathbb{R}$-Algebra $A$ von stetigen, rellen Funktionen +auf einer kompakten Menge $K$ die konstanten Funktionen und trennt sie +Punkte, d.~h.~für zwei verschiedene Punkte $x,y\in K$ gibt es +immer eine Funktion $f\in A$ mit $f(x)\ne f(y)$, dann ist jede stetige, +reelle Funktion auf $K$ gleichmässig approximierbar durch Funktionen +in $A$. +\end{satz} + +Für den Beweis des Satzes wird ein Hilfsresultat benötigt, welches wir +zunächst ableiten. +Es besagt, dass sich die Wurzelfunktion $t\mapsto\sqrt{t}$ +auf dem Interval $[0,1]$ gleichmässig +von unten durch Polynome approximieren lässt, die in +Abbildung~\ref{buch:eigenwerte:fig:wurzelapproximation} dargestellt +sind. + +\begin{satz} +Die rekursiv definierte Folge von Polynomen +\begin{equation} +u_{n+1}(t) += +u_n(t) + \frac12(t-u_n(t)^2), +\qquad +u_0(t)=0 +\label{buch:eigenwerte:eqn:wurzelapproximation} +\end{equation} +ist monoton wachsend und approximiert die Wurzelfunktion $t\mapsto\sqrt{t}$ +gleichmässig auf dem Intervall $[0,1]$. +\end{satz} + +\begin{figure} +\centering +\includegraphics{chapters/40-eigenwerte/images/minmax.pdf} +\caption{Graphische Erklärung der +Identitäten~\eqref{buch:eigenwerte:eqn:minmax} für +$\max(f(x),g(x))$ und $\min(f(x),g(x))$. +Die purpurrote Kurve stellt den Mittelwert von $f(x)$ und $g(x)$ dar, +die vertikalen grünen Linien haben die Länge der Differenz $|f(x)-g(x)|$. +Das Maximum erhält man, indem man den halben Betrag der Differenz zum +Mittelwert hinzuaddiert, das Minimum erhält man durch Subtraktion +der selben Grösse. +\label{buch:eigenwerte:fig:minmax}} +\end{figure} + +\begin{proof}[Beweis] +Wer konstruieren zunächst das in +Abbildung~\ref{buch:eigenwerte:fig:wurzelverfahren} +visualierte Verfahren, mit dem für jede Zahl $a\in[0,1]$ +die Wurzel $\sqrt{a}$ berechnet werden kann. +Sei $u < \sqrt{a}$ eine Approximation der Wurzel. +Die Approximation ist der exakte Wert der Lösung, wenn $a-u^2=0$. +In jedem anderen Fall muss $u$ um einen Betrag $d$ vergrössert werden. +Natürlich muss immer noch $u+d<\sqrt{a}$ sein. +Man kann die maximal zulässige Korrektur $d$ geometrisch abschätzen, +wie dies in Abbildung~\ref{buch:eigenwerte:fig:wurzelverfahren} +skizziert ist. +Die maximale Steigung des Graphen der Funktion $u\mapsto u^2$ ist $2$, +daher darf man $u$ maximal um die Hälfte der Differenz $a-u^2$ (grün) +vergrössern, also $d=\frac12(a-u^2)$. +Die Rekursionsformel +\[ +u_{n+1} = u_n + d = u_n + \frac12(a-u_n^2) +\] +mit dem Startwert $u_0=0$ liefert daher eine +Folge, die gegen $\sqrt{a}$ konvergiert. +\end{proof} + +\begin{proof}[Beweis des Satzes von Stone-Weierstrass] +Da $A$ eine Algebra ist, ist mit jeder Funktion $f\in A$ für jedes Polynome +$p\in\mathbb{R}[X]$ auch $p(f)$ eine Funktion in $A$. +\begin{enumerate} +\item Schritt: Für jede Funktion $f\in A$ lässt sich auch $|f|$ durch +Funktionen in $A$ beliebig genau durch eine monoton wachsende Folge +von Funktionen approximieren. + +Da $A$ eine Algebra ist, ist $f^2\in A$. +Sei ausserdem $m^2=\sup \{f(x)^2\;|\;x\in K\}$, so dass $f^2/m^2$ eine Funktion +mit Werten im Intervall $[0,1]$ ist. +Die Funktionen $f_n(x)=mu_n(f(x)^2/m^2)$ sind ebenfalls in $A$ und +approximieren gleichmässig $\sqrt{f(x)^2}=|f(x)|$. +\item Schritt: Für zwei Funktionen $f,g\in A$ gibt es eine monoton wachsende +Folge, die $\max(f,g)$ gleichmässig beliebig genau approximiert +und eine monoton fallende Folge, die $\min(f,g)$ gleichmässig beliebig +genau approximiert. + + +Diese Folgen können aus der Approximationsfolge für den Betrag einer +Funktion und den Identitäten +\begin{equation} +\begin{aligned} +\max(f,g) &= \frac12(f+g+|f-g|) \\ +\min(f,g) &= \frac12(f+g-|f-g|) +\end{aligned} +\label{buch:eigenwerte:eqn:minmax} +\end{equation} +gefunden werden, die in Abbildung~\ref{buch:eigenwerte:fig:minmax} +graphisch erklärt werden. +\item Schritt: Zu zwei beliebigen Punkten $x,y\in K$ und Werten +$\alpha,\beta\in\mathbb{R}$ gibt es immer eine Funktion in $A$, +die in den Punkten $x,y$ die vorgegebenen Werte $\alpha$ bzw.~$\beta$ +annimmt. +Da $A$ die Punkte trennt, gibt es eine Funktion $f_0$ mit $f_0(x)\ne f_0(y)$. +Dann ist die Funktion +\[ +f(t) += +\beta + \frac{f_0(t)-f_0(y)}{f_0(x)-f_0(y)}(\alpha-\beta) +\] +wohldefiniert und nimmt die verlangten Werte an. +\item Schritt: Zu jeder stetigen Funktion $f\colon K\to\mathbb{R}$, jedem +Punkt $x\in K$ und jedem $\varepsilon>0$ gibt es eine Funktion $g\in A$ derart, +dass $g(x)=f(x)$ und $g(y) \le f(y)+\varepsilon$ für alle $y\in K$. + +Zu jedem $z\in K$ gibt es eine Funktion in $A$ mit +$h_z(x)=f(x)$ und $h_z(z) \le f(z)+\frac12\varepsilon$. +Wegen der Stetigkeit von $h_z$ gibt es eine Umgebung $V_z$ von $z$, in der +immer noch gilt $h_z(y)\le f(y)+\varepsilon$ für $y\in V_z$. +Wegen der Kompaktheit von $K$ kann man endlich viele Punkte $z_i$ wählen +derart, dass die $V_{z_i}$ immer noch $K$ überdecken. +Dann erfüllt die Funktion +\( +g(z) = \inf h_{z_i} +\) +die Bedingungen $g(x) = f(x)$ und für $z\in V_{z_i}$ +\[ +g(z) = \inf_{j} h_{z_j}(z) \le h_{z_i}(z) \le f(z)+\varepsilon. +\] +Ausserdem ist $g(z)$ nach dem zweiten Schritt beliebig genau durch +Funktionen in $A$ approximierbar. +\item Schritt: Jede stetige Funktion $f\colon K\to\mathbb{R}$ kann +beliebig genau durch Funktionen in $A$ approximiert werden. +Sei $\varepsilon > 0$. + +Nach dem vierten Schritt gibt es für jedes $y\in K$ eine Funktion $g_y$ +derart, dass $g_y(y)=f(y)$ und $g_y(x) \le f(x) + \varepsilon$ für +$x\in K$. +Da $g_y$ stetig ist, gilt ausserdem $g_y(x) \ge f(x) -\varepsilon$ in +einer Umgebung $U_y$ von $y$. +Da $K$ kompakt ist, kann man endlich viele $y_i$ derart, dass die $U_{y_i}$ +immer noch ganz $K$ überdecken. +Die Funktion $g=\sup g_{y_i}$ erfüllt dann überall $g(x) \le f(x)+\varepsilon$, +weil jede der Funktionen $g_y$ diese Ungleichung erfüllt. +Ausserdem gilt für $x\in V_{x_j}$ +\[ +g(x) = \sup_i g_{x_i}(x) \ge g_{x_j}(x) \ge f(x)-\varepsilon. +\] +Somit ist +\[ +|f(x)-g(x)| \le \varepsilon. +\] +Damit ist $f(x)$ beliebig nahe an der Funktion $g(x)$, die sich +beliebig genau durch Funktionen aus $A$ approximieren lässt. +\qedhere +\end{enumerate} +\end{proof} + +Im ersten Schritt des Beweises ist ganz entscheidend, dass man die +Betragsfunktion konstruieren kann. +Daraus leiten sich dann alle folgenden Konstruktionen ab. + +\subsubsection{Anwendung auf symmetrische und hermitesche Matrizen} +Für symmetrische und hermitesche Matrizen $A$ ist bekannt, dass die +Eigenwerte reell sind, also das Spektrum $\operatorname{A}\subset\mathbb{R}$ +ist. +Für eine Funktion $\mathbb{R}\to \mathbb{R}$ lässt sich nach dem +Satz~\ref{buch:satz:stone-weierstrass} immer eine Folge $p_n$ von +approximierenden Polynomen in $x$ finden, die auf $\operatorname{Sp}(A)$ +gleichmässig konvergiert. +Die Matrix $f(A)$ kann dann definiert werden also der Grenzwert +\[ +f(A) = \lim_{n\to\infty} p_n(A). +\] +Da diese Matrizen auch diagonalisierbar sind, kann man eine Basis +aus Eigenvektoren verwenden. +Die Wirkung von $p_n(A)$ auf einem Eigenvektor $v$ zum Eigenwert $\lambda$ +ist +\[ +p_n(A)v += +(a_kA^k + a_{k-1}A^{k-1}+\dots +a_2A^2+a_1A+a_0I)v += +(a_k\lambda^k + a_{k-1}\lambda^{k-1}+\dots + a_2\lambda^2 + a_1\lambda + a_0)v += +p_n(\lambda)v. +\] +Im Grenzwert wirkt $f(A)$ daher durch Multiplikation eines Eigenvektors +mit $f(\lambda)$, die Matrix $f(A)$ hat in der genannten Basis die +Diagonalform +\[ +A=\begin{pmatrix} +\lambda_1& & & \\ + &\lambda_2& & \\ + & &\ddots& \\ + & & &\lambda_n +\end{pmatrix} +\qquad\Rightarrow\qquad +f(A)=\begin{pmatrix} +f(\lambda_1)& & & \\ + &f(\lambda_2)& & \\ + & &\ddots& \\ + & & &f(\lambda_n) +\end{pmatrix}. +\] + +\begin{satz} +\label{buch:eigenwerte:satz:spektralsatz} +Ist $A$ symmetrische oder selbstadjungiert Matrix und $f$ eine Funktion +auf dem Spektrum $\operatorname{Sp}(A)$ von $A$. +Dann gibt es genau eine Matrix $f(A)$, die Grenzwert jeder beliebigen +Folge $p_n(A)$ für Polynomfolgen, die $\operatorname{Sp}(A)$ gleichmässig +gegen $f$ konvergieren. +\end{satz} + +\subsubsection{Unmöglichkeit der Approximation von $z\mapsto \overline{z}$ +in $\mathbb{C}[z]$} +Der Satz~\ref{buch:satz:stone-weierstrass} von Stone-Weierstrass für +reelle Funktionen gilt nicht für komplexe Funktionen. +In diesem Abschnitt zeigen wir, dass sich die Funktion $z\mapsto\overline{z}$ +auf der Einheitskreisscheibe $K=\{z\in\mathbb{C}\;|\; |z|\le 1\}$ nicht +gleichmässig durch Polynome $p(z)$ mit komplexen Koeffizienten approximieren +lässt. + +Wäre eine solche Approximation möglich, dann könnte man $\overline{z}$ +auch durch eine Potenzreihe +\[ +\overline{z} += +\sum_{k=0}^\infty a_kz^k +\] +darstellen. +Das Wegintegral beider Seiten über den Pfad $\gamma(t) = e^{it}$ +in der komplexen Ebene ist +\begin{align*} +\oint_\gamma z^k\,dz +&= +\int_0^{2\pi} e^{ikt} ie^{it}\,dt += +i\int_0^{2\pi} e^{it(k+1)}\,dt += +i\biggl[ \frac{1}{i(k+1)} e^{it(k+1)}\biggr]_0^{2\pi} += +0 +\\ +\oint_\gamma +\sum_{k=0}^\infty a_kz^k +\,dz +&= +\sum_{k=0}^\infty a_k \oint_\gamma z^k\,dz += +\sum_{k=0}^\infty a_k\cdot 0 += +0 +\\ +\oint_\gamma \overline{z}\,dz +&= +\int_0^{2\pi} e^{it} ie^{it}\,dt += +i\int_0^{2\pi} \,dt = 2\pi i, +\end{align*} +dabei wurde $\overline{\gamma}(t)=e^{-it}$ verwendet. +Insbesondere widersprechen sich die beiden Integrale. +Die ursprüngliche Annahmen, $\overline{z}$ lasse sich durch Polynome +gleichmässig approximieren, muss daher verworfen werden. + +\subsubsection{Der Satz von Stone-Weierstrass für komplexe Funktionen} +Der Satz von Stone-Weierstrass kann nach dem vorangegangene Abschnitt +also nicht gelten. +Um den Beweis des Satzes~\ref{buch:satz:stone-weierstrass} +auf komplexe Zahlen zu übertragen, muss im ersten Schritt ein Weg +gefunden werden, den Betrag einer Funktion zu approximieren. + +Im reellen Fall geschah dies, indem zunächst eine Polynom-Approximation +für die Quadratwurzel konstruiert wurde, die dann auf das Quadrat einer +Funktion angewendet wurde. +Der Betrag einer komplexen Zahl $z$ ist aber nicht allein aus $z$ +berechenbar, man braucht in irgend einer Form Zugang zu Real- +und Imaginärteil. +Zum Beispiel kann man Real- und Imaginärteil als +$\Re z= \frac12(z+\overline{z})$ und $\Im z = \frac12(z-\overline{z})$ +bestimmen. +Kenntnis von Real- und Imaginärteil ist als gleichbedeutend mit +der Kenntnis der komplex Konjugierten $\overline{z}$. +Der Betrag lässt sich daraus als $|z|^2 = z\overline{z}$ finden. +Beide Beispiele zeigen, dass man den im Beweis benötigten Betrag +nur dann bestimmen kann, wenn mit jeder Funktion aus $A$ auch die +komplex konjugierte Funktion zur Verfügung steht. + +\begin{satz}[Stone-Weierstrass] +Enthält eine $\mathbb{C}$-Algebra $A$ von stetigen, komplexwertigen +Funktionen auf einer kompakten Menge $K$ die konstanten Funktionen, +trennt sie Punkte und ist ausserdem mit jeder Funktion $f\in A$ auch +die komplex konjugiert Funktion $\overline{f}\in A$, +dann lässt sich jede stetige, komplexwertige Funktion +auf $K$ gleichmässig durch Funktionen aus $A$ approximieren. +\end{satz} + +Mit Hilfe der konjugiert komplexen Funktion lässt sich immer eine +Approximation für die Betragsfunktion finden, so dass sich der +Beweis des reellen Satzes von Stone-Weierstrass übertragen lässt. + +% +% Normale Matrizen +% +\subsection{Normale Matrizen +\label{buch:subsection:normale-matrizen}} +Aus dem Satz von Stone-Weierstrass für komplexe Matrizen kann man +jetzt einen Spektralsätze für eine etwas grössere Klasse von Matrizen +ableiten, als im Satz~\ref{buch:eigenwerte:satz:spektralsatz} +möglich war. +Der Satz besagt, dass für eine beliebige Funktion $f$ auf dem Spektrum +$\operatorname{Sp}(A)$ eine Folge von auf $\operatorname{Sp}(A)$ +gleichmässig konvergenten, approximierenden Polynomen +$p_n(z,\overline{z})$ gefunden werden kann. +Doch wie soll jetzt aus dieser Polynomfolge ein Kandidat von $f(A)$ +gefunden werden? + +Zunächst stellt sich die Frage, was für die Variable $\overline{z}$ +eingesetzt werden soll. +$1\times 1$-Matrizen sind notwendigerweise diagonal, also muss +man in diesem Fall die Matrix $\overline{A}$ für die Variable +$\overline{z}$ eingesetzt werden. +Dies erklärt aber noch nicht, wie für $n\times n$-Matrizen +vorzugehen ist, wenn $n>1$ ist. + +Die Notwendigkeit, die Variable $\overline{z}$ hinzuzunehmen +ergab sich aus der Anforderung, dass der Betrag aus $|z|^2=z\overline{z}$ +konstruiert werden können muss. +Insbesondere muss beim Einsetzen eine Matrix entstehen, die nur +positive Eigenwerte hat. +Für eine beliebige komplexe $n\times n$-Matrix $A$ ist aber +$A\overline{A}$ nicht notwendigerweise positiv, wie das Beispiel +\[ +A += +\begin{pmatrix}0&i\\i&0\end{pmatrix} +\qquad +\Rightarrow +\qquad +A\overline{A} += +\begin{pmatrix}0&i\\-i&0\end{pmatrix} +\begin{pmatrix}0&-i\\i&0\end{pmatrix} += +\begin{pmatrix} +-1&0\\ + 0&-1 +\end{pmatrix} += +-I +\] +zeigt. +Eine positive Matrix entsteht dagegen immer, wenn man statt +$A$ die Adjungierte $A^*=\overline{A}^t$ verwendet. + +Die Substitution von $A$ für $z$ und $A^*$ für $\overline{z}$ +in einem Polynom $p(z,\overline{z})$ ist nicht unbedingt eindeutig. +Schon das Polynom $p(z,\overline{z})=z\overline{z}$ kann man auch +als $\overline{z}z$ schreiben. +Damit die Substition eindeutig wird, muss man also fordern, dass +$AA^* = A^*A$ ist. + +\begin{definition} +Eine Matrix $A\in M_n(\mathbb{C})$ heisst {\em normal}, wenn $AA^*=A^*A$ gilt. +\end{definition} + +\subsubsection{Beispiele normaler Matrizen} + +\begin{enumerate} +\item +Hermitesche und Antihermitesche Matrizen sind normal, denn solche +Matrizen erfüllen $A^*=\pm A$ und damit +\( +AA^* = \pm A^2 = A^*A. +\) +\item +Symmetrische und antisymmetrische Matrizen sind normal, +denn aus $A=A^t$ folgt $A^*=\overline{A}^t$ und damit +\begin{align*} +AA^* &= A\overline{A}^t = +\\ +A^*A &= +\end{align*} +\item +Unitäre Matrizen $U$ sind normal, das $UU^*=I=U^*U$ gilt. +\item +Orthogonale Matrizen sind normal wegen $O(n) = U(n) \cap M_n(\mathbb{R})$. +\end{enumerate} + +Jede Matrix lässt sich durch Wahl einer geeigneten Basis in Jordansche +Normalform bringen. +Allerdings sind Jordan-Blöcke keine normalen Matrizen, wie der folgende +Satz zeigt. + +\begin{satz} +Eine Dreiecksmatrix ist genau dann normal, wenn sie diagonal ist. +\end{satz} + +\begin{proof}[Beweis] +Sei $A$ eine obere Dreiecksmatrix, das Argument für eine untere Dreiecksmatrix +funktioniert gleich. +Wir berechnen ein Diagonalelement für beide Produkte $AA^*$ und $A^*A$. +Dazu brauchen wir die Matrixelemente von $A$ und $A^*$. +Bezeichnen wir die Matrixelemente von $A$ mit $a_{ij}$, dann hat $A^*$ +die Matrixelemente $(A^*)_{ij}=\overline{a}_{ji}$. +Damit kann man die Diagonalelemente der Produkte als +\begin{align*} +(AA^*)_{ii} +&= +\sum_{j=1}^n a_{ij}\overline{a}_{ij} += +\sum_{j=i}^n |a_{ij}|^2 +\\ +(A^*A)_{ii} +&= +\sum_{j=1}^n \overline{a}_{ji}a_{ji} += +\sum_{j=1}^i |a_{ji}|^2 +\end{align*} +ausrechnen. +Der obere Ausdruck ist die quadrierte Länge der Zeile $i$ der Matrix $A$, +der untere ist die quadrierte Länge der Spalte $i$. +Da die Matrix eine obere Dreiecksmatrix ist, hat die erste Spalte höchstens +ein einziges von $0$ verschiedenes Element. +Daher kann auch die erste Zeile höchstens dieses eine Elemente haben. +Die Matrix hat daher Blockstruktur mit einem $1\times 1$-Block in der +linken obere Ecke und einem $n-1$-dimensionalen Block für den Rest. +Durch Wiederholen des Arguments für den $(n-1)\times (n-1)$-Block +kann man so schrittweise schliessen, dass die Matrix $A$ diagonal sein muss. +\end{proof} + + +\begin{satz} +Sind $A$ und $B$ normale Matrizen und $AB^*=B^*A$, dann sind auch $A+B$ +und $AB$ normal. +\end{satz} + +\begin{proof}[Beweis] +Zunächst folgt aus $AB^*=B^*A$ auch +$A^*B = (B^*A)^* = (AB^*)^* = BA^*$. +Der Beweis erfolgt durch Nachrechnen: +\begin{align*} +(A+B)(A+B)^* +&= +AA^* + AB^* + BA^*+BB^* +\\ +(A+B)^*(A+B) +&= +A^*A + A^*B + B^*A + B^*B +\end{align*} +Die ersten und letzten Terme auf der rechten Seite stimmen überein, weil +$A$ und $B$ normal sind. +Die gemischten Terme stimmen überein wegen der Vertauschbarkeit von +$A$ und $B^*$. + +Für das Produkt rechnet man +\begin{align*} +(AB)(AB)^* +&= ABB^*A^* = AB^*BA^* += B^*AA^*B += +B^*A^*AB += +(AB)^*(AB), +\end{align*} +was zeigt, dass auch $AB$ normal ist. +\end{proof} + +\subsubsection{Äquivalente Bedingungen} +Es gibt eine grosse Zahl äquivalenter Eigenschaften für normale Matrizen. +Die folgenden Eigenschaften sind äquivalent: +\begin{enumerate} +\item +Die Matrix $A$ ist mit einer unitären Matrix diagonalisierbar +\item +Es gibt eine orthonormale Basis von Eigenvektoren von $A$ für $\mathbb{C}^n$ +\item +Für jeden Vektor $x\in\mathbb{C}^n$ gilt $\|Ax\|=\|A^*x\|$ +\item +Die Forbenius-Norm der Matrix $A$ kann mit den Eigenwerten $\lambda_i$ +von $A$ berechnet werden: +$\operatorname{Spur}(A^*A) = \sum_{i=1}^n |\lambda_i|^2$ +\item +Der hermitesche Teil $\frac12(A+A^*)$ und der antihermitesche Teil +$\frac12(A-A^*)$ von $A$ vertauschen. +\item +$A^*$ ist ein Polynom vom Grad $n-1$ in $A$. +\item +Es gibt eine unitäre Matrix $U$ derart, dass $A^*=AU$ +\item +Es gibt eine Polarzerlegugn $A=UP$ mit einer unitären Matrix $U$ und +einer postiv semidefiniten Matrix $P$, die untereinander vertauschen. +\item +Es gibt eine Matrix $N$ mit verschiedenen Eigenwerten, mit denen $A$ +vertauscht. +\item +Wenn $A$ die (absteigend geordneten) singulärwerte $\sigma_i$ und +die absteigend geordneten Eigenwerte $\lambda_i$ hat, +dann it $\sigma_i=|\lambda_i|$. +\end{enumerate} + + + + diff --git a/buch/chapters/60-gruppen/chapter.tex b/buch/chapters/60-gruppen/chapter.tex index 3b1abc1..aa5469f 100644 --- a/buch/chapters/60-gruppen/chapter.tex +++ b/buch/chapters/60-gruppen/chapter.tex @@ -1,47 +1,47 @@ -% -% chapter.tex -% -% (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil -% -\chapter{Matrizengruppen -\label{buch:chapter:matrizengruppen}} -\lhead{Matrizengruppen} -\rhead{} -Matrizen können dazu verwendet werden, Symmetrien von geometrischen oder -physikalischen Systemen zu beschreiben. -Neben diskreten Symmetrien wie zum Beispiel Spiegelungen gehören dazu -auch kontinuierliche Symmetrien wie Translationen oder Invarianz einer -phyisikalischen Grösse über die Zeit. -Solche Symmetrien müssen durch Matrizen beschrieben werden können, -die auf stetige oder sogar differenzierbare Art von der Zeit abhängen. -Die Menge der Matrizen, die zur Beschreibung solcher Symmetrien benutzt -werden, muss also eine zusätzliche Struktur haben, die ermöglicht, -sinnvoll über Stetigkeit und Differenzierbarkeit bei Matrizen -zu sprechen. - -Die Menge der Matrizen bilden zunächst eine Gruppe, -die zusätzliche differenziarbare Struktur macht daraus -eine sogenannte Lie-Gruppe. -Die Ableitungen nach einem Parameter liegen in der sogenannten -Lie-Algebra, einer Matrizen-Algebra mit dem antisymmetrischen -Lie-Klammer-Produkt $[A,B]=AB-BA$, auch Kommutator genannt. -Lie-Gruppe und Lie-Algebra sind eng miteinander verknüpft, -so eng, dass sich die meisten Eigenschaften der Gruppe aus den Eigenschaften -der Lie-Gruppe aus der Lie-Algebra ableiten lassen. -Die Verbindung wird hergestellt durch die Exponentialabbildung. -Ziel dieses Kapitels ist, die Grundzüge dieses interessanten -Zusammenhangs darzustellen. - -\input{chapters/60-gruppen/symmetrien.tex} -\input{chapters/60-gruppen/lie-gruppen.tex} -\input{chapters/60-gruppen/lie-algebren.tex} -%\input{chapters/60-gruppen/homogen.tex} - -\section*{Übungsaufgaben} -\rhead{Übungsaufgaben} -\aufgabetoplevel{chapters/60-gruppen/uebungsaufgaben} -\begin{uebungsaufgaben} -\uebungsaufgabe{6002} -\uebungsaufgabe{6001} -\end{uebungsaufgaben} - +% +% chapter.tex +% +% (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +% +\chapter{Matrizengruppen +\label{buch:chapter:matrizengruppen}} +\lhead{Matrizengruppen} +\rhead{} +Matrizen können dazu verwendet werden, Symmetrien von geometrischen oder +physikalischen Systemen zu beschreiben. +Neben diskreten Symmetrien wie zum Beispiel Spiegelungen gehören dazu +auch kontinuierliche Symmetrien wie Translationen oder Invarianz einer +phyisikalischen Grösse über die Zeit. +Solche Symmetrien müssen durch Matrizen beschrieben werden können, +die auf stetige oder sogar differenzierbare Art von der Zeit abhängen. +Die Menge der Matrizen, die zur Beschreibung solcher Symmetrien benutzt +werden, muss also eine zusätzliche Struktur haben, die ermöglicht, +sinnvoll über Stetigkeit und Differenzierbarkeit bei Matrizen +zu sprechen. + +Die Menge der Matrizen bilden zunächst eine Gruppe, +die zusätzliche differenziarbare Struktur macht daraus +eine sogenannte Lie-Gruppe. +Die Ableitungen nach einem Parameter liegen in der sogenannten +Lie-Algebra, einer Matrizen-Algebra mit dem antisymmetrischen +Lie-Klammer-Produkt $[A,B]=AB-BA$, auch Kommutator genannt. +Lie-Gruppe und Lie-Algebra sind eng miteinander verknüpft, +so eng, dass sich die meisten Eigenschaften der Gruppe aus den Eigenschaften +der Lie-Gruppe aus der Lie-Algebra ableiten lassen. +Die Verbindung wird hergestellt durch die Exponentialabbildung. +Ziel dieses Kapitels ist, die Grundzüge dieses interessanten +Zusammenhangs darzustellen. + +\input{chapters/60-gruppen/symmetrien.tex} +\input{chapters/60-gruppen/lie-gruppen.tex} +\input{chapters/60-gruppen/lie-algebren.tex} +%\input{chapters/60-gruppen/homogen.tex} + +\section*{Übungsaufgaben} +\rhead{Übungsaufgaben} +\aufgabetoplevel{chapters/60-gruppen/uebungsaufgaben} +\begin{uebungsaufgaben} +\uebungsaufgabe{6002} +\uebungsaufgabe{6001} +\end{uebungsaufgaben} + diff --git a/buch/chapters/60-gruppen/images/Makefile b/buch/chapters/60-gruppen/images/Makefile index 3ed39e5..8cd824f 100644 --- a/buch/chapters/60-gruppen/images/Makefile +++ b/buch/chapters/60-gruppen/images/Makefile @@ -1,25 +1,25 @@ -# -# Makefile -# -# (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -# -all: phasenraum.pdf kartenkreis.pdf karten.pdf sl2.pdf scherungen.pdf - -phasenraum.pdf: phasenraum.tex - pdflatex phasenraum.tex - -kartenkreis.pdf: kartenkreis.tex - pdflatex kartenkreis.tex - -torus.png: torus.pov - povray +A0.1 -W1920 -H1080 -Otorus.png torus.pov - -karten.pdf: karten.tex torus.png - pdflatex karten.tex - -sl2.pdf: sl2.tex - pdflatex sl2.tex - -scherungen.pdf: scherungen.tex - pdflatex scherungen.tex - +# +# Makefile +# +# (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +# +all: phasenraum.pdf kartenkreis.pdf karten.pdf sl2.pdf scherungen.pdf + +phasenraum.pdf: phasenraum.tex + pdflatex phasenraum.tex + +kartenkreis.pdf: kartenkreis.tex + pdflatex kartenkreis.tex + +torus.png: torus.pov + povray +A0.1 -W1920 -H1080 -Otorus.png torus.pov + +karten.pdf: karten.tex torus.png + pdflatex karten.tex + +sl2.pdf: sl2.tex + pdflatex sl2.tex + +scherungen.pdf: scherungen.tex + pdflatex scherungen.tex + diff --git a/buch/chapters/60-gruppen/images/karten.tex b/buch/chapters/60-gruppen/images/karten.tex index c8eb4a3..67c8d70 100644 --- a/buch/chapters/60-gruppen/images/karten.tex +++ b/buch/chapters/60-gruppen/images/karten.tex @@ -1,112 +1,112 @@ -% -% karten.tex -- template for standalon tikz images -% -% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -% -\documentclass[tikz]{standalone} -\usepackage{amsmath} -\usepackage{times} -\usepackage{txfonts} -\usepackage{pgfplots} -\usepackage{csvsimple} -\usetikzlibrary{arrows,intersections,math} -\begin{document} -\def\skala{1} -\begin{tikzpicture}[>=latex,thick,scale=\skala] - -\definecolor{darkgreen}{rgb}{0,0.6,0} - -\node at (0,0) {\includegraphics[width=10cm]{torus.png}}; - -\def\s{3} - -\node at (-3.5,-0.4) {$U_\alpha$}; -\node at (2.0,-0.4) {$U_\beta$}; - -\draw[->] (-2,-2.2) -- (-3,-4.3); -\node at (-2.5,-3.25) [left] {$\varphi_\alpha$}; - -\draw[->] (1.4,-1.7) -- (3,-4.3); -\node at (2.5,-3.25) [right] {$\varphi_\beta$}; - -\begin{scope}[xshift=-4.5cm,yshift=-8cm] - \begin{scope} - \clip (0,{-0.2*\s}) rectangle ({1*\s},{1.2*\s}); - \begin{scope}[xshift=1.8cm,yshift=0.6cm,rotate=30] - \fill[color=gray!20] - (0,{-0.2*\s}) rectangle ({1*\s},{1.2*\s}); - \foreach \x in {0,0.2,...,1}{ - \draw[color=darkgreen] - ({\x*\s},{-0.2*\s}) - -- - ({\x*\s},{1.2*\s}); - } - \foreach \y in {-0.2,0,...,1.2}{ - \draw[color=orange] - 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\draw[color=red] - (0,{\y*\s}) - -- - ({1*\s},{\y*\s}); - } - \end{scope} - \end{scope} - - \foreach \x in {0,0.2,...,1}{ - \draw[color=darkgreen,line width=1.4pt] - ({\x*\s},{-0.2*\s}) -- ({\x*\s},{1.2*\s}); - } - \foreach \y in {-0.2,0,...,1.2}{ - \draw[color=orange,line width=1.4pt] (0,{\y*\s}) -- ({1*\s},{\y*\s}); - } - \draw[->] ({\s*(-0.1)},0) -- ({1.1*\s},0) coordinate[label={$x_1$}]; - \draw[->] (0,{-0.3*\s}) -- (0,{1.3*\s}) coordinate[label={left:$x_2$}]; - \node at ({1*\s},{1.2*\s}) [above right] {$\mathbb{R}^2$}; -\end{scope} - -\draw[<-,color=white,opacity=0.8,line width=5pt] (2.5,-6.5) arc (55:100:6.5); -\draw[<-,shorten >= 0.1cm,shorten <= 0.3cm] (2.5,-6.5) arc (55:100:6.5); - -\node at (0,-5.9) - {$\varphi_{\beta\alpha}=\varphi_\beta\circ\varphi_\alpha^{-1}$}; - -\end{tikzpicture} -\end{document} - +% +% karten.tex -- template for standalon tikz images +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\documentclass[tikz]{standalone} +\usepackage{amsmath} +\usepackage{times} +\usepackage{txfonts} +\usepackage{pgfplots} +\usepackage{csvsimple} +\usetikzlibrary{arrows,intersections,math} +\begin{document} +\def\skala{1} +\begin{tikzpicture}[>=latex,thick,scale=\skala] + +\definecolor{darkgreen}{rgb}{0,0.6,0} + +\node at (0,0) {\includegraphics[width=10cm]{torus.png}}; + +\def\s{3} + +\node at (-3.5,-0.4) {$U_\alpha$}; +\node at (2.0,-0.4) {$U_\beta$}; + +\draw[->] (-2,-2.2) -- (-3,-4.3); +\node at (-2.5,-3.25) [left] {$\varphi_\alpha$}; + +\draw[->] (1.4,-1.7) -- (3,-4.3); +\node at (2.5,-3.25) [right] {$\varphi_\beta$}; + +\begin{scope}[xshift=-4.5cm,yshift=-8cm] + \begin{scope} + \clip (0,{-0.2*\s}) rectangle ({1*\s},{1.2*\s}); + \begin{scope}[xshift=1.8cm,yshift=0.6cm,rotate=30] + \fill[color=gray!20] + (0,{-0.2*\s}) rectangle ({1*\s},{1.2*\s}); + \foreach \x in {0,0.2,...,1}{ + \draw[color=darkgreen] + ({\x*\s},{-0.2*\s}) + -- + ({\x*\s},{1.2*\s}); + } + \foreach \y in {-0.2,0,...,1.2}{ + \draw[color=orange] + (0,{\y*\s}) + -- + ({1*\s},{\y*\s}); + } + \end{scope} + \end{scope} + + \foreach \x in {0,0.2,...,1}{ + \draw[color=blue,line width=1.4pt] + ({\x*\s},{-0.2*\s}) -- ({\x*\s},{1.2*\s}); + } + \foreach \y in {-0.2,0,...,1.2}{ + \draw[color=red,line width=1.4pt] + (0,{\y*\s}) -- ({1*\s},{\y*\s}); + } + + \draw[->] ({\s*(-0.1)},0) -- ({1.1*\s},0) coordinate[label={$x_1$}]; + \draw[->] (0,{-0.3*\s}) -- (0,{1.3*\s}) coordinate[label={left:$x_2$}]; + + \node at ({1*\s},{1.2*\s}) [above right] {$\mathbb{R}^2$}; + +\end{scope} + +\begin{scope}[xshift=1.5cm,yshift=-8cm] + \begin{scope} + \clip (0,{-0.2*\s}) rectangle ({1*\s},{1.2*\s}); + % x = - [ (sqrt(3)/2)*0.6+(1/2)*0.2 ] = -0.6196 + % y = - [ (-1/2)*0.6 + (sqrt(3)/2)*0.2 ] = + \begin{scope}[xshift=-1.8588cm,yshift=0.3804cm,rotate=-30] + \fill[color=gray!20] + (0,{-0.2*\s}) rectangle ({1*\s},{1.2*\s}); + \foreach \x in {0,0.2,...,1}{ + \draw[color=blue] + ({\x*\s},{-0.2*\s}) + -- + ({\x*\s},{1.2*\s}); + } + \foreach \y in {-0.2,0,...,1.2}{ + \draw[color=red] + (0,{\y*\s}) + -- + ({1*\s},{\y*\s}); + } + \end{scope} + \end{scope} + + \foreach \x in {0,0.2,...,1}{ + \draw[color=darkgreen,line width=1.4pt] + ({\x*\s},{-0.2*\s}) -- ({\x*\s},{1.2*\s}); + } + \foreach \y in {-0.2,0,...,1.2}{ + \draw[color=orange,line width=1.4pt] (0,{\y*\s}) -- ({1*\s},{\y*\s}); + } + \draw[->] ({\s*(-0.1)},0) -- ({1.1*\s},0) coordinate[label={$x_1$}]; + \draw[->] (0,{-0.3*\s}) -- (0,{1.3*\s}) coordinate[label={left:$x_2$}]; + \node at ({1*\s},{1.2*\s}) [above right] {$\mathbb{R}^2$}; +\end{scope} + +\draw[<-,color=white,opacity=0.8,line width=5pt] (2.5,-6.5) arc (55:100:6.5); +\draw[<-,shorten >= 0.1cm,shorten <= 0.3cm] (2.5,-6.5) arc (55:100:6.5); + +\node at (0,-5.9) + {$\varphi_{\beta\alpha}=\varphi_\beta\circ\varphi_\alpha^{-1}$}; + +\end{tikzpicture} +\end{document} + diff --git a/buch/chapters/60-gruppen/images/kartenkreis.tex b/buch/chapters/60-gruppen/images/kartenkreis.tex index 4f19937..ff6331e 100644 --- a/buch/chapters/60-gruppen/images/kartenkreis.tex +++ b/buch/chapters/60-gruppen/images/kartenkreis.tex @@ -1,189 +1,189 @@ -% -% kartenkreis.tex -- template for standalon tikz images -% -% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -% -\documentclass[tikz]{standalone} -\usepackage{amsmath} -\usepackage{times} -\usepackage{txfonts} -\usepackage{pgfplots} -\usepackage{csvsimple} -\usetikzlibrary{arrows,intersections,math} -\begin{document} -\def\skala{3} -\begin{tikzpicture}[>=latex,thick,scale=\skala] - -\definecolor{darkgreen}{rgb}{0,0.6,0} - -\fill[color=red!20] (0,-1) rectangle (1.5,1); -\fill[color=blue!20] (-1.5,-1) rectangle (0,1); -\fill[color=darkgreen!40,opacity=0.5] (-1,0) rectangle (1,1.5); -\fill[color=orange!40,opacity=0.5] (-1,-1.5) rectangle (1,0); -\fill[color=white] (0,0) circle[radius=1]; - -\fill[color=gray!20] - (0,-1.5) -- (0.02,-1.6) -- (0.5,-1.8) -- (0.98,-1.6) -- (1,-1.5) - -- cycle; -\fill[color=gray!20] - (0,1.5) -- (0.02,1.6) -- (0.5,1.8) -- (0.98,1.6) -- (1,1.5) - -- cycle; -\fill[color=gray!20] - (0,-1.5) -- (-0.02,-1.6) -- (-0.5,-1.8) -- (-0.98,-1.6) -- (-1,-1.5) - -- cycle; -\fill[color=gray!20] - (0,1.5) -- (-0.02,1.6) -- (-0.5,1.8) -- (-0.98,1.6) -- (-1,1.5) - -- cycle; - -\fill[color=gray!20] - (1.5,0) -- (1.6,0.02) -- (1.8,0.5) -- (1.6,0.98) -- (1.5,1) - -- cycle; -\fill[color=gray!20] - (-1.5,0) -- (-1.6,0.02) -- (-1.8,0.5) -- (-1.6,0.98) -- (-1.5,1) - -- cycle; -\fill[color=gray!20] - (1.5,0) -- (1.6,-0.02) -- (1.8,-0.5) -- (1.6,-0.98) -- (1.5,-1) - -- cycle; -\fill[color=gray!20] - (-1.5,0) -- (-1.6,-0.02) -- (-1.8,-0.5) -- (-1.6,-0.98) -- (-1.5,-1) - -- cycle; - -\draw[->] (0.5,-1.8) arc (-180:-90:0.1) arc (-90:0:1.3) arc (0:90:0.1); -\draw[->] (1.8,0.5) arc (-90:0:0.1) arc (0:90:1.3) arc (90:180:0.1); -\draw[->] (-0.5,1.8) arc (0:90:0.1) arc (90:180:1.3) arc (180:270:0.1); -\draw[->] (-1.8,-0.5) arc (90:180:0.1) arc (180:270:1.3) arc (270:360:0.1); - -\node at (1.01,1.32) - [right] {$\varphi_3\circ \varphi_1^{-1}(y)=\sqrt{1-y^2}$}; -\node at (1.6,1.6) {$\varphi_{31}$}; - -\node at (1.01,-1.28) - [right] {$\varphi_1\circ \varphi_4^{-1}(x)=-\sqrt{1-x^2}$}; -\node at (1.6,-1.6) {$\varphi_{14}$}; - -\node at (-1.24,1.32) - [left] {$\varphi_2\circ\varphi_3^{-1}(x)=\sqrt{1-x^2}$}; -\node at (-1.6,1.6) {$\varphi_{23}$}; - -\node at (-1.18,-1.28) - [left] {$\varphi_4\circ\varphi_2^{-1}(y)=-\sqrt{1-y^2}$}; -\node at (-1.6,-1.6) {$\varphi_{42}$}; - - -\foreach \y in {0.1,0.3,...,0.9}{ - \draw[->,color=red,shorten >= 0.1cm,shorten <= 0.3cm] - ({sqrt(1-\y*\y)},{\y}) -- (1.5,\y); - \draw[->,color=red,shorten >= 0.1cm,shorten <= 0.3cm] - ({sqrt(1-\y*\y)},{-\y}) -- (1.5,-\y); - \draw[->,color=blue,shorten >= 0.1cm,shorten <= 0.3cm] - ({-sqrt(1-\y*\y)},{\y}) -- (-1.5,\y); - \draw[->,color=blue,shorten >= 0.1cm,shorten <= 0.3cm] - ({-sqrt(1-\y*\y)},{-\y}) -- (-1.5,-\y); -} -\foreach \x in {0.1,0.3,...,0.9}{ - \draw[->,color=darkgreen,shorten >= 0.1cm,shorten <= 0.3cm] - ({\x},{sqrt(1-\x*\x)}) -- ({\x},1.5); - \draw[->,color=darkgreen,shorten >= 0.1cm,shorten <= 0.3cm] - ({-\x},{sqrt(1-\x*\x)}) -- ({-\x},1.5); - \draw[->,color=orange,shorten >= 0.1cm,shorten <= 0.3cm] - ({\x},{-sqrt(1-\x*\x)}) -- ({\x},-1.5); - \draw[->,color=orange,shorten >= 0.1cm,shorten <= 0.3cm] - ({-\x},{-sqrt(1-\x*\x)}) -- ({-\x},-1.5); -} - -%\draw[color=gray!50,line width=3pt] (0,0) circle[radius=1]; -\draw[color=yellow!30,line width=3pt] (0,0) circle[radius=1]; -\node[color=yellow] at ({1/sqrt(2)},{1/sqrt(2)}) [above right] {$S^1$}; - -\def\r{1.02} - -\begin{scope} - \clip (0,-1.1) rectangle (1.1,1.1); - \draw[color=red,line width=1.4pt] (-89:\r) arc (-89:89:\r); - \draw[color=red,line width=1.4pt] (0,-\r) circle[radius=0.02]; - \draw[color=red,line width=1.4pt] (0,\r) circle[radius=0.02]; -\end{scope} - -\begin{scope} - \clip (-1.1,-1.1) rectangle (0,1.1); - \draw[color=blue,line width=1.4pt] (91:\r) arc (91:269:\r); - \draw[color=blue,line width=1.4pt] (0,-\r) circle[radius=0.02]; - \draw[color=blue,line width=1.4pt] (0,\r) circle[radius=0.02]; -\end{scope} - -\xdef\r{0.98} - -\begin{scope} - \clip (-1.1,0) rectangle (1.1,1.1); - \draw[color=darkgreen,line width=1.4pt] (1:\r) arc (1:179:\r); - \draw[color=darkgreen,line width=1.4pt] (\r,0) circle[radius=0.02]; - \draw[color=darkgreen,line width=1.4pt] (-\r,0) circle[radius=0.02]; -\end{scope} - -\begin{scope} - \clip (-1.1,-1.1) rectangle (1.1,0); - \draw[color=orange,line width=1.4pt] (181:\r) arc (181:359:\r); - \draw[color=orange,line width=1.4pt] (\r,0) circle[radius=0.02]; - \draw[color=orange,line width=1.4pt] (-\r,0) circle[radius=0.02]; -\end{scope} - -\begin{scope}[yshift=1.5cm] - \draw[->] (-1.1,0) -- (1.15,0) coordinate[label={$\mathbb{R}$}]; - \begin{scope} - \clip (-1,-0.1) rectangle (1,0.1); - \draw[color=darkgreen,line width=1.4pt] (-0.98,0) -- (0.98,0); - \draw[color=darkgreen,line width=1.4pt] (-1,0) - circle[radius=0.02]; - \draw[color=darkgreen,line width=1.4pt] (1,0) - circle[radius=0.02]; - \end{scope} -\end{scope} - -\begin{scope}[yshift=-1.5cm] - \draw[->] (-1.1,0) -- (1.15,0) coordinate[label={below:$\mathbb{R}$}]; - \begin{scope} - \clip (-1,-0.1) rectangle (1,0.1); - \draw[color=orange,line width=1.4pt] (-0.98,0) -- (0.98,0); - \draw[color=orange,line width=1.4pt] (-1,0) circle[radius=0.02]; - \draw[color=orange,line width=1.4pt] (1,0) circle[radius=0.02]; - \end{scope} -\end{scope} - -\begin{scope}[xshift=1.5cm] - \draw[->] (0,-1.1) -- (0,1.15) coordinate[label={right:$\mathbb{R}$}]; - \begin{scope} - \clip (-0.1,-1) rectangle (0.1,1); - \draw[color=red,line width=1.4pt] (0,-0.98) -- (0,0.98); - \draw[color=red,line width=1.4pt] (0,-1) circle[radius=0.02]; - \draw[color=red,line width=1.4pt] (0,1) circle[radius=0.02]; - \end{scope} -\end{scope} - -\begin{scope}[xshift=-1.5cm] - \draw[->] (0,-1.1) -- (0,1.15) coordinate[label={left:$\mathbb{R}$}]; - \begin{scope} - \clip (-0.1,-1) rectangle (0.1,1); - \draw[color=blue,line width=1.4pt] (0,-0.98) -- (0,0.98); - \draw[color=blue,line width=1.4pt] (0,-1) circle[radius=0.02]; - \draw[color=blue,line width=1.4pt] (0,1) circle[radius=0.02]; - \end{scope} -\end{scope} - -\node[color=red] at (23:1) [right] {$U_{x>0}$}; -\node[color=red] at (1.25,0) [right] {$\varphi_1$}; - -\node[color=blue] at (157:1) [left] {$U_{x<0}$}; -\node[color=blue] at (-1.25,0) [left] {$\varphi_2$}; - -\node[color=darkgreen] at (115:1) [below right] {$U_{y>0}$}; -\node[color=darkgreen] at (0,1.25) [above] {$\varphi_3$}; - -\node[color=orange] at (-115:1) [above right] {$U_{y<0}$}; -\node[color=orange] at (0,-1.25) [below] {$\varphi_4$}; - -\draw[->] (-1.1,0) -- (1.15,0) coordinate[label={$x$}]; -\draw[->] (0,-1.1) -- (0,1.15) coordinate[label={right:$y$}]; - -\end{tikzpicture} -\end{document} - +% +% kartenkreis.tex -- template for standalon tikz images +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\documentclass[tikz]{standalone} +\usepackage{amsmath} +\usepackage{times} +\usepackage{txfonts} +\usepackage{pgfplots} +\usepackage{csvsimple} +\usetikzlibrary{arrows,intersections,math} +\begin{document} +\def\skala{3} +\begin{tikzpicture}[>=latex,thick,scale=\skala] + +\definecolor{darkgreen}{rgb}{0,0.6,0} + +\fill[color=red!20] (0,-1) rectangle (1.5,1); +\fill[color=blue!20] (-1.5,-1) rectangle (0,1); +\fill[color=darkgreen!40,opacity=0.5] (-1,0) rectangle (1,1.5); +\fill[color=orange!40,opacity=0.5] (-1,-1.5) rectangle (1,0); +\fill[color=white] (0,0) circle[radius=1]; + +\fill[color=gray!20] + (0,-1.5) -- (0.02,-1.6) -- (0.5,-1.8) -- (0.98,-1.6) -- (1,-1.5) + -- cycle; +\fill[color=gray!20] + (0,1.5) -- (0.02,1.6) -- (0.5,1.8) -- (0.98,1.6) -- (1,1.5) + -- cycle; +\fill[color=gray!20] + (0,-1.5) -- (-0.02,-1.6) -- (-0.5,-1.8) -- (-0.98,-1.6) -- (-1,-1.5) + -- cycle; +\fill[color=gray!20] + (0,1.5) -- (-0.02,1.6) -- (-0.5,1.8) -- (-0.98,1.6) -- (-1,1.5) + -- cycle; + +\fill[color=gray!20] + (1.5,0) -- (1.6,0.02) -- (1.8,0.5) -- (1.6,0.98) -- (1.5,1) + -- cycle; +\fill[color=gray!20] + (-1.5,0) -- (-1.6,0.02) -- (-1.8,0.5) -- (-1.6,0.98) -- (-1.5,1) + -- cycle; +\fill[color=gray!20] + (1.5,0) -- (1.6,-0.02) -- (1.8,-0.5) -- (1.6,-0.98) -- (1.5,-1) + -- cycle; +\fill[color=gray!20] + (-1.5,0) -- (-1.6,-0.02) -- (-1.8,-0.5) -- (-1.6,-0.98) -- (-1.5,-1) + -- cycle; + +\draw[->] (0.5,-1.8) arc (-180:-90:0.1) arc (-90:0:1.3) arc (0:90:0.1); +\draw[->] (1.8,0.5) arc (-90:0:0.1) arc (0:90:1.3) arc (90:180:0.1); +\draw[->] (-0.5,1.8) arc (0:90:0.1) arc (90:180:1.3) arc (180:270:0.1); +\draw[->] (-1.8,-0.5) arc (90:180:0.1) arc (180:270:1.3) arc (270:360:0.1); + +\node at (1.01,1.32) + [right] {$\varphi_3\circ \varphi_1^{-1}(y)=\sqrt{1-y^2}$}; +\node at (1.6,1.6) {$\varphi_{31}$}; + +\node at (1.01,-1.28) + [right] {$\varphi_1\circ \varphi_4^{-1}(x)=-\sqrt{1-x^2}$}; +\node at (1.6,-1.6) {$\varphi_{14}$}; + +\node at (-1.24,1.32) + [left] {$\varphi_2\circ\varphi_3^{-1}(x)=\sqrt{1-x^2}$}; +\node at (-1.6,1.6) {$\varphi_{23}$}; + +\node at (-1.18,-1.28) + [left] {$\varphi_4\circ\varphi_2^{-1}(y)=-\sqrt{1-y^2}$}; +\node at (-1.6,-1.6) {$\varphi_{42}$}; + + +\foreach \y in {0.1,0.3,...,0.9}{ + \draw[->,color=red,shorten >= 0.1cm,shorten <= 0.3cm] + ({sqrt(1-\y*\y)},{\y}) -- (1.5,\y); + \draw[->,color=red,shorten >= 0.1cm,shorten <= 0.3cm] + ({sqrt(1-\y*\y)},{-\y}) -- (1.5,-\y); + \draw[->,color=blue,shorten >= 0.1cm,shorten <= 0.3cm] + ({-sqrt(1-\y*\y)},{\y}) -- (-1.5,\y); + \draw[->,color=blue,shorten >= 0.1cm,shorten <= 0.3cm] + ({-sqrt(1-\y*\y)},{-\y}) -- (-1.5,-\y); +} +\foreach \x in {0.1,0.3,...,0.9}{ + \draw[->,color=darkgreen,shorten >= 0.1cm,shorten <= 0.3cm] + ({\x},{sqrt(1-\x*\x)}) -- ({\x},1.5); + \draw[->,color=darkgreen,shorten >= 0.1cm,shorten <= 0.3cm] + ({-\x},{sqrt(1-\x*\x)}) -- ({-\x},1.5); + \draw[->,color=orange,shorten >= 0.1cm,shorten <= 0.3cm] + ({\x},{-sqrt(1-\x*\x)}) -- ({\x},-1.5); + \draw[->,color=orange,shorten >= 0.1cm,shorten <= 0.3cm] + ({-\x},{-sqrt(1-\x*\x)}) -- ({-\x},-1.5); +} + +%\draw[color=gray!50,line width=3pt] (0,0) circle[radius=1]; +\draw[color=yellow!30,line width=3pt] (0,0) circle[radius=1]; +\node[color=yellow] at ({1/sqrt(2)},{1/sqrt(2)}) [above right] {$S^1$}; + +\def\r{1.02} + +\begin{scope} + \clip (0,-1.1) rectangle (1.1,1.1); + \draw[color=red,line width=1.4pt] (-89:\r) arc (-89:89:\r); + \draw[color=red,line width=1.4pt] (0,-\r) circle[radius=0.02]; + \draw[color=red,line width=1.4pt] (0,\r) circle[radius=0.02]; +\end{scope} + +\begin{scope} + \clip (-1.1,-1.1) rectangle (0,1.1); + \draw[color=blue,line width=1.4pt] (91:\r) arc (91:269:\r); + \draw[color=blue,line width=1.4pt] (0,-\r) circle[radius=0.02]; + \draw[color=blue,line width=1.4pt] (0,\r) circle[radius=0.02]; +\end{scope} + +\xdef\r{0.98} + +\begin{scope} + \clip (-1.1,0) rectangle (1.1,1.1); + \draw[color=darkgreen,line width=1.4pt] (1:\r) arc (1:179:\r); + \draw[color=darkgreen,line width=1.4pt] (\r,0) circle[radius=0.02]; + \draw[color=darkgreen,line width=1.4pt] (-\r,0) circle[radius=0.02]; +\end{scope} + +\begin{scope} + \clip (-1.1,-1.1) rectangle (1.1,0); + \draw[color=orange,line width=1.4pt] (181:\r) arc (181:359:\r); + \draw[color=orange,line width=1.4pt] (\r,0) circle[radius=0.02]; + \draw[color=orange,line width=1.4pt] (-\r,0) circle[radius=0.02]; +\end{scope} + +\begin{scope}[yshift=1.5cm] + \draw[->] (-1.1,0) -- (1.15,0) coordinate[label={$\mathbb{R}$}]; + \begin{scope} + \clip (-1,-0.1) rectangle (1,0.1); + \draw[color=darkgreen,line width=1.4pt] (-0.98,0) -- (0.98,0); + \draw[color=darkgreen,line width=1.4pt] (-1,0) + circle[radius=0.02]; + \draw[color=darkgreen,line width=1.4pt] (1,0) + circle[radius=0.02]; + \end{scope} +\end{scope} + +\begin{scope}[yshift=-1.5cm] + \draw[->] (-1.1,0) -- (1.15,0) coordinate[label={below:$\mathbb{R}$}]; + \begin{scope} + \clip (-1,-0.1) rectangle (1,0.1); + \draw[color=orange,line width=1.4pt] (-0.98,0) -- (0.98,0); + \draw[color=orange,line width=1.4pt] (-1,0) circle[radius=0.02]; + \draw[color=orange,line width=1.4pt] (1,0) circle[radius=0.02]; + \end{scope} +\end{scope} + +\begin{scope}[xshift=1.5cm] + \draw[->] (0,-1.1) -- (0,1.15) coordinate[label={right:$\mathbb{R}$}]; + \begin{scope} + \clip (-0.1,-1) rectangle (0.1,1); + \draw[color=red,line width=1.4pt] (0,-0.98) -- (0,0.98); + \draw[color=red,line width=1.4pt] (0,-1) circle[radius=0.02]; + \draw[color=red,line width=1.4pt] (0,1) circle[radius=0.02]; + \end{scope} +\end{scope} + +\begin{scope}[xshift=-1.5cm] + \draw[->] (0,-1.1) -- (0,1.15) coordinate[label={left:$\mathbb{R}$}]; + \begin{scope} + \clip (-0.1,-1) rectangle (0.1,1); + \draw[color=blue,line width=1.4pt] (0,-0.98) -- (0,0.98); + \draw[color=blue,line width=1.4pt] (0,-1) circle[radius=0.02]; + \draw[color=blue,line width=1.4pt] (0,1) circle[radius=0.02]; + \end{scope} +\end{scope} + +\node[color=red] at (23:1) [right] {$U_{x>0}$}; +\node[color=red] at (1.25,0) [right] {$\varphi_1$}; + +\node[color=blue] at (157:1) [left] {$U_{x<0}$}; +\node[color=blue] at (-1.25,0) [left] {$\varphi_2$}; + +\node[color=darkgreen] at (115:1) [below right] {$U_{y>0}$}; +\node[color=darkgreen] at (0,1.25) [above] {$\varphi_3$}; + +\node[color=orange] at (-115:1) [above right] {$U_{y<0}$}; +\node[color=orange] at (0,-1.25) [below] {$\varphi_4$}; + +\draw[->] (-1.1,0) -- (1.15,0) coordinate[label={$x$}]; +\draw[->] (0,-1.1) -- (0,1.15) coordinate[label={right:$y$}]; + +\end{tikzpicture} +\end{document} + diff --git a/buch/chapters/60-gruppen/images/phasenraum.tex b/buch/chapters/60-gruppen/images/phasenraum.tex index 2bccc27..2305b26 100644 --- a/buch/chapters/60-gruppen/images/phasenraum.tex +++ b/buch/chapters/60-gruppen/images/phasenraum.tex @@ -1,93 +1,93 @@ -% -% phasenraum.tex -- -% -% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -% -\documentclass[tikz]{standalone} -\usepackage{amsmath} -\usepackage{times} -\usepackage{txfonts} -\usepackage{pgfplots} -\usepackage{csvsimple} -\usetikzlibrary{arrows,intersections,math} -\begin{document} -\def\skala{1} -\begin{tikzpicture}[>=latex,thick,scale=\skala] - -\def\m{1} -\def\K{0.444} - -\pgfmathparse{sqrt(\K/\m)} -\xdef\o{\pgfmathresult} - -\def\punkt#1#2{ ({#2*cos(#1)},{\o*#2*sin(#1)}) } - -\foreach \r in {0.5,1,...,6}{ - \draw plot[domain=0:359,samples=360] - ({\r*cos(\x)},{\o*\r*sin(\x)}) -- cycle; -} - -\def\tangente#1#2{ - \pgfmathparse{#2/\m} - \xdef\u{\pgfmathresult} - - \pgfmathparse{-#1*\K} - \xdef\v{\pgfmathresult} - - \pgfmathparse{sqrt(\u*\u+\v*\v)} - \xdef\l{\pgfmathresult} - - \fill[color=blue] (#1,#2) circle[radius=0.03]; - \draw[color=blue,line width=0.5pt] - ({#1-0.2*\u/\l},{#2-0.2*\v/\l}) - -- - ({#1+0.2*\u/\l},{#2+0.2*\v/\l}); -} - -\foreach \x in {-6.25,-5.75,...,6.3}{ - \foreach \y in {-4.25,-3.75,...,4.3}{ - \tangente{\x}{\y} - } -} - -%\foreach \x in {0.5,1,...,5.5,6}{ -% \tangente{\x}{0} -% \tangente{-\x}{0} -% \foreach \y in {0.5,1,...,4}{ -% \tangente{\x}{\y} -% \tangente{-\x}{\y} -% \tangente{\x}{-\y} -% \tangente{-\x}{-\y} -% } -%} -%\foreach \y in {0.5,1,...,4}{ -% \tangente{0}{\y} -% \tangente{0}{-\y} -%} - -\fill[color=white,opacity=0.7] \punkt{60}{4} rectangle \punkt{59}{5.8}; -\fill[color=white,opacity=0.7] \punkt{0}{4} rectangle \punkt{18}{4.9}; - -\draw[->,color=red,line width=1.4pt] - plot[domain=0:60,samples=360] - ({4*cos(\x)},{\o*4*sin(\x)}); - -\draw[->] (-6.5,0) -- (6.7,0) coordinate[label={$x$}]; -\draw[->] (0,-4.5) -- (0,4.7) coordinate[label={right:$p$}]; - -\fill[color=red] \punkt{60}{4} circle[radius=0.08]; -\node[color=red] at \punkt{60}{4} [above right] - {$\begin{pmatrix}x(t)\\p(t)\end{pmatrix}$}; - -\fill[color=red] \punkt{0}{4} circle[radius=0.08]; -\node[color=red] at \punkt{0}{4} [above right] - {$\begin{pmatrix}x_0\\0\end{pmatrix}$}; - -\fill[color=white] (4,0) circle[radius=0.05]; -\node at (3.9,0) [below right] {$x_0$}; -\fill (0,{\o*4}) circle[radius=0.05]; -\node at (0.1,{\o*4+0.05}) [below left] {$\omega x_0$}; - -\end{tikzpicture} -\end{document} - +% +% phasenraum.tex -- +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\documentclass[tikz]{standalone} +\usepackage{amsmath} +\usepackage{times} +\usepackage{txfonts} +\usepackage{pgfplots} +\usepackage{csvsimple} +\usetikzlibrary{arrows,intersections,math} +\begin{document} +\def\skala{1} +\begin{tikzpicture}[>=latex,thick,scale=\skala] + +\def\m{1} +\def\K{0.444} + +\pgfmathparse{sqrt(\K/\m)} +\xdef\o{\pgfmathresult} + +\def\punkt#1#2{ ({#2*cos(#1)},{\o*#2*sin(#1)}) } + +\foreach \r in {0.5,1,...,6}{ + \draw plot[domain=0:359,samples=360] + ({\r*cos(\x)},{\o*\r*sin(\x)}) -- cycle; +} + +\def\tangente#1#2{ + \pgfmathparse{#2/\m} + \xdef\u{\pgfmathresult} + + \pgfmathparse{-#1*\K} + \xdef\v{\pgfmathresult} + + \pgfmathparse{sqrt(\u*\u+\v*\v)} + \xdef\l{\pgfmathresult} + + \fill[color=blue] (#1,#2) circle[radius=0.03]; + \draw[color=blue,line width=0.5pt] + ({#1-0.2*\u/\l},{#2-0.2*\v/\l}) + -- + ({#1+0.2*\u/\l},{#2+0.2*\v/\l}); +} + +\foreach \x in {-6.25,-5.75,...,6.3}{ + \foreach \y in {-4.25,-3.75,...,4.3}{ + \tangente{\x}{\y} + } +} + +%\foreach \x in {0.5,1,...,5.5,6}{ +% \tangente{\x}{0} +% \tangente{-\x}{0} +% \foreach \y in {0.5,1,...,4}{ +% \tangente{\x}{\y} +% \tangente{-\x}{\y} +% \tangente{\x}{-\y} +% \tangente{-\x}{-\y} +% } +%} +%\foreach \y in {0.5,1,...,4}{ +% \tangente{0}{\y} +% \tangente{0}{-\y} +%} + +\fill[color=white,opacity=0.7] \punkt{60}{4} rectangle \punkt{59}{5.8}; +\fill[color=white,opacity=0.7] \punkt{0}{4} rectangle \punkt{18}{4.9}; + +\draw[->,color=red,line width=1.4pt] + plot[domain=0:60,samples=360] + ({4*cos(\x)},{\o*4*sin(\x)}); + +\draw[->] (-6.5,0) -- (6.7,0) coordinate[label={$x$}]; +\draw[->] (0,-4.5) -- (0,4.7) coordinate[label={right:$p$}]; + +\fill[color=red] \punkt{60}{4} circle[radius=0.08]; +\node[color=red] at \punkt{60}{4} [above right] + {$\begin{pmatrix}x(t)\\p(t)\end{pmatrix}$}; + +\fill[color=red] \punkt{0}{4} circle[radius=0.08]; +\node[color=red] at \punkt{0}{4} [above right] + {$\begin{pmatrix}x_0\\0\end{pmatrix}$}; + +\fill[color=white] (4,0) circle[radius=0.05]; +\node at (3.9,0) [below right] {$x_0$}; +\fill (0,{\o*4}) circle[radius=0.05]; +\node at (0.1,{\o*4+0.05}) [below left] {$\omega x_0$}; + +\end{tikzpicture} +\end{document} + diff --git a/buch/chapters/60-gruppen/images/scherungen.tex b/buch/chapters/60-gruppen/images/scherungen.tex index 893bd12..f6df172 100644 --- a/buch/chapters/60-gruppen/images/scherungen.tex +++ b/buch/chapters/60-gruppen/images/scherungen.tex @@ -1,157 +1,157 @@ -% -% scherungen.tex -- template for standalon tikz images -% -% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -% -\documentclass[tikz]{standalone} -\usepackage{amsmath} -\usepackage{times} -\usepackage{txfonts} -\usepackage{pgfplots} -\usepackage{csvsimple} -\usetikzlibrary{arrows,intersections,math} -\begin{document} -\def\skala{1} -\begin{tikzpicture}[>=latex,thick,scale=\skala] - -\definecolor{blau}{rgb}{0,0.8,1} -\definecolor{blau}{rgb}{0,0.6,0} -\def\s{1.1} - -\begin{scope}[xshift=-4.6cm] - - \fill[color=blue!20] (0,0) rectangle (2,2); - \fill[color=red!40,opacity=0.5] (0,0) -- (2,\s) -- (2,{2+\s}) -- (0,2) - -- cycle; - - \foreach \x in {-1,...,3}{ - \draw[color=blau] (\x,-1) -- (\x,3); - \draw[color=blau] (-1,\x) -- (3,\x); - } - - \begin{scope} - \clip (-1,-1) rectangle (3,3); - \foreach \x in {-1,...,3}{ - \draw[color=orange] (\x,-1) -- (\x,3); - \draw[color=orange] (-1,{\x-0.5*\s}) -- (3,{\x+1.5*\s}); - } - \end{scope} - - \draw[->] (-1.1,0) -- (3.3,0) coordinate[label={$x$}]; - \draw[->] (0,-1.1) -- (0,3.5) coordinate[label={right:$y$}]; - - \node[color=blue] at (0,2) [above left] {$1$}; - \node[color=blue] at (2,0) [below right] {$1$}; - \draw[->,color=blue] (0,0) -- (2,0); - \draw[->,color=blue] (0,0) -- (0,2); - - \draw[->,color=red] (0,0) -- (2,\s); - \draw[->,color=red] (0,0) -- (0,2); - - \node[color=red] at (2,\s) [below right] {$(1,t)$}; - - \node at (0,0) [below right] {$O$}; - \node at (1,-1.1) [below] {$\displaystyle - \begin{aligned} - M &= \begin{pmatrix}0&0\\1&0 \end{pmatrix} - \\ - e^{Mt} - &= - \begin{pmatrix}1&0\\t&1 \end{pmatrix} - \end{aligned} - $}; -\end{scope} - -\begin{scope} - \fill[color=blue!20] (0,0) rectangle (2,2); - \fill[color=red!40,opacity=0.5] (0,0) -- (2,0) -- ({2+\s},2) -- (\s,2) - -- cycle; - - \foreach \x in {-1,...,3}{ - \draw[color=blau] (\x,-1) -- (\x,3); - \draw[color=blau] (-1,\x) -- (3,\x); - } - - \begin{scope} - \clip (-1,-1) rectangle (3,3); - \foreach \x in {-1,...,3}{ - \draw[color=orange] (-1,\x) -- (3,\x); - \draw[color=orange] ({\x-0.5*\s},-1) -- ({\x+1.5*\s},3); - } - \end{scope} - - \draw[->] (-1.1,0) -- (3.3,0) coordinate[label={$x$}]; - \draw[->] (0,-1.1) -- (0,3.5) coordinate[label={right:$y$}]; - - \node[color=blue] at (0,2) [above left] {$1$}; - \node[color=blue] at (2,0) [below right] {$1$}; - \draw[->,color=blue] (0,0) -- (2,0); - \draw[->,color=blue] (0,0) -- (0,2); - - \draw[->,color=red] (0,0) -- (2,0); - \draw[->,color=red] (0,0) -- (\s,2); - - \node[color=red] at (\s,2) [above left] {$(t,1)$}; - - \node at (0,0) [below right] {$O$}; - - \node at (1,-1.1) [below] {$\displaystyle - \begin{aligned} N &= \begin{pmatrix}0&1\\0&0 \end{pmatrix} - \\ - e^{Nt} - &= - \begin{pmatrix}1&t\\0&1 \end{pmatrix} - \end{aligned} - $}; -\end{scope} - -\begin{scope}[xshift=3.6cm,yshift=0cm] - \def\punkt#1#2{({1.6005*(#1)+0.4114*(#2)},{-0.2057*(#1)+0.5719*(#2)})} - \fill[color=blue!20] (0,0) rectangle (2,2); - \fill[color=red!40,opacity=0.5] - (0,0) -- \punkt{2}{0} -- \punkt{2}{2} -- \punkt{0}{2} -- cycle; - - \foreach \x in {0,...,4}{ - \draw[color=blau] (\x,-1) -- (\x,3); - } - \foreach \y in {-1,...,3}{ - \draw[color=blau] (0,\y) -- (4,\y); - } - - \begin{scope} - \clip (-0,-1) rectangle (4,3); - \foreach \x in {-1,...,6}{ - \draw[color=orange] \punkt{\x}{-3} -- \punkt{\x}{6}; - \draw[color=orange] \punkt{-3}{\x} -- \punkt{6}{\x}; - } - \end{scope} - - \draw[->] (-0.1,0) -- (4.3,0) coordinate[label={$x$}]; - \draw[->] (0,-1.1) -- (0,3.5) coordinate[label={right:$y$}]; - - \node[color=blue] at (0,2) [above left] {$1$}; - \node[color=blue] at (2,0) [below right] {$1$}; - \draw[->,color=blue] (0,0) -- (2,0); - \draw[->,color=blue] (0,0) -- (0,2); - - \draw[->,color=red] (0,0) -- \punkt{2}{0}; - \draw[->,color=red] (0,0) -- \punkt{0}{2}; - - \node at (0,0) [below right] {$O$}; - - \node at (2,-1.1) [below] {$\displaystyle - \begin{aligned} D &= \begin{pmatrix}0.5&0.4\\-0.2&-0.5 \end{pmatrix} - \\ - e^{D\cdot 1} - &= - \begin{pmatrix} - 1.6005 & 0.4114\\ - -0.2057 & 0.5719 - \end{pmatrix} - \end{aligned} - $}; -\end{scope} - -\end{tikzpicture} -\end{document} - +% +% scherungen.tex -- template for standalon tikz images +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\documentclass[tikz]{standalone} +\usepackage{amsmath} +\usepackage{times} +\usepackage{txfonts} +\usepackage{pgfplots} +\usepackage{csvsimple} +\usetikzlibrary{arrows,intersections,math} +\begin{document} +\def\skala{1} +\begin{tikzpicture}[>=latex,thick,scale=\skala] + +\definecolor{blau}{rgb}{0,0.8,1} +\definecolor{blau}{rgb}{0,0.6,0} +\def\s{1.1} + +\begin{scope}[xshift=-4.6cm] + + \fill[color=blue!20] (0,0) rectangle (2,2); + \fill[color=red!40,opacity=0.5] (0,0) -- (2,\s) -- (2,{2+\s}) -- (0,2) + -- cycle; + + \foreach \x in {-1,...,3}{ + \draw[color=blau] (\x,-1) -- (\x,3); + \draw[color=blau] (-1,\x) -- (3,\x); + } + + \begin{scope} + \clip (-1,-1) rectangle (3,3); + \foreach \x in {-1,...,3}{ + \draw[color=orange] (\x,-1) -- (\x,3); + \draw[color=orange] (-1,{\x-0.5*\s}) -- (3,{\x+1.5*\s}); + } + \end{scope} + + \draw[->] (-1.1,0) -- (3.3,0) coordinate[label={$x$}]; + \draw[->] (0,-1.1) -- (0,3.5) coordinate[label={right:$y$}]; + + \node[color=blue] at (0,2) [above left] {$1$}; + \node[color=blue] at (2,0) [below right] {$1$}; + \draw[->,color=blue] (0,0) -- (2,0); + \draw[->,color=blue] (0,0) -- (0,2); + + \draw[->,color=red] (0,0) -- (2,\s); + \draw[->,color=red] (0,0) -- (0,2); + + \node[color=red] at (2,\s) [below right] {$(1,t)$}; + + \node at (0,0) [below right] {$O$}; + \node at (1,-1.1) [below] {$\displaystyle + \begin{aligned} + M &= \begin{pmatrix}0&0\\1&0 \end{pmatrix} + \\ + e^{Mt} + &= + \begin{pmatrix}1&0\\t&1 \end{pmatrix} + \end{aligned} + $}; +\end{scope} + +\begin{scope} + \fill[color=blue!20] (0,0) rectangle (2,2); + \fill[color=red!40,opacity=0.5] (0,0) -- (2,0) -- ({2+\s},2) -- (\s,2) + -- cycle; + + \foreach \x in {-1,...,3}{ + \draw[color=blau] (\x,-1) -- (\x,3); + \draw[color=blau] (-1,\x) -- (3,\x); + } + + \begin{scope} + \clip (-1,-1) rectangle (3,3); + \foreach \x in {-1,...,3}{ + \draw[color=orange] (-1,\x) -- (3,\x); + \draw[color=orange] ({\x-0.5*\s},-1) -- ({\x+1.5*\s},3); + } + \end{scope} + + \draw[->] (-1.1,0) -- (3.3,0) coordinate[label={$x$}]; + \draw[->] (0,-1.1) -- (0,3.5) coordinate[label={right:$y$}]; + + \node[color=blue] at (0,2) [above left] {$1$}; + \node[color=blue] at (2,0) [below right] {$1$}; + \draw[->,color=blue] (0,0) -- (2,0); + \draw[->,color=blue] (0,0) -- (0,2); + + \draw[->,color=red] (0,0) -- (2,0); + \draw[->,color=red] (0,0) -- (\s,2); + + \node[color=red] at (\s,2) [above left] {$(t,1)$}; + + \node at (0,0) [below right] {$O$}; + + \node at (1,-1.1) [below] {$\displaystyle + \begin{aligned} N &= \begin{pmatrix}0&1\\0&0 \end{pmatrix} + \\ + e^{Nt} + &= + \begin{pmatrix}1&t\\0&1 \end{pmatrix} + \end{aligned} + $}; +\end{scope} + +\begin{scope}[xshift=3.6cm,yshift=0cm] + \def\punkt#1#2{({1.6005*(#1)+0.4114*(#2)},{-0.2057*(#1)+0.5719*(#2)})} + \fill[color=blue!20] (0,0) rectangle (2,2); + \fill[color=red!40,opacity=0.5] + (0,0) -- \punkt{2}{0} -- \punkt{2}{2} -- \punkt{0}{2} -- cycle; + + \foreach \x in {0,...,4}{ + \draw[color=blau] (\x,-1) -- (\x,3); + } + \foreach \y in {-1,...,3}{ + \draw[color=blau] (0,\y) -- (4,\y); + } + + \begin{scope} + \clip (-0,-1) rectangle (4,3); + \foreach \x in {-1,...,6}{ + \draw[color=orange] \punkt{\x}{-3} -- \punkt{\x}{6}; + \draw[color=orange] \punkt{-3}{\x} -- \punkt{6}{\x}; + } + \end{scope} + + \draw[->] (-0.1,0) -- (4.3,0) coordinate[label={$x$}]; + \draw[->] (0,-1.1) -- (0,3.5) coordinate[label={right:$y$}]; + + \node[color=blue] at (0,2) [above left] {$1$}; + \node[color=blue] at (2,0) [below right] {$1$}; + \draw[->,color=blue] (0,0) -- (2,0); + \draw[->,color=blue] (0,0) -- (0,2); + + \draw[->,color=red] (0,0) -- \punkt{2}{0}; + \draw[->,color=red] (0,0) -- \punkt{0}{2}; + + \node at (0,0) [below right] {$O$}; + + \node at (2,-1.1) [below] {$\displaystyle + \begin{aligned} D &= \begin{pmatrix}0.5&0.4\\-0.2&-0.5 \end{pmatrix} + \\ + e^{D\cdot 1} + &= + \begin{pmatrix} + 1.6005 & 0.4114\\ + -0.2057 & 0.5719 + \end{pmatrix} + \end{aligned} + $}; +\end{scope} + +\end{tikzpicture} +\end{document} + diff --git a/buch/chapters/60-gruppen/images/sl2.tex b/buch/chapters/60-gruppen/images/sl2.tex index 0e44aa9..c41308c 100644 --- a/buch/chapters/60-gruppen/images/sl2.tex +++ b/buch/chapters/60-gruppen/images/sl2.tex @@ -1,146 +1,146 @@ -% -% sl2.tex -- template for standalon tikz images -% -% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -% -\documentclass[tikz]{standalone} -\usepackage{amsmath} -\usepackage{times} -\usepackage{txfonts} -\usepackage{pgfplots} -\usepackage{csvsimple} -\usetikzlibrary{arrows,intersections,math} -\begin{document} -\def\skala{1} -\begin{tikzpicture}[>=latex,thick,scale=\skala] - -\definecolor{darkgreen}{rgb}{0,0.6,0} - -\begin{scope}[xshift=-4.5cm] - \fill[color=blue!20] - (1.4,0) -- (0,1.4) -- (-1.4,0) -- (0,-1.4) -- cycle; - \fill[color=red!40,opacity=0.5] - (1.96,0) -- (0,1) -- (-1.96,0) -- (0,-1) -- cycle; - - \begin{scope} - \clip (-2.1,-2.1) rectangle (2.3,2.3); - \draw[color=darkgreen] - plot[domain=-1:1,samples=100] - ({(1/1.4)*exp(\x)},{(1/1.4)*exp(-\x)}); - \draw[color=darkgreen] - plot[domain=-1:1,samples=100] - ({(1/1.4)*exp(\x)},{-(1/1.4)*exp(-\x)}); - \draw[color=darkgreen] - plot[domain=-1:1,samples=100] - ({-(1/1.4)*exp(\x)},{(1/1.4)*exp(-\x)}); - \draw[color=darkgreen] - plot[domain=-1:1,samples=100] - ({-(1/1.4)*exp(\x)},{-(1/1.4)*exp(-\x)}); - \end{scope} - - \draw[->] (-2.1,0) -- (2.3,0) coordinate[label={$x$}]; - \draw[->] (0,-2.1) -- (0,2.3) coordinate[label={right:$y$}]; - - \draw[->,color=blue] (0,0) -- (1.4,0); - \draw[->,color=blue] (0,0) -- (0,1.4); - - \draw[->,color=red] (0,0) -- (1.96,0); - \draw[->,color=red] (0,0) -- (0,1); - \node at (0,-3.2) - {$\displaystyle - \begin{aligned} - A&=\begin{pmatrix}1&0\\0&-1\end{pmatrix} - \\ - e^{At} - &=\begin{pmatrix}e^t&0\\0&e^{-t}\end{pmatrix} - \end{aligned} - $}; - -\end{scope} - - -\begin{scope} - \fill[color=blue!20] - (0:1.4) -- (90:1.4) -- (180:1.4) -- (270:1.4) -- cycle; - \fill[color=red!40,opacity=0.5] - (33:1.4) -- (123:1.4) -- (213:1.4) -- (303:1.4) -- cycle; - - \draw[color=darkgreen] (0,0) circle[radius=1.4]; - - \draw[->] (-2.1,0) -- (2.3,0) 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+\documentclass[tikz]{standalone} +\usepackage{amsmath} +\usepackage{times} +\usepackage{txfonts} +\usepackage{pgfplots} +\usepackage{csvsimple} +\usetikzlibrary{arrows,intersections,math} +\begin{document} +\def\skala{1} +\begin{tikzpicture}[>=latex,thick,scale=\skala] + +\definecolor{darkgreen}{rgb}{0,0.6,0} + +\begin{scope}[xshift=-4.5cm] + \fill[color=blue!20] + (1.4,0) -- (0,1.4) -- (-1.4,0) -- (0,-1.4) -- cycle; + \fill[color=red!40,opacity=0.5] + (1.96,0) -- (0,1) -- (-1.96,0) -- (0,-1) -- cycle; + + \begin{scope} + \clip (-2.1,-2.1) rectangle (2.3,2.3); + \draw[color=darkgreen] + plot[domain=-1:1,samples=100] + ({(1/1.4)*exp(\x)},{(1/1.4)*exp(-\x)}); + \draw[color=darkgreen] + plot[domain=-1:1,samples=100] + ({(1/1.4)*exp(\x)},{-(1/1.4)*exp(-\x)}); + \draw[color=darkgreen] + plot[domain=-1:1,samples=100] + ({-(1/1.4)*exp(\x)},{(1/1.4)*exp(-\x)}); + \draw[color=darkgreen] + plot[domain=-1:1,samples=100] + ({-(1/1.4)*exp(\x)},{-(1/1.4)*exp(-\x)}); + \end{scope} + + \draw[->] 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thetaend - thetastep/2) - sphere { punkt(phi,theta), 0.01 } - cylinder { - punkt(phi,theta), - punkt(phi,theta+thetastep), - 0.01 - } - #declare theta = theta + thetastep; - #end - sphere { punkt(phi,theta), 0.01 } - #declare phi = phi + phistep; - #end - pigment { - color Blue - } - finish { - specular 0.9 - metallic - } -} - -#macro punkt2(a,b) - punkt(5.6+a*sqrt(3)/2-b/2,0.2+a/2 + b*sqrt(3)/2) -#end - -#declare darkgreen = rgb<0,0.6,0>; - -#declare astart = 0; -#declare aend = 1; -#declare bstart = -0.2; -#declare bend = 1.2; -union { - #declare a = astart; - #declare astep = 0.2; - #while (a < aend + astep/2) - #declare b = bstart; - #declare bstep = (bend - bstart)/N; - #while (b < bend - bstep/2) - sphere { punkt2(a,b), 0.01 } - cylinder { punkt2(a,b), punkt2(a,b+bstep), 0.01 } - #declare b = b + bstep; - #end - sphere { punkt2(a,b), 0.01 } - #declare a = a + astep; - #end - pigment { - color darkgreen - } - finish { - specular 0.9 - metallic - } -} -union { - #declare b = bstart; - #declare bstep = 0.2; - #while (b < bend + bstep/2) - #declare a = astart; - #declare astep = (aend - astart)/N; - #while (a < aend - astep/2) - sphere { punkt2(a,b), 0.01 } - cylinder { punkt2(a,b), punkt2(a+astep,b), 0.01 } - #declare a = a + astep; - #end - sphere { punkt2(a,b), 0.01 } - #declare b = b + bstep; - #end - pigment { - color Orange - } - finish { - specular 0.9 - metallic - } -} +// +// diffusion.pov +// +// (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostscheizer Fachhochschule +// +#version 3.7; +#include "colors.inc" + +global_settings { + assumed_gamma 1 +} + +#declare imagescale = 0.034; +#declare N = 100; +#declare r = 0.43; +#declare R = 1; + +camera { + location <43, 25, -20> + look_at <0, -0.01, 0> + right 16/9 * x * imagescale + up y * imagescale +} + +light_source { + <10, 20, -40> color White + area_light <1,0,0> <0,0,1>, 10, 10 + adaptive 1 + jitter +} + +sky_sphere { + pigment { + color rgb<1,1,1> + } +} + +#macro rotiere(phi, vv) + < cos(phi) * vv.x - 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a/buch/chapters/60-gruppen/lie-algebren.tex b/buch/chapters/60-gruppen/lie-algebren.tex index cee8510..482ba6f 100644 --- a/buch/chapters/60-gruppen/lie-algebren.tex +++ b/buch/chapters/60-gruppen/lie-algebren.tex @@ -1,647 +1,647 @@ -% -% lie-algebren.tex -- Lie-Algebren -% -% (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil -% -\section{Lie-Algebren -\label{buch:section:lie-algebren}} -\rhead{Lie-Algebren} -Im vorangegangenen Abschnitt wurde gezeigt, dass alle beschriebenen -Matrizengruppen als Untermannigfaltigkeiten im $n^2$-dimensionalen -Vektorraum $M_n(\mathbb{R}9$ betrachtet werden können. -Die Gruppen haben damit nicht nur die algebraische Struktur einer -Matrixgruppe, sie haben auch die geometrische Struktur einer -Mannigfaltigkeit. -Insbesondere ist es sinnvoll, von Ableitungen zu sprechen. - -Eindimensionale Untergruppen einer Gruppe können auch als Kurven -innerhalb der Gruppe angesehen werden. -In diesem Abschnitt soll gezeigt werden, wie man zu jeder eindimensionalen -Untergruppe einen Vektor in $M_n(\mathbb{R})$ finden kann derart, dass -der Vektor als Tangentialvektor an diese Kurve gelten kann. -Aus einer Abbildung zwischen der Gruppe und diesen Tagentialvektoren -erhält man dann auch eine algebraische Struktur auf diesen Tangentialvektoren, -die sogenannte Lie-Algebra. -Sie ist charakteristisch für die Gruppe. -Insbesondere werden wir sehen, wie die Gruppen $\operatorname{SO}(3)$ -und $\operatorname{SU}(2)$ die gleich Lie-Algebra haben und dass die -Lie-Algebra von $\operatorname{SO}(3)$ mit dem Vektorprodukt in $\mathbb{R}^3$ -übereinstimmt. - -% -% Die Lie-Algebra einer Matrizengruppe -% -\subsection{Lie-Algebra einer Matrizengruppe -\label{buch:section:lie-algebra-einer-matrizengruppe}} -Zu jedem Tangentialvektor $A$ im Punkt $I$ einer Matrizengruppe gibt es -eine Einparameteruntergruppe, die mit Hilfe der Exponentialfunktion -$e^{At}$ konstruiert werden kann. -Für die folgende Konstruktion arbeiten wir in der Gruppe -$\operatorname{GL}_n(\mathbb{R})$, in der jede Matrix auch ein -Tangentialvektor ist. -Wir werden daraus die Lie-Klammer ableiten und später verifizieren, -dass diese auch für die Tangentialvektoren der Gruppen -$\operatorname{SO}(n)$ oder $\operatorname{SL}_n(\mathbb{R})$ funktioniert. - -\subsubsection{Lie-Klammer} -Zu zwei verschiedenen Tagentialvektoren $A\in M_n(\mathbb{R})$ und -$B\in M_n(\mathbb{R})$ gibt es zwei verschiedene Einparameteruntergruppen -$e^{At}$ und $e^{Bt}$. -Wenn die Matrizen $A$ und $B$ oder die Einparameteruntergruppen -$e^{At}$ und $e^{Bt}$ vertauschbar sind, dann stimmen -$e^{At}e^{Bt}$ und $e^{Bt}e^{At}$ nicht überein. -Die zugehörigen Potenzreihen sind: -\begin{align*} -e^{At} -&= -I+At + \frac{A^2t^2}{2!} + \frac{A^3t^3}{3!} + \dots -\\ -e^{Bt} -&= -I+Bt + \frac{B^2t^2}{2!} + \frac{B^3t^3}{3!} + \dots -\\ -e^{At}e^{Bt} -&= -\biggl(I+At + \frac{A^2t^2}{2!} + \dots\biggr) -\biggl(I+Bt + \frac{B^2t^2}{2!} + \dots\biggr) -\\ -&= -I+(A+B)t + \biggl(\frac{A^2}{2!}+AB+\frac{B^2}{2!}\biggr)t^2 +\dots -\\ -e^{Bt}e^{At} -&= -\biggl(I+Bt + \frac{B^2t^2}{2!} + \dots\biggr) -\biggl(I+At + \frac{A^2t^2}{2!} + \dots\biggr) -\\ -&= -I+(B+A)t + \biggl(\frac{B^2}{2!}+BA+\frac{A^2}{2!}\biggr)t^2 +\dots -\intertext{% -Die beiden Kurven $e^{At}e^{Bt}$ und $e^{Bt}e^{At}$ haben zwar den gleichen -Tangentialvektor für $t=0$, sie unterscheiden -sich aber untereinander, und sie unterscheiden sich von der -Einparameteruntergruppe von $A+B$} -e^{(A+B)t} -&= -I + (A+B)t + \frac{t^2}{2}(A^2 + AB + BA + B^2) + \ldots -\intertext{Für die Unterschiede finden wir} -e^{At}e^{Bt} - e^{(A+B)t} -&= -\biggl(AB-\frac{AB+BA}2\biggr)t^2 -+\ldots -= -(AB-BA) \frac{t^2}{2} + \ldots -= -[A,B]\frac{t^2}{2}+\ldots -\\ -e^{Bt}e^{At} - e^{(A+B)t} -&= -\biggl(BA-\frac{AB+BA}2\biggr)t^2 -+\ldots -= -(BA-AB) -\frac{t^2}{2} -+\ldots -= --[A,B]\frac{t^2}{2} -\\ -e^{At}e^{Bt}-e^{Bt}e^{At} -&= -(AB-BA)t^2+\ldots -= -\phantom{-}[A,B]t^2+\ldots -\end{align*} -wobei mit $[A,B]=AB-BA$ abgekürzt wird. - -\begin{definition} -\label{buch:gruppen:def:kommutator} -Der Kommutator zweier Matrizen $A,B\in M_n(\mathbb{R})$ ist die Matrix -$[A,B]=AB-BA$. -\end{definition} - -Der Kommutator ist bilinear und antisymmetrisch, da -\begin{align*} -[\lambda A+\mu B,C] -&= -\lambda AC+\mu BC-\lambda CA -\mu CB -= -\lambda[A,C]+\mu[B,C] -\\ -[A,\lambda B+\mu C] -&= -\lambda AB + \mu AC - \lambda BA - \mu CA -= -\lambda[A,B]+\mu[A,C] -\\ -[A,B] -&= -AB-BA = -(BA-AB) = -[B,A]. -\end{align*} -Aus der letzten Bedingung folgt insbesodnere $[A,A]=0$ - -Der Kommutator $[A,B]$ misst in niedrigster Ordnung den Unterschied -zwischen den $e^{At}$ und $e^{Bt}$. -Der Kommutator der Tangentialvektoren $A$ und $B$ bildet also die -Nichtkommutativität der Matrizen $e^{At}$ und $e^{Bt}$ ab. - - -\subsubsection{Die Jacobi-Identität} -Der Kommutator hat die folgende zusätzliche algebraische Eigenschaft: -\begin{align*} -[A,[B,C]] -+ -[B,[C,A]] -+ -[C,[A,B]] -&= -[A,BC-CB] -+ -[B,CA-AC] -+ -[C,AB-BA] -\\ -&=\phantom{+} -ABC-ACB-BCA+CBA -\\ -&\phantom{=}+ -BCA-BAC-CAB+ACB -\\ -&\phantom{=}+ -CAB-CBA-ABC+BAC -\\ -&=0. -\end{align*} -Diese Eigenschaft findet man auch bei anderen Strukturen, zum Beispiel -bei Vektorfeldern, die man als Differentialoperatoren auf Funktionen -betrachten kann. -Man kann dann einen Kommutator $[X,Y]$ für zwei Vektorfelder -$X$ und $Y$ definieren. -Dieser Kommutator von Vektorfeldern erfüllt ebenfalls die gleiche -Identität. - -\begin{definition} -\label{buch:gruppen:def:jacobi} -Ein bilineares Produkt $[\;,\;]\colon V\times V\to V$ auf dem Vektorraum -erfüllt die {\em Jacobi-Identität}, wenn -\[ -[u,[v,w]] + [v,[w,u]] + [w,[u,v]]=0 -\] -ist für beliebige Vektoren $u,v,w\in V$. -\end{definition} - -\subsubsection{Lie-Algebra} -Die Tangentialvektoren einer Lie-Gruppe tragen also mit dem Kommutator -eine zusätzliche Struktur, nämlich die Struktur einer Lie-Algebra. - -\begin{definition} -Ein Vektorraum $V$ mit einem bilinearen, Produkt -\[ -[\;,\;]\colon V\times V \to V : (u,v) \mapsto [u,v], -\] -welches zusätzlich die Jacobi-Identität~\ref{buch:gruppen:def:jacobi} -erfüllt, heisst eine {\em Lie-Algebra}. -\end{definition} - -Die Lie-Algebra einer Lie-Gruppe $G$ wird mit $LG$ bezeichnet. -$LG$ besteht aus den Tangentialvektoren im Punkt $I$. -Die Exponentialabbildung $\exp\colon LG\to G:A\mapsto e^A$ -ist eine differenzierbare Abbildung von $LG$ in die Gruppe $G$. -Insbesondere kann die Inverse der Exponentialabbildung als eine -Karte in einer Umgebung von $I$ verwendet werden. - -Für die Lie-Algebren der Matrizengruppen, die früher definiert worden -sind, verwenden wir die als Notationskonvention, dass der Name der -Lie-Algebra der mit kleinen Buchstaben geschrieben Name der Lie-Gruppe ist. -Die Lie-Algebra von $\operatorname{SO}(n)$ ist also -$L\operatorname{SO}(n) = \operatorname{os}(n)$, -die Lie-Algebra von $\operatorname{SL}_n(\mathbb{R})$ ist -$L\operatorname{SL}_n(\mathbb{R})=\operatorname{sl}_n(\mathbb{R})$. - - -% -% Die Lie-Algebra von SO(3) -% -\subsection{Die Lie-Algebra von $\operatorname{SO}(3)$ -\label{buch:subsection:die-lie-algebra-von-so3}} -Zur Gruppe $\operatorname{SO}(3)$ der Drehmatrizen gehört die Lie-Algebra -$\operatorname{so}(3)$ der antisymmetrischen $3\times 3$-Matrizen. -Solche Matrizen haben die Form -\[ -\Omega -= -\begin{pmatrix} - 0 & \omega_3&-\omega_2\\ --\omega_3& 0 & \omega_1\\ - \omega_2&-\omega_1& 0 -\end{pmatrix} -\] -Der Vektorraum $\operatorname{so}(3)$ ist also dreidimensional. - -Die Wirkung von $I+t\Omega$ auf einem Vektor $x$ ist -\[ -(I+t\Omega) -\begin{pmatrix}x_1\\x_2\\x_3\end{pmatrix} -= -\begin{pmatrix} - 1 & t\omega_3&-t\omega_2\\ --t\omega_3& 1 & t\omega_1\\ - t\omega_2&-t\omega_1& 1 -\end{pmatrix} -\begin{pmatrix}x_1\\x_2\\x_3\end{pmatrix} -= -\begin{pmatrix} -x_1-t(-\omega_3x_2+\omega_2x_3)\\ -x_2-t( \omega_3x_1-\omega_1x_3)\\ -x_3-t(-\omega_2x_1+\omega_1x_2) -\end{pmatrix} -= -x- t\begin{pmatrix}\omega_1\\\omega_2\\\omega_3\end{pmatrix}\times x -= -x+ tx\times \omega. -\] -Die Matrix $\Omega$ ist als die infinitesimale Version einer Drehung -um die Achse $\omega$. - -Wir können die Analogie zwischen Matrizen in $\operatorname{so}(3)$ und -Vektoren in $\mathbb R^3$ noch etwas weiter treiben. Zu jedem Vektor -in $\mathbb R^3$ konstruieren wir eine Matrix in $\operatorname{so}(3)$ -mit Hilfe der Abbildung -\[ -\mathbb R^3\to\operatorname{so}(3) -: -\begin{pmatrix}v_1\\v_2\\v_3\end{pmatrix} -\mapsto -\begin{pmatrix} - 0 & v_3&-v_1\\ --v_3& 0 & v_2\\ - v_1&-v_2& 0 -\end{pmatrix}. -\] -Der Kommutator von zwei so aus Vektoren $\vec u$ und $\vec v$ -konstruierten Matrizen $U$ und $V$ ist: -\begin{align*} -[U,V] -&= -UV-VU -\\ -&= -\begin{pmatrix} - 0 & u_3&-u_1\\ --u_3& 0 & u_2\\ - u_1&-u_2& 0 -\end{pmatrix} -\begin{pmatrix} - 0 & v_3&-v_1\\ --v_3& 0 & v_2\\ - v_1&-v_2& 0 -\end{pmatrix} -- -\begin{pmatrix} - 0 & v_3&-v_1\\ --v_3& 0 & v_2\\ - v_1&-v_2& 0 -\end{pmatrix} -\begin{pmatrix} - 0 & u_3&-u_1\\ --u_3& 0 & u_2\\ - u_1&-u_2& 0 -\end{pmatrix} -\\ -&= -\begin{pmatrix} -u_3v_3+u_1v_1 - u_3v_3 - u_1v_1 - & u_1v_2 - u_2v_1 - & u_3v_2 - u_2v_3 -\\ -u_2v_1 - u_1v_2 - & -u_3v_3-u_2v_2 + u_3v_3+u_2v_2 - & u_3v_1 - u_1v_3 -\\ -u_2v_3 - u_3v_2 - & u_1v_3 - u_3v_1 - &-u_1v_1-u_2v_2 u_1v_1+u_2v_2 -\end{pmatrix} -\\ -&= -\begin{pmatrix} -0 - & u_1v_2 - u_2v_1 - &-(u_2v_3-u_3v_2) -\\ --( u_1v_2 - u_2v_1) - & 0 - & u_3v_1 - u_1v_3 -\\ -u_2v_3 - u_3v_2 - &-( u_3v_1 - u_1v_3) - & 0 -\end{pmatrix} -\end{align*} -Die Matrix $[U,V]$ gehört zum Vektor $\vec u\times\vec v$. -Damit können wir aus der Jacobi-Identität jetzt folgern, dass -\[ -\vec u\times(\vec v\times w) -+ -\vec v\times(\vec w\times u) -+ -\vec w\times(\vec u\times v) -=0 -\] -für drei beliebige Vektoren $\vec u$, $\vec v$ und $\vec w$ ist. -Dies bedeutet, dass der dreidimensionale Vektorraum $\mathbb R^3$ -mit dem Vektorprodukt zu einer Lie-Algebra wird. -In der Tat verwenden einige Bücher statt der vertrauten Notation -$\vec u\times \vec v$ für das Vektorprodukt die aus der Theorie der -Lie-Algebren entlehnte Notation $[\vec u,\vec v]$, zum Beispiel -das Lehrbuch der Theoretischen Physik \cite{skript:landaulifschitz1} -von Landau und Lifschitz. - -Die Lie-Algebren sind vollständig klassifiziert worden, es gibt -keine nicht trivialen zweidimensionalen Lie-Algebren. -Unser dreidimensionaler Raum ist also auch in dieser Hinsicht speziell: -es ist der kleinste Vektorraum, in dem eine nichttriviale Lie-Algebra-Struktur -möglich ist. - -Die antisymmetrischen Matrizen -\[ -\omega_{23} -= -\begin{pmatrix} 0&1&0\\-1&0&0\\0&0&0\end{pmatrix} -\quad -\omega_{31} -= -\begin{pmatrix} 0&0&-1\\0&0&0\\1&0&0\end{pmatrix} -\quad -\omega_{12} -= -\begin{pmatrix} 0&0&0\\0&0&1\\0&-1&0\end{pmatrix} -\] -haben die Kommutatoren -\begin{equation} -\begin{aligned} -[\omega_{23},\omega_{31}] -&= -\begin{pmatrix} -0&0&0\\ -0&0&1\\ -0&-1&0 -\end{pmatrix} -= -\omega_{12} -\\ -[\omega_{31},\omega_{12}] -&= -\begin{pmatrix} -0&1&0\\ --1&0&0\\ -0&0&0 -\end{pmatrix} -= -\omega_{23} -\\ -[\omega_{12},\omega_{23}] -&= -\begin{pmatrix} -0&0&-1\\ -0&0&0\\ -1&0&0 -\end{pmatrix} -= -\omega_{31} -\end{aligned} -\label{buch:gruppen:eqn:so3-kommutatoren} -\end{equation} - -\subsection{Die Lie-Algebra von $\operatorname{SL}_n(\mathbb{R})$} -Die Lie-Algebra von $\operatorname{SL}_n(\mathbb{R})$ besteht aus den -spurlosen Matrizen in $M_n(\mathbb{R})$. -Der Kommutator solcher Matrizen erfüllt -\[ -\operatorname{Spur}([A,B]) -= -\operatorname{Spur}(AB-BA) -= -\operatorname{Spur}(AB)-\operatorname{Spur}(BA) -= -0, -\] -somit ist -\[ -\operatorname{sl}_n(\mathbb{R}) -= -\{ -A\in M_n(\mathbb{R})\;|\; \operatorname{Spur}(A)=0 -\} -\] -mit dem Kommutator eine Lie-Algebra. - -% -% Die Lie-Algebra von U(n) -% -\subsection{Die Lie-Algebra von $\operatorname{U}(n)$} -Die Lie-Gruppe -\[ -U(n) -= -\{ -A\in M_n(\mathbb{C} -\;|\; -AA^*=I -\} -\] -heisst die unitäre Gruppe, sie besteht aus den Matrizen, die -das sesquilineare Standardskalarprodukt auf dem komplexen -Vektorraum $\mathbb{C}^n$ invariant lassen. -Sei eine $\gamma(t)$ ein differenzierbare Kurve in $\operatorname{U}(n)$ -derart, dass $\gamma(0)=I$. -Die Ableitung der Identität $AA^*=I$ führt dann auf -\begin{align*} -0 -= -\frac{d}{dt} -\gamma(t)\gamma(t)^* -\bigg|_{t=0} -= -\dot{\gamma}(0)\gamma(0)^* -+ -\gamma(0)\dot{\gamma}(0)^* -= -\dot{\gamma}(0) -+ -\dot{\gamma}(0)^* -\quad\Rightarrow\quad -\dot{\gamma}(0)&=-\dot{\gamma}(0)^*. -A&=-A^* -\end{align*} -Die Lie-Algebra $\operatorname{u}(n)$ besteht daher aus den antihermiteschen -Matrizen. - -Wir sollten noch verifizieren, dass der Kommutator zweier antihermiteschen -Matrizen wieder anithermitesch ist: -\begin{align*} -[A,B]^* -&= -(AB-BA)^* -= -B^*A^*-A^*B^* -= -BA - AB -= --[B,A]. -\end{align*} - -Eine antihermitesche Matrix erfüllt $a_{ij}=-\overline{a}_{ji}$, -für die Diagonalelemente folgt daher $a_{ii} = -\overline{a}_{ii}$ -oder $\overline{a}_{ii}=-a_{ii}$. -Der Realteil von $a_{ii}$ ist -\[ -\Re a_{ii} -= -\frac{a_{ii}+\overline{a}_{ii}}2 -= -0, -\] -die Diagonalelemente einer antihermiteschen Matrix sind daher rein -imaginär. - - -% -% Die Lie-Algebra SU(2) -% -\subsection{Die Lie-Algebra von $\operatorname{SU}(2)$} -Die Lie-Algebra $\operatorname{su}(n)$ besteht aus den -spurlosen antihermiteschen Matrizen. -Sie erfüllen daher die folgenden Bedingungen: -\[ -A=\begin{pmatrix}a&b\\c&d\end{pmatrix} -\qquad -\text{mit} -\qquad -\left\{ -\begin{aligned} -a+d&=0&&\Rightarrow& a=is = -d -\\ -b^*&=-c -\end{aligned} -\right. -\] -Damit hat $A$ die Form -\begin{align*} -A=\begin{pmatrix} -is&u+iv\\ --u+iv&-is -\end{pmatrix} -&= -s -\begin{pmatrix} -i&0\\ -0&-i -\end{pmatrix} -+ -u -\begin{pmatrix} - 0&1\\ --1&0 -\end{pmatrix} -+ -v -\begin{pmatrix} -0&i\\ -i&0 -\end{pmatrix} -\\ -&= -iv\underbrace{\begin{pmatrix}0&1\\1&0\end{pmatrix}}_{\displaystyle=\sigma_1} -+ -iu\underbrace{\begin{pmatrix}0&-i\\i&0\end{pmatrix}}_{\displaystyle=\sigma_2} -+ -is\underbrace{\begin{pmatrix}1&0\\0&-1\end{pmatrix}}_{\displaystyle=\sigma_3} -\end{align*} -Diese Matrizen heissen die {\em Pauli-Matrizen}, sie haben die Kommutatoren -\begin{align*} -[\sigma_1,\sigma_2] -&= -\begin{pmatrix}0&1\\1&0\end{pmatrix} -\begin{pmatrix}0&-i\\i&0\end{pmatrix} -- -\begin{pmatrix}0&-i\\i&0\end{pmatrix} -\begin{pmatrix}0&1\\1&0\end{pmatrix} -= -2\begin{pmatrix}i&0\\0&-i \end{pmatrix} -= -2i\sigma_3, -\\ -[\sigma_2,\sigma_3] -&= -\begin{pmatrix}0&-i\\i&0\end{pmatrix} -\begin{pmatrix}1&0\\0&-1\end{pmatrix} -- -\begin{pmatrix}1&0\\0&-1\end{pmatrix} -\begin{pmatrix}0&-i\\i&0\end{pmatrix} -= -2 -\begin{pmatrix}0&i\\i&0\end{pmatrix} -= -2i\sigma_1. -\\ -[\sigma_1,\sigma_3] -&= -\begin{pmatrix}0&1\\1&0\end{pmatrix} -\begin{pmatrix}1&0\\0&-1\end{pmatrix} -- -\begin{pmatrix}1&0\\0&-1\end{pmatrix} -\begin{pmatrix}0&1\\1&0\end{pmatrix} -= -2i -\begin{pmatrix}0&-1\\1&0\end{pmatrix} -= -2i\sigma_2, -\end{align*} -Bis auf eine Skalierung stimmt dies überein mit den Kommutatorprodukten -der Matrizen $\omega_{23}$, $\omega_{31}$ und $\omega_{12}$ -in \eqref{buch:gruppen:eqn:so3-kommutatoren}. -Die Matrizen $-\frac12i\sigma_j$ haben die Kommutatorprodukte -\begin{align*} -\bigl[-{\textstyle\frac12}i\sigma_1,-{\textstyle\frac12}i\sigma_2\bigr] -&= --{\textstyle\frac14}[\sigma_1,\sigma_2] -= --{\textstyle\frac14}\cdot 2i\sigma_3 -= --{\textstyle\frac12}i\sigma_3 -\\ -\bigl[-{\textstyle\frac12}i\sigma_2,-{\textstyle\frac12}i\sigma_3\bigr] -&= --{\textstyle\frac14}[\sigma_2,\sigma_3] -= --{\textstyle\frac14}\cdot 2i\sigma_1 -= --{\textstyle\frac12}i\sigma_1 -\\ -\bigl[-{\textstyle\frac12}i\sigma_3,-{\textstyle\frac12}i\sigma_1\bigr] -&= --{\textstyle\frac14}[\sigma_3,\sigma_1] -= --{\textstyle\frac14}\cdot 2i\sigma_2 -= --{\textstyle\frac12}i\sigma_2 -\end{align*} -Die lineare Abbildung, die -\begin{align*} -\omega_{23}&\mapsto -{\textstyle\frac12}i\sigma_1\\ -\omega_{31}&\mapsto -{\textstyle\frac12}i\sigma_2\\ -\omega_{12}&\mapsto -{\textstyle\frac12}i\sigma_3 -\end{align*} -abbildet ist daher ein Isomorphismus der Lie-Algebra $\operatorname{so}(3)$ -auf die Lie-Algebra $\operatorname{su}(2)$. -Die Lie-Gruppen $\operatorname{SO}(3)$ und $\operatorname{SU}(2)$ -haben also die gleiche Lie-Algebra. - -Tatsächlich kann man Hilfe von Quaternionen die Matrix $\operatorname{SU}(2)$ -als Einheitsquaternionen beschreiben und damit eine Darstellung der -Drehmatrizen in $\operatorname{SO}(3)$ finden. -Dies wird in Kapitel~\ref{chapter:clifford} dargestellt. - - - - - +% +% lie-algebren.tex -- Lie-Algebren +% +% (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +% +\section{Lie-Algebren +\label{buch:section:lie-algebren}} +\rhead{Lie-Algebren} +Im vorangegangenen Abschnitt wurde gezeigt, dass alle beschriebenen +Matrizengruppen als Untermannigfaltigkeiten im $n^2$-dimensionalen +Vektorraum $M_n(\mathbb{R}9$ betrachtet werden können. +Die Gruppen haben damit nicht nur die algebraische Struktur einer +Matrixgruppe, sie haben auch die geometrische Struktur einer +Mannigfaltigkeit. +Insbesondere ist es sinnvoll, von Ableitungen zu sprechen. + +Eindimensionale Untergruppen einer Gruppe können auch als Kurven +innerhalb der Gruppe angesehen werden. +In diesem Abschnitt soll gezeigt werden, wie man zu jeder eindimensionalen +Untergruppe einen Vektor in $M_n(\mathbb{R})$ finden kann derart, dass +der Vektor als Tangentialvektor an diese Kurve gelten kann. +Aus einer Abbildung zwischen der Gruppe und diesen Tagentialvektoren +erhält man dann auch eine algebraische Struktur auf diesen Tangentialvektoren, +die sogenannte Lie-Algebra. +Sie ist charakteristisch für die Gruppe. +Insbesondere werden wir sehen, wie die Gruppen $\operatorname{SO}(3)$ +und $\operatorname{SU}(2)$ die gleich Lie-Algebra haben und dass die +Lie-Algebra von $\operatorname{SO}(3)$ mit dem Vektorprodukt in $\mathbb{R}^3$ +übereinstimmt. + +% +% Die Lie-Algebra einer Matrizengruppe +% +\subsection{Lie-Algebra einer Matrizengruppe +\label{buch:section:lie-algebra-einer-matrizengruppe}} +Zu jedem Tangentialvektor $A$ im Punkt $I$ einer Matrizengruppe gibt es +eine Einparameteruntergruppe, die mit Hilfe der Exponentialfunktion +$e^{At}$ konstruiert werden kann. +Für die folgende Konstruktion arbeiten wir in der Gruppe +$\operatorname{GL}_n(\mathbb{R})$, in der jede Matrix auch ein +Tangentialvektor ist. +Wir werden daraus die Lie-Klammer ableiten und später verifizieren, +dass diese auch für die Tangentialvektoren der Gruppen +$\operatorname{SO}(n)$ oder $\operatorname{SL}_n(\mathbb{R})$ funktioniert. + +\subsubsection{Lie-Klammer} +Zu zwei verschiedenen Tagentialvektoren $A\in M_n(\mathbb{R})$ und +$B\in M_n(\mathbb{R})$ gibt es zwei verschiedene Einparameteruntergruppen +$e^{At}$ und $e^{Bt}$. +Wenn die Matrizen $A$ und $B$ oder die Einparameteruntergruppen +$e^{At}$ und $e^{Bt}$ vertauschbar sind, dann stimmen +$e^{At}e^{Bt}$ und $e^{Bt}e^{At}$ nicht überein. +Die zugehörigen Potenzreihen sind: +\begin{align*} +e^{At} +&= +I+At + \frac{A^2t^2}{2!} + \frac{A^3t^3}{3!} + \dots +\\ +e^{Bt} +&= +I+Bt + \frac{B^2t^2}{2!} + \frac{B^3t^3}{3!} + \dots +\\ +e^{At}e^{Bt} +&= +\biggl(I+At + \frac{A^2t^2}{2!} + \dots\biggr) +\biggl(I+Bt + \frac{B^2t^2}{2!} + \dots\biggr) +\\ +&= +I+(A+B)t + \biggl(\frac{A^2}{2!}+AB+\frac{B^2}{2!}\biggr)t^2 +\dots +\\ +e^{Bt}e^{At} +&= +\biggl(I+Bt + \frac{B^2t^2}{2!} + \dots\biggr) +\biggl(I+At + \frac{A^2t^2}{2!} + \dots\biggr) +\\ +&= +I+(B+A)t + \biggl(\frac{B^2}{2!}+BA+\frac{A^2}{2!}\biggr)t^2 +\dots +\intertext{% +Die beiden Kurven $e^{At}e^{Bt}$ und $e^{Bt}e^{At}$ haben zwar den gleichen +Tangentialvektor für $t=0$, sie unterscheiden +sich aber untereinander, und sie unterscheiden sich von der +Einparameteruntergruppe von $A+B$} +e^{(A+B)t} +&= +I + (A+B)t + \frac{t^2}{2}(A^2 + AB + BA + B^2) + \ldots +\intertext{Für die Unterschiede finden wir} +e^{At}e^{Bt} - e^{(A+B)t} +&= +\biggl(AB-\frac{AB+BA}2\biggr)t^2 ++\ldots += +(AB-BA) \frac{t^2}{2} + \ldots += +[A,B]\frac{t^2}{2}+\ldots +\\ +e^{Bt}e^{At} - e^{(A+B)t} +&= +\biggl(BA-\frac{AB+BA}2\biggr)t^2 ++\ldots += +(BA-AB) +\frac{t^2}{2} ++\ldots += +-[A,B]\frac{t^2}{2} +\\ +e^{At}e^{Bt}-e^{Bt}e^{At} +&= +(AB-BA)t^2+\ldots += +\phantom{-}[A,B]t^2+\ldots +\end{align*} +wobei mit $[A,B]=AB-BA$ abgekürzt wird. + +\begin{definition} +\label{buch:gruppen:def:kommutator} +Der Kommutator zweier Matrizen $A,B\in M_n(\mathbb{R})$ ist die Matrix +$[A,B]=AB-BA$. +\end{definition} + +Der Kommutator ist bilinear und antisymmetrisch, da +\begin{align*} +[\lambda A+\mu B,C] +&= +\lambda AC+\mu BC-\lambda CA -\mu CB += +\lambda[A,C]+\mu[B,C] +\\ +[A,\lambda B+\mu C] +&= +\lambda AB + \mu AC - \lambda BA - \mu CA += +\lambda[A,B]+\mu[A,C] +\\ +[A,B] +&= +AB-BA = -(BA-AB) = -[B,A]. +\end{align*} +Aus der letzten Bedingung folgt insbesodnere $[A,A]=0$ + +Der Kommutator $[A,B]$ misst in niedrigster Ordnung den Unterschied +zwischen den $e^{At}$ und $e^{Bt}$. +Der Kommutator der Tangentialvektoren $A$ und $B$ bildet also die +Nichtkommutativität der Matrizen $e^{At}$ und $e^{Bt}$ ab. + + +\subsubsection{Die Jacobi-Identität} +Der Kommutator hat die folgende zusätzliche algebraische Eigenschaft: +\begin{align*} +[A,[B,C]] ++ +[B,[C,A]] ++ +[C,[A,B]] +&= +[A,BC-CB] ++ +[B,CA-AC] ++ +[C,AB-BA] +\\ +&=\phantom{+} +ABC-ACB-BCA+CBA +\\ +&\phantom{=}+ +BCA-BAC-CAB+ACB +\\ +&\phantom{=}+ +CAB-CBA-ABC+BAC +\\ +&=0. +\end{align*} +Diese Eigenschaft findet man auch bei anderen Strukturen, zum Beispiel +bei Vektorfeldern, die man als Differentialoperatoren auf Funktionen +betrachten kann. +Man kann dann einen Kommutator $[X,Y]$ für zwei Vektorfelder +$X$ und $Y$ definieren. +Dieser Kommutator von Vektorfeldern erfüllt ebenfalls die gleiche +Identität. + +\begin{definition} +\label{buch:gruppen:def:jacobi} +Ein bilineares Produkt $[\;,\;]\colon V\times V\to V$ auf dem Vektorraum +erfüllt die {\em Jacobi-Identität}, wenn +\[ +[u,[v,w]] + [v,[w,u]] + [w,[u,v]]=0 +\] +ist für beliebige Vektoren $u,v,w\in V$. +\end{definition} + +\subsubsection{Lie-Algebra} +Die Tangentialvektoren einer Lie-Gruppe tragen also mit dem Kommutator +eine zusätzliche Struktur, nämlich die Struktur einer Lie-Algebra. + +\begin{definition} +Ein Vektorraum $V$ mit einem bilinearen, Produkt +\[ +[\;,\;]\colon V\times V \to V : (u,v) \mapsto [u,v], +\] +welches zusätzlich die Jacobi-Identität~\ref{buch:gruppen:def:jacobi} +erfüllt, heisst eine {\em Lie-Algebra}. +\end{definition} + +Die Lie-Algebra einer Lie-Gruppe $G$ wird mit $LG$ bezeichnet. +$LG$ besteht aus den Tangentialvektoren im Punkt $I$. +Die Exponentialabbildung $\exp\colon LG\to G:A\mapsto e^A$ +ist eine differenzierbare Abbildung von $LG$ in die Gruppe $G$. +Insbesondere kann die Inverse der Exponentialabbildung als eine +Karte in einer Umgebung von $I$ verwendet werden. + +Für die Lie-Algebren der Matrizengruppen, die früher definiert worden +sind, verwenden wir die als Notationskonvention, dass der Name der +Lie-Algebra der mit kleinen Buchstaben geschrieben Name der Lie-Gruppe ist. +Die Lie-Algebra von $\operatorname{SO}(n)$ ist also +$L\operatorname{SO}(n) = \operatorname{os}(n)$, +die Lie-Algebra von $\operatorname{SL}_n(\mathbb{R})$ ist +$L\operatorname{SL}_n(\mathbb{R})=\operatorname{sl}_n(\mathbb{R})$. + + +% +% Die Lie-Algebra von SO(3) +% +\subsection{Die Lie-Algebra von $\operatorname{SO}(3)$ +\label{buch:subsection:die-lie-algebra-von-so3}} +Zur Gruppe $\operatorname{SO}(3)$ der Drehmatrizen gehört die Lie-Algebra +$\operatorname{so}(3)$ der antisymmetrischen $3\times 3$-Matrizen. +Solche Matrizen haben die Form +\[ +\Omega += +\begin{pmatrix} + 0 & \omega_3&-\omega_2\\ +-\omega_3& 0 & \omega_1\\ + \omega_2&-\omega_1& 0 +\end{pmatrix} +\] +Der Vektorraum $\operatorname{so}(3)$ ist also dreidimensional. + +Die Wirkung von $I+t\Omega$ auf einem Vektor $x$ ist +\[ +(I+t\Omega) +\begin{pmatrix}x_1\\x_2\\x_3\end{pmatrix} += +\begin{pmatrix} + 1 & t\omega_3&-t\omega_2\\ +-t\omega_3& 1 & t\omega_1\\ + t\omega_2&-t\omega_1& 1 +\end{pmatrix} +\begin{pmatrix}x_1\\x_2\\x_3\end{pmatrix} += +\begin{pmatrix} +x_1-t(-\omega_3x_2+\omega_2x_3)\\ +x_2-t( \omega_3x_1-\omega_1x_3)\\ +x_3-t(-\omega_2x_1+\omega_1x_2) +\end{pmatrix} += +x- t\begin{pmatrix}\omega_1\\\omega_2\\\omega_3\end{pmatrix}\times x += +x+ tx\times \omega. +\] +Die Matrix $\Omega$ ist als die infinitesimale Version einer Drehung +um die Achse $\omega$. + +Wir können die Analogie zwischen Matrizen in $\operatorname{so}(3)$ und +Vektoren in $\mathbb R^3$ noch etwas weiter treiben. Zu jedem Vektor +in $\mathbb R^3$ konstruieren wir eine Matrix in $\operatorname{so}(3)$ +mit Hilfe der Abbildung +\[ +\mathbb R^3\to\operatorname{so}(3) +: +\begin{pmatrix}v_1\\v_2\\v_3\end{pmatrix} +\mapsto +\begin{pmatrix} + 0 & v_3&-v_1\\ +-v_3& 0 & v_2\\ + v_1&-v_2& 0 +\end{pmatrix}. +\] +Der Kommutator von zwei so aus Vektoren $\vec u$ und $\vec v$ +konstruierten Matrizen $U$ und $V$ ist: +\begin{align*} +[U,V] +&= +UV-VU +\\ +&= +\begin{pmatrix} + 0 & u_3&-u_1\\ +-u_3& 0 & u_2\\ + u_1&-u_2& 0 +\end{pmatrix} +\begin{pmatrix} + 0 & v_3&-v_1\\ +-v_3& 0 & v_2\\ + v_1&-v_2& 0 +\end{pmatrix} +- +\begin{pmatrix} + 0 & v_3&-v_1\\ +-v_3& 0 & v_2\\ + v_1&-v_2& 0 +\end{pmatrix} +\begin{pmatrix} + 0 & u_3&-u_1\\ +-u_3& 0 & u_2\\ + u_1&-u_2& 0 +\end{pmatrix} +\\ +&= +\begin{pmatrix} +u_3v_3+u_1v_1 - u_3v_3 - u_1v_1 + & u_1v_2 - u_2v_1 + & u_3v_2 - u_2v_3 +\\ +u_2v_1 - u_1v_2 + & -u_3v_3-u_2v_2 + u_3v_3+u_2v_2 + & u_3v_1 - u_1v_3 +\\ +u_2v_3 - u_3v_2 + & u_1v_3 - u_3v_1 + &-u_1v_1-u_2v_2 u_1v_1+u_2v_2 +\end{pmatrix} +\\ +&= +\begin{pmatrix} +0 + & u_1v_2 - u_2v_1 + &-(u_2v_3-u_3v_2) +\\ +-( u_1v_2 - u_2v_1) + & 0 + & u_3v_1 - u_1v_3 +\\ +u_2v_3 - u_3v_2 + &-( u_3v_1 - u_1v_3) + & 0 +\end{pmatrix} +\end{align*} +Die Matrix $[U,V]$ gehört zum Vektor $\vec u\times\vec v$. +Damit können wir aus der Jacobi-Identität jetzt folgern, dass +\[ +\vec u\times(\vec v\times w) ++ +\vec v\times(\vec w\times u) ++ +\vec w\times(\vec u\times v) +=0 +\] +für drei beliebige Vektoren $\vec u$, $\vec v$ und $\vec w$ ist. +Dies bedeutet, dass der dreidimensionale Vektorraum $\mathbb R^3$ +mit dem Vektorprodukt zu einer Lie-Algebra wird. +In der Tat verwenden einige Bücher statt der vertrauten Notation +$\vec u\times \vec v$ für das Vektorprodukt die aus der Theorie der +Lie-Algebren entlehnte Notation $[\vec u,\vec v]$, zum Beispiel +das Lehrbuch der Theoretischen Physik \cite{skript:landaulifschitz1} +von Landau und Lifschitz. + +Die Lie-Algebren sind vollständig klassifiziert worden, es gibt +keine nicht trivialen zweidimensionalen Lie-Algebren. +Unser dreidimensionaler Raum ist also auch in dieser Hinsicht speziell: +es ist der kleinste Vektorraum, in dem eine nichttriviale Lie-Algebra-Struktur +möglich ist. + +Die antisymmetrischen Matrizen +\[ +\omega_{23} += +\begin{pmatrix} 0&1&0\\-1&0&0\\0&0&0\end{pmatrix} +\quad +\omega_{31} += +\begin{pmatrix} 0&0&-1\\0&0&0\\1&0&0\end{pmatrix} +\quad +\omega_{12} += +\begin{pmatrix} 0&0&0\\0&0&1\\0&-1&0\end{pmatrix} +\] +haben die Kommutatoren +\begin{equation} +\begin{aligned} +[\omega_{23},\omega_{31}] +&= +\begin{pmatrix} +0&0&0\\ +0&0&1\\ +0&-1&0 +\end{pmatrix} += +\omega_{12} +\\ +[\omega_{31},\omega_{12}] +&= +\begin{pmatrix} +0&1&0\\ +-1&0&0\\ +0&0&0 +\end{pmatrix} += +\omega_{23} +\\ +[\omega_{12},\omega_{23}] +&= +\begin{pmatrix} +0&0&-1\\ +0&0&0\\ +1&0&0 +\end{pmatrix} += +\omega_{31} +\end{aligned} +\label{buch:gruppen:eqn:so3-kommutatoren} +\end{equation} + +\subsection{Die Lie-Algebra von $\operatorname{SL}_n(\mathbb{R})$} +Die Lie-Algebra von $\operatorname{SL}_n(\mathbb{R})$ besteht aus den +spurlosen Matrizen in $M_n(\mathbb{R})$. +Der Kommutator solcher Matrizen erfüllt +\[ +\operatorname{Spur}([A,B]) += +\operatorname{Spur}(AB-BA) += +\operatorname{Spur}(AB)-\operatorname{Spur}(BA) += +0, +\] +somit ist +\[ +\operatorname{sl}_n(\mathbb{R}) += +\{ +A\in M_n(\mathbb{R})\;|\; \operatorname{Spur}(A)=0 +\} +\] +mit dem Kommutator eine Lie-Algebra. + +% +% Die Lie-Algebra von U(n) +% +\subsection{Die Lie-Algebra von $\operatorname{U}(n)$} +Die Lie-Gruppe +\[ +U(n) += +\{ +A\in M_n(\mathbb{C} +\;|\; +AA^*=I +\} +\] +heisst die unitäre Gruppe, sie besteht aus den Matrizen, die +das sesquilineare Standardskalarprodukt auf dem komplexen +Vektorraum $\mathbb{C}^n$ invariant lassen. +Sei eine $\gamma(t)$ ein differenzierbare Kurve in $\operatorname{U}(n)$ +derart, dass $\gamma(0)=I$. +Die Ableitung der Identität $AA^*=I$ führt dann auf +\begin{align*} +0 += +\frac{d}{dt} +\gamma(t)\gamma(t)^* +\bigg|_{t=0} += +\dot{\gamma}(0)\gamma(0)^* ++ +\gamma(0)\dot{\gamma}(0)^* += +\dot{\gamma}(0) ++ +\dot{\gamma}(0)^* +\quad\Rightarrow\quad +\dot{\gamma}(0)&=-\dot{\gamma}(0)^*. +A&=-A^* +\end{align*} +Die Lie-Algebra $\operatorname{u}(n)$ besteht daher aus den antihermiteschen +Matrizen. + +Wir sollten noch verifizieren, dass der Kommutator zweier antihermiteschen +Matrizen wieder anithermitesch ist: +\begin{align*} +[A,B]^* +&= +(AB-BA)^* += +B^*A^*-A^*B^* += +BA - AB += +-[B,A]. +\end{align*} + +Eine antihermitesche Matrix erfüllt $a_{ij}=-\overline{a}_{ji}$, +für die Diagonalelemente folgt daher $a_{ii} = -\overline{a}_{ii}$ +oder $\overline{a}_{ii}=-a_{ii}$. +Der Realteil von $a_{ii}$ ist +\[ +\Re a_{ii} += +\frac{a_{ii}+\overline{a}_{ii}}2 += +0, +\] +die Diagonalelemente einer antihermiteschen Matrix sind daher rein +imaginär. + + +% +% Die Lie-Algebra SU(2) +% +\subsection{Die Lie-Algebra von $\operatorname{SU}(2)$} +Die Lie-Algebra $\operatorname{su}(n)$ besteht aus den +spurlosen antihermiteschen Matrizen. +Sie erfüllen daher die folgenden Bedingungen: +\[ +A=\begin{pmatrix}a&b\\c&d\end{pmatrix} +\qquad +\text{mit} +\qquad +\left\{ +\begin{aligned} +a+d&=0&&\Rightarrow& a=is = -d +\\ +b^*&=-c +\end{aligned} +\right. +\] +Damit hat $A$ die Form +\begin{align*} +A=\begin{pmatrix} +is&u+iv\\ +-u+iv&-is +\end{pmatrix} +&= +s +\begin{pmatrix} +i&0\\ +0&-i +\end{pmatrix} ++ +u +\begin{pmatrix} + 0&1\\ +-1&0 +\end{pmatrix} ++ +v +\begin{pmatrix} +0&i\\ +i&0 +\end{pmatrix} +\\ +&= +iv\underbrace{\begin{pmatrix}0&1\\1&0\end{pmatrix}}_{\displaystyle=\sigma_1} ++ +iu\underbrace{\begin{pmatrix}0&-i\\i&0\end{pmatrix}}_{\displaystyle=\sigma_2} ++ +is\underbrace{\begin{pmatrix}1&0\\0&-1\end{pmatrix}}_{\displaystyle=\sigma_3} +\end{align*} +Diese Matrizen heissen die {\em Pauli-Matrizen}, sie haben die Kommutatoren +\begin{align*} +[\sigma_1,\sigma_2] +&= +\begin{pmatrix}0&1\\1&0\end{pmatrix} +\begin{pmatrix}0&-i\\i&0\end{pmatrix} +- +\begin{pmatrix}0&-i\\i&0\end{pmatrix} +\begin{pmatrix}0&1\\1&0\end{pmatrix} += +2\begin{pmatrix}i&0\\0&-i \end{pmatrix} += +2i\sigma_3, +\\ +[\sigma_2,\sigma_3] +&= +\begin{pmatrix}0&-i\\i&0\end{pmatrix} +\begin{pmatrix}1&0\\0&-1\end{pmatrix} +- +\begin{pmatrix}1&0\\0&-1\end{pmatrix} +\begin{pmatrix}0&-i\\i&0\end{pmatrix} += +2 +\begin{pmatrix}0&i\\i&0\end{pmatrix} += +2i\sigma_1. +\\ +[\sigma_1,\sigma_3] +&= +\begin{pmatrix}0&1\\1&0\end{pmatrix} +\begin{pmatrix}1&0\\0&-1\end{pmatrix} +- +\begin{pmatrix}1&0\\0&-1\end{pmatrix} +\begin{pmatrix}0&1\\1&0\end{pmatrix} += +2i +\begin{pmatrix}0&-1\\1&0\end{pmatrix} += +2i\sigma_2, +\end{align*} +Bis auf eine Skalierung stimmt dies überein mit den Kommutatorprodukten +der Matrizen $\omega_{23}$, $\omega_{31}$ und $\omega_{12}$ +in \eqref{buch:gruppen:eqn:so3-kommutatoren}. +Die Matrizen $-\frac12i\sigma_j$ haben die Kommutatorprodukte +\begin{align*} +\bigl[-{\textstyle\frac12}i\sigma_1,-{\textstyle\frac12}i\sigma_2\bigr] +&= +-{\textstyle\frac14}[\sigma_1,\sigma_2] += +-{\textstyle\frac14}\cdot 2i\sigma_3 += +-{\textstyle\frac12}i\sigma_3 +\\ +\bigl[-{\textstyle\frac12}i\sigma_2,-{\textstyle\frac12}i\sigma_3\bigr] +&= +-{\textstyle\frac14}[\sigma_2,\sigma_3] += +-{\textstyle\frac14}\cdot 2i\sigma_1 += +-{\textstyle\frac12}i\sigma_1 +\\ +\bigl[-{\textstyle\frac12}i\sigma_3,-{\textstyle\frac12}i\sigma_1\bigr] +&= +-{\textstyle\frac14}[\sigma_3,\sigma_1] += +-{\textstyle\frac14}\cdot 2i\sigma_2 += +-{\textstyle\frac12}i\sigma_2 +\end{align*} +Die lineare Abbildung, die +\begin{align*} +\omega_{23}&\mapsto -{\textstyle\frac12}i\sigma_1\\ +\omega_{31}&\mapsto -{\textstyle\frac12}i\sigma_2\\ +\omega_{12}&\mapsto -{\textstyle\frac12}i\sigma_3 +\end{align*} +abbildet ist daher ein Isomorphismus der Lie-Algebra $\operatorname{so}(3)$ +auf die Lie-Algebra $\operatorname{su}(2)$. +Die Lie-Gruppen $\operatorname{SO}(3)$ und $\operatorname{SU}(2)$ +haben also die gleiche Lie-Algebra. + +Tatsächlich kann man Hilfe von Quaternionen die Matrix $\operatorname{SU}(2)$ +als Einheitsquaternionen beschreiben und damit eine Darstellung der +Drehmatrizen in $\operatorname{SO}(3)$ finden. +Dies wird in Kapitel~\ref{chapter:clifford} dargestellt. + + + + + diff --git a/buch/chapters/60-gruppen/lie-gruppen.tex b/buch/chapters/60-gruppen/lie-gruppen.tex index d6fc007..2c88b76 100644 --- a/buch/chapters/60-gruppen/lie-gruppen.tex +++ b/buch/chapters/60-gruppen/lie-gruppen.tex @@ -1,881 +1,881 @@ -% -% lie-gruppen.tex -- Lie-Gruppebn -% -% (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil -% -\section{Lie-Gruppen -\label{buch:section:lie-gruppen}} -\rhead{Lie-Gruppen} -Die in bisherigen Beispielen untersuchten Matrizengruppen zeichnen sich -durch zusätzliche Eigenschaften aus. -Die Gruppe -\[ -\operatorname{GL}_n(\mathbb{R}) -= -\{ A \in M_n(\mathbb{R})\;|\; \det A \ne 0\} -\] -besteht aus den Matrizen, deren Determinante nicht $0$ ist. -Da die Menge der Matrizen mit $\det A=0$ eine abgeschlossene Menge -in $M_n(\mathbb{R}) \simeq \mathbb{R}^{n^2}$ ist, ist -$\operatorname{GL}_n(\mathbb{R})$ eine offene Teilmenge in $\mathbb{R}^{n^2}$, -sie besitzt also automatisch die Struktur einer $n^2$-Mannigfaltigkeit. -Dies gilt jedoch auch für alle anderen Matrizengruppen, die in diesem -Abschnitt genauer untersucht werden sollen. - -\subsection{Mannigfaltigkeitsstruktur der Matrizengruppen -\label{buch:subsection:mannigfaltigkeitsstruktur-der-matrizengruppen}} -Eine Matrizengruppe wird automatsich zu einer Mannigfaltigkeit, -wenn es gelingt, eine Karte für eine Umgebung des neutralen Elements -zu finden. -Dazu muss gezeigt werden, dass sich aus einer solchen Karte für jedes -andere Gruppenelement eine Karte für eine Umgebung ableiten lässt. -Sei also $\varphi_e\colon U_e\mathbb{R}^N$ eine Karte für die Umgebung -$U_e\subset G$ von $e\in G$. -Für $g\in G$ ist dann die Abbildung -\[ -\varphi_g -\colon -U_g -= -gU_e -\to -\mathbb{R} -: -h\mapsto \varphi_e(g^{-1}h) -\] -eine Karte für die Umgebung $U_g$ des Gruppenelementes $g$. -schreibt man $l_{g}$ für die Abbildung $h\mapsto gh$, dann -kann man die Kartenabbildung auch $\varphi_g = \varphi_e\circ l_{g^{-1}}$ -schreiben. - -\subsubsection{Kartenwechsel} -Die Kartenwechsel-Abbildungen für zwei Karten $\varphi_{g_1}$ -und $\varphi_{g_2}$ ist die Abbildung -\[ -\varphi_{g_1,g_2} -= -\varphi_{g_1}\circ \varphi_{g_2}^{-1} -= -\varphi_e\circ l_{g_1^{-1}} \circ (\varphi_e\circ l_{g_2^{-1}})^{-1} -= -\varphi_e\circ l_{g_1^{-1}} \circ l_{g_2^{-1}}^{-1} \varphi_e^{-1} -= -\varphi_e\circ l_{g_1^{-1}} \circ l_{g_2}\varphi_e^{-1} -= -\varphi_e\circ l_{g_1^{-1}g_2}\varphi_e^{-1} -\] -mit der Ableitung -\[ -D\varphi_e\circ Dl_{g_1^{-1}g_2} D\varphi_e^{-1} -= -D\varphi_e\circ Dl_{g_1^{-1}g_2} (D\varphi_e)^{-1}. -\] -Die Abbildung $l_{g_1^{-1}g_2}$ ist aber nur die Multiplikation mit -einer Matrix, also eine lineare Abbildung, so dass der Kartenwechsel -nichts anderes ist als die Darstellung der Matrix der Linksmultiplikation -$l_{g_1^{-1}g_2}$ im Koordinatensystem der Karte $U_e$ ist. -Differenzierbarkeit der Kartenwechsel ist damit sichergestellt, -die Matrizengruppen sind automatisch differenzierbare Mannigfaltigkeiten. - -Die Konstruktion aller Karten aus einer einzigen Karte für eine -Umgebung des neutralen Elements zeigt auch, dass es für die Matrizengruppen -reicht, wenn man die Elemente in einer Umgebung des neutralen -Elementes parametrisieren kann. -Dies ist jedoch nicht nur für die Matrizengruppen möglich. -Wenn eine Gruppe gleichzeitig eine differenzierbare Mannigfaltigkeit -ist, dann können Karten über die ganze Gruppe transportiert werden, -wenn die Multiplikation mit Gruppenelementen eine differenzierbare -Abbildung ist. -Solche Gruppen heissen auch Lie-Gruppen gemäss der folgenden Definition. - -\begin{definition} -\index{Lie-Gruppe}% -Eine {\em Lie-Gruppe} ist eine Gruppe, die gleichzeitig eine differenzierbare -Mannigfaltigkeit ist derart, dass die Abbildungen -\begin{align*} -G\times G \to G &: (g_1,g_2)\mapsto g_1g_2 -\\ -G\to G &: g \mapsto g^{-1} -\end{align*} -differenzierbare Abbildungen zwischen Mannigfaltigkeiten sind. -\end{definition} - -Die Abstraktheit dieser Definition täuscht etwas über die -Tatsache hinweg, dass sich mit Hilfe der Darstellungstheorie -jede beliebige Lie-Gruppe als Untermannigfaltigkeit einer -Matrizengruppe verstehen lässt. -Das Studium der Matrizengruppen erlaubt uns daher ohne grosse -Einschränkungen ein Verständnis für die Theorie der Lie-Gruppen -zu entwickeln. - -\subsubsection{Tangentialvektoren und die Exponentialabbildung} -Die Matrizengruppen sind alle in der -$n^2$-dimensionalen Mannigfaltigkeit $\operatorname{GL}_n(\mathbb{R})$ -enthalten. -Diffferenzierbare Kurven $\gamma(t)$ in $\operatorname{GL}_n(\mathbb{R})$ -haben daher in jedem Punkt Tangentialvektoren, die als Matrizen in -$M_n(\mathbb{R})$ betrachtet werden können. -Wenn $\gamma(t)$ die Matrixelemente $\gamma_{ij}(t)$ hat, dann ist der -Tangentialvektor im Punkt $\gamma(t)$ durch -\[ -\frac{d}{dt} -\gamma(t) -= -\begin{pmatrix} -\dot{\gamma}_{11}(t)&\dots &\dot{\gamma}_{1n}(t)\\ -\vdots &\ddots&\vdots \\ -\dot{\gamma}_{n1}(t)&\dots &\dot{\gamma}_{nn}(t) -\end{pmatrix} -\] -gegeben. - -Im Allgemeinen kann man Tangentialvektoren in verschiedenen Punkten -einer Mannigfaltigkeit nicht miteinander vergleichen. -Die Multiplikation $l_g$, die den Punkt $e$ in den Punkt $g$ verschiebt, -transportiert auch die Tangentialvektoren im Punkt $e$ in -Tangentialvektoren im Punkt $g$. - -\begin{aufgabe} -Gibt es eine Kurve $\gamma(t)\in\mathbb{GL}_n(\mathbb{R})$ mit -$\gamma(0)=e$ derart, dass der Tangentialvektor im Punkt $\gamma(t)$ -für $t>0$ derselbe ist wie der Tangentialvektor im Punkt $e$, transportiert -durch Matrixmultiplikation mit $\gamma(t)$? -\end{aufgabe} - -Eine solche Kurve muss die Differentialgleichung -\begin{equation} -\frac{d}{dt}\gamma(t) -= -\gamma(t)\cdot A -\label{buch:gruppen:eqn:expdgl} -\end{equation} -erfüllen, wobei $A\in M_n(\mathbb{R})$ der gegebene Tangentialvektor -in $e=I$ ist. - -Die Matrixexponentialfunktion -\[ -e^{At} -= -1+At+\frac{A^2t^2}{2!}+\frac{A^3t^3}{3!}+\frac{A^4t^4}{4!}+\dots -\] -liefert eine Einparametergruppe -$\mathbb{R}\to \operatorname{GL}_n(\mathbb{R})$ mit der Ableitung -\[ -\frac{d}{dt} e^{At} -= -\lim_{h\to 0} \frac{e^{A(t+h)}-e^{At}}{h} -= -\lim_{h\to 0} e^{At}\frac{e^{Ah}-I}{h} -= -e^{At} A. -\] -Sie ist also Lösung der Differentialgleichung~\eqref{buch:gruppen:eqn:expdgl}. - -\subsection{Drehungen in der Ebene -\label{buch:gruppen:drehungen2d}} -Die Drehungen der Ebene sind die orientierungserhaltenden Symmetrien -des Einheitskreises, der in Abbildung~\ref{buch:gruppen:fig:kartenkreis} -als Mannigfaltigkeit erkannt wurde. -Sie bilden eine Lie-Gruppe, die auf verschiedene Arten als Matrix -beschrieben werden kann. - -\subsubsection{Die Untergruppe -$\operatorname{SO}(2)\subset \operatorname{GL}_2(\mathbb{R})$} -Drehungen der Ebene können in einer orthonormierten Basis durch -Matrizen der Form -\[ -D_{\alpha} -= -\begin{pmatrix} -\cos\alpha&-\sin\alpha\\ -\sin\alpha& \cos\alpha -\end{pmatrix} -\] -dargestellt werden. -Wir bezeichnen die Menge der Drehmatrizen in der Ebene mit -$\operatorname{SO}(2)\subset\operatorname{GL}_2(\mathbb{R})$. -Die Abbildung -\[ -D_{\bullet} -\colon -\mathbb{R}\to \operatorname{SO}(2) -: -\alpha \mapsto D_{\alpha} -\] -hat die Eigenschaften -\begin{align*} -D_{\alpha+\beta}&= D_{\alpha}D_{\beta} -\\ -D_0&=I -\\ -D_{2k\pi}&=I\qquad \forall k\in\mathbb{Z}. -\end{align*} -Daraus folgt zum Beispiel, dass $D_{\bullet}$ eine $2\pi$-periodische -Funktion ist. -$D_{\bullet}$ bildet die Menge der Winkel $[0,2\pi)$ bijektiv auf -die Menge der Drehmatrizen in der Ebene ab. - -Für jedes Intervall $(a,b)\subset\mathbb{R}$ mit Länge -$b-a < 2\pi$ ist die Abbildung $\alpha\mapsto D_{\alpha}$ umkehrbar, -die Umkehrung kann als Karte verwendet werden. -Zwei verschiedene Karten $\alpha_1\colon U_1\to\mathbb{R}$ und -$\alpha_2\colon U_2\to\mathbb{R}$ bilden die Elemente $g\in U_1\cap U_2$ -in Winkel $\alpha_1(g)$ und $\alpha_2(g)$ ab, für die -$D_{\alpha_1(g)}=D_{\alpha_2(g)}$ gilt. -Dies ist gleichbedeutend damit, dass $\alpha_1(g)=\alpha_2(g)+2\pi k$ -mit $k\in \mathbb{Z}$. -In einem Intervall in $U_1\cap U_2$ muss $k$ konstant sein. -Die Kartenwechselabblidung ist also nur die Addition eines Vielfachen -von $2\pi$, mit der identischen Abbildung als Ableitung. -Diese Karten führen also auf besonders einfache Kartenwechselabbildungen. - -\subsubsection{Die Untergruppe $S^1\subset\mathbb{C}$} -Ein alternatives Bild für die Drehungen der Ebene kann man in der komplexen -Ebene $\mathbb{C}$ erhalten. -Die Multiplikation mit der komplexen Zahl $e^{i\alpha}$ beschreibt eine -Drehung der komplexen Ebene um den Winkel $\alpha$. -Die Zahlen der Form $e^{i\alpha}$ haben den Betrag $1$ und die Abbildung -\[ -f\colon \mathbb{R}\to \mathbb{C}:\alpha \mapsto e^{i\alpha} -\] -hat die Eigenschaften -\begin{align*} -f(\alpha+\beta) &= f(\alpha)f(\beta) -\\ -f(0)&=1 -\\ -f(2\pi k)&=1\qquad\forall k\in\mathbb{Z}, -\end{align*} -die zu den Eigenschaften der Abbildung $\alpha\mapsto D_{\alpha}$ -analog sind. - -Jede komplexe Zahl $z$ vom Betrag $1$ kann geschrieben werden in der Form -$z=e^{i\alpha}$, die Abbildung $f$ ist also eine Parametrisierung des -Einheitskreises in der Ebene. -Wir bezeichen $S^1=\{z\in\mathbb{C}\;|\; |z|=1\}$ die komplexen Zahlen vom -Betrag $1$. -$S^1$ ist eine Gruppe bezüglich der Multiplikation, da für jede Zahl -$z,w\in S^1$ gilt -$|z^{-1}|=1$ und $|zw|=1$ und damit $z^{-1}\in S^1$ und $zw\in S^1$. - -Zu einer komplexen Zahl $z\in S^1$ gibt es einen bis auf Vielfache -von $2\pi$ eindeutigen Winkel $\alpha(z)$ derart, dass $e^{i\alpha(z)}=z$. -Damit kann man jetzt die Abbildung -\[ -\varphi -\colon -S^1\to \operatorname{SO}(2) -: -z\mapsto D_{\alpha(z)} -\] -konstruieren. -Da $D_{\alpha}$ $2\pi$-periodisch ist, geben um Vielfache -von $2\pi$ verschiedene Wahlen von $\alpha(z)$ die gleiche -Matrix $D_{\alpha(z)}$, die Abbildung $\varphi$ ist daher -wohldefiniert. -$\varphi$ erfüllt ausserdem die Bedingungen -\begin{align*} -\varphi(z_1z_2) -&= -D_{\alpha(z_1z_2)} -= -D_{\alpha(z_1)+\alpha(z_2)} -= -D_{\alpha(z_1)}D_{\alpha(z_2)} -= -\varphi(z_1)\varphi(z_2) -\\ -\varphi(1) -&= -D_{\alpha(1)} -= -D_0 -= -I -\end{align*} -Die Abbildung $\varphi$ ist ein Homomorphismus der Gruppe $S^1$ -in die Gruppe $\operatorname{SO}(2)$. -Die Menge der Drehmatrizen in der Ebene kann also mit dem Einheitskreis -in der komplexen Ebene identifiziert werden. - -\subsubsection{Tangentialvektoren von $\operatorname{SO}(2)$} -Da die Gruppe $\operatorname{SO}(2)$ eine eindimensionale Gruppe -ist, kann jede Kurve $\gamma(t)$ durch den Drehwinkel $\alpha(t)$ -mit $\gamma(t) = D_{\alpha(t)}$ beschrieben werden. -Die Ableitung in $M_2(\mathbb{R})$ ist -\begin{align*} -\frac{d}{dt} \gamma(t) -&= -\frac{d}{d\alpha} -\begin{pmatrix} -\cos\alpha(t) & - \sin\alpha(t)\\ -\sin\alpha(t) & \cos\alpha(t) -\end{pmatrix} -\cdot -\frac{d\alpha}{dt} -\\ -&= -\begin{pmatrix} --\sin\alpha(t)&-\cos\alpha(t)\\ - \cos\alpha(t)&-\sin\alpha(t) -\end{pmatrix} -\cdot -\dot{\alpha}(t) -\\ -&= -\begin{pmatrix} -\cos\alpha(t) & - \sin\alpha(t)\\ -\sin\alpha(t) & \cos\alpha(t) -\end{pmatrix} -\begin{pmatrix} -0&-1\\ -1&0 -\end{pmatrix} -\cdot -\dot{\alpha}(t) -= -D_{\alpha(t)}J\cdot\dot{\alpha}(t). -\end{align*} -Alle Tangentialvektoren von $\operatorname{SO}(2)$ im Punkt $D_\alpha$ -entstehen aus $J$ durch Drehung mit der Matrix $D_\alpha$ und Skalierung -mit $\dot{\alpha}(t)$. - -% -% Isometrien von R^n -% -\subsection{Isometrien von $\mathbb{R}^n$ -\label{buch:gruppen:isometrien}} - -\subsubsection{Skalarprodukt} -Lineare Abbildungen des Raumes $\mathbb{R}^n$ können durch -$n\times n$-Matrizen beschrieben werden. -Die Matrizen, die das Standardskalarprodukt $\mathbb{R}^n$ erhalten, -bilden eine Gruppe, die in diesem Abschnitt genauer untersucht werden soll. -Eine Matrix $A\in M_{n}(\mathbb{R})$ ändert das Skalarprodukt, wenn -für jedes beliebige Paar $x,y$ von Vektoren gilt -$\langle Ax,Ay\rangle = \langle x,y\rangle$. -Das Standardskalarprodukt kann mit dem Matrixprodukt ausgedrückt werden: -\[ -\langle Ax,Ay\rangle -= -(Ax)^tAy -= -x^tA^tAy -= -x^ty -= -\langle x,y\rangle -\] -für jedes Paar von Vektoren $x,y\in\mathbb{R}$. - -Mit dem Skalarprodukt kann man auch die Matrixelemente einer Matrix -einer Abbildung $f$ in der Standardbasis bestimmen. -Das Skalarprodukt $\langle e_i, v\rangle$ ist die Länge der Projektion -des Vektors $v$ auf die Richtung $e_i$. -Die Komponenten von $Ae_j$ sind daher $a_{ij}=\langle e_i,f(e_j)\rangle$. -Die Matrix $A$ der Abbildung $f$ hat also die Matrixelemente -$a_{ij}=e_i^tAe_j$. - -\subsubsection{Die orthogonale Gruppe $\operatorname{O}(n)$} -Die Matrixelemente von $A^tA$ sind -$\langle A^tAe_i, e_j\rangle =\langle e_i,e_j\rangle = \delta_{ij}$ -sind diejenigen der Einheitsmatrix, -die Matrix $A$ erfüllt $AA^t=I$ oder $A^{-1}=A^t$. -Dies sind die {\em orthogonalen} Matrizen. -Die Menge $\operatorname{O}(n)$ der isometrischen Abbildungen besteht -daher aus den Matrizen -\[ -\operatorname{O}(n) -= -\{ A\in M_n(\mathbb{R})\;|\; AA^t=I\}. -\] -Die Matrixgleichung $AA^t=I$ liefert $n(n+1)/2$ unabhängige Bedingungen, -die die orthogonalen Matrizen innerhalb der $n^2$-dimensionalen -Menge $M_n(\mathbb{R})$ auszeichnen. -Die Menge $\operatorname{O}(n)$ der orthogonalen Matrizen hat daher -die Dimension -\[ -n^2 - \frac{n(n+1)}{2} -= -\frac{2n^2-n^2-n}{2} -= -\frac{n(n-1)}2. -\] -Im Spezialfall $n=2$ ist die Gruppe $O(2)$ eindimensional. - -\subsubsection{Tangentialvektoren} -Die orthogonalen Matrizen bilden eine abgeschlossene Untermannigfaltigkeit -von $\operatorname{GL}_n(\mathbb{R})$, nicht jede Matrix $M_n(\mathbb{R})$ -kann also ein Tangentialvektor von $O(n)$ sein. -Um herauszufinden, welche Matrizen als Tangentialvektoren in Frage -kommen, betrachten wir eine Kurve $\gamma\colon\mathbb{R}\to O(n)$ -von orthogonalen Matrizen mit $\gamma(0)=I$. -Orthogonal bedeutet -\[ -\begin{aligned} -&& -0 -&= -\frac{d}{dt}I -= -\frac{d}{dt} -(\gamma(t)^t\gamma(t)) -= -\dot{\gamma}(t)^t\gamma(t)) -+ -\gamma(t)^t\dot{\gamma}(t)) -\\ -&\Rightarrow& -0 -&= -\dot{\gamma}(0)^t \cdot I + I\cdot \dot{\gamma(0)} -= -\dot{\gamma}(0)^t + \dot{\gamma}(0) -= -A^t+A=0 -\\ -&\Rightarrow& -A^t&=-A -\end{aligned} -\] -Die Tangentialvektoren von $\operatorname{O}(n)$ sind also genau -die antisymmetrischen Matrizen. - -Für $n=2$ sind alle antisymmetrischen Matrizen Vielfache der Matrix -$J$, wie in Abschnitt~\ref{buch:gruppen:drehungen2d} -gezeigt wurde. - -Für jedes Paar $i0$ derselbe ist wie der Tangentialvektor im Punkt $e$, transportiert +durch Matrixmultiplikation mit $\gamma(t)$? +\end{aufgabe} + +Eine solche Kurve muss die Differentialgleichung +\begin{equation} +\frac{d}{dt}\gamma(t) += +\gamma(t)\cdot A +\label{buch:gruppen:eqn:expdgl} +\end{equation} +erfüllen, wobei $A\in M_n(\mathbb{R})$ der gegebene Tangentialvektor +in $e=I$ ist. + +Die Matrixexponentialfunktion +\[ +e^{At} += +1+At+\frac{A^2t^2}{2!}+\frac{A^3t^3}{3!}+\frac{A^4t^4}{4!}+\dots +\] +liefert eine Einparametergruppe +$\mathbb{R}\to \operatorname{GL}_n(\mathbb{R})$ mit der Ableitung +\[ +\frac{d}{dt} e^{At} += +\lim_{h\to 0} \frac{e^{A(t+h)}-e^{At}}{h} += +\lim_{h\to 0} e^{At}\frac{e^{Ah}-I}{h} += +e^{At} A. +\] +Sie ist also Lösung der Differentialgleichung~\eqref{buch:gruppen:eqn:expdgl}. + +\subsection{Drehungen in der Ebene +\label{buch:gruppen:drehungen2d}} +Die Drehungen der Ebene sind die orientierungserhaltenden Symmetrien +des Einheitskreises, der in Abbildung~\ref{buch:gruppen:fig:kartenkreis} +als Mannigfaltigkeit erkannt wurde. +Sie bilden eine Lie-Gruppe, die auf verschiedene Arten als Matrix +beschrieben werden kann. + +\subsubsection{Die Untergruppe +$\operatorname{SO}(2)\subset \operatorname{GL}_2(\mathbb{R})$} +Drehungen der Ebene können in einer orthonormierten Basis durch +Matrizen der Form +\[ +D_{\alpha} += +\begin{pmatrix} +\cos\alpha&-\sin\alpha\\ +\sin\alpha& \cos\alpha +\end{pmatrix} +\] +dargestellt werden. +Wir bezeichnen die Menge der Drehmatrizen in der Ebene mit +$\operatorname{SO}(2)\subset\operatorname{GL}_2(\mathbb{R})$. +Die Abbildung +\[ +D_{\bullet} +\colon +\mathbb{R}\to \operatorname{SO}(2) +: +\alpha \mapsto D_{\alpha} +\] +hat die Eigenschaften +\begin{align*} +D_{\alpha+\beta}&= D_{\alpha}D_{\beta} +\\ +D_0&=I +\\ +D_{2k\pi}&=I\qquad \forall k\in\mathbb{Z}. +\end{align*} +Daraus folgt zum Beispiel, dass $D_{\bullet}$ eine $2\pi$-periodische +Funktion ist. +$D_{\bullet}$ bildet die Menge der Winkel $[0,2\pi)$ bijektiv auf +die Menge der Drehmatrizen in der Ebene ab. + +Für jedes Intervall $(a,b)\subset\mathbb{R}$ mit Länge +$b-a < 2\pi$ ist die Abbildung $\alpha\mapsto D_{\alpha}$ umkehrbar, +die Umkehrung kann als Karte verwendet werden. +Zwei verschiedene Karten $\alpha_1\colon U_1\to\mathbb{R}$ und +$\alpha_2\colon U_2\to\mathbb{R}$ bilden die Elemente $g\in U_1\cap U_2$ +in Winkel $\alpha_1(g)$ und $\alpha_2(g)$ ab, für die +$D_{\alpha_1(g)}=D_{\alpha_2(g)}$ gilt. +Dies ist gleichbedeutend damit, dass $\alpha_1(g)=\alpha_2(g)+2\pi k$ +mit $k\in \mathbb{Z}$. +In einem Intervall in $U_1\cap U_2$ muss $k$ konstant sein. +Die Kartenwechselabblidung ist also nur die Addition eines Vielfachen +von $2\pi$, mit der identischen Abbildung als Ableitung. +Diese Karten führen also auf besonders einfache Kartenwechselabbildungen. + +\subsubsection{Die Untergruppe $S^1\subset\mathbb{C}$} +Ein alternatives Bild für die Drehungen der Ebene kann man in der komplexen +Ebene $\mathbb{C}$ erhalten. +Die Multiplikation mit der komplexen Zahl $e^{i\alpha}$ beschreibt eine +Drehung der komplexen Ebene um den Winkel $\alpha$. +Die Zahlen der Form $e^{i\alpha}$ haben den Betrag $1$ und die Abbildung +\[ +f\colon \mathbb{R}\to \mathbb{C}:\alpha \mapsto e^{i\alpha} +\] +hat die Eigenschaften +\begin{align*} +f(\alpha+\beta) &= f(\alpha)f(\beta) +\\ +f(0)&=1 +\\ +f(2\pi k)&=1\qquad\forall k\in\mathbb{Z}, +\end{align*} +die zu den Eigenschaften der Abbildung $\alpha\mapsto D_{\alpha}$ +analog sind. + +Jede komplexe Zahl $z$ vom Betrag $1$ kann geschrieben werden in der Form +$z=e^{i\alpha}$, die Abbildung $f$ ist also eine Parametrisierung des +Einheitskreises in der Ebene. +Wir bezeichen $S^1=\{z\in\mathbb{C}\;|\; |z|=1\}$ die komplexen Zahlen vom +Betrag $1$. +$S^1$ ist eine Gruppe bezüglich der Multiplikation, da für jede Zahl +$z,w\in S^1$ gilt +$|z^{-1}|=1$ und $|zw|=1$ und damit $z^{-1}\in S^1$ und $zw\in S^1$. + +Zu einer komplexen Zahl $z\in S^1$ gibt es einen bis auf Vielfache +von $2\pi$ eindeutigen Winkel $\alpha(z)$ derart, dass $e^{i\alpha(z)}=z$. +Damit kann man jetzt die Abbildung +\[ +\varphi +\colon +S^1\to \operatorname{SO}(2) +: +z\mapsto D_{\alpha(z)} +\] +konstruieren. +Da $D_{\alpha}$ $2\pi$-periodisch ist, geben um Vielfache +von $2\pi$ verschiedene Wahlen von $\alpha(z)$ die gleiche +Matrix $D_{\alpha(z)}$, die Abbildung $\varphi$ ist daher +wohldefiniert. +$\varphi$ erfüllt ausserdem die Bedingungen +\begin{align*} +\varphi(z_1z_2) +&= +D_{\alpha(z_1z_2)} += +D_{\alpha(z_1)+\alpha(z_2)} += +D_{\alpha(z_1)}D_{\alpha(z_2)} += +\varphi(z_1)\varphi(z_2) +\\ +\varphi(1) +&= +D_{\alpha(1)} += +D_0 += +I +\end{align*} +Die Abbildung $\varphi$ ist ein Homomorphismus der Gruppe $S^1$ +in die Gruppe $\operatorname{SO}(2)$. +Die Menge der Drehmatrizen in der Ebene kann also mit dem Einheitskreis +in der komplexen Ebene identifiziert werden. + +\subsubsection{Tangentialvektoren von $\operatorname{SO}(2)$} +Da die Gruppe $\operatorname{SO}(2)$ eine eindimensionale Gruppe +ist, kann jede Kurve $\gamma(t)$ durch den Drehwinkel $\alpha(t)$ +mit $\gamma(t) = D_{\alpha(t)}$ beschrieben werden. +Die Ableitung in $M_2(\mathbb{R})$ ist +\begin{align*} +\frac{d}{dt} \gamma(t) +&= +\frac{d}{d\alpha} +\begin{pmatrix} +\cos\alpha(t) & - \sin\alpha(t)\\ +\sin\alpha(t) & \cos\alpha(t) +\end{pmatrix} +\cdot +\frac{d\alpha}{dt} +\\ +&= +\begin{pmatrix} +-\sin\alpha(t)&-\cos\alpha(t)\\ + \cos\alpha(t)&-\sin\alpha(t) +\end{pmatrix} +\cdot +\dot{\alpha}(t) +\\ +&= +\begin{pmatrix} +\cos\alpha(t) & - \sin\alpha(t)\\ +\sin\alpha(t) & \cos\alpha(t) +\end{pmatrix} +\begin{pmatrix} +0&-1\\ +1&0 +\end{pmatrix} +\cdot +\dot{\alpha}(t) += +D_{\alpha(t)}J\cdot\dot{\alpha}(t). +\end{align*} +Alle Tangentialvektoren von $\operatorname{SO}(2)$ im Punkt $D_\alpha$ +entstehen aus $J$ durch Drehung mit der Matrix $D_\alpha$ und Skalierung +mit $\dot{\alpha}(t)$. + +% +% Isometrien von R^n +% +\subsection{Isometrien von $\mathbb{R}^n$ +\label{buch:gruppen:isometrien}} + +\subsubsection{Skalarprodukt} +Lineare Abbildungen des Raumes $\mathbb{R}^n$ können durch +$n\times n$-Matrizen beschrieben werden. +Die Matrizen, die das Standardskalarprodukt $\mathbb{R}^n$ erhalten, +bilden eine Gruppe, die in diesem Abschnitt genauer untersucht werden soll. +Eine Matrix $A\in M_{n}(\mathbb{R})$ ändert das Skalarprodukt, wenn +für jedes beliebige Paar $x,y$ von Vektoren gilt +$\langle Ax,Ay\rangle = \langle x,y\rangle$. +Das Standardskalarprodukt kann mit dem Matrixprodukt ausgedrückt werden: +\[ +\langle Ax,Ay\rangle += +(Ax)^tAy += +x^tA^tAy += +x^ty += +\langle x,y\rangle +\] +für jedes Paar von Vektoren $x,y\in\mathbb{R}$. + +Mit dem Skalarprodukt kann man auch die Matrixelemente einer Matrix +einer Abbildung $f$ in der Standardbasis bestimmen. +Das Skalarprodukt $\langle e_i, v\rangle$ ist die Länge der Projektion +des Vektors $v$ auf die Richtung $e_i$. +Die Komponenten von $Ae_j$ sind daher $a_{ij}=\langle e_i,f(e_j)\rangle$. +Die Matrix $A$ der Abbildung $f$ hat also die Matrixelemente +$a_{ij}=e_i^tAe_j$. + +\subsubsection{Die orthogonale Gruppe $\operatorname{O}(n)$} +Die Matrixelemente von $A^tA$ sind +$\langle A^tAe_i, e_j\rangle =\langle e_i,e_j\rangle = \delta_{ij}$ +sind diejenigen der Einheitsmatrix, +die Matrix $A$ erfüllt $AA^t=I$ oder $A^{-1}=A^t$. +Dies sind die {\em orthogonalen} Matrizen. +Die Menge $\operatorname{O}(n)$ der isometrischen Abbildungen besteht +daher aus den Matrizen +\[ +\operatorname{O}(n) += +\{ A\in M_n(\mathbb{R})\;|\; AA^t=I\}. +\] +Die Matrixgleichung $AA^t=I$ liefert $n(n+1)/2$ unabhängige Bedingungen, +die die orthogonalen Matrizen innerhalb der $n^2$-dimensionalen +Menge $M_n(\mathbb{R})$ auszeichnen. +Die Menge $\operatorname{O}(n)$ der orthogonalen Matrizen hat daher +die Dimension +\[ +n^2 - \frac{n(n+1)}{2} += +\frac{2n^2-n^2-n}{2} += +\frac{n(n-1)}2. +\] +Im Spezialfall $n=2$ ist die Gruppe $O(2)$ eindimensional. + +\subsubsection{Tangentialvektoren} +Die orthogonalen Matrizen bilden eine abgeschlossene Untermannigfaltigkeit +von $\operatorname{GL}_n(\mathbb{R})$, nicht jede Matrix $M_n(\mathbb{R})$ +kann also ein Tangentialvektor von $O(n)$ sein. +Um herauszufinden, welche Matrizen als Tangentialvektoren in Frage +kommen, betrachten wir eine Kurve $\gamma\colon\mathbb{R}\to O(n)$ +von orthogonalen Matrizen mit $\gamma(0)=I$. +Orthogonal bedeutet +\[ +\begin{aligned} +&& +0 +&= +\frac{d}{dt}I += +\frac{d}{dt} +(\gamma(t)^t\gamma(t)) += +\dot{\gamma}(t)^t\gamma(t)) ++ +\gamma(t)^t\dot{\gamma}(t)) +\\ +&\Rightarrow& +0 +&= +\dot{\gamma}(0)^t \cdot I + I\cdot \dot{\gamma(0)} += +\dot{\gamma}(0)^t + \dot{\gamma}(0) += +A^t+A=0 +\\ +&\Rightarrow& +A^t&=-A +\end{aligned} +\] +Die Tangentialvektoren von $\operatorname{O}(n)$ sind also genau +die antisymmetrischen Matrizen. + +Für $n=2$ sind alle antisymmetrischen Matrizen Vielfache der Matrix +$J$, wie in Abschnitt~\ref{buch:gruppen:drehungen2d} +gezeigt wurde. + +Für jedes Paar $i0}\{(x,y)\;|\;x^2+y^2=1\wedge x>0\} \to\mathbb{R} -: -(x,y) \mapsto y -\\ -\varphi_2&\colon U_{x<0}\{(x,y)\;|\;x^2+y^2=1\wedge x<0\} \to\mathbb{R} -: -(x,y) \mapsto y -\\ -\varphi_3&\colon U_{y>0}\{(x,y)\;|\;x^2+y^2=1\wedge y>0\} \to\mathbb{R} -: -(x,y) \mapsto x -\\ -\varphi_4&\colon U_{y<0}\{(x,y)\;|\;x^2+y^2=1\wedge y<0\} \to\mathbb{R} -: -(x,y) \mapsto x -\end{align*} -Die Werte der Kartenabbildungen sind genau die $x$- und $y$-Koordinaten -auf der in den Raum $\mathbb{R}^2$ eingebetteten Kreislinie. - -Für $\varphi_1$ und $\varphi_2$ sind die Definitionsgebiete disjunkt, -hier gibt es also keine Notwendigkeit, Koordinatenumrechnungen vornehmen -zu können. -Dasselbe gilt für $\varphi_3$ und $\varphi_4$. - -Die nichtleeren Schnittmengen der verschiedenen Kartengebiete beschreiben -jeweils die Punkte der Kreislinie in einem Quadranten. -Die Umrechnung zwischen den Koordinaten und ihre Ableitung -ist je nach Quadrant durch -\begin{align*} -&\text{1.~Quadrant}& -\varphi_{31} -&= -\varphi_3\circ\varphi_1^{-1}\colon y\mapsto\phantom{-}\sqrt{1-y^2\mathstrut} -& -D\varphi_{31} -&= --\frac{y}{\sqrt{1-y^2\mathstrut}} -\\ -&\text{2.~Quadrant}& -\varphi_{24} -&= -\varphi_3\circ\varphi_1^{-1}\colon x\mapsto\phantom{-}\sqrt{1-x^2\mathstrut} -& -D\varphi_{24} -&= --\frac{x}{\sqrt{1-x^2\mathstrut}} -\\ -&\text{3.~Quadrant}& -\varphi_{42} -&= -\varphi_3\circ\varphi_1^{-1}\colon y\mapsto-\sqrt{1-y^2\mathstrut} -& -D\varphi_{42} -&= -\phantom{-}\frac{y}{\sqrt{1-y^2\mathstrut}} -\\ -&\text{4.~Quadrant}& -\varphi_{14} -&= -\varphi_3\circ\varphi_1^{-1}\colon x\mapsto-\sqrt{1-x^2\mathstrut} -& -D\varphi_{14} -&= -\phantom{-}\frac{x}{\sqrt{1-x^2\mathstrut}} -\end{align*} -gegeben. -Diese Abbildungen sind im offenen Intervall $(-1,1)$ differenzierbar, -Schwierigkeiten mit der Ableitungen ergeben sich nur an den Stellen -$x=\pm1$ und $y=\pm 1$, die in einem Überschneidungsgebiet von Karten -nicht vorkommen können. -Somit bilden die vier Karten einen differenzierbaren Atlas für -die Kreislinie (Abbildung~\ref{buch:gruppen:fig:kartenkreis}). -\end{beispiel} - -\begin{beispiel} -Ganz analog zum vorangegangenen Beispiel über die Kreisline lässt sich -für eine $n$-di\-men\-sio\-nale Sphäre -\[ -S^n = \{ (x_1,\dots,x_{n+1})\;|\; x_0^2+\dots+x_n^2=1\} -\] -immer ein Atlas aus $2^{n+1}$ Karten mit den Koordinatenabbildungen -\[ -\varphi_{i,\pm} -\colon -U_{i,\pm} -= -\{p\in S^n\;|\; \pm x_i >0\} -\to -\mathbb{R}^n -: -p\mapsto (x_1,\dots,\hat{x}_i,\dots,x_{n+1}) -\] -konstruieren, der $S^n$ zu einer $n$-dimensionalen Mannigfaltigkeit macht. -\end{beispiel} - -\subsubsection{Tangentialraum} -Mit Hilfe einer Karte $\varphi_\alpha\colon U_\alpha\to\mathbb{R}^n$ -kann das Geschehen in einer Mannigfaltigkeit in den vertrauten -$n$-dimensionalen Raum $\mathbb{B}^n$ transportiert werden. -Eine Kurve $\gamma\colon \mathbb{R}\to M$, die so parametrisiert sein -soll, dass $\gamma(t)\in U_\alpha$ für $t$ in einer Umgebung $I$ von $0$ ist, -wird von der Karte in eine Kurve -$\gamma_\alpha=\varphi_\alpha\circ\gamma\colon I\to \mathbb{R}^n$ -abgebildet, -deren Tangentialvektor wieder ein Vektor in $\mathbb{R}^n$ ist. - -Eine zweite Karte $\varphi_\beta$ führt auf eine andere Kurve -mit der Parametrisierung -$\gamma_\beta=\varphi_\beta\circ\gamma\colon I \to \mathbb{R}^n$ -und einem anderen Tangentialvektor. -Die beiden Tangentialvektoren können aber mit der Ableitung der -Koordinatenwechsel-Abbildung -$\varphi_{\beta\alpha}=\varphi_\beta\circ\varphi_\alpha^{-1}\colon -\varphi_\alpha(U_\alpha\cap U_\beta)\to \mathbb{R}^n$ -ineinander umgerechnet werden. -Aus -\[ -\gamma_\beta -= -\varphi_\beta\circ \gamma -= -( -\varphi_\beta -\circ -\varphi_\alpha^{-1} -) -\circ -\varphi_\alpha\circ\gamma -= -\varphi_{\beta\alpha} -\circ -\varphi_\alpha\circ\gamma -= -\varphi_{\beta\alpha}\circ\gamma_\alpha -\] -folgt durch Ableitung nach dem Kurvenparameter $t$, dass -\[ -\frac{d}{dt}\gamma_\beta(t) -= -D\varphi_{\beta\alpha} -\cdot -\frac{d}{dt}\gamma_\alpha(t). -\] -Die Ableitung $D\varphi_{\beta\alpha}$ von $\varphi_{\beta\alpha}$ -an der Stelle $\gamma_\alpha(t)$ berechnet also aus dem Tangentialvektor -einer Kurve in der Karte $\varphi_\alpha$ den Tangentialvektor der -Kurve in der Karte $\varphi_\beta$. - -Die Forderung nach Differenzierbarkeit der Kartenwechselabbildungen -$\varphi_{\beta\alpha}$ stellt also nur sicher, dass die Beschreibung -eines Systemes mit Differentialgleichungen in verschiedenen -Koordinatensystemen auf die gleichen Lösungskurven in der -Mannigfaltigkeit führt. -Insbesondere ist die Verwendung von Karten ist also nur ein Werkzeug, -mit dem die Unmöglichkeit einer globalen Besschreibung einer -Mannigfaltigkeit $M$ mit einem einzigen globalen Koordinatensystem -ohne Singularitäten umgangen werden kann. - -\begin{beispiel} -Das Beispiel des Kreises in Abbildung~\ref{buch:gruppen:fig:kartenkreis} -zeigt, dass die Tangentialvektoren je nach Karte sehr verschieden -aussehen können. -Der Tangentialvektor der Kurve $\gamma(t) = (x(t), y(t))$ im Punkt -$\gamma(t)$ ist $\dot{y}(t)$ in den Karten $\varphi_1$ und $\varphi_2$ -und $\dot{x}(t)$ in den Karten $\varphi_3$ und $\varphi_4$. - -Die spezielle Kurve $\gamma(t) = (\cos t,\sin t)$ hat in einem Punkt -$t\in (0,\frac{\pi}2)$. -in der Karte $\varphi_1$ den Tangentialvektor $\dot{y}(t)=\cos t$, -in der Karte $\varphi_3$ aber den Tangentialvektor $\dot{x}=-\sin t$. -Die Ableitung des Kartenwechsels in diesem Punkt ist die $1\times 1$-Matrix -\[ -D\varphi_{31}(\gamma(t)) -= --\frac{y(t)}{\sqrt{1-y(t)^2}} -= --\frac{\sin t}{\sqrt{1-\sin^2 t}} -= --\frac{\sin t}{\cos t} -= --\tan t. -\] -Die Koordinatenumrechnung ist gegeben durch -\[ -\dot{x}(t) -= -D\varphi_{31}(\gamma(t)) -\dot{y}(t) -\] -wird für die spezielle Kurve $\gamma(t)=(\cos t,\sin t)$ wird dies zu -\[ -D\varphi_{31}(\gamma(t)) -\cdot -\dot{y}(t) -= --\tan t\cdot \cos t -= --\frac{\sin t}{\cos t}\cdot \cos t -= --\sin t -= -\dot{x}(t). -\qedhere -\] -\end{beispiel} - -Betrachtet man die Kreislinie als Kurve in $\mathbb{R}^2$, -dann ist der Tangentialvektor durch -$\dot{\gamma}(t)=(\dot{x}(t),\dot{y}(t))$ gegeben. -Da die Karten Projektionen auf die $x$- bzw.~$y$-Achsen sind, -entsteht der Tangentialvektor in der Karte durch Projektion -von $(\dot{x}(t),\dot{y}(t))$ auf die entsprechende Komponente. - -Die Tangentialvektoren in zwei verschiedenen Punkten der Kurve können -im Allgemeinen nicht miteinander verglichen werden. -Darüber hinweg hilft auch die Tatsache nicht, dass die Kreislinie -in den Vektorraum $\mathbb{R}^2$ eingebettet sind, wo sich Vektoren -durch Translation miteinander vergleichen lassen. -Ein nichtverschwindender Tangentialvektor im Punkt $(1,0)$ hat, -betrachtet als Vektor in $\mathbb{R}^2$ verschwindende $x$-Komponente, -für Tangentialvektoren im Inneren eines Quadranten ist dies nicht -der Fall. - -Eine Möglichkeit, einen Tangentialvektor in $(1,0)$ mit einem -Tangentialvektor im Punkt $(\cos t,\sin t)$ zu vergleichen, besteht -darin, den Vektor um den Winkel $t$ zu drehen. -Dies ist möglich, weil die Kreislinie eine kontinuierliche Symmetrie, -nämlich die Drehung um den Winkel $t$ hat, die es erlaubt, den Punkt $(1,0)$ -in den Punkt $(\cos t,\sin t)$ abzubilden. -Erst diese Symmetrie ermöglicht den Vergleich. -Dieser Ansatz ist für alle Matrizen erfolgreich, wie wir später sehen werden. - -Ein weiterer Ansatz, Tangentialvektoren zu vergleichen, ist die Idee, -einen sogenannten Zusammenhang zu definieren, eine Vorschrift, wie -Tangentialvektoren infinitesimal entlang von Kurven in der Mannigfaltigkeit -transportiert werden können. -Auf einer sogenannten {\em Riemannschen Mannigfaltigkeit} ist zusätzlich -zur Mannigfaltigkeitsstruktur die Längenmessung definiert. -Sie kann dazu verwendet werden, den Transport von Vektoren entlang einer -Kurve so zu definieren, dass dabei Längen und Winkel erhalten bleiben. -Dieser Ansatz ist die Basis der Theorie der Krümmung sogenannter -Riemannscher Mannigfaltigkeiten. - -\subsection{Der Satz von Noether -\label{buch:subsection:noether}} - - - - - - - +% +% symmetrien.tex -- Geometrische Beschreibung von Symmetrien, O(n), SO(n), +% Spiegelungen +% +% (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +% +\section{Symmetrien +\label{buch:section:symmetrien}} +\rhead{Symmetrien} +Der geometrische Begriff der Symmetrie meint die Eigenschaft eines +geometrischen Objektes, dass es bei einer Bewegung auf sich selbst +abgebildet wird. +Das Wort stammt aus dem altgriechischen, wo es {\em Gleichmass} +bedeutet. +Spiegelsymmetrische Objekte zeichnen sich zum Beispiel dadurch aus, +dass Messungen von Strecken die gleichen Werte ergeben wie die Messungen +der entsprechenden gespiegelten Strecken (siehe auch +Abbildung~\ref{buch:lie:bild:castlehoward}, was die Herkunft des +Begriffs verständlich macht. +\begin{figure} +\centering +\includegraphics[width=\textwidth]{chapters/60-gruppen/images/castle.jpeg} +\caption{Das Castle Howard in Yorkshire war in dieser ausgeprägt symmetrischen +Form geplant, wurde dann aber in modifizeirter Form gebaut. +Messungen zwischen Punkten in der rechten Hälfte des Bildes +ergeben die gleichen Werte wie Messungen entsprechenden Strecken +in der linken Hälfte, was den Begriff Symmetrie rechtfertigt. +\label{buch:lie:bild:castlehoward}} +\end{figure} +In der Physik wird dem Begriff der Symmetrie daher auch eine erweiterte +Bedeutung gegeben. +Jede Transformation eines Systems, welche bestimmte Grössen nicht +verändert, wird als Symmetrie bezeichnet. +Die Gesetze der Physik sind typischerweise unabhängig davon, wo man den +den Nullpunkt der Zeit oder das räumlichen Koordinatensystems ansetzt, +eine Transformation des Zeitnullpunktes oder des Ursprungs des +Koordinatensystems ändert daher die Bewegungsgleichungen nicht, sie ist +eine Symmetrie des Systems. + +Umgekehrt kann man fragen, welche Symmetrien ein System hat. +Da sich Symmetrien zusammensetzen und umkehren lassen, kann man in davon +ausgehen, dass die Symmetrietransformationen eine Gruppe bilden. +Besonders interessant ist dies im Falle von Transformationen, die +durch Matrizen beschrieben weren. +Eine unter der Symmetrie erhaltene Eigenschaft definiert so eine +Untergruppe der Gruppe $\operatorname{GL}_n(\mathbb{R})$ der +invertierbaren Matrizen. +Die erhaltenen Eigenschaften definieren eine Menge von Gleichungen, +denen die Elemente der Untergruppe genügen müssen. +Als Lösungsmenge einer Gleichung erhält die Untergruppe damit eine +zusätzliche geometrische Struktur, man nennt sie eine differenzierbare +Mannigfaltigkeit. +Dieser Begriff wird im Abschnitt~\ref{buch:subsection:mannigfaltigkeit} +eingeführt. +Es wird sich zum Beispiel zeigen, dass die Menge der Drehungen der +Ebene mit den Punkten eines Kreises parametrisieren lassen, +die Lösungen der Gleichung $x^2+y^2=1$ sind. + +Eine Lie-Gruppe ist eine Gruppe, die gleichzeitig eine differenzierbare +Mannigfaltigkeit ist. +Die Existenz von geometrischen Konzepten wie Tangentialvektoren +ermöglicht zusätzliche Werkzeuge, mit denen diese Gruppe untersucht +und verstanden werden können. +Ziel dieses Abschnitts ist, die Grundlagen für diese Untersuchung zu +schaffen, die dann im Abschnitt~\ref{buch:section:lie-algebren} +durchgeführt werden soll. + +\subsection{Algebraische Symmetrien +\label{buch:subsection:algebraische-symmetrien}} +Mit Matrizen lassen sich Symmetrien in einem geometrischen Problem +oder in einem physikalischen System beschreiben. +Man denkt dabei gerne zuerst an geometrische Symmetrien wie die +Symmetrie unter Punktspiegelung oder die Spiegelung an der $x_1$-$x_2$-Ebene, +wie sie zum Beispiel durch die Abbildungen +\[ +\mathbb{R}^3\to\mathbb{R}^3 : x\mapsto -x +\qquad\text{oder}\qquad +\mathbb{R}^3\to\mathbb{R}^3 : +\begin{pmatrix}x_1\\x_2\\x_3\end{pmatrix} +\mapsto +\begin{pmatrix}-x_1\\x_2\\x_3\end{pmatrix} +\] +dargestellt werden. +Beide haben zunächst die Eigenschaft, dass Längen und Winkel und damit +das Skalarprodukt erhalten sind. +Diese Eigenschaft allein erlaubt aber noch nicht, die beiden Transformationen +zu unterscheiden. +Die Punktspiegelung zeichnet sich dadurch aus, das alle Geraden und alle +Ebenen durch den Ursprung auf sich selbst abgebildet werden. +Dies funktioniert für die Ebenenspiegelung nicht, dort bleibt nur die +Spiegelungsebene (die $x_1$-$x_2$-Ebene im vorliegenden Fall) und +ihre Normale erhalten. +Die folgenden Beispiele sollen zeigen, wie solche Symmetriedefinitionen +auf algebraische Bedingungen an die Matrixelemente führen. + +Zu jeder Abbildung $f\colon\mathbb{R}^n\to\mathbb{R}^n$, unter der +ein geometrisches Objekt in $\mathbb{R}^n$ symmetrisch ist, können wir +sofort weitere Abbildungen angeben, die ebenfalls Symmetrien sind. +Zum Beispiel sind die iterierten Abbildungen $f\circ f$, $f\circ f\circ f$ +u.~s.~w., die wir auch $f^n$ mit $n\in\mathbb{N}$ schreiben werden, +ebenfalls Symmetrien. +Wenn die Symmetrie auch umkehrbar ist, dann gilt dies sogar für alle +$n\in\mathbb{Z}$. +Wir erhalten so eine Abbildung +$\varphi\colon \mathbb{Z}\to \operatorname{GL}_n(\mathbb{R}):n\mapsto f^n$ +mit den Eigenschaften $\varphi(0)=f^0 = I$ und +$\varphi(n+m)=f^{n+m}=f^n\circ f^m = \varphi(n)\circ\varphi(m)$. +$\varphi$ ist ein Homomorphismus der Gruppe $\mathbb{Z}$ in die Gruppe +$\operatorname{GL}_n(\mathbb{R})$. +Wir nennen dies eine {\em diskrete Symmetrie}. + +\subsection{Kontinuierliche Symmetrien +\label{buch:subsection:kontinuierliche-symmetrien}} +Von besonderem Interesse sind kontinuierliche Symmetrien. +Dies sind Abbildungen eines Systems, die von einem Parameter +abhängen. +Zum Beispiel können wir Drehungen der Ebene $\mathbb{R}^2$ um den +Winkel $\alpha$ durch Matrizen +\[ +D_{\alpha} += +\begin{pmatrix} +\cos\alpha&-\sin\alpha\\ +\sin\alpha& \cos\alpha +\end{pmatrix} +\] +beschrieben werden. +Ein Kreis um den Nullpunkt bleibt unter jeder dieser Drehungen invariant. +Im Gegensatz dazu sind alle $3n$-Ecke mit Schwerpunkt $0$ nur invariant +unter der einen Drehung $D_{\frac{2\pi}3}$ invariant. +Die kleinste Menge, die einen vorgegebenen Punkt enthält und unter +allen Drehungen $D_\alpha$ invariant ist, ist immer ein Kreis um +den Nullpunkt. + +\begin{definition} +Ein Homomorphismus $\varphi\colon\mathbb{R}\to\operatorname{GL}_n(\mathbb{R})$ +von der additiven Gruppe $\mathbb{R}$ in die allgemeine lineare Gruppe +heisst eine {\em Einparameter-Untergruppe} von +$\operatorname{GL}_n(\mathbb{R})$. +\end{definition} + +Die Abbildung +\[ +\varphi +\colon +\mathbb{R}\to\operatorname{GL}_n(\mathbb{R}) +: +\alpha \mapsto +D_{\alpha} += +\begin{pmatrix} +\cos\alpha&-\sin\alpha\\ +\sin\alpha& \cos\alpha +\end{pmatrix} +\] +ist also eine Einparameter-Untergruppe von $\operatorname{GL}_2(\mathbb{R})$. + +\subsubsection{Der harmonische Oszillator} +\begin{figure} +\centering +\includegraphics{chapters/60-gruppen/images/phasenraum.pdf} +\caption{Die Lösungen der +Differentialgleichung~\eqref{chapter:gruppen:eqn:phasenraumdgl} +im Phasenraum sind Ellipsen mit Halbachsenverhältnis $\omega^{-1}$. +\label{chapter:gruppen:fig:phasenraum}} +\end{figure} +Eine Masse $m$ verbunden mit einer Feder mit der Federkonstanten $K$ +schwingt um die Ruhelage $x=0$ entsprechend der Differentialgleichung +\[ +m\frac{d^2}{dt^2} x(t) = -Kx(t). +\] +Die Kreisfrequenz der Schwingung ist +\[ +\omega = \sqrt{\frac{K}{m}}. +\] +Das System kann als zweidimensionales System im Phasenraum mit den +Koordinaten $x_1=x$ und $x_2=p=m\dot{x}$ beschrieben werden. +Die zweidimensionale Differentialgleichung ist +\begin{equation} +\left. +\begin{aligned} +\dot{x}(t) &= \frac{1}{m}p(t)\\ +\dot{p}(t) &= -Kx(t) +\end{aligned} +\quad +\right\} +\qquad\Rightarrow\qquad +\frac{d}{dt} +\begin{pmatrix}x(t)\\p(t)\end{pmatrix} += +\begin{pmatrix} +0&\frac{1}{m}\\ +-K&0 +\end{pmatrix} +\begin{pmatrix}x(t)\\p(t)\end{pmatrix}. +\label{chapter:gruppen:eqn:phasenraumdgl} +\end{equation} +Die Lösung der Differentialgleichung für die Anfangsbedingung $x(0)=1$ und +$p(0)=0$ ist +\[ +x(t) += +\cos \omega t +\qquad\Rightarrow\qquad +p(t) += +-\omega \sin\omega t, +\] +die Lösung zur Anfangsbedingung $x(0)=0$ und $p(0)=1$ ist +\[ +x(t) = \frac{1}{\omega} \sin\omega t, +\qquad +p(t) = \cos \omega t. +\] +In Matrixform kann man die allgemeine Lösung zur Anfangsbedingun $x(0)=x_0$ +und $p(0)=p_0$ +\begin{equation} +\begin{pmatrix} +x(t)\\ +p(t) +\end{pmatrix} += +\underbrace{ +\begin{pmatrix} + \cos \omega t & \frac{1}{\omega} \sin\omega t \\ +-\omega \sin\omega t & \cos\omega t +\end{pmatrix} +}_{\displaystyle =\Phi_t} +\begin{pmatrix}x_0\\p_0\end{pmatrix} +\label{buch:gruppen:eqn:phi} +\end{equation} +schreiben. +Die Matrizen $\Phi_t$ bilden eine Einparameter-Untergruppe von +$\operatorname{GL}_n(\mathbb{R})$, da +\begin{align*} +\Phi_s\Phi_t +&= +\begin{pmatrix} + \cos\omega s & \frac{1}{\omega} \sin\omega s \\ +-\omega \sin\omega s & \cos\omega s +\end{pmatrix} +\begin{pmatrix} + \cos\omega t & \frac{1}{\omega} \sin\omega t \\ +-\omega \sin\omega t & \cos\omega t +\end{pmatrix} +\\ +&= +\begin{pmatrix} +\cos\omega s \cos\omega t - \sin\omega s \sin\omega t +& \frac{1}{\omega} ( \cos\omega s \sin\omega t + \sin\omega s \cos \omega t) +\\ +-\omega (\sin\omega s \cos\omega t + \cos\omega s \sin\omega t ) +& \cos\omega s \cos\omega t -\sin\omega s \sin\omega t +\end{pmatrix} +\\ +&= +\begin{pmatrix} + \cos\omega(s+t) & \frac{1}{\omega}\sin\omega(s+t) \\ +-\omega \sin\omega(s+t) & \cos\omega(s+t) +\end{pmatrix} += +\Phi_{s+t} +\end{align*} +gilt. +Die Lösungen der +Differentialgleichung~\eqref{chapter:gruppen:eqn:phasenraumdgl} +sind in Abbildung~\ref{chapter:gruppen:fig:phasenraum} +Die Matrizen $\Phi_t$ beschreiben eine kontinuierliche Symmetrie +des Differentialgleichungssystems, welches den harmonischen Oszillator +beschreibt. + +\subsubsection{Fluss einer Differentialgleichung} +Die Abbildungen $\Phi_t$ von \eqref{buch:gruppen:eqn:phi} sind jeweils +Matrizen in $\operatorname{GL}_n(\mathbb{R})$. +Der Grund dafür ist, dass die +Differentialgleichung~\eqref{chapter:gruppen:eqn:phasenraumdgl} +linear ist. +Dies hat zur Folge, dass für zwei Anfangsbedingungen $x_1,x_2\in\mathbb{R}^2$ +die Lösung für Linearkombinationen $\lambda x_1+\mu x_2$ durch +Linearkombination der Lösungen erhalten werden kann, also +aus der Formel +\[ +\Phi_t (\lambda x_1 + \mu x_2) = \lambda \Phi_t x_1 + \mu \Phi_t x_2. +\] +Dies zeigt, dass $\Phi_t$ für jedes $t$ eine lineare Abbildung sein muss. + +Für eine beliebige Differentialgleichung kann man immer noch eine Abbildung +$\Phi$ konstruieren, die aber nicht mehr linear ist. +Sei dazu die Differentialgleichung erster Ordnung +\begin{equation} +\frac{dx}{dt} += +f(t,x) +\qquad\text{mit}\qquad +f\colon \mathbb{R}\times\mathbb{R}^n \to \mathbb{R}^n +\label{buch:gruppen:eqn:dgl} +\end{equation} +gegeben. +Für jeden Anfangswert $x_0\in\mathbb{R}^n$ kann man mindestens für eine +gewisse Zeit $t <\varepsilon$ eine Lösung $x(t,x_0)$ finden mit $x(t,x_0)=x_0$. +Aus der Theorie der gewöhnlichen Differentialgleichungen ist auch +bekannt, dass $x(t,x_0)$ mindestens in der Nähe von $x_0$ differenzierbar von +$x_0$ abhängt. +Dies erlaubt eine Abbildung +\[ +\Phi\colon \mathbb{R}\times \mathbb{R}^n \to \mathbb{R}^n +: +(t,x_0) \mapsto \Phi_t(x_0) = x(t,x_0) +\] +zu definieren, die sowohl von $t$ als auch von $x_0$ differenzierbar +abhängt. +Aus der Definition folgt unmittelbar, dass $\Phi_0(x_0)=x_0$ ist, dass +also $\Phi_0$ die identische Abbildung von $\mathbb{R}^n$ ist. + +Aus der Definition lässt sich auch ableiten, dass +$\Phi_{s+t}=\Phi_s\circ\Phi_t$ gilt. +$\Phi_t(x_0)=x(t,x_0)$ ist der Endpunkt der Bahn, die bei $x_0$ beginnt +und sich während der Zeit $t$ entwickelt. +$\Phi_s(x(t,x_0))$ ist dann der Endpunkt der Bahn, die bei $x(t,x_0)$ +beginnt und sich während der Zeit $s$ entwickelt. +Somit ist $\Phi_s\circ \Phi_t(x_0)$ der Endpunkt der Bahn, die bei +$x_0$ beginnt und sich über die Zeit $s+t$ entwickelt. +In Formeln bedeutet dies +\[ +\Phi_{s+t} = \Phi_s\circ \Phi_t. +\] +Die Abbildung $t\mapsto \Phi_t$ ist also wieder ein Homomorphismus +von der additiven Gruppe $\mathbb{R}$ in eine Gruppe von differenzierbaren +Abbildungen $\mathbb{R}^n\to\mathbb{R}^n$. + +\begin{definition} +Die Abbildung +\[ +\Phi\colon \mathbb{R}\times\mathbb{R}^n\to\mathbb{R}^n +: +(t,x_0) \mapsto \Phi_t(x_0) = x(t,x_0) +\] +heisst der {\em Fluss} der Differentialgleichung +\eqref{buch:gruppen:eqn:dgl}, +wenn für jedes $x_0\in\mathbb{R}^n$ die Kurve $t\mapsto \Phi_t(x_0)$ +eine Lösung der Differentialgleichung ist mit Anfangsbedingung $x_0$. +\end{definition} + +Die Abbildung $\Phi_t$ von \eqref{buch:gruppen:eqn:phi} ist also +der Fluss der Differentialgleichung des harmonischen Oszillators. + +\subsection{Mannigfaltigkeiten +\label{buch:subsection:mannigfaltigkeit}} +Eine Differentialgleichung der Form~\eqref{buch:gruppen:eqn:dgl} +stellt einen Zusammenhang her zwischen einem Punkt $x$ und der +Tangentialrichtung einer Bahnkurve $f(t,x)$. +Die Ableitung liefert die lineare Näherung der Bahkurve +\[ +x(t_0+h) = x(t_0) + h f(t_0,x_0) + o(h) +\] +für $h$ in einer kleinen Umgebung von $0$. +Das funktioniert auch, weil $f(t_0,x_0)$ selbst ein Vektor von +$\mathbb{R}^n$ ist, in dem die Bahnkurve verläuft. + +Diese Idee funktioniert nicht mehr zum Beispiel für eine +Differentialgleichung auf einer Kugeloberfläche, weil alle Punkte +$x(t_0)+hf(t_0,x_0)$ für alle $h\ne 0$ nicht mehr auf der Kugeloberfläche +liegen. +Physikalisch äussert sich das ein einer zusätzlichen Kraft, die nötig +ist, die Bahn auf der Kugeloberfläche zu halten. +Diese Kraft stellt zum Beispiel sicher, dass die Vektoren $f(t,x)$ für +Punkte $x$ auf der Kugeloberfläche immer tangential an die Kugel sind. +Trotzdem ist der Tangentialvektor oder der Geschwindigkeitsvektor +nicht mehr ein Objekt, welches als Teil der Kugeloberfläche definiert +werden kann, er kann nur definiert werden, wenn man sich die Kugel als +in einen höherdimensionalen Raum eingebettet vorstellen kann. + +Um die Idee der Differentialgleichung auf einer beliebigen Fläche +konsistent zu machen ist daher notwendig, die Idee einer Tagentialrichtung +auf eine Art zu definieren, die nicht von der Einbettung der Fläche +in den $n$-dimensionalen Raum abhängig ist. +Das in diesem Abschnitt entwickelte Konzept der {\em Mannigfaltigkeit} +löst dieses Problem. + +\subsubsection{Karten} +Die Navigation auf der Erdoberfläche verwendet das Koordinatensystem +der geographischen Länge und Breite. +Dieses Koordinatensystem funktioniert gut, solange man sich nicht an +den geographischen Polen befindet, denn deren Koordinaten sind +nicht mehr eindeutig. +Alle Punkte mit geographischer Breite $90^\circ$ und beliebiger +geographischer Länge beschreiben den Nordpol. +Auch die Ableitung funktioniert dort nicht mehr. +Bewegt man sich mit konstanter Geschwindigkeit über den Nordpol, +springt die Ableitung der geographischen Breite von einem positiven +Wert auf einen negativen Wert, sie kann also nicht differenzierbar sein. +Diese Einschränkungen sind in der Praxis nur ein geringes Problem dar, +da die meisten Reisen nicht über die Pole erfolgen. + +Der Polarforscher, der in unmittelbarer Umgebung des Poles arbeitet, +kann das Problem lösen, indem er eine lokale Karte für das Gebiet +um den Pol erstellt. +Dafür kann er beliebige Koordinaten verwenden, zum Beispiel auch +ein kartesisches Koordinatensystem, er muss nur eine Methode haben, +wie er seine Koordinaten wieder auf geographische Länge und Breite +umrechnen will. +Und wenn er über Geschwindigkeiten kommunizieren will, dann muss +er auch Ableitungen von Kurven in seinem kartesischen Koordinatensystem +umrechnen können auf die Kugelkoordinaten. +Dazu muss seine Umrechnungsformel von kartesischen Koordinaten +auf Kugelkoordinaten differenzierbar sein. + +Diese Idee wird durch das Konzept der Mannigfaltigkeit verallgemeinert. +Eine $n$-dimensionale {\em Mannigfaltigkeit} ist eine Menge $M$ von Punkten, +die lokal, also in der Umgebung eines Punktes, mit möglicherweise mehreren +verschiedenen Koordinatensystemen versehen werden kann. +Ein Koordinatensystem ist eine umkehrbare Abbildung einer offenen Teilmenge +$U\subset M$ in den Raum $\mathbb{R}^n$. +Die Komponenten dieser Abbildung heissen die {\em Koordinaten}. + +\begin{figure} +\centering +\includegraphics{chapters/60-gruppen/images/karten.pdf} +\caption{Karten +$\varphi_\alpha\colon U_\alpha\to \mathbb{R}^2$ +und +$\varphi_\beta\colon U_\beta\to \mathbb{R}^2$ +auf einem Torus. +Auf dem Überschneidungsgebiet $\varphi_\alpha^{-1}(U_\alpha\cap U_\beta)$ +ist der Kartenwechsel $\varphi_\beta\circ\varphi_\alpha^{-1}$ wohldefiniert +und muss differnzierbar sein, wenn eine differenzierbare Mannigfaltigkeit +entstehen soll. +\label{buch:gruppen:fig:karten}} +\end{figure} + +\begin{definition} +Eine Karte auf $M$ ist eine umkehrbare Abbildung +$\varphi\colon U\to \mathbb{R}^n$ (siehe auch +Abbildung~\ref{buch:gruppen:fig:karten}). +Ein differenzierbarer Atlas ist eine Familie von Karten $\varphi_\alpha$ +derart, dass die Definitionsgebiete $U_\alpha$ die ganze Menge $M$ +überdecken, und dass die Kartenwechsel Abbildungen +\[ +\varphi_{\beta\alpha}=\varphi_\beta\circ\varphi_\alpha^{-1} +\colon +\varphi_\alpha(U_\alpha\cap U_\beta) +\to +\varphi_\beta(U_\alpha\cap U_\beta) +\] +als Abbildung von offenen Teilmengen von $\mathbb{R}^n$ differenzierbar +ist. +Eine {$n$-dimensionale differenzierbare Mannigfaltigkeit} ist eine +Menge $M$ mit einem differenzierbaren Atlas. +\end{definition} + +Karten und Atlanten regeln also nur, wie sich verschiedene lokale +Koordinatensysteme ineinander umrechnen lassen. + +\begin{beispiel} +$M=\mathbb{R}^n$ ist eine differenzierbare Mannigfaltigkeit denn +die identische Abbildung $M\to \mathbb{R}^n$ ist eine Karte und ein +Atlas von $M$. +\end{beispiel} + +\begin{beispiel} +\begin{figure} +\centering +\includegraphics{chapters/60-gruppen/images/kartenkreis.pdf} +\caption{Karten für die Kreislinie $S^1\subset\mathbb{R}^2$. +\label{buch:gruppen:fig:kartenkreis}} +\end{figure} +Die Kreislinie in in der Ebene ist eine $1$-dimensionale Mannigfaltigkeit. +Natürlich kann sie nicht mit einer einzigen Karte beschrieben werden, +da es keine umkehrbaren Abbildungen zwischen $\mathbb{R}$ und der Kreislinie +gibt. +Die Projektionen auf die einzelnen Koordinaten liefern die folgenden +vier Karten: +\begin{align*} +\varphi_1&\colon U_{x>0}\{(x,y)\;|\;x^2+y^2=1\wedge x>0\} \to\mathbb{R} +: +(x,y) \mapsto y +\\ +\varphi_2&\colon U_{x<0}\{(x,y)\;|\;x^2+y^2=1\wedge x<0\} \to\mathbb{R} +: +(x,y) \mapsto y +\\ +\varphi_3&\colon U_{y>0}\{(x,y)\;|\;x^2+y^2=1\wedge y>0\} \to\mathbb{R} +: +(x,y) \mapsto x +\\ +\varphi_4&\colon U_{y<0}\{(x,y)\;|\;x^2+y^2=1\wedge y<0\} \to\mathbb{R} +: +(x,y) \mapsto x +\end{align*} +Die Werte der Kartenabbildungen sind genau die $x$- und $y$-Koordinaten +auf der in den Raum $\mathbb{R}^2$ eingebetteten Kreislinie. + +Für $\varphi_1$ und $\varphi_2$ sind die Definitionsgebiete disjunkt, +hier gibt es also keine Notwendigkeit, Koordinatenumrechnungen vornehmen +zu können. +Dasselbe gilt für $\varphi_3$ und $\varphi_4$. + +Die nichtleeren Schnittmengen der verschiedenen Kartengebiete beschreiben +jeweils die Punkte der Kreislinie in einem Quadranten. +Die Umrechnung zwischen den Koordinaten und ihre Ableitung +ist je nach Quadrant durch +\begin{align*} +&\text{1.~Quadrant}& +\varphi_{31} +&= +\varphi_3\circ\varphi_1^{-1}\colon y\mapsto\phantom{-}\sqrt{1-y^2\mathstrut} +& +D\varphi_{31} +&= +-\frac{y}{\sqrt{1-y^2\mathstrut}} +\\ +&\text{2.~Quadrant}& +\varphi_{24} +&= +\varphi_3\circ\varphi_1^{-1}\colon x\mapsto\phantom{-}\sqrt{1-x^2\mathstrut} +& +D\varphi_{24} +&= +-\frac{x}{\sqrt{1-x^2\mathstrut}} +\\ +&\text{3.~Quadrant}& +\varphi_{42} +&= +\varphi_3\circ\varphi_1^{-1}\colon y\mapsto-\sqrt{1-y^2\mathstrut} +& +D\varphi_{42} +&= +\phantom{-}\frac{y}{\sqrt{1-y^2\mathstrut}} +\\ +&\text{4.~Quadrant}& +\varphi_{14} +&= +\varphi_3\circ\varphi_1^{-1}\colon x\mapsto-\sqrt{1-x^2\mathstrut} +& +D\varphi_{14} +&= +\phantom{-}\frac{x}{\sqrt{1-x^2\mathstrut}} +\end{align*} +gegeben. +Diese Abbildungen sind im offenen Intervall $(-1,1)$ differenzierbar, +Schwierigkeiten mit der Ableitungen ergeben sich nur an den Stellen +$x=\pm1$ und $y=\pm 1$, die in einem Überschneidungsgebiet von Karten +nicht vorkommen können. +Somit bilden die vier Karten einen differenzierbaren Atlas für +die Kreislinie (Abbildung~\ref{buch:gruppen:fig:kartenkreis}). +\end{beispiel} + +\begin{beispiel} +Ganz analog zum vorangegangenen Beispiel über die Kreisline lässt sich +für eine $n$-di\-men\-sio\-nale Sphäre +\[ +S^n = \{ (x_1,\dots,x_{n+1})\;|\; x_0^2+\dots+x_n^2=1\} +\] +immer ein Atlas aus $2^{n+1}$ Karten mit den Koordinatenabbildungen +\[ +\varphi_{i,\pm} +\colon +U_{i,\pm} += +\{p\in S^n\;|\; \pm x_i >0\} +\to +\mathbb{R}^n +: +p\mapsto (x_1,\dots,\hat{x}_i,\dots,x_{n+1}) +\] +konstruieren, der $S^n$ zu einer $n$-dimensionalen Mannigfaltigkeit macht. +\end{beispiel} + +\subsubsection{Tangentialraum} +Mit Hilfe einer Karte $\varphi_\alpha\colon U_\alpha\to\mathbb{R}^n$ +kann das Geschehen in einer Mannigfaltigkeit in den vertrauten +$n$-dimensionalen Raum $\mathbb{B}^n$ transportiert werden. +Eine Kurve $\gamma\colon \mathbb{R}\to M$, die so parametrisiert sein +soll, dass $\gamma(t)\in U_\alpha$ für $t$ in einer Umgebung $I$ von $0$ ist, +wird von der Karte in eine Kurve +$\gamma_\alpha=\varphi_\alpha\circ\gamma\colon I\to \mathbb{R}^n$ +abgebildet, +deren Tangentialvektor wieder ein Vektor in $\mathbb{R}^n$ ist. + +Eine zweite Karte $\varphi_\beta$ führt auf eine andere Kurve +mit der Parametrisierung +$\gamma_\beta=\varphi_\beta\circ\gamma\colon I \to \mathbb{R}^n$ +und einem anderen Tangentialvektor. +Die beiden Tangentialvektoren können aber mit der Ableitung der +Koordinatenwechsel-Abbildung +$\varphi_{\beta\alpha}=\varphi_\beta\circ\varphi_\alpha^{-1}\colon +\varphi_\alpha(U_\alpha\cap U_\beta)\to \mathbb{R}^n$ +ineinander umgerechnet werden. +Aus +\[ +\gamma_\beta += +\varphi_\beta\circ \gamma += +( +\varphi_\beta +\circ +\varphi_\alpha^{-1} +) +\circ +\varphi_\alpha\circ\gamma += +\varphi_{\beta\alpha} +\circ +\varphi_\alpha\circ\gamma += +\varphi_{\beta\alpha}\circ\gamma_\alpha +\] +folgt durch Ableitung nach dem Kurvenparameter $t$, dass +\[ +\frac{d}{dt}\gamma_\beta(t) += +D\varphi_{\beta\alpha} +\cdot +\frac{d}{dt}\gamma_\alpha(t). +\] +Die Ableitung $D\varphi_{\beta\alpha}$ von $\varphi_{\beta\alpha}$ +an der Stelle $\gamma_\alpha(t)$ berechnet also aus dem Tangentialvektor +einer Kurve in der Karte $\varphi_\alpha$ den Tangentialvektor der +Kurve in der Karte $\varphi_\beta$. + +Die Forderung nach Differenzierbarkeit der Kartenwechselabbildungen +$\varphi_{\beta\alpha}$ stellt also nur sicher, dass die Beschreibung +eines Systemes mit Differentialgleichungen in verschiedenen +Koordinatensystemen auf die gleichen Lösungskurven in der +Mannigfaltigkeit führt. +Insbesondere ist die Verwendung von Karten ist also nur ein Werkzeug, +mit dem die Unmöglichkeit einer globalen Besschreibung einer +Mannigfaltigkeit $M$ mit einem einzigen globalen Koordinatensystem +ohne Singularitäten umgangen werden kann. + +\begin{beispiel} +Das Beispiel des Kreises in Abbildung~\ref{buch:gruppen:fig:kartenkreis} +zeigt, dass die Tangentialvektoren je nach Karte sehr verschieden +aussehen können. +Der Tangentialvektor der Kurve $\gamma(t) = (x(t), y(t))$ im Punkt +$\gamma(t)$ ist $\dot{y}(t)$ in den Karten $\varphi_1$ und $\varphi_2$ +und $\dot{x}(t)$ in den Karten $\varphi_3$ und $\varphi_4$. + +Die spezielle Kurve $\gamma(t) = (\cos t,\sin t)$ hat in einem Punkt +$t\in (0,\frac{\pi}2)$. +in der Karte $\varphi_1$ den Tangentialvektor $\dot{y}(t)=\cos t$, +in der Karte $\varphi_3$ aber den Tangentialvektor $\dot{x}=-\sin t$. +Die Ableitung des Kartenwechsels in diesem Punkt ist die $1\times 1$-Matrix +\[ +D\varphi_{31}(\gamma(t)) += +-\frac{y(t)}{\sqrt{1-y(t)^2}} += +-\frac{\sin t}{\sqrt{1-\sin^2 t}} += +-\frac{\sin t}{\cos t} += +-\tan t. +\] +Die Koordinatenumrechnung ist gegeben durch +\[ +\dot{x}(t) += +D\varphi_{31}(\gamma(t)) +\dot{y}(t) +\] +wird für die spezielle Kurve $\gamma(t)=(\cos t,\sin t)$ wird dies zu +\[ +D\varphi_{31}(\gamma(t)) +\cdot +\dot{y}(t) += +-\tan t\cdot \cos t += +-\frac{\sin t}{\cos t}\cdot \cos t += +-\sin t += +\dot{x}(t). +\qedhere +\] +\end{beispiel} + +Betrachtet man die Kreislinie als Kurve in $\mathbb{R}^2$, +dann ist der Tangentialvektor durch +$\dot{\gamma}(t)=(\dot{x}(t),\dot{y}(t))$ gegeben. +Da die Karten Projektionen auf die $x$- bzw.~$y$-Achsen sind, +entsteht der Tangentialvektor in der Karte durch Projektion +von $(\dot{x}(t),\dot{y}(t))$ auf die entsprechende Komponente. + +Die Tangentialvektoren in zwei verschiedenen Punkten der Kurve können +im Allgemeinen nicht miteinander verglichen werden. +Darüber hinweg hilft auch die Tatsache nicht, dass die Kreislinie +in den Vektorraum $\mathbb{R}^2$ eingebettet sind, wo sich Vektoren +durch Translation miteinander vergleichen lassen. +Ein nichtverschwindender Tangentialvektor im Punkt $(1,0)$ hat, +betrachtet als Vektor in $\mathbb{R}^2$ verschwindende $x$-Komponente, +für Tangentialvektoren im Inneren eines Quadranten ist dies nicht +der Fall. + +Eine Möglichkeit, einen Tangentialvektor in $(1,0)$ mit einem +Tangentialvektor im Punkt $(\cos t,\sin t)$ zu vergleichen, besteht +darin, den Vektor um den Winkel $t$ zu drehen. +Dies ist möglich, weil die Kreislinie eine kontinuierliche Symmetrie, +nämlich die Drehung um den Winkel $t$ hat, die es erlaubt, den Punkt $(1,0)$ +in den Punkt $(\cos t,\sin t)$ abzubilden. +Erst diese Symmetrie ermöglicht den Vergleich. +Dieser Ansatz ist für alle Matrizen erfolgreich, wie wir später sehen werden. + +Ein weiterer Ansatz, Tangentialvektoren zu vergleichen, ist die Idee, +einen sogenannten Zusammenhang zu definieren, eine Vorschrift, wie +Tangentialvektoren infinitesimal entlang von Kurven in der Mannigfaltigkeit +transportiert werden können. +Auf einer sogenannten {\em Riemannschen Mannigfaltigkeit} ist zusätzlich +zur Mannigfaltigkeitsstruktur die Längenmessung definiert. +Sie kann dazu verwendet werden, den Transport von Vektoren entlang einer +Kurve so zu definieren, dass dabei Längen und Winkel erhalten bleiben. +Dieser Ansatz ist die Basis der Theorie der Krümmung sogenannter +Riemannscher Mannigfaltigkeiten. + +\subsection{Der Satz von Noether +\label{buch:subsection:noether}} + + + + + + + diff --git a/buch/chapters/60-gruppen/uebungsaufgaben/6001.tex b/buch/chapters/60-gruppen/uebungsaufgaben/6001.tex index 2acf6f6..5c973fd 100644 --- a/buch/chapters/60-gruppen/uebungsaufgaben/6001.tex +++ b/buch/chapters/60-gruppen/uebungsaufgaben/6001.tex @@ -1,233 +1,233 @@ -Eine Drehung eines Vektors $\vec{x}$ der Ebene $\mathbb{R}^2$ -um den Winkel $\alpha$ gefolgt von einer Translation um $\vec{t}$ -ist gegeben durch $D_\alpha\vec{x}+\vec{t}$. -Darauf lässt sich jedoch die Theorie der Matrizengruppen nicht -darauf anwenden, weil die Operation nicht die Form einer Matrixmultiplikation -schreiben. -Die Drehung und Translation kann in eine Matrix zusammengefasst werden, -indem zunächst die Ebene mit -\[ -\mathbb{R}^2\to\mathbb{R}^3 -: -\begin{pmatrix}x\\y\end{pmatrix} -\mapsto -\begin{pmatrix}x\\y\\1\end{pmatrix} -\qquad\text{oder in Vektorschreibweise }\qquad -\vec{x}\mapsto\begin{pmatrix}\vec{x}\\1\end{pmatrix} -\] -in den dreidimensionalen Raum eingebettet wird. -Die Drehung und Verschiebung kann damit in der Form -\[ -\begin{pmatrix}D_\alpha\vec{x}+\vec{t}\\1 -\end{pmatrix} -= -\begin{pmatrix}D_\alpha&\vec{t}\\0&1\end{pmatrix} -\begin{pmatrix}\vec{x}\\1\end{pmatrix} -\] -als Matrizenoperation geschrieben werden. -Die Gruppe der Drehungen und Verschiebungen der Ebene ist daher -die Gruppe -\[ -G -= -\left\{ -\left. -A -= -\begin{pmatrix} -D_\alpha&\vec{t}\\ -0&1 -\end{pmatrix} -= -\begin{pmatrix} -\cos\alpha & -\sin\alpha & t_x \\ -\sin\alpha & \cos\alpha & t_y \\ - 0 & 0 & 1 -\end{pmatrix} -\; -\right| -\; -\alpha\in\mathbb{R},\vec{t}\in\mathbb{R}^2 -\right\} -\] -Wir kürzen die Elemente von $G$ auch als $(\alpha,\vec{t})$ ab. -\begin{teilaufgaben} -\item -Verifizieren Sie, dass das Produkt zweier solcher Matrizen -$(\alpha_1,\vec{t}_1)$ und $(\alpha_2,\vec{t}_2)$ -wieder die selbe Form $(\alpha,\vec{t})$ hat und berechnen Sie -$\alpha$ und $\vec{t}_j$. -\item -Bestimmen Sie das inverse Element zu $(\alpha,\vec{t}) \in G$. -\item -Die Elemente der Gruppe $G$ sind parametrisiert durch den Winkel $\alpha$ -und die Translationskomponenten $t_x$ und $t_y$. -Rechnen Sie nach, dass -\[ -\alpha\mapsto \begin{pmatrix} D_{\alpha}&0\\0&1\end{pmatrix}, -\quad -t_x\mapsto -\begin{pmatrix} I&\begin{pmatrix}t_x\\0\end{pmatrix}\\0&1\end{pmatrix}, -\qquad -t_y\mapsto -\begin{pmatrix} I&\begin{pmatrix}0\\t_y\end{pmatrix}\\0&1\end{pmatrix} -\] -Einparameteruntergruppen von $G$ sind. -\item -Berechnen Sie die Tangentialvektoren $D$, $X$ und $Y$, -die zu den Einparameteruntergruppen von c) gehören. -\item -Berechnen Sie die Lie-Klammer für alle Paare von Tangentialvektoren. -\end{teilaufgaben} - -\begin{loesung} -\begin{teilaufgaben} -\item -Die Wirkung beider Gruppenelemente auf dem Vektor $\vec{x}$ ist -\begin{align*} -\begin{pmatrix}D_{\alpha_1}&\vec{t}_1\\0&1\end{pmatrix} -\begin{pmatrix}D_{\alpha_2}&\vec{t}_2\\0&1\end{pmatrix} -\begin{pmatrix}\vec{x}\\1\end{pmatrix} -&= -\begin{pmatrix}D_{\alpha_1}&\vec{t}_1\\0&1\end{pmatrix} -\begin{pmatrix}D_{\alpha_2}\vec{x}+\vec{t}_2\\1\end{pmatrix} -= -\begin{pmatrix} -D_{\alpha_1}(D_{\alpha_2}\vec{x}+\vec{t}_2)+\vec{t}_1\\1 -\end{pmatrix} -\\ -&= -\begin{pmatrix} -D_{\alpha_1}D_{\alpha_2}\vec{x} + D_{\alpha_1}\vec{t}_2+\vec{t}_1\\1 -\end{pmatrix} -= -\begin{pmatrix} -D_{\alpha_1+\alpha_2}&D_{\alpha_1}\vec{t}_2+\vec{t}_1\\ -0&1 -\end{pmatrix} -\begin{pmatrix}\vec{x}\\1\end{pmatrix}. -\end{align*} -Das Produkt in der Gruppe $G$ kann daher -\[ -(\alpha_1,\vec{t}_1) (\alpha_2,\vec{t}_2) -= -(\alpha_1+\alpha_2,\vec{t}_1+D_{\alpha_1}\vec{t}_2) -\] -geschrieben werden. -\item -Die Inverse der Abbildung $\vec{x}\mapsto \vec{y}=D_\alpha\vec{x}+\vec{t}$ -kann gefunden werden, indem man auf der rechten Seite nach $\vec{x}$ -auflöst: -\begin{align*} -\vec{y}&=D_\alpha\vec{x}+\vec{t} -&&\Rightarrow& -D_{\alpha}^{-1}( \vec{y}-\vec{t}) &= \vec{x} -\\ -&&&& \vec{x} &= D_{-\alpha}\vec{y} + (-D_{-\alpha}\vec{t}) -\end{align*} -Die Inverse von $(\alpha,\vec{t})$ ist also $(-\alpha,-D_{-\alpha}\vec{t})$. -\item -Da $D_\alpha$ eine Einparameteruntergruppe von $\operatorname{SO}(2)$ ist, -ist $\alpha\mapsto (D_\alpha,0)$ ebenfalls eine Einparameteruntergruppe. -Für die beiden anderen gilt -\[ -\biggl(I,\begin{pmatrix}t_{x1}\\0\end{pmatrix}\biggr) -\biggl(I,\begin{pmatrix}t_{x2}\\0\end{pmatrix}\biggr) -= -\biggl(I,\begin{pmatrix}t_{x1}+t_{x2}\\0\end{pmatrix}\biggr) -\quad\text{und}\quad -\biggl(I,\begin{pmatrix}0\\t_{y1}\end{pmatrix}\biggr) -\biggl(I,\begin{pmatrix}0\\t_{y2}\end{pmatrix}\biggr) -= -\biggl(I,\begin{pmatrix}0\\t_{y1}+t_{y2}\end{pmatrix}\biggr), -\] -also sind dies auch Einparameteruntergruppen. -\item -Die Ableitungen sind -\begin{align*} -D -&= -\frac{d}{d\alpha}\begin{pmatrix}D_\alpha&0\\0&1\end{pmatrix}\bigg|_{\alpha=0} -= -\begin{pmatrix}J&0\\0&0\end{pmatrix} -= -\begin{pmatrix} -0&-1&0\\ -1& 0&0\\ -0& 0&0 -\end{pmatrix} -\\ -X -&= -\frac{d}{dt_x} -\left. -\begin{pmatrix}I&\begin{pmatrix}t_x\\0\end{pmatrix}\\0&1\end{pmatrix} -\right|_{t_x=0} -= -\begin{pmatrix} -0&0&1\\ -0&0&0\\ -0&0&0 -\end{pmatrix} -& -Y -&= -\frac{d}{dt_y} -\left. -\begin{pmatrix}I&\begin{pmatrix}0\\t_y\end{pmatrix}\\0&1\end{pmatrix} -\right|_{t_y=0} -= -\begin{pmatrix} -0&0&0\\ -0&0&1\\ -0&0&0 -\end{pmatrix} -\end{align*} -\item -Die Vertauschungsrelationen sind -\begin{align*} -[D,X] -&= -DX-XD -= -\begin{pmatrix} -0&0&0\\ -0&0&1\\ -0&0&0 -\end{pmatrix} -- -\begin{pmatrix} -0&0&0\\ -0&0&0\\ -0&0&0 -\end{pmatrix} -= -Y -\\ -[D,Y] -&= -DY-YD -= -\begin{pmatrix} -0&0&-1\\ -0&0&0\\ -0&0&0 -\end{pmatrix} -- -\begin{pmatrix} -0&0&0\\ -0&0&0\\ -0&0&0 -\end{pmatrix} -= --X -\\ -[X,Y] -&= -XY-YX -= -0-0=0 -\qedhere -\end{align*} -\end{teilaufgaben} -\end{loesung} +Eine Drehung eines Vektors $\vec{x}$ der Ebene $\mathbb{R}^2$ +um den Winkel $\alpha$ gefolgt von einer Translation um $\vec{t}$ +ist gegeben durch $D_\alpha\vec{x}+\vec{t}$. +Darauf lässt sich jedoch die Theorie der Matrizengruppen nicht +darauf anwenden, weil die Operation nicht die Form einer Matrixmultiplikation +schreiben. +Die Drehung und Translation kann in eine Matrix zusammengefasst werden, +indem zunächst die Ebene mit +\[ +\mathbb{R}^2\to\mathbb{R}^3 +: +\begin{pmatrix}x\\y\end{pmatrix} +\mapsto +\begin{pmatrix}x\\y\\1\end{pmatrix} +\qquad\text{oder in Vektorschreibweise }\qquad +\vec{x}\mapsto\begin{pmatrix}\vec{x}\\1\end{pmatrix} +\] +in den dreidimensionalen Raum eingebettet wird. +Die Drehung und Verschiebung kann damit in der Form +\[ +\begin{pmatrix}D_\alpha\vec{x}+\vec{t}\\1 +\end{pmatrix} += +\begin{pmatrix}D_\alpha&\vec{t}\\0&1\end{pmatrix} +\begin{pmatrix}\vec{x}\\1\end{pmatrix} +\] +als Matrizenoperation geschrieben werden. +Die Gruppe der Drehungen und Verschiebungen der Ebene ist daher +die Gruppe +\[ +G += +\left\{ +\left. +A += +\begin{pmatrix} +D_\alpha&\vec{t}\\ +0&1 +\end{pmatrix} += +\begin{pmatrix} +\cos\alpha & -\sin\alpha & t_x \\ +\sin\alpha & \cos\alpha & t_y \\ + 0 & 0 & 1 +\end{pmatrix} +\; +\right| +\; +\alpha\in\mathbb{R},\vec{t}\in\mathbb{R}^2 +\right\} +\] +Wir kürzen die Elemente von $G$ auch als $(\alpha,\vec{t})$ ab. +\begin{teilaufgaben} +\item +Verifizieren Sie, dass das Produkt zweier solcher Matrizen +$(\alpha_1,\vec{t}_1)$ und $(\alpha_2,\vec{t}_2)$ +wieder die selbe Form $(\alpha,\vec{t})$ hat und berechnen Sie +$\alpha$ und $\vec{t}_j$. +\item +Bestimmen Sie das inverse Element zu $(\alpha,\vec{t}) \in G$. +\item +Die Elemente der Gruppe $G$ sind parametrisiert durch den Winkel $\alpha$ +und die Translationskomponenten $t_x$ und $t_y$. +Rechnen Sie nach, dass +\[ +\alpha\mapsto \begin{pmatrix} D_{\alpha}&0\\0&1\end{pmatrix}, +\quad +t_x\mapsto +\begin{pmatrix} I&\begin{pmatrix}t_x\\0\end{pmatrix}\\0&1\end{pmatrix}, +\qquad +t_y\mapsto +\begin{pmatrix} I&\begin{pmatrix}0\\t_y\end{pmatrix}\\0&1\end{pmatrix} +\] +Einparameteruntergruppen von $G$ sind. +\item +Berechnen Sie die Tangentialvektoren $D$, $X$ und $Y$, +die zu den Einparameteruntergruppen von c) gehören. +\item +Berechnen Sie die Lie-Klammer für alle Paare von Tangentialvektoren. +\end{teilaufgaben} + +\begin{loesung} +\begin{teilaufgaben} +\item +Die Wirkung beider Gruppenelemente auf dem Vektor $\vec{x}$ ist +\begin{align*} +\begin{pmatrix}D_{\alpha_1}&\vec{t}_1\\0&1\end{pmatrix} +\begin{pmatrix}D_{\alpha_2}&\vec{t}_2\\0&1\end{pmatrix} +\begin{pmatrix}\vec{x}\\1\end{pmatrix} +&= +\begin{pmatrix}D_{\alpha_1}&\vec{t}_1\\0&1\end{pmatrix} +\begin{pmatrix}D_{\alpha_2}\vec{x}+\vec{t}_2\\1\end{pmatrix} += +\begin{pmatrix} +D_{\alpha_1}(D_{\alpha_2}\vec{x}+\vec{t}_2)+\vec{t}_1\\1 +\end{pmatrix} +\\ +&= +\begin{pmatrix} +D_{\alpha_1}D_{\alpha_2}\vec{x} + D_{\alpha_1}\vec{t}_2+\vec{t}_1\\1 +\end{pmatrix} += +\begin{pmatrix} +D_{\alpha_1+\alpha_2}&D_{\alpha_1}\vec{t}_2+\vec{t}_1\\ +0&1 +\end{pmatrix} +\begin{pmatrix}\vec{x}\\1\end{pmatrix}. +\end{align*} +Das Produkt in der Gruppe $G$ kann daher +\[ +(\alpha_1,\vec{t}_1) (\alpha_2,\vec{t}_2) += +(\alpha_1+\alpha_2,\vec{t}_1+D_{\alpha_1}\vec{t}_2) +\] +geschrieben werden. +\item +Die Inverse der Abbildung $\vec{x}\mapsto \vec{y}=D_\alpha\vec{x}+\vec{t}$ +kann gefunden werden, indem man auf der rechten Seite nach $\vec{x}$ +auflöst: +\begin{align*} +\vec{y}&=D_\alpha\vec{x}+\vec{t} +&&\Rightarrow& +D_{\alpha}^{-1}( \vec{y}-\vec{t}) &= \vec{x} +\\ +&&&& \vec{x} &= D_{-\alpha}\vec{y} + (-D_{-\alpha}\vec{t}) +\end{align*} +Die Inverse von $(\alpha,\vec{t})$ ist also $(-\alpha,-D_{-\alpha}\vec{t})$. +\item +Da $D_\alpha$ eine Einparameteruntergruppe von $\operatorname{SO}(2)$ ist, +ist $\alpha\mapsto (D_\alpha,0)$ ebenfalls eine Einparameteruntergruppe. +Für die beiden anderen gilt +\[ +\biggl(I,\begin{pmatrix}t_{x1}\\0\end{pmatrix}\biggr) +\biggl(I,\begin{pmatrix}t_{x2}\\0\end{pmatrix}\biggr) += +\biggl(I,\begin{pmatrix}t_{x1}+t_{x2}\\0\end{pmatrix}\biggr) +\quad\text{und}\quad +\biggl(I,\begin{pmatrix}0\\t_{y1}\end{pmatrix}\biggr) +\biggl(I,\begin{pmatrix}0\\t_{y2}\end{pmatrix}\biggr) += +\biggl(I,\begin{pmatrix}0\\t_{y1}+t_{y2}\end{pmatrix}\biggr), +\] +also sind dies auch Einparameteruntergruppen. +\item +Die Ableitungen sind +\begin{align*} +D +&= +\frac{d}{d\alpha}\begin{pmatrix}D_\alpha&0\\0&1\end{pmatrix}\bigg|_{\alpha=0} += +\begin{pmatrix}J&0\\0&0\end{pmatrix} += +\begin{pmatrix} +0&-1&0\\ +1& 0&0\\ +0& 0&0 +\end{pmatrix} +\\ +X +&= +\frac{d}{dt_x} +\left. +\begin{pmatrix}I&\begin{pmatrix}t_x\\0\end{pmatrix}\\0&1\end{pmatrix} +\right|_{t_x=0} += +\begin{pmatrix} +0&0&1\\ +0&0&0\\ +0&0&0 +\end{pmatrix} +& +Y +&= +\frac{d}{dt_y} +\left. +\begin{pmatrix}I&\begin{pmatrix}0\\t_y\end{pmatrix}\\0&1\end{pmatrix} +\right|_{t_y=0} += +\begin{pmatrix} +0&0&0\\ +0&0&1\\ +0&0&0 +\end{pmatrix} +\end{align*} +\item +Die Vertauschungsrelationen sind +\begin{align*} +[D,X] +&= +DX-XD += +\begin{pmatrix} +0&0&0\\ +0&0&1\\ +0&0&0 +\end{pmatrix} +- +\begin{pmatrix} +0&0&0\\ +0&0&0\\ +0&0&0 +\end{pmatrix} += +Y +\\ +[D,Y] +&= +DY-YD += +\begin{pmatrix} +0&0&-1\\ +0&0&0\\ +0&0&0 +\end{pmatrix} +- +\begin{pmatrix} +0&0&0\\ +0&0&0\\ +0&0&0 +\end{pmatrix} += +-X +\\ +[X,Y] +&= +XY-YX += +0-0=0 +\qedhere +\end{align*} +\end{teilaufgaben} +\end{loesung} diff --git a/buch/chapters/60-gruppen/uebungsaufgaben/6002.tex b/buch/chapters/60-gruppen/uebungsaufgaben/6002.tex index 14fbe2b..25ac535 100644 --- a/buch/chapters/60-gruppen/uebungsaufgaben/6002.tex +++ b/buch/chapters/60-gruppen/uebungsaufgaben/6002.tex @@ -1,162 +1,162 @@ -Die Elemente der Gruppe $G$ der Translationen und Streckungen von -$\mathbb{R}$ kann durch Paare $(\lambda,t)\in\mathbb{R}^+\times\mathbb{R}$ -beschrieben werden, -wobei $\lambda$ durch Streckung und $t$ durch Translation wirkt: -\[ -(\lambda,t)\colon \mathbb{R}\to\mathbb{R}: x\mapsto \lambda x+t. -\] -Dies ist allerdings noch keine Untergruppe einer Matrizengruppe. -Dazu bettet man $\mathbb{R}$ mit Hilfe der Abbildung -\[ -\mathbb{R}\to\mathbb{R}^2 : x\mapsto \begin{pmatrix}x\\1\end{pmatrix} -\] -in $\mathbb{R}^2$ ein. -Die Wirkung von $(\lambda,t)$ ist dann -\[ -\begin{pmatrix}(\lambda,t)\cdot x\\1\end{pmatrix} -= -\begin{pmatrix} \lambda x + t\\1\end{pmatrix} -= -\begin{pmatrix}\lambda&1\\0&1\end{pmatrix}\begin{pmatrix}x\\1\end{pmatrix}. -\] -Die Wirkung des Paares $(\lambda,t)$ kann also mit Hilfe einer -$2\times 2$-Matrix beschrieben werden. -Die Abbildung -\[ -G\to \operatorname{GL}_2(\mathbb{R}) -: -(\lambda,t) -\mapsto -\begin{pmatrix}\lambda&t\\0&1\end{pmatrix} -\] -bettet die Gruppe $G$ in $\operatorname{GL}_2(\mathbb{R})$ ein. -\begin{teilaufgaben} -\item -Berechnen Sie das Produkt $g_1g_2$ zweier Elemente -$g_j=(\lambda_j,t_j)$. -\item -Bestimmen Sie das inverse Elemente von $(\lambda,t)$ in $G$. -\item -Der sogenannte Kommutator zweier Elemente ist $g_1g_2g_1^{-1}g_2^{-1}$, -berechnen Sie den Kommutator für die Gruppenelemente von a). -\item -Rechnen Sie nach, dass -\[ -s\mapsto \begin{pmatrix}e^s&0\\0&1\end{pmatrix} -,\qquad -t\mapsto \begin{pmatrix}1&t\\0&1\end{pmatrix} -\] -Einparameteruntergruppen von $\operatorname{GL}_2(\mathbb{R})$ sind. -\item -Berechnen Sie die Tangentialvektoren $S$ und $T$ dieser beiden -Einparameteruntergruppen. -\item -Berechnen Sie den Kommutator $[S,T]$ -\end{teilaufgaben} - -\begin{loesung} -\begin{teilaufgaben} -\item -Die beiden Gruppenelemente wirken auf $x$ nach -\[ -(\lambda_1,t_1) -(\lambda_2,t_2) -\cdot -x -= -(\lambda_1,t_1)(\lambda_2x+t_2) -= -\lambda_1(\lambda_2x+t_2)+t_1) -= -\lambda_1\lambda_2 x + (\lambda_1t_2+t_1), -\] -also ist $g_1g_2=(\lambda_1\lambda_2,\lambda_1t_2+t_1)$. -\item -Die Inverse von $(\lambda,t)$ kann erhalten werden, indem man die -Abbildung $x\mapsto y=\lambda x +t$ nach $x$ auflöst: -\[ -y=\lambda x+t -\qquad\Rightarrow\qquad -\lambda^{-1}(y-t) -= -\lambda^{-1}y - \lambda^{-1}t. -\] -Daraus liest man ab, dass $(\lambda,t)^{-1}=(\lambda^{-1},-\lambda^{-1}t)$ -ist. -\item -Mit Hilfe der Identität $g_1g_2g_1^{-1}g_2^{-1}=g_1g_2(g_2g_1)^{-1}$ -kann man den Kommutator leichter berechnen -\begin{align*} -g_1g_2&=(\lambda_1\lambda_2,t_1+\lambda_1t_2) -\\ -g_2g_1&= (\lambda_2\lambda_1,t_2+\lambda_2t_1) -\\ -(g_2g_1)^{-1} -&= -(\lambda_1^{-1}\lambda_2^{-1}, - -\lambda_2^{-1}\lambda_1^{-1}(t_2+\lambda_2t_1)) -\\ -g_1g_2g_1^{-1}g_2^{-1} -&= -(\lambda_1\lambda_2,t_1+\lambda_1t_2) -(\lambda_1^{-1}\lambda_2^{-1}, - -\lambda_2^{-1}\lambda_1^{-1}(t_2+\lambda_2t_1)) -\\ -&=(1,t_1+\lambda_1t_2 + \lambda_1\lambda_2( - -\lambda_2^{-1}\lambda_1^{-1}(t_2+\lambda_2t_1)) -) -\\ -&=(1, t_1+\lambda_1t_2 - t_2 -\lambda_2t_1) -= -(1,(1-\lambda_2)(t_1-t_2)). -\end{align*} -Der Kommutator ist also das neutrale Element, wenn $\lambda_2=1$ ist. -\item -Dies ist am einfachsten in der Matrixform nachzurechnen: -\begin{align*} -\begin{pmatrix} e^{s_1}&0\\0&1\end{pmatrix} -\begin{pmatrix} e^{s_2}&0\\0&1\end{pmatrix} -&= -\begin{pmatrix}e^{s_1+s_2}&0\\0&1\end{pmatrix} -& -\begin{pmatrix} 1&t_1\\0&1\end{pmatrix} -\begin{pmatrix} 1&t_2\\0&1\end{pmatrix} -&= -\begin{pmatrix} 1&t_1+t_2\\0&1\end{pmatrix} -\end{align*} -\item -Die Tangentialvektoren werden erhalten durch ableiten der -Matrixdarstellung nach dem Parameter -\begin{align*} -S -&= -\frac{d}{ds} \begin{pmatrix}e^s&0\\0&1\end{pmatrix}\bigg|_{s=0} -= -\begin{pmatrix}1&0\\0&0\end{pmatrix} -\\ -T -&= -\frac{d}{dt} \begin{pmatrix}1&t\\0&1\end{pmatrix}\bigg|_{t=0} -= -\begin{pmatrix}0&1\\0&0\end{pmatrix} -\end{align*} -\item Der Kommutator ist -\[ -[S,T] -= -\begin{pmatrix}1&0\\0&0\end{pmatrix} -\begin{pmatrix}0&1\\0&0\end{pmatrix} -- -\begin{pmatrix}0&1\\0&0\end{pmatrix} -\begin{pmatrix}1&0\\0&0\end{pmatrix} -= -\begin{pmatrix}0&1\\0&0\end{pmatrix} -- -\begin{pmatrix}0&0\\0&0\end{pmatrix} -= -T. -\qedhere -\] -\end{teilaufgaben} -\end{loesung} - +Die Elemente der Gruppe $G$ der Translationen und Streckungen von +$\mathbb{R}$ kann durch Paare $(\lambda,t)\in\mathbb{R}^+\times\mathbb{R}$ +beschrieben werden, +wobei $\lambda$ durch Streckung und $t$ durch Translation wirkt: +\[ +(\lambda,t)\colon \mathbb{R}\to\mathbb{R}: x\mapsto \lambda x+t. +\] +Dies ist allerdings noch keine Untergruppe einer Matrizengruppe. +Dazu bettet man $\mathbb{R}$ mit Hilfe der Abbildung +\[ +\mathbb{R}\to\mathbb{R}^2 : x\mapsto \begin{pmatrix}x\\1\end{pmatrix} +\] +in $\mathbb{R}^2$ ein. +Die Wirkung von $(\lambda,t)$ ist dann +\[ +\begin{pmatrix}(\lambda,t)\cdot x\\1\end{pmatrix} += +\begin{pmatrix} \lambda x + t\\1\end{pmatrix} += +\begin{pmatrix}\lambda&1\\0&1\end{pmatrix}\begin{pmatrix}x\\1\end{pmatrix}. +\] +Die Wirkung des Paares $(\lambda,t)$ kann also mit Hilfe einer +$2\times 2$-Matrix beschrieben werden. +Die Abbildung +\[ +G\to \operatorname{GL}_2(\mathbb{R}) +: +(\lambda,t) +\mapsto +\begin{pmatrix}\lambda&t\\0&1\end{pmatrix} +\] +bettet die Gruppe $G$ in $\operatorname{GL}_2(\mathbb{R})$ ein. +\begin{teilaufgaben} +\item +Berechnen Sie das Produkt $g_1g_2$ zweier Elemente +$g_j=(\lambda_j,t_j)$. +\item +Bestimmen Sie das inverse Elemente von $(\lambda,t)$ in $G$. +\item +Der sogenannte Kommutator zweier Elemente ist $g_1g_2g_1^{-1}g_2^{-1}$, +berechnen Sie den Kommutator für die Gruppenelemente von a). +\item +Rechnen Sie nach, dass +\[ +s\mapsto \begin{pmatrix}e^s&0\\0&1\end{pmatrix} +,\qquad +t\mapsto \begin{pmatrix}1&t\\0&1\end{pmatrix} +\] +Einparameteruntergruppen von $\operatorname{GL}_2(\mathbb{R})$ sind. +\item +Berechnen Sie die Tangentialvektoren $S$ und $T$ dieser beiden +Einparameteruntergruppen. +\item +Berechnen Sie den Kommutator $[S,T]$ +\end{teilaufgaben} + +\begin{loesung} +\begin{teilaufgaben} +\item +Die beiden Gruppenelemente wirken auf $x$ nach +\[ +(\lambda_1,t_1) +(\lambda_2,t_2) +\cdot +x += +(\lambda_1,t_1)(\lambda_2x+t_2) += +\lambda_1(\lambda_2x+t_2)+t_1) += +\lambda_1\lambda_2 x + (\lambda_1t_2+t_1), +\] +also ist $g_1g_2=(\lambda_1\lambda_2,\lambda_1t_2+t_1)$. +\item +Die Inverse von $(\lambda,t)$ kann erhalten werden, indem man die +Abbildung $x\mapsto y=\lambda x +t$ nach $x$ auflöst: +\[ +y=\lambda x+t +\qquad\Rightarrow\qquad +\lambda^{-1}(y-t) += +\lambda^{-1}y - \lambda^{-1}t. +\] +Daraus liest man ab, dass $(\lambda,t)^{-1}=(\lambda^{-1},-\lambda^{-1}t)$ +ist. +\item +Mit Hilfe der Identität $g_1g_2g_1^{-1}g_2^{-1}=g_1g_2(g_2g_1)^{-1}$ +kann man den Kommutator leichter berechnen +\begin{align*} +g_1g_2&=(\lambda_1\lambda_2,t_1+\lambda_1t_2) +\\ +g_2g_1&= (\lambda_2\lambda_1,t_2+\lambda_2t_1) +\\ +(g_2g_1)^{-1} +&= +(\lambda_1^{-1}\lambda_2^{-1}, + -\lambda_2^{-1}\lambda_1^{-1}(t_2+\lambda_2t_1)) +\\ +g_1g_2g_1^{-1}g_2^{-1} +&= +(\lambda_1\lambda_2,t_1+\lambda_1t_2) +(\lambda_1^{-1}\lambda_2^{-1}, + -\lambda_2^{-1}\lambda_1^{-1}(t_2+\lambda_2t_1)) +\\ +&=(1,t_1+\lambda_1t_2 + \lambda_1\lambda_2( + -\lambda_2^{-1}\lambda_1^{-1}(t_2+\lambda_2t_1)) +) +\\ +&=(1, t_1+\lambda_1t_2 - t_2 -\lambda_2t_1) += +(1,(1-\lambda_2)(t_1-t_2)). +\end{align*} +Der Kommutator ist also das neutrale Element, wenn $\lambda_2=1$ ist. +\item +Dies ist am einfachsten in der Matrixform nachzurechnen: +\begin{align*} +\begin{pmatrix} e^{s_1}&0\\0&1\end{pmatrix} +\begin{pmatrix} e^{s_2}&0\\0&1\end{pmatrix} +&= +\begin{pmatrix}e^{s_1+s_2}&0\\0&1\end{pmatrix} +& +\begin{pmatrix} 1&t_1\\0&1\end{pmatrix} +\begin{pmatrix} 1&t_2\\0&1\end{pmatrix} +&= +\begin{pmatrix} 1&t_1+t_2\\0&1\end{pmatrix} +\end{align*} +\item +Die Tangentialvektoren werden erhalten durch ableiten der +Matrixdarstellung nach dem Parameter +\begin{align*} +S +&= +\frac{d}{ds} \begin{pmatrix}e^s&0\\0&1\end{pmatrix}\bigg|_{s=0} += +\begin{pmatrix}1&0\\0&0\end{pmatrix} +\\ +T +&= +\frac{d}{dt} \begin{pmatrix}1&t\\0&1\end{pmatrix}\bigg|_{t=0} += +\begin{pmatrix}0&1\\0&0\end{pmatrix} +\end{align*} +\item Der Kommutator ist +\[ +[S,T] += +\begin{pmatrix}1&0\\0&0\end{pmatrix} +\begin{pmatrix}0&1\\0&0\end{pmatrix} +- +\begin{pmatrix}0&1\\0&0\end{pmatrix} +\begin{pmatrix}1&0\\0&0\end{pmatrix} += +\begin{pmatrix}0&1\\0&0\end{pmatrix} +- +\begin{pmatrix}0&0\\0&0\end{pmatrix} += +T. +\qedhere +\] +\end{teilaufgaben} +\end{loesung} + diff --git a/buch/chapters/70-graphen/images/Makefile b/buch/chapters/70-graphen/images/Makefile index bd77756..c1bc5df 100644 --- a/buch/chapters/70-graphen/images/Makefile +++ b/buch/chapters/70-graphen/images/Makefile @@ -1,22 +1,22 @@ -# -# Makefile -- Bilder für Kapitel Graphen -# -# (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -# -all: peterson.pdf adjazenzu.pdf adjazenzd.pdf kreis.pdf fundamental.pdf - -peterson.pdf: peterson.tex - pdflatex peterson.tex - -adjazenzu.pdf: adjazenzu.tex - pdflatex adjazenzu.tex - -adjazenzd.pdf: adjazenzd.tex - pdflatex adjazenzd.tex - -kreis.pdf: kreis.tex - pdflatex kreis.tex - -fundamental.pdf: fundamental.tex - pdflatex fundamental.tex - +# +# Makefile -- Bilder für Kapitel Graphen +# +# (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +# +all: peterson.pdf adjazenzu.pdf adjazenzd.pdf kreis.pdf fundamental.pdf + +peterson.pdf: peterson.tex + pdflatex peterson.tex + +adjazenzu.pdf: adjazenzu.tex + pdflatex adjazenzu.tex + +adjazenzd.pdf: adjazenzd.tex + pdflatex adjazenzd.tex + +kreis.pdf: kreis.tex + pdflatex kreis.tex + +fundamental.pdf: fundamental.tex + pdflatex fundamental.tex + diff --git a/buch/chapters/70-graphen/images/fundamental.tex b/buch/chapters/70-graphen/images/fundamental.tex index b7fe9c4..388bdf7 100644 --- a/buch/chapters/70-graphen/images/fundamental.tex +++ b/buch/chapters/70-graphen/images/fundamental.tex @@ -1,54 +1,54 @@ -% -% fundamental.tex -- template for standalon tikz images -% -% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -% -\documentclass[tikz]{standalone} -\usepackage{amsmath} -\usepackage{times} -\usepackage{txfonts} -\usepackage{pgfplots} -\usepackage{csvsimple} -\usetikzlibrary{arrows,intersections,math} -\begin{document} -\def\skala{1} -\begin{tikzpicture}[>=latex,thick,scale=\skala] - -\begin{scope}[xshift=-4.6cm] - \draw[color=red,line width=2pt] (1.8,0) -- (1.8,2); - \draw[color=red,line width=2pt] (0,0) -- (4,0); - \node at (1.8,0) [below] {$i$}; - \draw[->] (-0.1,0) -- (4.3,0) coordinate[label={$x$}]; - \draw[->] (0,-2.1) -- (0,2.3) coordinate[label={right:$y$}]; - - \node at (2,-2.3) [below] {Standarbasis}; -\end{scope} - -\begin{scope} - \draw[color=red,line width=1.4pt] - plot[domain=0:360,samples=100] ({\x/90},{2*sin(\x)}); - \draw[color=blue,line width=1.4pt] - plot[domain=0:360,samples=100] ({\x/90},{2*cos(\x)}); - \node[color=blue] at (1,-1) {$\Re f_i$}; - \node[color=red] at (2,1) {$\Im f_i$}; - \draw[->] (-0.1,0) -- (4.3,0) coordinate[label={$x$}]; - \draw[->] (0,-2.1) -- (0,2.3) coordinate[label={right:$y$}]; - \node at (2,-2.3) [below] {Eigenbasis}; -\end{scope} - -\begin{scope}[xshift=4.6cm] - \foreach \t in {0.02,0.05,0.1,0.2,0.5}{ - \draw[color=red,line width=1.0pt] - plot[domain=-1.8:2.2,samples=100] - ({\x+1.8},{exp(-\x*\x/(4*\t))/(sqrt(4*3.1415*\t))}); - } - \fill[color=red] (1.8,0) circle[radius=0.08]; - \node at (1.8,0) [below] {$\xi$}; - \draw[->] (-0.1,0) -- (4.3,0) coordinate[label={$x$}]; - \draw[->] (0,-2.1) -- (0,2.3) coordinate[label={right:$y$}]; - \node at (2,-2.3) [below] {Fundamentallösung}; -\end{scope} - -\end{tikzpicture} -\end{document} - +% +% fundamental.tex -- template for standalon tikz images +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\documentclass[tikz]{standalone} +\usepackage{amsmath} +\usepackage{times} +\usepackage{txfonts} +\usepackage{pgfplots} +\usepackage{csvsimple} +\usetikzlibrary{arrows,intersections,math} +\begin{document} +\def\skala{1} +\begin{tikzpicture}[>=latex,thick,scale=\skala] + +\begin{scope}[xshift=-4.6cm] + \draw[color=red,line width=2pt] (1.8,0) -- (1.8,2); + \draw[color=red,line width=2pt] (0,0) -- (4,0); + \node at (1.8,0) [below] {$i$}; + \draw[->] (-0.1,0) -- (4.3,0) coordinate[label={$x$}]; + \draw[->] (0,-2.1) -- (0,2.3) coordinate[label={right:$y$}]; + + \node at (2,-2.3) [below] {Standarbasis}; +\end{scope} + +\begin{scope} + \draw[color=red,line width=1.4pt] + plot[domain=0:360,samples=100] ({\x/90},{2*sin(\x)}); + \draw[color=blue,line width=1.4pt] + plot[domain=0:360,samples=100] ({\x/90},{2*cos(\x)}); + \node[color=blue] at (1,-1) {$\Re f_i$}; + \node[color=red] at (2,1) {$\Im f_i$}; + \draw[->] (-0.1,0) -- (4.3,0) coordinate[label={$x$}]; + \draw[->] (0,-2.1) -- (0,2.3) coordinate[label={right:$y$}]; + \node at (2,-2.3) [below] {Eigenbasis}; +\end{scope} + +\begin{scope}[xshift=4.6cm] + \foreach \t in {0.02,0.05,0.1,0.2,0.5}{ + \draw[color=red,line width=1.0pt] + plot[domain=-1.8:2.2,samples=100] + ({\x+1.8},{exp(-\x*\x/(4*\t))/(sqrt(4*3.1415*\t))}); + } + \fill[color=red] (1.8,0) circle[radius=0.08]; + \node at (1.8,0) [below] {$\xi$}; + \draw[->] (-0.1,0) -- (4.3,0) coordinate[label={$x$}]; + \draw[->] (0,-2.1) -- (0,2.3) coordinate[label={right:$y$}]; + \node at (2,-2.3) [below] {Fundamentallösung}; +\end{scope} + +\end{tikzpicture} +\end{document} + diff --git a/buch/chapters/70-graphen/spektral.tex b/buch/chapters/70-graphen/spektral.tex index f68c814..72e3519 100644 --- a/buch/chapters/70-graphen/spektral.tex +++ b/buch/chapters/70-graphen/spektral.tex @@ -1,198 +1,198 @@ -% -% spektral.tex -% -% (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil -% -\section{Spektrale Graphentheorie -\label{buch:section:spektrale-graphentheorie}} -\rhead{Spektrale Graphentheorie} -Die Laplace-Matrix codiert alle wesentliche Information eines -ungerichteten Graphen. -Sie operiert auf Vektoren, die für jeden Knoten des Graphen eine -Komponente haben. -Dies eröffnet die Möglichkeit, den Graphen über die linearalgebraischen -Eigenschaften der Laplace-Matrix zu studieren. - -\subsection{Grapheigenschaften und Spektrum von $L$ -\label{buch:subsection:grapheigenschaften-und-spektrum-von-l}} -TODO XXX - -\subsection{Wärmeleitung auf einem Graphen -\label{buch:subsection:waermeleitung-auf-einem-graphen}} -Die Vektoren, auf denen die Laplace-Matrix operiert, können betrachtet -werden als Funktionen, die jedem Knoten einen Wert zuordnen. -Eine mögliche physikalische Interpretation davon ist die Temperaturverteilung -auf dem Graphen. -Die Kanten zwischen den Knoten erlauben der Wärmeenergie, von einem Knoten -zu einem anderen zu fliessen. -Je grösser die Temperaturdifferenz zwischen zwei Knoten ist, desto -grösser ist der Wärmefluss und desto schneller ändert sich die Temperatur -der beteiligten Knoten. -Die zeitliche Änderung der Temperatur $T_i$ im Knoten $i$ ist proportional -\[ -\frac{dT_i}{dt} -= -\sum_{\text{$j$ Nachbar von $i$}} \kappa (T_j-T_i) -= -- -\kappa -\biggl( -d_iT_i -- -\sum_{\text{$j$ Nachbar von $i$}} T_j -\biggr) -\] -Der Term auf der rechten Seite ist genau die Wirkung der -Laplace-Matrix auf dem Vektor $T$ der Temperaturen: -\begin{equation} -\frac{dT}{dt} -= --\kappa L T. -\label{buch:graphen:eqn:waermeleitung} -\end{equation} -Der Wärmefluss, der durch die -Wärmeleitungsgleichung~\eqref{buch:graphen:eqn:waermeleitung} beschrieben -wird, codiert ebenfalls wesentliche Informationen über den Graphen. -Je mehr Kanten es zwischen verschiedenen Teilen eines Graphen gibt, -desto schneller findet der Wärmeaustausch zwischen diesen Teilen -statt. -Die Lösungen der Wärmeleitungsgleichung liefern also Informationen -über den Graphen. - -\subsection{Eigenwerte und Eigenvektoren -\label{buch:subsection:ein-zyklischer-graph}} -Die Wärmeleitungsgleichung~\eqref{buch:graphen:eqn:waermeleitung} -ist eine lineare Differentialgleichung mit konstanten Koeffizienten, -die mit der Matrixexponentialfunktion gelöst werden. -Die Lösung ist -\[ -f(t) = e^{-\kappa Lt}f(0). -\] - -Die Berechnung der Lösung mit der Matrixexponentialreihe ist ziemlich -ineffizient, da grosse Matrizenprodukte berechnet werden müssen. -Da die Matrix $L$ symmetrisch ist, gibt es eine Basis aus -orthonormierten Eigenvektoren und die Eigenwerte sind reell. -Wir bezeichnen die Eigenvektoren mit $f_1,\dots,f_n$ und die -zugehörigen Eigenwerte mit $\lambda_i$. -Die Funktion $f_i(t)= e^{-\kappa\lambda_it}f_i$ ist dann eine Lösung -der Wärmeleitungsgleichung, denn die beiden Seiten -\begin{align*} -\frac{d}{dt}f_i(t) -&= --\kappa\lambda_ie^{-\kappa\lambda_it}f_i -= --\kappa\lambda_i f_i(t) -\\ --\kappa Lf_i(t) -&= --\kappa e^{-\kappa\lambda_it} Lf_i -= --\kappa e^{-\kappa\lambda_it} \lambda_i f_i -= --\kappa \lambda_i f_i(t) -\end{align*} -von \eqref{buch:graphen:eqn:waermeleitung} stimmen überein. - -Eine Lösung der Wärmeleitungsgleichung zu einer beliebigen -Anfangstemperaturverteilung $f$ kann durch Linearkombination aus -den Lösungen $f_i(t)$ zusammengesetzt werden. -Dazu ist nötig, $f$ aus den Vektoren $f_i$ linear zu kombinieren. -Da aber die $f_i$ orthonormiert sind, ist dies besonders einfach, -die Koeffizienten sind die Skalarprodukte mit den Eigenvektoren: -\[ -f=\sum_{i=1}^n \langle f_i,f\rangle f_i. -\] -Daraus kann man die allgmeine Lösungsformel -\begin{equation} -f(t) -= -\sum_{i=1}^n \langle f_i,f\rangle f_i(t) -= -\sum_{i=1}^n \langle f_i,f\rangle e^{-\kappa\lambda_i t}f_i -\label{buch:graphen:eqn:eigloesung} -\end{equation} -ableiten. - -\subsection{Beispiel: Ein zyklischer Graph} -\begin{figure} -\centering -\includegraphics{chapters/70-graphen/images/kreis.pdf} -\caption{Beispiel Graph zur Illustration der verschiedenen Basen auf einem -Graphen. -\label{buch:graphen:fig:kreis}} -\end{figure} -Wir illustrieren die im folgenden entwickelte Theorie an dem Beispielgraphen -von Abbildung~\ref{buch:graphen:fig:kreis}. -Besonders interessant sind die folgenden Funktionen: -\[ -\left. -\begin{aligned} -s_m(k) -&= -\sin\frac{2\pi mk}{n} -\\ -c_m(k) -&= -\cos\frac{2\pi mk}{n} -\end{aligned} -\; -\right\} -\quad -\Rightarrow -\quad -e_m(k) -= -e^{2\pi imk/n} -= -c_m(k) + is_m(k). -\] -Das Skalarprodukt dieser Funktionen ist -\[ -\langle e_m, e_{m'}\rangle -= -\frac1n -\sum_{k=1}^n -\overline{e^{2\pi i km/n}} -e^{2\pi ikm'/n} -= -\frac1n -\sum_{k=1}^n -e^{\frac{2\pi i}{n}(m'-m)k} -= -\delta_{mm'} -\] -Die Funktionen bilden daher eine Orthonormalbasis des Raums der -Funktionen auf $G$. -Wegen $\overline{e_m} = e_{-m}$ folgt, dass für gerade $n$ -die Funktionen -\[ -c_0, c_1,s_1,c_2,s_2,\dots c_{\frac{n}2-1},c_{\frac{n}2-1},c_{\frac{n}2} -\] -eine orthonormierte Basis. - - -Die Laplace-Matrix kann mit der folgenden Definition zu einer linearen -Abbildung auf Funktionen auf dem Graphen gemacht werden. -Sei $f\colon V\to \mathbb{R}$ und $L$ die Laplace-Matrix mit -Matrixelementen $l_{vv'}$ wobei $v,v'\in V$ ist. -Dann definieren wir die Funktion $Lf$ durch -\[ -(Lf)(v) -= -\sum_{v'\in V} l_{vv'}f(v'). -\] - -\subsection{Standardbasis und Eigenbasis -\label{buch:subsection:standardbasis-und-eigenbasis}} -Die einfachste Basis, aus der siche Funktionen auf dem Graphen linear -kombinieren lassen, ist die Standardbasis. -Sie hat für jeden Knoten $v$ des Graphen eine Basisfunktion mit den Werten -\[ -e_v\colon V\to\mathbb R:v'\mapsto \begin{cases} -1\qquad&v=v'\\ -0\qquad&\text{sonst.} -\end{cases} -\] - - +% +% spektral.tex +% +% (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +% +\section{Spektrale Graphentheorie +\label{buch:section:spektrale-graphentheorie}} +\rhead{Spektrale Graphentheorie} +Die Laplace-Matrix codiert alle wesentliche Information eines +ungerichteten Graphen. +Sie operiert auf Vektoren, die für jeden Knoten des Graphen eine +Komponente haben. +Dies eröffnet die Möglichkeit, den Graphen über die linearalgebraischen +Eigenschaften der Laplace-Matrix zu studieren. + +\subsection{Grapheigenschaften und Spektrum von $L$ +\label{buch:subsection:grapheigenschaften-und-spektrum-von-l}} +TODO XXX + +\subsection{Wärmeleitung auf einem Graphen +\label{buch:subsection:waermeleitung-auf-einem-graphen}} +Die Vektoren, auf denen die Laplace-Matrix operiert, können betrachtet +werden als Funktionen, die jedem Knoten einen Wert zuordnen. +Eine mögliche physikalische Interpretation davon ist die Temperaturverteilung +auf dem Graphen. +Die Kanten zwischen den Knoten erlauben der Wärmeenergie, von einem Knoten +zu einem anderen zu fliessen. +Je grösser die Temperaturdifferenz zwischen zwei Knoten ist, desto +grösser ist der Wärmefluss und desto schneller ändert sich die Temperatur +der beteiligten Knoten. +Die zeitliche Änderung der Temperatur $T_i$ im Knoten $i$ ist proportional +\[ +\frac{dT_i}{dt} += +\sum_{\text{$j$ Nachbar von $i$}} \kappa (T_j-T_i) += +- +\kappa +\biggl( +d_iT_i +- +\sum_{\text{$j$ Nachbar von $i$}} T_j +\biggr) +\] +Der Term auf der rechten Seite ist genau die Wirkung der +Laplace-Matrix auf dem Vektor $T$ der Temperaturen: +\begin{equation} +\frac{dT}{dt} += +-\kappa L T. +\label{buch:graphen:eqn:waermeleitung} +\end{equation} +Der Wärmefluss, der durch die +Wärmeleitungsgleichung~\eqref{buch:graphen:eqn:waermeleitung} beschrieben +wird, codiert ebenfalls wesentliche Informationen über den Graphen. +Je mehr Kanten es zwischen verschiedenen Teilen eines Graphen gibt, +desto schneller findet der Wärmeaustausch zwischen diesen Teilen +statt. +Die Lösungen der Wärmeleitungsgleichung liefern also Informationen +über den Graphen. + +\subsection{Eigenwerte und Eigenvektoren +\label{buch:subsection:ein-zyklischer-graph}} +Die Wärmeleitungsgleichung~\eqref{buch:graphen:eqn:waermeleitung} +ist eine lineare Differentialgleichung mit konstanten Koeffizienten, +die mit der Matrixexponentialfunktion gelöst werden. +Die Lösung ist +\[ +f(t) = e^{-\kappa Lt}f(0). +\] + +Die Berechnung der Lösung mit der Matrixexponentialreihe ist ziemlich +ineffizient, da grosse Matrizenprodukte berechnet werden müssen. +Da die Matrix $L$ symmetrisch ist, gibt es eine Basis aus +orthonormierten Eigenvektoren und die Eigenwerte sind reell. +Wir bezeichnen die Eigenvektoren mit $f_1,\dots,f_n$ und die +zugehörigen Eigenwerte mit $\lambda_i$. +Die Funktion $f_i(t)= e^{-\kappa\lambda_it}f_i$ ist dann eine Lösung +der Wärmeleitungsgleichung, denn die beiden Seiten +\begin{align*} +\frac{d}{dt}f_i(t) +&= +-\kappa\lambda_ie^{-\kappa\lambda_it}f_i += +-\kappa\lambda_i f_i(t) +\\ +-\kappa Lf_i(t) +&= +-\kappa e^{-\kappa\lambda_it} Lf_i += +-\kappa e^{-\kappa\lambda_it} \lambda_i f_i += +-\kappa \lambda_i f_i(t) +\end{align*} +von \eqref{buch:graphen:eqn:waermeleitung} stimmen überein. + +Eine Lösung der Wärmeleitungsgleichung zu einer beliebigen +Anfangstemperaturverteilung $f$ kann durch Linearkombination aus +den Lösungen $f_i(t)$ zusammengesetzt werden. +Dazu ist nötig, $f$ aus den Vektoren $f_i$ linear zu kombinieren. +Da aber die $f_i$ orthonormiert sind, ist dies besonders einfach, +die Koeffizienten sind die Skalarprodukte mit den Eigenvektoren: +\[ +f=\sum_{i=1}^n \langle f_i,f\rangle f_i. +\] +Daraus kann man die allgmeine Lösungsformel +\begin{equation} +f(t) += +\sum_{i=1}^n \langle f_i,f\rangle f_i(t) += +\sum_{i=1}^n \langle f_i,f\rangle e^{-\kappa\lambda_i t}f_i +\label{buch:graphen:eqn:eigloesung} +\end{equation} +ableiten. + +\subsection{Beispiel: Ein zyklischer Graph} +\begin{figure} +\centering +\includegraphics{chapters/70-graphen/images/kreis.pdf} +\caption{Beispiel Graph zur Illustration der verschiedenen Basen auf einem +Graphen. +\label{buch:graphen:fig:kreis}} +\end{figure} +Wir illustrieren die im folgenden entwickelte Theorie an dem Beispielgraphen +von Abbildung~\ref{buch:graphen:fig:kreis}. +Besonders interessant sind die folgenden Funktionen: +\[ +\left. +\begin{aligned} +s_m(k) +&= +\sin\frac{2\pi mk}{n} +\\ +c_m(k) +&= +\cos\frac{2\pi mk}{n} +\end{aligned} +\; +\right\} +\quad +\Rightarrow +\quad +e_m(k) += +e^{2\pi imk/n} += +c_m(k) + is_m(k). +\] +Das Skalarprodukt dieser Funktionen ist +\[ +\langle e_m, e_{m'}\rangle += +\frac1n +\sum_{k=1}^n +\overline{e^{2\pi i km/n}} +e^{2\pi ikm'/n} += +\frac1n +\sum_{k=1}^n +e^{\frac{2\pi i}{n}(m'-m)k} += +\delta_{mm'} +\] +Die Funktionen bilden daher eine Orthonormalbasis des Raums der +Funktionen auf $G$. +Wegen $\overline{e_m} = e_{-m}$ folgt, dass für gerade $n$ +die Funktionen +\[ +c_0, c_1,s_1,c_2,s_2,\dots c_{\frac{n}2-1},c_{\frac{n}2-1},c_{\frac{n}2} +\] +eine orthonormierte Basis. + + +Die Laplace-Matrix kann mit der folgenden Definition zu einer linearen +Abbildung auf Funktionen auf dem Graphen gemacht werden. +Sei $f\colon V\to \mathbb{R}$ und $L$ die Laplace-Matrix mit +Matrixelementen $l_{vv'}$ wobei $v,v'\in V$ ist. +Dann definieren wir die Funktion $Lf$ durch +\[ +(Lf)(v) += +\sum_{v'\in V} l_{vv'}f(v'). +\] + +\subsection{Standardbasis und Eigenbasis +\label{buch:subsection:standardbasis-und-eigenbasis}} +Die einfachste Basis, aus der siche Funktionen auf dem Graphen linear +kombinieren lassen, ist die Standardbasis. +Sie hat für jeden Knoten $v$ des Graphen eine Basisfunktion mit den Werten +\[ +e_v\colon V\to\mathbb R:v'\mapsto \begin{cases} +1\qquad&v=v'\\ +0\qquad&\text{sonst.} +\end{cases} +\] + + diff --git a/buch/chapters/70-graphen/wavelets.tex b/buch/chapters/70-graphen/wavelets.tex index 9c88c08..26a9e42 100644 --- a/buch/chapters/70-graphen/wavelets.tex +++ b/buch/chapters/70-graphen/wavelets.tex @@ -1,125 +1,125 @@ -% -% wavelets.tex -- Wavelets auf Graphen -% -% (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil -% -\section{Wavelets auf Graphen -\label{buch:section:wavelets-auf-graphen}} -\rhead{Wavelets auf Graphen} -In Abschnitt~\ref{buch:subsection:standardbasis-und-eigenbasis} wurde -gezeigt dass die Standardbasis den Zusammenhang zwischen den einzelnen -Teilen des Graphen völlig ignoriert, während die Eigenbasis Wellen -beschreibt, die mit vergleichbarer Amplitude sich über den ganzen -Graphen entsprechen. -Die Eigenbasis unterdrückt also die ``Individualität'' der einzelnen -Knoten fast vollständig. - -Wenn man einen Standardbasisvektor in einem Knoten $i$ -als Anfangstemperaturverteilung verwendet, erwartet man eine Lösung, -die für kleine Zeiten $t$ die Energie immer in der Nähe des Knotens $i$ -konzentriert hat. -Weder die Standardbasis noch die Eigenbasis haben diese Eigenschaft. - -\subsection{Vergleich mit der Wärmeleitung auf $\mathbb{R}$} -Ein ähnliches Phänomen findet man bei der Wärmeausbreitung gemäss -der partiellen Differentialgleichung -\[ -\frac{\partial T}{\partial t} = -\kappa \frac{\partial^2 T}{\partial x^2}. -\] -Die von Fourier erfundene Methode, die Fourier-Theorie, verwendet die -Funktionen $e^{ik x}$, die Eigenvektoren der zweiten Ableitung -$\partial^2/\partial x^2$ sind. -Diese haben das gleiche Problem, der Betrag von $e^{ikx}$ ist $1$, die -Entfernung von einem Punkt spielt überhaupt keine Rolle. -Die Funktion -\[ -F(x,t) -= -\frac{1}{\sqrt{4\pi\kappa t}}e^{-x^2/4\kappa t} -\] -ist eine Lösung der Wärmeleitungsgleichung mit einem Maximum an -der Stelle $0$. -Sie heisst die Fundamentallösung der Wärmeleitungsgleichung. -Durch Überlagerung von Translaten in eine Funktion -\begin{equation} -f(x,t) -= -\int_{-\infty}^\infty f(\xi) F(x-\xi,t)\,d\xi -\label{buch:graphen:eqn:fundamentalueberlagerung} -\end{equation} -kann man die allgemeine Lösung aus Fundamentallösungen zusammensetzen. -Die Fundamentallösungen $f(x-\xi,t)$ sind für kleine Zeiten immer noch -deutlich in einer Umgebung von $\xi$ konzentriert. - -% XXX Ausbreitung der Fundamentallösung illustrieren -\begin{figure} -\centering -\includegraphics{chapters/70-graphen/images/fundamental.pdf} -\caption{Vergleich der verschiedenen Funktionenfamilien, mit denen -Lösungenfunktionen durch Linearkombination erzeugt werden können. -In der Standarbasis (links) ist es am einfachsten, die Funktionswerte -abzulesen, in der Eigenbasis (Mitte) kann die zeitliche Entwicklung -besonders leicht berechnet werden. -Dazuwischen liegen die Fundamentallösungen (rechts), die eine einigermassen -übersichtliche Zeitentwicklung haben, die Berechnung der Temperatur an -einer Stelle $x$ zur Zeit $t$ ist aber erst durch das Integral -\eqref{buch:graphen:eqn:fundamentalueberlagerung} gegeben. -\label{buch:graphen:fig:fundamental}} -\end{figure} - -\subsection{Fundamentallösungen auf einem Graphen} -Die Wärmeleitungsgleichung auf einem Graphen kann für einen -Standardbasisvektor mit Hilfe der -Lösungsformel~\eqref{buch:graphen:eqn:eigloesung} -gefunden werden. -Aus physikalischen Gründen ist aber offensichtlich, dass die -Wärmeenergie Fundamentallösungen $F_i(t)$ für kurze Zeiten $t$ -in der Nähe des Knoten $i$ konzentriert ist. -Dies ist aber aus der expliziten Formel -\begin{equation} -F_i(t) -= -\sum_{j=1}^n \langle f_j,e_i\rangle e^{-\kappa \lambda_i t} f_j -= -\sum_{j=1}^n \overline{f}_{ji} e^{-\kappa \lambda_i t}, -\label{buch:graphen:eqn:fundamentalgraph} -\end{equation} -nicht unmittelbar erkennbar. - -Man kann aber aus~\eqref{buch:graphen:eqn:fundamentalgraph} ablesen, -dass für zunehmende Zeit die hohen Frequenzen sehr schnell gedämpft -werden. -Die hohen Frequenzen erzeugen also den scharfen Peak für Zeiten nahe -beim Knoten $i$, die zu kleineren $\lambda_i$ beschreiben die Ausbreitung -über grössere Distanzen. -Die Fundamentallösung interpoliert also in einem gewissen Sinne zwischen -den Extremen der Standardbasis und der Eigenbasis. -Die ``Interpolation'' geht von der Differentialgleichung aus, -sie ist nicht einfach nur ein Filter, der die verschiedenen Frequenzen -auf die gleiche Art bearbeitet. - -Gesucht ist eine Methode, eine Familie von Vektoren zu finden, -aus der sich alle Vektoren linear kombinieren lassen, in der aber -auch auf die für die Anwendung interessante Längenskala angepasste -Funktionen gefunden werden können. - -\subsection{Wavelets und Frequenzspektrum} -Eine Wavelet-Basis der Funktionen auf $\mathbb{R}$ zerlegt - - -\subsection{Frequenzspektrum -\label{buch:subsection:frequenzspektrum}} -Die Fundamentallösung der Wärmeleitunsgleichung haben ein Spektrum, welches -wie $e^{-k^2}$ gegen $0$ geht. - -Die Fundamentallösung entsteht dadurch, dass die hohen Frequenzen -schneller dämpft als die tiefen Frequenzen. - - -\subsection{Wavelet-Basen -\label{buch:subsection:}} - - - - - +% +% wavelets.tex -- Wavelets auf Graphen +% +% (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +% +\section{Wavelets auf Graphen +\label{buch:section:wavelets-auf-graphen}} +\rhead{Wavelets auf Graphen} +In Abschnitt~\ref{buch:subsection:standardbasis-und-eigenbasis} wurde +gezeigt dass die Standardbasis den Zusammenhang zwischen den einzelnen +Teilen des Graphen völlig ignoriert, während die Eigenbasis Wellen +beschreibt, die mit vergleichbarer Amplitude sich über den ganzen +Graphen entsprechen. +Die Eigenbasis unterdrückt also die ``Individualität'' der einzelnen +Knoten fast vollständig. + +Wenn man einen Standardbasisvektor in einem Knoten $i$ +als Anfangstemperaturverteilung verwendet, erwartet man eine Lösung, +die für kleine Zeiten $t$ die Energie immer in der Nähe des Knotens $i$ +konzentriert hat. +Weder die Standardbasis noch die Eigenbasis haben diese Eigenschaft. + +\subsection{Vergleich mit der Wärmeleitung auf $\mathbb{R}$} +Ein ähnliches Phänomen findet man bei der Wärmeausbreitung gemäss +der partiellen Differentialgleichung +\[ +\frac{\partial T}{\partial t} = -\kappa \frac{\partial^2 T}{\partial x^2}. +\] +Die von Fourier erfundene Methode, die Fourier-Theorie, verwendet die +Funktionen $e^{ik x}$, die Eigenvektoren der zweiten Ableitung +$\partial^2/\partial x^2$ sind. +Diese haben das gleiche Problem, der Betrag von $e^{ikx}$ ist $1$, die +Entfernung von einem Punkt spielt überhaupt keine Rolle. +Die Funktion +\[ +F(x,t) += +\frac{1}{\sqrt{4\pi\kappa t}}e^{-x^2/4\kappa t} +\] +ist eine Lösung der Wärmeleitungsgleichung mit einem Maximum an +der Stelle $0$. +Sie heisst die Fundamentallösung der Wärmeleitungsgleichung. +Durch Überlagerung von Translaten in eine Funktion +\begin{equation} +f(x,t) += +\int_{-\infty}^\infty f(\xi) F(x-\xi,t)\,d\xi +\label{buch:graphen:eqn:fundamentalueberlagerung} +\end{equation} +kann man die allgemeine Lösung aus Fundamentallösungen zusammensetzen. +Die Fundamentallösungen $f(x-\xi,t)$ sind für kleine Zeiten immer noch +deutlich in einer Umgebung von $\xi$ konzentriert. + +% XXX Ausbreitung der Fundamentallösung illustrieren +\begin{figure} +\centering +\includegraphics{chapters/70-graphen/images/fundamental.pdf} +\caption{Vergleich der verschiedenen Funktionenfamilien, mit denen +Lösungenfunktionen durch Linearkombination erzeugt werden können. +In der Standarbasis (links) ist es am einfachsten, die Funktionswerte +abzulesen, in der Eigenbasis (Mitte) kann die zeitliche Entwicklung +besonders leicht berechnet werden. +Dazuwischen liegen die Fundamentallösungen (rechts), die eine einigermassen +übersichtliche Zeitentwicklung haben, die Berechnung der Temperatur an +einer Stelle $x$ zur Zeit $t$ ist aber erst durch das Integral +\eqref{buch:graphen:eqn:fundamentalueberlagerung} gegeben. +\label{buch:graphen:fig:fundamental}} +\end{figure} + +\subsection{Fundamentallösungen auf einem Graphen} +Die Wärmeleitungsgleichung auf einem Graphen kann für einen +Standardbasisvektor mit Hilfe der +Lösungsformel~\eqref{buch:graphen:eqn:eigloesung} +gefunden werden. +Aus physikalischen Gründen ist aber offensichtlich, dass die +Wärmeenergie Fundamentallösungen $F_i(t)$ für kurze Zeiten $t$ +in der Nähe des Knoten $i$ konzentriert ist. +Dies ist aber aus der expliziten Formel +\begin{equation} +F_i(t) += +\sum_{j=1}^n \langle f_j,e_i\rangle e^{-\kappa \lambda_i t} f_j += +\sum_{j=1}^n \overline{f}_{ji} e^{-\kappa \lambda_i t}, +\label{buch:graphen:eqn:fundamentalgraph} +\end{equation} +nicht unmittelbar erkennbar. + +Man kann aber aus~\eqref{buch:graphen:eqn:fundamentalgraph} ablesen, +dass für zunehmende Zeit die hohen Frequenzen sehr schnell gedämpft +werden. +Die hohen Frequenzen erzeugen also den scharfen Peak für Zeiten nahe +beim Knoten $i$, die zu kleineren $\lambda_i$ beschreiben die Ausbreitung +über grössere Distanzen. +Die Fundamentallösung interpoliert also in einem gewissen Sinne zwischen +den Extremen der Standardbasis und der Eigenbasis. +Die ``Interpolation'' geht von der Differentialgleichung aus, +sie ist nicht einfach nur ein Filter, der die verschiedenen Frequenzen +auf die gleiche Art bearbeitet. + +Gesucht ist eine Methode, eine Familie von Vektoren zu finden, +aus der sich alle Vektoren linear kombinieren lassen, in der aber +auch auf die für die Anwendung interessante Längenskala angepasste +Funktionen gefunden werden können. + +\subsection{Wavelets und Frequenzspektrum} +Eine Wavelet-Basis der Funktionen auf $\mathbb{R}$ zerlegt + + +\subsection{Frequenzspektrum +\label{buch:subsection:frequenzspektrum}} +Die Fundamentallösung der Wärmeleitunsgleichung haben ein Spektrum, welches +wie $e^{-k^2}$ gegen $0$ geht. + +Die Fundamentallösung entsteht dadurch, dass die hohen Frequenzen +schneller dämpft als die tiefen Frequenzen. + + +\subsection{Wavelet-Basen +\label{buch:subsection:}} + + + + + diff --git a/buch/chapters/90-crypto/aes.tex b/buch/chapters/90-crypto/aes.tex index acdda22..168ff2c 100644 --- a/buch/chapters/90-crypto/aes.tex +++ b/buch/chapters/90-crypto/aes.tex @@ -1,433 +1,433 @@ -% -% aes.tex -- Beschreibung des AES Algorithmus -% -% (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil -% -\section{Advanced Encryption Standard -- AES -\label{buch:section:aes}} -\rhead{Advanced Encryption Standard} -Eine wichtige Forderung bei der Konzeption des damals neuen -Advanced Encryption Standard war, dass darin keine ``willkürlich'' -erscheinenden Operationen geben darf, bei denen der Verdacht -entstehen könnte, dass sich dahinter noch offengelegtes Wissen -über einen möglichen Angriff auf den Verschlüsselungsalgorithmus -verbergen könnte. -Dies war eine Schwäche des vor AES üblichen DES Verschlüsselungsalgorithmus. -In seiner Definition kommt eine Reihe von Konstanten vor, über deren -Herkunft nichts bekannt war. -Die Gerüchteküche wollte wissen, dass die NSA die Konstanten aus dem -ursprünglichen Vorschlag abgeändert habe, und dass dies geschehen sei, -um den Algorithmus durch die NSA angreifbar zu machen. - -Eine weiter Forderung war, dass die Sicherheit des neuen -Verschlüsselungsstandards ``skalierbar'' sein soll, dass man also -die Schlüssellänge mit der Zeit von 128~Bit auf 196 oder sogar 256~Bit -steigern kann. -Der Standard wird dadurch langlebiger und gleichzeitig entsteht die -Möglichkeit, Sicherheit gegen Rechenleistung einzutauschen. -Weniger leistungsfähige Systeme können den Algorithmus immer noch -nutzen, entweder mit geringerer Verschlüsselungsrate oder geringerer -Sicherheit. - -In diesem Abschnitt soll gezeigt werde, wie sich die AES -spezifizierten Operationen als mit der Arithmetik der -endlichen Körper beschreiben lassen. -Im Abschnitt~\ref{buch:subsection:byte-operationen} werden -Bytes als Elemente in einem endlichen Körper $\mathbb{F}_{2^8}$ -interpretiert. -Damit kann dann die sogenannte $S$-Box konstruiert werden und -es ist leicht zu verstehen, dass sie invertierbar ist. -Aus den Byte-Operationen können dann Mischoperationen erzeugt -werden, die Bytes untereinander verknüpfen, die aber auch wieder -als Operationen in einem endlichen Körper verstanden werden können. - -\subsection{Byte-Operationen -\label{buch:subsection:byte-operationen}} -Moderne Prozessoren operieren auf Wörtern, die Vielfache von Bytes sind. -Byte-Operationen sind besonders effizient in Hardware zu realisieren. -AES verwendet daher als Grundelemente Operationen auf Bytes, die als -Elemente eines endlichen Körpers $\mathbb{F}_{2^8}$ interpretiert werden. - -\subsubsection{Bytes als Elemente von $\mathbb{F}_{2^8}$} -Das Polynom $m(X)=X^8+X^4+X^3+X+1\in \mathbb{F}_2[X]$ ist irreduzibel, -somit ist $\mathbb{F}_{2^8} = \mathbb{F}_2[X]/(m)$ ein Körper. -Die Elemente können dargestellt werden als Polynome, das Byte -$\texttt{63}_{16}$ bekommt die Form -\[ -p(X) = p_7X^7 + p_6X^6 + \dots + p_2X^2+p_1X + p_0, -\] -sie bestehen daher aus den $8$ Bits $p_7,\dots,p_0$. - -Die Interpretation der Bytes als Elemente eines Körpers bedeutet, -dass jede Multiplikation mit einem nicht verschwindenden Byte -invertierbar ist. -Ausserdem mischen diese Operationen die einzelnen Bits auf einigermassen -undurchsichtige, aber umkehrbare Art durcheinander, wie dies für ein -Verschlüsselungsverfahren wünschenswert ist. - -\subsubsection{$S$-Box} -Für die Operation der $S$-Box wird wie folgt zusammengesetzt. -Zunächst wird ein Byte $x$ durch das zugehörige multiplikative -inverse Element -\[ -x\mapsto \bar{x} = \begin{cases} -x^{-1}&\qquad \text{für $x\in \mathbb{F}_{2^8}^*$}\\ -0 &\qquad \text{für $x=0$} -\end{cases} -\] -ersetzt. - -Im zweiten Schritt betrachten wir $\mathbb{F}_{2^8}$ als einen -$8$-dimensionalen Vektorraum über $\mathbb{F}_2$. -Einem Polynom $p(X)=p_7X^7 + \dots + p_1X+p_0$ wird der Spaltenvektor -mit den Komponenten $p_0$ bis $p_7$ zugeordnet. - -\begin{figure} -\centering -\includegraphics[width=\textwidth]{chapters/90-crypto/images/sbox.pdf} -\caption{Berechnung der Inversen der Matrix $A$ in der $S$-Box des -AES-Algorithmus mit dem Gauss-Algorithmus -\label{buch:crypto:fig:sbox}} -\end{figure} - -Eine lineare Transformation in diesem Vektorraum kann durch eine -$8\times 8$-Matrix in $M_8(\mathbb{F}_2)$ betrachtet werden. -In der $S$-Box wird die Matrix -\[ -A= -\begin{pmatrix} -1&0&0&0&1&1&1&1\\ -1&1&0&0&0&1&1&1\\ -1&1&1&0&0&0&1&1\\ -1&1&1&1&0&0&0&1\\ -1&1&1&1&1&0&0&0\\ -0&1&1&1&1&1&0&0\\ -0&0&1&1&1&1&1&0\\ -0&0&0&1&1&1&1&1 -\end{pmatrix}, -\qquad -A^{-1} -= -\begin{pmatrix} -0&0&1&0&0&1&0&1\\ -1&0&0&1&0&0&1&0\\ -0&1&0&0&1&0&0&1\\ -1&0&1&0&0&1&0&0\\ -0&1&0&1&0&0&1&0\\ -0&0&1&0&1&0&0&1\\ -1&0&0&1&0&1&0&0\\ -0&1&0&0&1&0&1&0 -\end{pmatrix} -\] -verwendet. -Mit dem Gauss-Algorithmus, schematisch dargestellt in -Abbildung~\ref{buch:crypto:fig:sbox}, kann man die Inverse -bestimmen, die Multiplikation mit $A$ ist also eine invertierbare -Abbildung. - -Der letzte Schritt ist dann wieder eine Addition von -$q(X)=X^7+X^6+X+1\in \mathbb{F}_{2^8}$, durch Subtraktion -von $q(X)$ invertiert werden kann. -Die $S$-Box-Operation kann also bektoriell geschrieben werden also -\[ - S(x) = A\overline{x}+q. -\] - -Die Implementation ist möglicherweise mit einer Tabelle am schnellsten, -es sind ja nur 256 Bytes im Definitionsbereich der $S$-Box-Abbildung -und ebenso nur 256 möglich Werte. - -\subsection{Block-Operationen -\label{buch:subsection:block-operationen}} -Die zu verschlüsselnden Daten werden in in Blöcke aufgeteilt, deren -Länge Vielfache von $32$ bit sind. -Die kleinste Blockgrösse ist 128\,Bit, die grösste ist 256\,Bit. -Die Bytes eines Blockes werden dann in einem Rechteck angeordnet -als -\begin{equation} -\begin{tabular}{|>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}|} -\hline - b_{0} & b_{4} & b_{8} & b_{12} & b_{16} & b_{20} & b_{24} & b_{28} \\ - b_{1} & b_{5} & b_{9} & b_{13} & b_{17} & b_{21} & b_{25} & b_{29} \\ - b_{2} & b_{6} & b_{10} & b_{14} & b_{18} & b_{22} & b_{26} & b_{30} \\ - b_{3} & b_{7} & b_{11} & b_{15} & b_{19} & b_{23} & b_{27} & b_{31} \\ -\hline -\end{tabular} -\label{buch:crypto:eqn:block} -\end{equation} -für eine Blocklänge von 256\,Bits. - - - -\subsubsection{Zeilenshift} -\begin{figure} -\centering -\includegraphics[width=\textwidth]{chapters/90-crypto/images/shift.pdf} -\caption{Zeilenshift in einem Block von 256 bits -\label{buch:crypto:fig:shift}} -\end{figure} -Die Verschlüsselung muss sicherstellen, dass die Bytes des Blockes -untereinander gut gemischt werden. -Die bisher beschriebenen Operationen operieren immer nur auf einzelnen -Bytes während -die im nächsten Abschnitt beschriebene Spalten-Mischoperation -nur auf Spalten wird. -Die Zeilenmischoperation permutiert die Zeilen in den vier Zeilen -eines Blocks zyklisch, die erste Zeile bleibt an Ort, die zweite -Zeile wird um ein Byte rotiert, die dritte um zwei und die letzte -um 3 Bytes, wie in Abbildung~\ref{buch:crypto:fig:zeilenshift} -dargestellt. -Diese Operation könnte mit einer Permutationsmatrix beschrieben werden, -dies wäre jedoch keine effiziente Implementation. -Der Zeilenschift hat ansonsten keine elegante algebraische Beschreibung. - -\subsubsection{Spalten mischen} -Jede Spalte von \eqref{buch:crypto:eqn:block} kann als Vektor des -vierdimensionalen Vektorraumes $\mathbb{F}_{2^8}^4$. -Die Zeilenmischoperation wendet ein lineare Abbildung auf jeden -Spaltenvektor von~\eqref{buch:crypto:eqn:block}. -Die Koeffizienten der Matrix sind Elemente von $\mathbb{F}_{2^8}$. -Die Matrix ist -\[ -C=\begin{pmatrix} -\texttt{02}_{16}&\texttt{03}_{16}&\texttt{01}_{16}&\texttt{01}_{16}\\ -\texttt{01}_{16}&\texttt{02}_{16}&\texttt{03}_{16}&\texttt{01}_{16}\\ -\texttt{01}_{16}&\texttt{01}_{16}&\texttt{02}_{16}&\texttt{03}_{16}\\ -\texttt{03}_{16}&\texttt{01}_{16}&\texttt{01}_{16}&\texttt{02}_{16} -\end{pmatrix}. -\] -Um nachzuprüfen, dass die Matrix $C$ invertierbar ist, könnte man den -Gauss-Algorithmus verwenden und damit die Inverse berechnen. -Dazu müsste man die multiplikativen Inversen kennen, was etwas mühsam -ist. -Man kann aber aber auch die Determinante bestimmen, dazu braucht man -nur multiplizieren zu können, was in diesem Fall sehr leicht möglich ist, -weil kein Überlauf entsteht. -Dabei hilft es zu beachten, dass die Multiplikation mit $\texttt{02}_{16}$ -nur eine Einbit-Shiftoperation nach links ist. -Nur die Multiplikation $\texttt{03}_{16}\cdot\texttt{03}_{16}=\text{05}_{16}$ -gibt etwas mehr zu überlegen. -Mit geeigneten Zeilen-Operationen kann man die Berechnung der Determinante -von $C$ mit dem Entwicklungssatz etwas vereinfachen. -Man erhält -\begin{align*} -\det(C) -&= -\left| -\begin{matrix} -\texttt{02}_{16}&\texttt{03}_{16}&\texttt{01}_{16}&\texttt{01}_{16}\\ -\texttt{01}_{16}&\texttt{02}_{16}&\texttt{03}_{16}&\texttt{01}_{16}\\ -\texttt{00}_{16}&\texttt{03}_{16}&\texttt{01}_{16}&\texttt{02}_{16}\\ -\texttt{00}_{16}&\texttt{00}_{16}&\texttt{03}_{16}&\texttt{02}_{16} -\end{matrix} -\right| -\\ -&= -\texttt{02}_{16} -\left| -\begin{matrix} -\texttt{02}_{16}&\texttt{03}_{16}&\texttt{01}_{16}\\ -\texttt{03}_{16}&\texttt{01}_{16}&\texttt{02}_{16}\\ -\texttt{00}_{16}&\texttt{03}_{16}&\texttt{02}_{16} -\end{matrix} -\right| -+ -\texttt{01}_{16} -\left| -\begin{matrix} -\texttt{03}_{16}&\texttt{01}_{16}&\texttt{01}_{16}\\ -\texttt{03}_{16}&\texttt{01}_{16}&\texttt{02}_{16}\\ -\texttt{00}_{16}&\texttt{03}_{16}&\texttt{02}_{16} -\end{matrix} -\right| -\\ -&= -\texttt{02}_{16} -\left| -\begin{matrix} -\texttt{02}_{16}&\texttt{03}_{16}&\texttt{01}_{16}\\ -\texttt{01}_{16}&\texttt{02}_{16}&\texttt{03}_{16}\\ -\texttt{00}_{16}&\texttt{03}_{16}&\texttt{02}_{16} -\end{matrix} -\right| -+ -\texttt{01}_{16} -\left| -\begin{matrix} -\texttt{03}_{16}&\texttt{01}_{16}&\texttt{01}_{16}\\ -\texttt{00}_{16}&\texttt{00}_{16}&\texttt{01}_{16}\\ -\texttt{00}_{16}&\texttt{03}_{16}&\texttt{02}_{16} -\end{matrix} -\right| -\\ -&= -\texttt{02}_{16} -\left( -\texttt{02}_{16} -\left| -\begin{matrix} -\texttt{02}_{16}&\texttt{03}_{16}\\ -\texttt{03}_{16}&\texttt{02}_{16} -\end{matrix} -\right| -+ -\texttt{01}_{16} -\left| -\begin{matrix} -\texttt{03}_{16}&\texttt{01}_{16}\\ -\texttt{03}_{16}&\texttt{02}_{16} -\end{matrix} -\right| -\right) -+ -\texttt{01}_{16} -\left| -\begin{matrix} -\texttt{03}_{16}&\texttt{01}_{16}&\texttt{01}_{16}\\ -\texttt{00}_{16}&\texttt{03}_{16}&\texttt{02}_{16}\\ -\texttt{00}_{16}&\texttt{00}_{16}&\texttt{01}_{16} -\end{matrix} -\right| -\\ -&= -\texttt{02}_{16} -( -\texttt{02}_{16}(\texttt{04}_{16}+\texttt{05}_{16}) -+ -(\texttt{06}_{16}+\texttt{03}_{16}) -) -+ -\texttt{03}_{16}\texttt{03}_{16} -\\ -&= -\texttt{02}_{16} -( -\texttt{02}_{16} -+ -\texttt{05}_{16} -) -+ -\texttt{05}_{16} -= -\texttt{0e}_{16}+\texttt{05}_{16} -= -\texttt{0a}_{16} -\ne 0. -\end{align*} -Damit ist gezeigt, dass die Matrix $C$ invertierbar auf den -Spaltenvektoren wirkt. -Die Inverse der Matrix kann einmal berechnet und anschliessend -für die Entschlüsselung verwendet werden. - -Alternativ kann man die Multiplikation mit der Matrix $C$ auch -interpretieren als eine Polynommultiplikation. -Dazu interpretiert man die Spalten des Blocks als Polynom vom Grad~3 -mit Koeffizienten in $\mathbb{F}_{2^8}$. -Durch Reduktion mit dem irreduziblen Polynom -$n(Z)=Z^4+1\in\mathbb{F}_{2^8}[X]$ entsteht aus dem Polynomring -wieder ein Körper. -Die Wirkung der Matrix $C$ ist dann nichts anderes als Multiplikation -mit dem Polynom -\[ -c(Z) = \texttt{03}_{16}Z^3 + Z^2+Z^1+\texttt{02}_{16}, -\] -die natürlich ebenfalls umkehrbar ist. - -\subsection{Schlüssel -\label{buch:subsection:schlüssel}} -Die von den Byte- und Blockoperationen mischen die einzelnen Bits -der Daten zwar ganz schön durcheinander, aber es wird noch kein -Schlüsselmaterial eingearbeitet, welches den Prozess einzigartig -macht. - -\subsubsection{Schlüsseladdition} -Nach jeder Spaltenmischoperation wird ein Rundenschlüssel -zum Blockhinzuaddiert. -Beim ersten Mal wird dazu einfach das Schlüsselmaterial verwendet. -Für die folgenden Runden muss aus diesem Schlüssel neues -Material, die sogenannten Rundenschlüssel, gewonnen werden. - -\subsubsection{Rundenschlüssel} -\begin{figure} -\centering -\includegraphics{chapters/90-crypto/images/keys.pdf} -\caption{Erzeugung der erweiterten Schlüsseldaten aus dem Schlüssel -$K_0,\dots,K_7$ für Schlüssellänge 256\,bit. -Die mit $S$ beschrifteten Blöcke wenden die $S$-Box auf jedes einzelne -Byte an. -$\pi$ ist die zyklische Vertauschung der Bytes eines Wortes. -Die Operation $r_i$ ist eine Addition einer Konstanten, die in jeder -Runde anders ist. -\label{buch:crypto:fig:keys}} -\end{figure} -Die Erzeugung der Rundenschlüssel ist in Abbildung -\ref{buch:crypto:fig:keys} -schematisch dargestellt. -Die Blöcke beschreiben wieder Spaltenvektoren im vierdimensionalen -Raum $\mathbb{F}_{2^8}^4$. -Die Blöcke $K_0$ bis $K_7$ stellen den ursprünglichen Schlüssel dar. -Die Erzeugung eines neuen Blocks Schlüsselmatrial beginnt damit, -dass der letzte Vektor des vorangegangenblocks drei Operationen -unterworfen werden. -\begin{itemize} -\item -Die Operation $\pi$ vertauscht die Bytes des Vektors zyklisch: -\begin{center} -\begin{tikzpicture}[>=latex,thick] -\def\s{0.6} -\begin{scope} -\draw (0,0) rectangle (\s,{4*\s}); -\foreach \y in {1,...,3}{ - \draw (0,{\y*\s}) (\s,{\y*\s}); -} -\node at ({0.5*\s},{0.5*\s}) {$b_3$}; -\node at ({0.5*\s},{1.5*\s}) {$b_2$}; -\node at ({0.5*\s},{2.5*\s}) {$b_1$}; -\node at ({0.5*\s},{3.5*\s}) {$b_0$}; -\end{scope} -\draw[->] ({1.1*\s},{2*\s}) -- ({4.9*\s},{2*\s}); -\node at ({3*\s},{2*\s}) [above] {$\pi$}; -\begin{scope}[xshift=3cm] -\draw (0,0) rectangle (\s,{4*\s}); -\foreach \y in {1,...,3}{ - \draw (0,{\y*\s}) (\s,{\y*\s}); -} -\node at ({0.5*\s},{0.5*\s}) {$b_0$}; -\node at ({0.5*\s},{1.5*\s}) {$b_3$}; -\node at ({0.5*\s},{2.5*\s}) {$b_2$}; -\node at ({0.5*\s},{3.5*\s}) {$b_1$}; -\end{scope} -\end{tikzpicture} -\end{center} -\item -Die $S$-Operation wendet die $S$-Box auf alle Bytes eines Vektors an. -\item -Die $r_i$ Operation addiert in Runde eine Konstante $r_i$ zur $0$-Komponente. -\end{itemize} -Die Konstante $r_i$ ist wieder ein einzelnes Byte und es ist daher -naheliegend, diese Bytes mit Hilfe der Arithmetik in $\mathbb{F}_{2^8}$ -zu erzeugen. -Man kann daher $r_i$ definieren als -$(\texttt{02}_{16})^{i-1}\in\mathbb{F}_{2^8}$. - -\subsection{Runden} -Der AES-Verschlüsselungsalgorithmus besteht jetzt darin, die bisher -definierten Operationen wiederholt anzuwenden. -Eine einzelne Runde besteht dabei aus folgenden Schritten: -\begin{enumerate} -\item Wende die $S$-Box auf alle Bytes des Blocks an. -\item Führe den Zeilenshift durch. -\item Mische die Spalten (wird in der letzten Runde) -\item Erzeuge den nächsten Rundenschlüssel -\item Addiere den Rundenschlüssel -\end{enumerate} -Der AES-Verschlüsselungsalgorithmus beginnt damit, dass der Schlüssel -zum Datenblock addiert wird. -Anschliessend werden je nach Blocklänge verschiedene Anzahlen von -Runden durchgeführt, 10 Runden für 128\,bit, 12 Runden für 192\,bit und -14 Runden für 256\,bit. - - - - - +% +% aes.tex -- Beschreibung des AES Algorithmus +% +% (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +% +\section{Advanced Encryption Standard -- AES +\label{buch:section:aes}} +\rhead{Advanced Encryption Standard} +Eine wichtige Forderung bei der Konzeption des damals neuen +Advanced Encryption Standard war, dass darin keine ``willkürlich'' +erscheinenden Operationen geben darf, bei denen der Verdacht +entstehen könnte, dass sich dahinter noch offengelegtes Wissen +über einen möglichen Angriff auf den Verschlüsselungsalgorithmus +verbergen könnte. +Dies war eine Schwäche des vor AES üblichen DES Verschlüsselungsalgorithmus. +In seiner Definition kommt eine Reihe von Konstanten vor, über deren +Herkunft nichts bekannt war. +Die Gerüchteküche wollte wissen, dass die NSA die Konstanten aus dem +ursprünglichen Vorschlag abgeändert habe, und dass dies geschehen sei, +um den Algorithmus durch die NSA angreifbar zu machen. + +Eine weiter Forderung war, dass die Sicherheit des neuen +Verschlüsselungsstandards ``skalierbar'' sein soll, dass man also +die Schlüssellänge mit der Zeit von 128~Bit auf 196 oder sogar 256~Bit +steigern kann. +Der Standard wird dadurch langlebiger und gleichzeitig entsteht die +Möglichkeit, Sicherheit gegen Rechenleistung einzutauschen. +Weniger leistungsfähige Systeme können den Algorithmus immer noch +nutzen, entweder mit geringerer Verschlüsselungsrate oder geringerer +Sicherheit. + +In diesem Abschnitt soll gezeigt werde, wie sich die AES +spezifizierten Operationen als mit der Arithmetik der +endlichen Körper beschreiben lassen. +Im Abschnitt~\ref{buch:subsection:byte-operationen} werden +Bytes als Elemente in einem endlichen Körper $\mathbb{F}_{2^8}$ +interpretiert. +Damit kann dann die sogenannte $S$-Box konstruiert werden und +es ist leicht zu verstehen, dass sie invertierbar ist. +Aus den Byte-Operationen können dann Mischoperationen erzeugt +werden, die Bytes untereinander verknüpfen, die aber auch wieder +als Operationen in einem endlichen Körper verstanden werden können. + +\subsection{Byte-Operationen +\label{buch:subsection:byte-operationen}} +Moderne Prozessoren operieren auf Wörtern, die Vielfache von Bytes sind. +Byte-Operationen sind besonders effizient in Hardware zu realisieren. +AES verwendet daher als Grundelemente Operationen auf Bytes, die als +Elemente eines endlichen Körpers $\mathbb{F}_{2^8}$ interpretiert werden. + +\subsubsection{Bytes als Elemente von $\mathbb{F}_{2^8}$} +Das Polynom $m(X)=X^8+X^4+X^3+X+1\in \mathbb{F}_2[X]$ ist irreduzibel, +somit ist $\mathbb{F}_{2^8} = \mathbb{F}_2[X]/(m)$ ein Körper. +Die Elemente können dargestellt werden als Polynome, das Byte +$\texttt{63}_{16}$ bekommt die Form +\[ +p(X) = p_7X^7 + p_6X^6 + \dots + p_2X^2+p_1X + p_0, +\] +sie bestehen daher aus den $8$ Bits $p_7,\dots,p_0$. + +Die Interpretation der Bytes als Elemente eines Körpers bedeutet, +dass jede Multiplikation mit einem nicht verschwindenden Byte +invertierbar ist. +Ausserdem mischen diese Operationen die einzelnen Bits auf einigermassen +undurchsichtige, aber umkehrbare Art durcheinander, wie dies für ein +Verschlüsselungsverfahren wünschenswert ist. + +\subsubsection{$S$-Box} +Für die Operation der $S$-Box wird wie folgt zusammengesetzt. +Zunächst wird ein Byte $x$ durch das zugehörige multiplikative +inverse Element +\[ +x\mapsto \bar{x} = \begin{cases} +x^{-1}&\qquad \text{für $x\in \mathbb{F}_{2^8}^*$}\\ +0 &\qquad \text{für $x=0$} +\end{cases} +\] +ersetzt. + +Im zweiten Schritt betrachten wir $\mathbb{F}_{2^8}$ als einen +$8$-dimensionalen Vektorraum über $\mathbb{F}_2$. +Einem Polynom $p(X)=p_7X^7 + \dots + p_1X+p_0$ wird der Spaltenvektor +mit den Komponenten $p_0$ bis $p_7$ zugeordnet. + +\begin{figure} +\centering +\includegraphics[width=\textwidth]{chapters/90-crypto/images/sbox.pdf} +\caption{Berechnung der Inversen der Matrix $A$ in der $S$-Box des +AES-Algorithmus mit dem Gauss-Algorithmus +\label{buch:crypto:fig:sbox}} +\end{figure} + +Eine lineare Transformation in diesem Vektorraum kann durch eine +$8\times 8$-Matrix in $M_8(\mathbb{F}_2)$ betrachtet werden. +In der $S$-Box wird die Matrix +\[ +A= +\begin{pmatrix} +1&0&0&0&1&1&1&1\\ +1&1&0&0&0&1&1&1\\ +1&1&1&0&0&0&1&1\\ +1&1&1&1&0&0&0&1\\ +1&1&1&1&1&0&0&0\\ +0&1&1&1&1&1&0&0\\ +0&0&1&1&1&1&1&0\\ +0&0&0&1&1&1&1&1 +\end{pmatrix}, +\qquad +A^{-1} += +\begin{pmatrix} +0&0&1&0&0&1&0&1\\ +1&0&0&1&0&0&1&0\\ +0&1&0&0&1&0&0&1\\ +1&0&1&0&0&1&0&0\\ +0&1&0&1&0&0&1&0\\ +0&0&1&0&1&0&0&1\\ +1&0&0&1&0&1&0&0\\ +0&1&0&0&1&0&1&0 +\end{pmatrix} +\] +verwendet. +Mit dem Gauss-Algorithmus, schematisch dargestellt in +Abbildung~\ref{buch:crypto:fig:sbox}, kann man die Inverse +bestimmen, die Multiplikation mit $A$ ist also eine invertierbare +Abbildung. + +Der letzte Schritt ist dann wieder eine Addition von +$q(X)=X^7+X^6+X+1\in \mathbb{F}_{2^8}$, durch Subtraktion +von $q(X)$ invertiert werden kann. +Die $S$-Box-Operation kann also bektoriell geschrieben werden also +\[ + S(x) = A\overline{x}+q. +\] + +Die Implementation ist möglicherweise mit einer Tabelle am schnellsten, +es sind ja nur 256 Bytes im Definitionsbereich der $S$-Box-Abbildung +und ebenso nur 256 möglich Werte. + +\subsection{Block-Operationen +\label{buch:subsection:block-operationen}} +Die zu verschlüsselnden Daten werden in in Blöcke aufgeteilt, deren +Länge Vielfache von $32$ bit sind. +Die kleinste Blockgrösse ist 128\,Bit, die grösste ist 256\,Bit. +Die Bytes eines Blockes werden dann in einem Rechteck angeordnet +als +\begin{equation} +\begin{tabular}{|>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}|} +\hline + b_{0} & b_{4} & b_{8} & b_{12} & b_{16} & b_{20} & b_{24} & b_{28} \\ + b_{1} & b_{5} & b_{9} & b_{13} & b_{17} & b_{21} & b_{25} & b_{29} \\ + b_{2} & b_{6} & b_{10} & b_{14} & b_{18} & b_{22} & b_{26} & b_{30} \\ + b_{3} & b_{7} & b_{11} & b_{15} & b_{19} & b_{23} & b_{27} & b_{31} \\ +\hline +\end{tabular} +\label{buch:crypto:eqn:block} +\end{equation} +für eine Blocklänge von 256\,Bits. + + + +\subsubsection{Zeilenshift} +\begin{figure} +\centering +\includegraphics[width=\textwidth]{chapters/90-crypto/images/shift.pdf} +\caption{Zeilenshift in einem Block von 256 bits +\label{buch:crypto:fig:shift}} +\end{figure} +Die Verschlüsselung muss sicherstellen, dass die Bytes des Blockes +untereinander gut gemischt werden. +Die bisher beschriebenen Operationen operieren immer nur auf einzelnen +Bytes während +die im nächsten Abschnitt beschriebene Spalten-Mischoperation +nur auf Spalten wird. +Die Zeilenmischoperation permutiert die Zeilen in den vier Zeilen +eines Blocks zyklisch, die erste Zeile bleibt an Ort, die zweite +Zeile wird um ein Byte rotiert, die dritte um zwei und die letzte +um 3 Bytes, wie in Abbildung~\ref{buch:crypto:fig:zeilenshift} +dargestellt. +Diese Operation könnte mit einer Permutationsmatrix beschrieben werden, +dies wäre jedoch keine effiziente Implementation. +Der Zeilenschift hat ansonsten keine elegante algebraische Beschreibung. + +\subsubsection{Spalten mischen} +Jede Spalte von \eqref{buch:crypto:eqn:block} kann als Vektor des +vierdimensionalen Vektorraumes $\mathbb{F}_{2^8}^4$. +Die Zeilenmischoperation wendet ein lineare Abbildung auf jeden +Spaltenvektor von~\eqref{buch:crypto:eqn:block}. +Die Koeffizienten der Matrix sind Elemente von $\mathbb{F}_{2^8}$. +Die Matrix ist +\[ +C=\begin{pmatrix} +\texttt{02}_{16}&\texttt{03}_{16}&\texttt{01}_{16}&\texttt{01}_{16}\\ +\texttt{01}_{16}&\texttt{02}_{16}&\texttt{03}_{16}&\texttt{01}_{16}\\ +\texttt{01}_{16}&\texttt{01}_{16}&\texttt{02}_{16}&\texttt{03}_{16}\\ +\texttt{03}_{16}&\texttt{01}_{16}&\texttt{01}_{16}&\texttt{02}_{16} +\end{pmatrix}. +\] +Um nachzuprüfen, dass die Matrix $C$ invertierbar ist, könnte man den +Gauss-Algorithmus verwenden und damit die Inverse berechnen. +Dazu müsste man die multiplikativen Inversen kennen, was etwas mühsam +ist. +Man kann aber aber auch die Determinante bestimmen, dazu braucht man +nur multiplizieren zu können, was in diesem Fall sehr leicht möglich ist, +weil kein Überlauf entsteht. +Dabei hilft es zu beachten, dass die Multiplikation mit $\texttt{02}_{16}$ +nur eine Einbit-Shiftoperation nach links ist. +Nur die Multiplikation $\texttt{03}_{16}\cdot\texttt{03}_{16}=\text{05}_{16}$ +gibt etwas mehr zu überlegen. +Mit geeigneten Zeilen-Operationen kann man die Berechnung der Determinante +von $C$ mit dem Entwicklungssatz etwas vereinfachen. +Man erhält +\begin{align*} +\det(C) +&= +\left| +\begin{matrix} +\texttt{02}_{16}&\texttt{03}_{16}&\texttt{01}_{16}&\texttt{01}_{16}\\ +\texttt{01}_{16}&\texttt{02}_{16}&\texttt{03}_{16}&\texttt{01}_{16}\\ +\texttt{00}_{16}&\texttt{03}_{16}&\texttt{01}_{16}&\texttt{02}_{16}\\ +\texttt{00}_{16}&\texttt{00}_{16}&\texttt{03}_{16}&\texttt{02}_{16} +\end{matrix} +\right| +\\ +&= +\texttt{02}_{16} +\left| +\begin{matrix} +\texttt{02}_{16}&\texttt{03}_{16}&\texttt{01}_{16}\\ +\texttt{03}_{16}&\texttt{01}_{16}&\texttt{02}_{16}\\ +\texttt{00}_{16}&\texttt{03}_{16}&\texttt{02}_{16} +\end{matrix} +\right| ++ +\texttt{01}_{16} +\left| +\begin{matrix} +\texttt{03}_{16}&\texttt{01}_{16}&\texttt{01}_{16}\\ +\texttt{03}_{16}&\texttt{01}_{16}&\texttt{02}_{16}\\ +\texttt{00}_{16}&\texttt{03}_{16}&\texttt{02}_{16} +\end{matrix} +\right| +\\ +&= +\texttt{02}_{16} +\left| +\begin{matrix} +\texttt{02}_{16}&\texttt{03}_{16}&\texttt{01}_{16}\\ +\texttt{01}_{16}&\texttt{02}_{16}&\texttt{03}_{16}\\ +\texttt{00}_{16}&\texttt{03}_{16}&\texttt{02}_{16} +\end{matrix} +\right| ++ +\texttt{01}_{16} +\left| +\begin{matrix} +\texttt{03}_{16}&\texttt{01}_{16}&\texttt{01}_{16}\\ +\texttt{00}_{16}&\texttt{00}_{16}&\texttt{01}_{16}\\ +\texttt{00}_{16}&\texttt{03}_{16}&\texttt{02}_{16} +\end{matrix} +\right| +\\ +&= +\texttt{02}_{16} +\left( +\texttt{02}_{16} +\left| +\begin{matrix} +\texttt{02}_{16}&\texttt{03}_{16}\\ +\texttt{03}_{16}&\texttt{02}_{16} +\end{matrix} +\right| ++ +\texttt{01}_{16} +\left| +\begin{matrix} +\texttt{03}_{16}&\texttt{01}_{16}\\ +\texttt{03}_{16}&\texttt{02}_{16} +\end{matrix} +\right| +\right) ++ +\texttt{01}_{16} +\left| +\begin{matrix} +\texttt{03}_{16}&\texttt{01}_{16}&\texttt{01}_{16}\\ +\texttt{00}_{16}&\texttt{03}_{16}&\texttt{02}_{16}\\ +\texttt{00}_{16}&\texttt{00}_{16}&\texttt{01}_{16} +\end{matrix} +\right| +\\ +&= +\texttt{02}_{16} +( +\texttt{02}_{16}(\texttt{04}_{16}+\texttt{05}_{16}) ++ +(\texttt{06}_{16}+\texttt{03}_{16}) +) ++ +\texttt{03}_{16}\texttt{03}_{16} +\\ +&= +\texttt{02}_{16} +( +\texttt{02}_{16} ++ +\texttt{05}_{16} +) ++ +\texttt{05}_{16} += +\texttt{0e}_{16}+\texttt{05}_{16} += +\texttt{0a}_{16} +\ne 0. +\end{align*} +Damit ist gezeigt, dass die Matrix $C$ invertierbar auf den +Spaltenvektoren wirkt. +Die Inverse der Matrix kann einmal berechnet und anschliessend +für die Entschlüsselung verwendet werden. + +Alternativ kann man die Multiplikation mit der Matrix $C$ auch +interpretieren als eine Polynommultiplikation. +Dazu interpretiert man die Spalten des Blocks als Polynom vom Grad~3 +mit Koeffizienten in $\mathbb{F}_{2^8}$. +Durch Reduktion mit dem irreduziblen Polynom +$n(Z)=Z^4+1\in\mathbb{F}_{2^8}[X]$ entsteht aus dem Polynomring +wieder ein Körper. +Die Wirkung der Matrix $C$ ist dann nichts anderes als Multiplikation +mit dem Polynom +\[ +c(Z) = \texttt{03}_{16}Z^3 + Z^2+Z^1+\texttt{02}_{16}, +\] +die natürlich ebenfalls umkehrbar ist. + +\subsection{Schlüssel +\label{buch:subsection:schlüssel}} +Die von den Byte- und Blockoperationen mischen die einzelnen Bits +der Daten zwar ganz schön durcheinander, aber es wird noch kein +Schlüsselmaterial eingearbeitet, welches den Prozess einzigartig +macht. + +\subsubsection{Schlüsseladdition} +Nach jeder Spaltenmischoperation wird ein Rundenschlüssel +zum Blockhinzuaddiert. +Beim ersten Mal wird dazu einfach das Schlüsselmaterial verwendet. +Für die folgenden Runden muss aus diesem Schlüssel neues +Material, die sogenannten Rundenschlüssel, gewonnen werden. + +\subsubsection{Rundenschlüssel} +\begin{figure} +\centering +\includegraphics{chapters/90-crypto/images/keys.pdf} +\caption{Erzeugung der erweiterten Schlüsseldaten aus dem Schlüssel +$K_0,\dots,K_7$ für Schlüssellänge 256\,bit. +Die mit $S$ beschrifteten Blöcke wenden die $S$-Box auf jedes einzelne +Byte an. +$\pi$ ist die zyklische Vertauschung der Bytes eines Wortes. +Die Operation $r_i$ ist eine Addition einer Konstanten, die in jeder +Runde anders ist. +\label{buch:crypto:fig:keys}} +\end{figure} +Die Erzeugung der Rundenschlüssel ist in Abbildung +\ref{buch:crypto:fig:keys} +schematisch dargestellt. +Die Blöcke beschreiben wieder Spaltenvektoren im vierdimensionalen +Raum $\mathbb{F}_{2^8}^4$. +Die Blöcke $K_0$ bis $K_7$ stellen den ursprünglichen Schlüssel dar. +Die Erzeugung eines neuen Blocks Schlüsselmatrial beginnt damit, +dass der letzte Vektor des vorangegangenblocks drei Operationen +unterworfen werden. +\begin{itemize} +\item +Die Operation $\pi$ vertauscht die Bytes des Vektors zyklisch: +\begin{center} +\begin{tikzpicture}[>=latex,thick] +\def\s{0.6} +\begin{scope} +\draw (0,0) rectangle (\s,{4*\s}); +\foreach \y in {1,...,3}{ + \draw (0,{\y*\s}) (\s,{\y*\s}); +} +\node at ({0.5*\s},{0.5*\s}) {$b_3$}; +\node at ({0.5*\s},{1.5*\s}) {$b_2$}; +\node at ({0.5*\s},{2.5*\s}) {$b_1$}; +\node at ({0.5*\s},{3.5*\s}) {$b_0$}; +\end{scope} +\draw[->] ({1.1*\s},{2*\s}) -- ({4.9*\s},{2*\s}); +\node at ({3*\s},{2*\s}) [above] {$\pi$}; +\begin{scope}[xshift=3cm] +\draw (0,0) rectangle (\s,{4*\s}); +\foreach \y in {1,...,3}{ + \draw (0,{\y*\s}) (\s,{\y*\s}); +} +\node at ({0.5*\s},{0.5*\s}) {$b_0$}; +\node at ({0.5*\s},{1.5*\s}) {$b_3$}; +\node at ({0.5*\s},{2.5*\s}) {$b_2$}; +\node at ({0.5*\s},{3.5*\s}) {$b_1$}; +\end{scope} +\end{tikzpicture} +\end{center} +\item +Die $S$-Operation wendet die $S$-Box auf alle Bytes eines Vektors an. +\item +Die $r_i$ Operation addiert in Runde eine Konstante $r_i$ zur $0$-Komponente. +\end{itemize} +Die Konstante $r_i$ ist wieder ein einzelnes Byte und es ist daher +naheliegend, diese Bytes mit Hilfe der Arithmetik in $\mathbb{F}_{2^8}$ +zu erzeugen. +Man kann daher $r_i$ definieren als +$(\texttt{02}_{16})^{i-1}\in\mathbb{F}_{2^8}$. + +\subsection{Runden} +Der AES-Verschlüsselungsalgorithmus besteht jetzt darin, die bisher +definierten Operationen wiederholt anzuwenden. +Eine einzelne Runde besteht dabei aus folgenden Schritten: +\begin{enumerate} +\item Wende die $S$-Box auf alle Bytes des Blocks an. +\item Führe den Zeilenshift durch. +\item Mische die Spalten (wird in der letzten Runde) +\item Erzeuge den nächsten Rundenschlüssel +\item Addiere den Rundenschlüssel +\end{enumerate} +Der AES-Verschlüsselungsalgorithmus beginnt damit, dass der Schlüssel +zum Datenblock addiert wird. +Anschliessend werden je nach Blocklänge verschiedene Anzahlen von +Runden durchgeführt, 10 Runden für 128\,bit, 12 Runden für 192\,bit und +14 Runden für 256\,bit. + + + + + diff --git a/buch/chapters/90-crypto/arith.tex b/buch/chapters/90-crypto/arith.tex index 44eb6bb..3386fc0 100644 --- a/buch/chapters/90-crypto/arith.tex +++ b/buch/chapters/90-crypto/arith.tex @@ -1,295 +1,295 @@ -% -% arith.tex -% -% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil -% -\section{Arithmetik für die Kryptographie -\label{buch:section:arithmetik-fuer-kryptographie}} -\rhead{Arithmetik für die Kryptographie} -Die Algorithmen der mathematischen Kryptographie basieren -auf den Rechenoperationen in grossen, aber endlichen Körpern. -Für die Division liefert der euklidische Algorithmus eine -Methode, der in so vielen Schritten die Inverse findet, -wie Dividend und Divisor Binärstellen haben. -Dies ist weitgehend optimal. - -Die Division ist umkehrbar, in der Kryptographie strebt man aber an, -Funktionen zu konstruieren, die nur mit grossem Aufwand umkehrbar sind. -Eine solche Funktion ist das Potenzieren in einem endlichen Körper. -Die Berechnung von Potenzen durch wiederholte Multiplikation ist jedoch -prohibitiv aufwendig, daher ist ein schneller Potenzierungsalgorithmus -nötig, der in Abschnitt~\ref{buch:subsection:potenzieren} beschrieben -wird. -Bei der Verschlüsselung grosser Datenmengen wie zum Beispiel bei -der Verschlüsselung ganzer Harddisks mit Hilfe des AES-Algorithmus -kommt es auf die Geschwindigkeit auch der elementarsten Operationen -in den endlichen Körpern an. -Solche Methoden werden in den Abschnitten -\ref{buch:subsection:rechenoperationen-in-fp} -und -\ref{buch:subsection:rechenoperatione-in-f2l} -besprochen. - -\subsection{Potenzieren -\label{buch:subsection:potenzieren}} -Wir gehen davon aus, dass wir einen schnellen Algorithmus zur -Berechnung des Produktes zweier Elemente $a,b$ in einer -beliebigen Gruppe $G$ haben. -Die Gruppe $G$ kann die Multiplikation der ganzen oder reellen Zahlen -sein, dies wird zum Beispiel in Implementation der Potenzfunktion -verwendet. -Für kryptographische Anwendungen ist $G$ die multiplikative Gruppe -eines endlichen Körpers oder eine elliptische Kurve. - -Zur Berechnung von $a^k$ sind bei einer naiven Durchführung des -Algorithmus $k-1$ Multiplikationen nötig, immer sofort gefolgt -von einer Reduktion $\mod p$ um sicherzustellen, dass die Resultate -nicht zu gross werden. -Ist $l$ die Anzahl der Binärstellen von $k$, dann benötigt dieser -naive Algorithmus $O(2^l)$ Multiplikationen, die Laufzeit wächst -also exponentiell mit der Bitlänge von $k$ an. -Der nachfolgend beschriebene Algorithmus reduziert die Laufzeit auf -die $O(l)$. - -Zunächst schreiben wir den Exponenten $k$ in binärer Form als -\[ -k = k_l2^l + k_{l-1}2^{l-1} + \dots k_22^2+k_12^1 k_02^0. -\] -Die Potenz $a^k$ kann dann geschrieben werden als -\[ -a^k -= -a^{k_l2^l} \cdot a^{k_{l-1}2^{l-1}} \cdot \dots \cdot -a^{k_22^2} \cdot a^{k_12^1} \cdot a^{k_02^0} -\] -Nur diejenigen Faktoren tragen etwas bei, für die $k_i\ne 0$ ist. -Die Potenz kann man daher auch schreiben als -\[ -a^k -= -\prod_{k_i\ne 0} a^{2^i}. -\] -Es sind also nur so viele Faktoren zu berücksichtigen, wie $k$ -Binärstellen $1$ hat. - -Die einzelnen Faktoren $a^{2^i}$ können durch wiederholtes Quadrieren -erhalten werden: -\[ -a^{2^i} = a^{2\cdot 2^{i-1}} = (a^{2^{i-1}})^2, -\] -also durch maximal $l-1$ Multiplikationen. -Wenn $k$ keine Ganzzahl ist sondern binäre Nachkommastellen hat, also -\[ -k=k_l2^l + \dots + k_12^1 + k_02^0 + k_{-1}2^{-1} + k_{-2}2^{-2}+\dots, -\] -dann können die Potenzen $a^{2^{-i}}$ durch wiederholtes Wurzelziehen -\[ -a^{2^{-i}} = a^{\frac12\cdot 2^{-i+1}} = \sqrt{a^{2^{-i+1}}} -\] -gefunden werden. -Die Berechnung der Quadratwurzel lässt sich in Hardware effizient -implementieren. - -\begin{algorithmus} -Der folgende Algorithmsu berechnet $a^k$ in $O(\log_2(k))$ -Multiplikationen -\begin{enumerate} -\item Initialisiere $p=1$ und $q=a$ -\item Falls $k$ ungerade ist, setze $p:=p\cdot q$ -\item Setze $q:=q^2$ und $k := k/2$, wobei die ganzzahlige Division durch $2$ -am effizientesten als Rechtsshift implementiert werden kann. -\item Falls $k>0$, fahre weiter bei 2. -\end{enumerate} -\end{algorithmus} - -\begin{beispiel} -Die Berechnung von $1.1^{17}$ mit diesem Algorithmus ergibt -\begin{enumerate} -\item $p=1$, $q=1.1$ -\item $k$ ist ungerade: $p:=1.1$ -\item $q:=q^2=1.21$, $k := 8$ -\item $k$ ist gerade -\item $q:=q^2=1.4641$, $k := 4$ -\item $k$ ist gerade -\item $q:=q^2=2.14358881$, $k := 2$ -\item $k$ ist gerade -\item $q:=q^2=4.5949729863572161$, $k := 1$ -\item $k$ ist ungerade: $p:=1.1\cdot p = 5.05447028499293771$ -\item $k:=0$ -\end{enumerate} -Multiplikationen sind nur nötig in den Schritten 3, 5, 7, 9, 10, es -werden also genau $5$ Multiplikationen ausgeführt. -\end{beispiel} - -\subsection{Rechenoperationen in $\mathbb{F}_p$ -\label{buch:subsection:rechenoperationen-in-fp}} -Die Multiplikation macht aus zwei Faktoren $a$ und $b$ ein -Resultat mit Bitlänge $\log_2 a+\log_2 b$, die Bitlänge wird -also typischerweise verdoppelt. -In $\mathbb{F}_p$ muss anschliessend das Resultat $\mod p$ -reduziert werden, so dass die Bitlänge wieder höchstens -$\log_2p$ ist. -In folgenden soll gezeigt werden, dass dieser Speicheraufwand -für eine Binärimplementation deutlich reduziert werden kann, -wenn die Reihenfolge der Operationen modifiziert wird. - -Für die Multiplikation von $41\cdot 47$ rechnet man im Binärsystem -\begin{center} -\begin{tabular}{>{$}r<{$}} -\texttt{{\color{darkgreen}1}0{\color{red}1}001}\cdot\texttt{101111}\\ -\hline -\texttt{101111}\\ -\texttt{{\color{red}101111}\phantom{000}}\\ -\texttt{{\color{darkgreen}101111}\phantom{00000}}\\ -\hline -\texttt{11110000111}\\ -\hline -\end{tabular} -\end{center} -In $\mathbb{F}_{53}$ muss im Anschluss Modulo $p=53$ reduziert werden. - -Der Speicheraufwand entsteht zunächst dadurch, dass durch die Multiplikation -mit $2$ die Summanden immer länger werden. -Man kann den die Sumanden kurz halten, indem man jedesmal, wenn -der Summand nach der Multiplikation mit $2$ grösser als $p$ geworden ist, -$p$ subtrahiert (Abbildung~\ref{buch:crypto:fig:reduktion}). -Ebenso kann bei nach jeder Addition das bereits reduzierten zweiten -Faktors wieder reduziert werden. -Die Anzahl der nötigen Reduktionsoperationen wird durch diese -frühzeitig durchgeführten Reduktionen nicht teurer als bei der Durchführung -des Divisionsalgorithmus. - -\begin{figure} -\begin{center} -\begin{tabular}{>{$}r<{$}>{$}r<{$}>{$}r<{$}|>{$}r<{$}>{$}r<{$}>{$}r<{$}} -\text{Multiplikation mit $2$}&\text{Reduktion?}&\text{reduziert} - &\text{Summanden}&\text{Summe}&\text{reduziert} -\\ -\hline -\texttt{101111} & &\texttt{101111} - &\texttt{101111}&\texttt{101111}&\texttt{101111} -\\ -\texttt{101111\phantom{0}} &\texttt{{\color{red}1011110}}&\texttt{101001} - & & & -\\ -\texttt{101111\phantom{00}} &\texttt{0{\color{red}111010}}&\texttt{011101} - & & & -\\ -\texttt{101111\phantom{000}} &\texttt{0001010}&\texttt{000101} - &\texttt{000101}&\texttt{110100}&\texttt{110100} -\\ -\texttt{101111\phantom{0000}} &\texttt{0010100}&\texttt{001010} - & & & -\\ -\texttt{101111\phantom{00000}}&\texttt{0101000}&\texttt{010100} - &\texttt{010100}&\texttt{{\color{red}1001000}}&\texttt{10011}\rlap{$\mathstrut=19$} -\end{tabular} -\end{center} -\caption{Multiplikation von $41=\texttt{101001}_2$ mit $47=\texttt{101111}_2$, -Reduktion nach jeder Multiplikation mit $2$: falls das Resultat -$>p$ ist, wie in den rot markierten Zeilen $p=53=\texttt{110101}_2$ -durchgeführt. -Bei der Bildung der Summe wird ebenfalls in jedem Schritt falls nötig -reduziert, angezeigt durch die roten Zahlen in der zweitletzten -Spalte. -Die Anzahl der Subtraktionen, die für die Reduktionen nötig sind, ist -von der selben Grössenordnung wie bei der Durchführung des -Divisionsalgorithmus. -\label{buch:crypto:fig:reduktion}} -\end{figure} - -Es ist also möglich, mit gleichem Aufwand an Operationen -aber mit halbe Speicherplatzbedarf die Multiplikationen in $\mathbb{F}_p$ -durchzuführen. -Die Platzeinsparung ist besonders bei Implementationen in Hardware -hilfreich, wo on-die Speicherplatz teuer sein kann. - -\subsection{Rechenoperationen in $\mathbb{F}_{2^l}$ -\label{buch:subsection:rechenoperatione-in-f2l}} -Von besonderem praktischem Interesse sind die endlichen Körper -$\mathbb{F}_{2^l}$. -Die arithmetischen Operationen in diesen Körpern lassen sich besonders -effizient in Hardware realisieren. - -\subsubsection{Zahldarstellung} -Ein endlicher Körper $\mathbb{F}_{2^l}$ ist definiert durch ein -irreduzibles Polynom in $\mathbb{F}_2[X]$ vom Grad $2^l$ -\[ -m(X) -= -X^l + m_{l-1}X^{l-1} + m_{l-2}X^{l-2} + \dots + m_2X^2 + m_1X + m_0 -\] -gegeben. -Ein Element in $\mathbb{F}_2[X]/(m)$ kann dargestellt werden durch ein -Polynom vom Grad $l-1$, also durch -\[ -a = a_{l-1}X^{l-1} + a_{l-2}X^{l-2} +\dots + a_2X^2 + a_1X + a_0. -\] -In einer Maschine kann eine Zahl also als eine Bitfolge der Länge $l$ -dargestellt werden. - -\subsubsection{Addition} -Die Addition in $\mathbb{F}_2$ ist in Hardware besonders leicht zu -realisieren. -Die Addition ist die XOR-Operation, die Multiplikation ist die UND-Verknüfung. -Ausserdem stimmen in $\mathbb{F}_2$ Addition und Subtraktion überein. - -Die Addition zweier Polynome erfolgt komponentenweise. -Die Addition von zwei Elemente von $\mathbb{F}_{2^l}$ kann also -durch die bitweise XOR-Verknüpfung der Darstellungen der Summanden -erfolgen. -Diese Operation ist in einem einzigen Maschinenzyklus realisierbar. -Die Subtraktion, die für die Reduktionsoperation module $m(X)$ nötig -ist, ist mit der Addition identisch. - -\subsubsection{Multiplikation} -Die Multiplikation zweier Polynome benötigt zunächst die Multiplikation -mit $X$, wodurch der Grad des Polynoms ansteigt und möglicherweise so -gross wird, dass eine Reduktionsoperation modulo $m(X)$ nötig wird. -Die Reduktion wird immer dann nötig, wenn der Koeffizient von $X^l$ -nicht $0$ ist. -Der Koeffizient kann dann zum Verschwinden gebracht werden, indem -$m(X)$ addiert wird. - -\begin{figure} -\centering -\includegraphics{chapters/90-crypto/images/schieberegister.pdf} -\caption{Implementation der Multiplikation mit $X$ in einem -endlichen Körper $\mathbb{F}_{2^l}$ mit dem Minimalpolynom -$m(X) = X^8+X^4+X^3+X^+1$ als Feedback-Schieberegister. -\label{buch:crypto:fig:schieberegister}} -\end{figure} - -In Abbildung~\ref{buch:crypto:fig:schieberegister} wird gezeigt, -wie die Reduktion erfolgt, wenn die Multiplikation mit $X$, also der -Shift nach links, einen Überlauf ergibt. -Das Minimalpolynom $m(X)=X^8+X^4+X^3+X+1$ bedeutet, dass in $\mathbb{F}_{2^l}$ -$X^8=X^4+X^3+X+1$ gilt, so dass man das Überlaufbit durch -$X^4+X^3+X+1$ ersetzen und addieren kann. - -Ein Produktes $p(X)\cdot q(X)$, wobei $p(X)$ und -$q(X)$ Repräsentaten von Elementen $\mathbb{F}_{2^l}$ sind, kann jetzt -wie folgt berechnet werden. -Mit dem Schieberegister werden die Vielfachen $X^k\cdot p(X)$ -für $k=0,\dots,l-1$ berechnet. -Diejenigen Vielfachen, für die der Koeffizient von $X^k$ in $q(X)$ -von $0$ verschieden ist werden aufsummiert und ergeben das Produkt. -Der Prozess in Abbildung~\ref{buch:crypto:fig:multiplikation} -dargestellt. - -\begin{figure} -\centering -\includegraphics[width=\textwidth]{chapters/90-crypto/images/multiplikation.pdf} -\caption{Multiplikation zweier Elemente von $\mathbb{F}_{2^l}$. -Mit Hilfe des Schieberegisters am linken Rand werden die Produkte -$X\cdot p(X)$, $X^2\cdot p(X),\dots,X^7\cdot p(X)$ nach der in -Abbildung~\ref{buch:crypto:fig:schieberegister} dargestellten -Methode berechnet. -Am rechten Rand werden diejenigen $X^k\cdot p(X)$ aufaddiert, -für die der $X^k$-Koeffizient von $q(X)$ von $0$ verschieden ist. -\label{buch:crypto:fig:multiplikation}} -\end{figure} - - -% XXX Beispiel F einer Oakley-Gruppe - +% +% arith.tex +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +% +\section{Arithmetik für die Kryptographie +\label{buch:section:arithmetik-fuer-kryptographie}} +\rhead{Arithmetik für die Kryptographie} +Die Algorithmen der mathematischen Kryptographie basieren +auf den Rechenoperationen in grossen, aber endlichen Körpern. +Für die Division liefert der euklidische Algorithmus eine +Methode, der in so vielen Schritten die Inverse findet, +wie Dividend und Divisor Binärstellen haben. +Dies ist weitgehend optimal. + +Die Division ist umkehrbar, in der Kryptographie strebt man aber an, +Funktionen zu konstruieren, die nur mit grossem Aufwand umkehrbar sind. +Eine solche Funktion ist das Potenzieren in einem endlichen Körper. +Die Berechnung von Potenzen durch wiederholte Multiplikation ist jedoch +prohibitiv aufwendig, daher ist ein schneller Potenzierungsalgorithmus +nötig, der in Abschnitt~\ref{buch:subsection:potenzieren} beschrieben +wird. +Bei der Verschlüsselung grosser Datenmengen wie zum Beispiel bei +der Verschlüsselung ganzer Harddisks mit Hilfe des AES-Algorithmus +kommt es auf die Geschwindigkeit auch der elementarsten Operationen +in den endlichen Körpern an. +Solche Methoden werden in den Abschnitten +\ref{buch:subsection:rechenoperationen-in-fp} +und +\ref{buch:subsection:rechenoperatione-in-f2l} +besprochen. + +\subsection{Potenzieren +\label{buch:subsection:potenzieren}} +Wir gehen davon aus, dass wir einen schnellen Algorithmus zur +Berechnung des Produktes zweier Elemente $a,b$ in einer +beliebigen Gruppe $G$ haben. +Die Gruppe $G$ kann die Multiplikation der ganzen oder reellen Zahlen +sein, dies wird zum Beispiel in Implementation der Potenzfunktion +verwendet. +Für kryptographische Anwendungen ist $G$ die multiplikative Gruppe +eines endlichen Körpers oder eine elliptische Kurve. + +Zur Berechnung von $a^k$ sind bei einer naiven Durchführung des +Algorithmus $k-1$ Multiplikationen nötig, immer sofort gefolgt +von einer Reduktion $\mod p$ um sicherzustellen, dass die Resultate +nicht zu gross werden. +Ist $l$ die Anzahl der Binärstellen von $k$, dann benötigt dieser +naive Algorithmus $O(2^l)$ Multiplikationen, die Laufzeit wächst +also exponentiell mit der Bitlänge von $k$ an. +Der nachfolgend beschriebene Algorithmus reduziert die Laufzeit auf +die $O(l)$. + +Zunächst schreiben wir den Exponenten $k$ in binärer Form als +\[ +k = k_l2^l + k_{l-1}2^{l-1} + \dots k_22^2+k_12^1 k_02^0. +\] +Die Potenz $a^k$ kann dann geschrieben werden als +\[ +a^k += +a^{k_l2^l} \cdot a^{k_{l-1}2^{l-1}} \cdot \dots \cdot +a^{k_22^2} \cdot a^{k_12^1} \cdot a^{k_02^0} +\] +Nur diejenigen Faktoren tragen etwas bei, für die $k_i\ne 0$ ist. +Die Potenz kann man daher auch schreiben als +\[ +a^k += +\prod_{k_i\ne 0} a^{2^i}. +\] +Es sind also nur so viele Faktoren zu berücksichtigen, wie $k$ +Binärstellen $1$ hat. + +Die einzelnen Faktoren $a^{2^i}$ können durch wiederholtes Quadrieren +erhalten werden: +\[ +a^{2^i} = a^{2\cdot 2^{i-1}} = (a^{2^{i-1}})^2, +\] +also durch maximal $l-1$ Multiplikationen. +Wenn $k$ keine Ganzzahl ist sondern binäre Nachkommastellen hat, also +\[ +k=k_l2^l + \dots + k_12^1 + k_02^0 + k_{-1}2^{-1} + k_{-2}2^{-2}+\dots, +\] +dann können die Potenzen $a^{2^{-i}}$ durch wiederholtes Wurzelziehen +\[ +a^{2^{-i}} = a^{\frac12\cdot 2^{-i+1}} = \sqrt{a^{2^{-i+1}}} +\] +gefunden werden. +Die Berechnung der Quadratwurzel lässt sich in Hardware effizient +implementieren. + +\begin{algorithmus} +Der folgende Algorithmsu berechnet $a^k$ in $O(\log_2(k))$ +Multiplikationen +\begin{enumerate} +\item Initialisiere $p=1$ und $q=a$ +\item Falls $k$ ungerade ist, setze $p:=p\cdot q$ +\item Setze $q:=q^2$ und $k := k/2$, wobei die ganzzahlige Division durch $2$ +am effizientesten als Rechtsshift implementiert werden kann. +\item Falls $k>0$, fahre weiter bei 2. +\end{enumerate} +\end{algorithmus} + +\begin{beispiel} +Die Berechnung von $1.1^{17}$ mit diesem Algorithmus ergibt +\begin{enumerate} +\item $p=1$, $q=1.1$ +\item $k$ ist ungerade: $p:=1.1$ +\item $q:=q^2=1.21$, $k := 8$ +\item $k$ ist gerade +\item $q:=q^2=1.4641$, $k := 4$ +\item $k$ ist gerade +\item $q:=q^2=2.14358881$, $k := 2$ +\item $k$ ist gerade +\item $q:=q^2=4.5949729863572161$, $k := 1$ +\item $k$ ist ungerade: $p:=1.1\cdot p = 5.05447028499293771$ +\item $k:=0$ +\end{enumerate} +Multiplikationen sind nur nötig in den Schritten 3, 5, 7, 9, 10, es +werden also genau $5$ Multiplikationen ausgeführt. +\end{beispiel} + +\subsection{Rechenoperationen in $\mathbb{F}_p$ +\label{buch:subsection:rechenoperationen-in-fp}} +Die Multiplikation macht aus zwei Faktoren $a$ und $b$ ein +Resultat mit Bitlänge $\log_2 a+\log_2 b$, die Bitlänge wird +also typischerweise verdoppelt. +In $\mathbb{F}_p$ muss anschliessend das Resultat $\mod p$ +reduziert werden, so dass die Bitlänge wieder höchstens +$\log_2p$ ist. +In folgenden soll gezeigt werden, dass dieser Speicheraufwand +für eine Binärimplementation deutlich reduziert werden kann, +wenn die Reihenfolge der Operationen modifiziert wird. + +Für die Multiplikation von $41\cdot 47$ rechnet man im Binärsystem +\begin{center} +\begin{tabular}{>{$}r<{$}} +\texttt{{\color{darkgreen}1}0{\color{red}1}001}\cdot\texttt{101111}\\ +\hline +\texttt{101111}\\ +\texttt{{\color{red}101111}\phantom{000}}\\ +\texttt{{\color{darkgreen}101111}\phantom{00000}}\\ +\hline +\texttt{11110000111}\\ +\hline +\end{tabular} +\end{center} +In $\mathbb{F}_{53}$ muss im Anschluss Modulo $p=53$ reduziert werden. + +Der Speicheraufwand entsteht zunächst dadurch, dass durch die Multiplikation +mit $2$ die Summanden immer länger werden. +Man kann den die Sumanden kurz halten, indem man jedesmal, wenn +der Summand nach der Multiplikation mit $2$ grösser als $p$ geworden ist, +$p$ subtrahiert (Abbildung~\ref{buch:crypto:fig:reduktion}). +Ebenso kann bei nach jeder Addition das bereits reduzierten zweiten +Faktors wieder reduziert werden. +Die Anzahl der nötigen Reduktionsoperationen wird durch diese +frühzeitig durchgeführten Reduktionen nicht teurer als bei der Durchführung +des Divisionsalgorithmus. + +\begin{figure} +\begin{center} +\begin{tabular}{>{$}r<{$}>{$}r<{$}>{$}r<{$}|>{$}r<{$}>{$}r<{$}>{$}r<{$}} +\text{Multiplikation mit $2$}&\text{Reduktion?}&\text{reduziert} + &\text{Summanden}&\text{Summe}&\text{reduziert} +\\ +\hline +\texttt{101111} & &\texttt{101111} + &\texttt{101111}&\texttt{101111}&\texttt{101111} +\\ +\texttt{101111\phantom{0}} &\texttt{{\color{red}1011110}}&\texttt{101001} + & & & +\\ +\texttt{101111\phantom{00}} &\texttt{0{\color{red}111010}}&\texttt{011101} + & & & +\\ +\texttt{101111\phantom{000}} &\texttt{0001010}&\texttt{000101} + &\texttt{000101}&\texttt{110100}&\texttt{110100} +\\ +\texttt{101111\phantom{0000}} &\texttt{0010100}&\texttt{001010} + & & & +\\ +\texttt{101111\phantom{00000}}&\texttt{0101000}&\texttt{010100} + &\texttt{010100}&\texttt{{\color{red}1001000}}&\texttt{10011}\rlap{$\mathstrut=19$} +\end{tabular} +\end{center} +\caption{Multiplikation von $41=\texttt{101001}_2$ mit $47=\texttt{101111}_2$, +Reduktion nach jeder Multiplikation mit $2$: falls das Resultat +$>p$ ist, wie in den rot markierten Zeilen $p=53=\texttt{110101}_2$ +durchgeführt. +Bei der Bildung der Summe wird ebenfalls in jedem Schritt falls nötig +reduziert, angezeigt durch die roten Zahlen in der zweitletzten +Spalte. +Die Anzahl der Subtraktionen, die für die Reduktionen nötig sind, ist +von der selben Grössenordnung wie bei der Durchführung des +Divisionsalgorithmus. +\label{buch:crypto:fig:reduktion}} +\end{figure} + +Es ist also möglich, mit gleichem Aufwand an Operationen +aber mit halbe Speicherplatzbedarf die Multiplikationen in $\mathbb{F}_p$ +durchzuführen. +Die Platzeinsparung ist besonders bei Implementationen in Hardware +hilfreich, wo on-die Speicherplatz teuer sein kann. + +\subsection{Rechenoperationen in $\mathbb{F}_{2^l}$ +\label{buch:subsection:rechenoperatione-in-f2l}} +Von besonderem praktischem Interesse sind die endlichen Körper +$\mathbb{F}_{2^l}$. +Die arithmetischen Operationen in diesen Körpern lassen sich besonders +effizient in Hardware realisieren. + +\subsubsection{Zahldarstellung} +Ein endlicher Körper $\mathbb{F}_{2^l}$ ist definiert durch ein +irreduzibles Polynom in $\mathbb{F}_2[X]$ vom Grad $2^l$ +\[ +m(X) += +X^l + m_{l-1}X^{l-1} + m_{l-2}X^{l-2} + \dots + m_2X^2 + m_1X + m_0 +\] +gegeben. +Ein Element in $\mathbb{F}_2[X]/(m)$ kann dargestellt werden durch ein +Polynom vom Grad $l-1$, also durch +\[ +a = a_{l-1}X^{l-1} + a_{l-2}X^{l-2} +\dots + a_2X^2 + a_1X + a_0. +\] +In einer Maschine kann eine Zahl also als eine Bitfolge der Länge $l$ +dargestellt werden. + +\subsubsection{Addition} +Die Addition in $\mathbb{F}_2$ ist in Hardware besonders leicht zu +realisieren. +Die Addition ist die XOR-Operation, die Multiplikation ist die UND-Verknüfung. +Ausserdem stimmen in $\mathbb{F}_2$ Addition und Subtraktion überein. + +Die Addition zweier Polynome erfolgt komponentenweise. +Die Addition von zwei Elemente von $\mathbb{F}_{2^l}$ kann also +durch die bitweise XOR-Verknüpfung der Darstellungen der Summanden +erfolgen. +Diese Operation ist in einem einzigen Maschinenzyklus realisierbar. +Die Subtraktion, die für die Reduktionsoperation module $m(X)$ nötig +ist, ist mit der Addition identisch. + +\subsubsection{Multiplikation} +Die Multiplikation zweier Polynome benötigt zunächst die Multiplikation +mit $X$, wodurch der Grad des Polynoms ansteigt und möglicherweise so +gross wird, dass eine Reduktionsoperation modulo $m(X)$ nötig wird. +Die Reduktion wird immer dann nötig, wenn der Koeffizient von $X^l$ +nicht $0$ ist. +Der Koeffizient kann dann zum Verschwinden gebracht werden, indem +$m(X)$ addiert wird. + +\begin{figure} +\centering +\includegraphics{chapters/90-crypto/images/schieberegister.pdf} +\caption{Implementation der Multiplikation mit $X$ in einem +endlichen Körper $\mathbb{F}_{2^l}$ mit dem Minimalpolynom +$m(X) = X^8+X^4+X^3+X^+1$ als Feedback-Schieberegister. +\label{buch:crypto:fig:schieberegister}} +\end{figure} + +In Abbildung~\ref{buch:crypto:fig:schieberegister} wird gezeigt, +wie die Reduktion erfolgt, wenn die Multiplikation mit $X$, also der +Shift nach links, einen Überlauf ergibt. +Das Minimalpolynom $m(X)=X^8+X^4+X^3+X+1$ bedeutet, dass in $\mathbb{F}_{2^l}$ +$X^8=X^4+X^3+X+1$ gilt, so dass man das Überlaufbit durch +$X^4+X^3+X+1$ ersetzen und addieren kann. + +Ein Produktes $p(X)\cdot q(X)$, wobei $p(X)$ und +$q(X)$ Repräsentaten von Elementen $\mathbb{F}_{2^l}$ sind, kann jetzt +wie folgt berechnet werden. +Mit dem Schieberegister werden die Vielfachen $X^k\cdot p(X)$ +für $k=0,\dots,l-1$ berechnet. +Diejenigen Vielfachen, für die der Koeffizient von $X^k$ in $q(X)$ +von $0$ verschieden ist werden aufsummiert und ergeben das Produkt. +Der Prozess in Abbildung~\ref{buch:crypto:fig:multiplikation} +dargestellt. + +\begin{figure} +\centering +\includegraphics[width=\textwidth]{chapters/90-crypto/images/multiplikation.pdf} +\caption{Multiplikation zweier Elemente von $\mathbb{F}_{2^l}$. +Mit Hilfe des Schieberegisters am linken Rand werden die Produkte +$X\cdot p(X)$, $X^2\cdot p(X),\dots,X^7\cdot p(X)$ nach der in +Abbildung~\ref{buch:crypto:fig:schieberegister} dargestellten +Methode berechnet. +Am rechten Rand werden diejenigen $X^k\cdot p(X)$ aufaddiert, +für die der $X^k$-Koeffizient von $q(X)$ von $0$ verschieden ist. +\label{buch:crypto:fig:multiplikation}} +\end{figure} + + +% XXX Beispiel F einer Oakley-Gruppe + diff --git a/buch/chapters/90-crypto/chapter.tex b/buch/chapters/90-crypto/chapter.tex index d2fcbbf..920941d 100644 --- a/buch/chapters/90-crypto/chapter.tex +++ b/buch/chapters/90-crypto/chapter.tex @@ -1,31 +1,31 @@ -% -% chapter.tex -- Anwendungen von Matrizen in der Codierungstheorie und -% Kryptographie -% -% (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil -% -% !TeX spellcheck = de_CH -\chapter{Anwendungen in Kryptographie und Codierungstheorie -\label{buch:chapter:kryptographie}} -\lhead{Kryptographie und Codierungstheorie} -\rhead{} -Die algebraische Theorie der endlichen Körper hat sich als besonders -nützliche herausgestellt in der Krypographie. -Die Eigenschaften dieser Körper sind reichhaltig genug, um -kryptographsch widerstandsfähige Algorithmen zu liefern, die -auch in ihrer Stärke beliebig skaliert werden können. -Gleichzeitig liefert die Algebra auch eine effiziente Implementierung. -In diesem Abschnitt soll dies an einigen Beispielen gezeigt werden. - -\input{chapters/90-crypto/arith.tex} -\input{chapters/90-crypto/ff.tex} -\input{chapters/90-crypto/aes.tex} -%\input{chapters/90-crypto/rs.tex} - -\section*{Übungsaufgaben} -\rhead{Übungsaufgaben} -\aufgabetoplevel{chapters/90-crypto/uebungsaufgaben} -\begin{uebungsaufgaben} -\uebungsaufgabe{9001} -\end{uebungsaufgaben} - +% +% chapter.tex -- Anwendungen von Matrizen in der Codierungstheorie und +% Kryptographie +% +% (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +% +% !TeX spellcheck = de_CH +\chapter{Anwendungen in Kryptographie und Codierungstheorie +\label{buch:chapter:kryptographie}} +\lhead{Kryptographie und Codierungstheorie} +\rhead{} +Die algebraische Theorie der endlichen Körper hat sich als besonders +nützliche herausgestellt in der Krypographie. +Die Eigenschaften dieser Körper sind reichhaltig genug, um +kryptographsch widerstandsfähige Algorithmen zu liefern, die +auch in ihrer Stärke beliebig skaliert werden können. +Gleichzeitig liefert die Algebra auch eine effiziente Implementierung. +In diesem Abschnitt soll dies an einigen Beispielen gezeigt werden. + +\input{chapters/90-crypto/arith.tex} +\input{chapters/90-crypto/ff.tex} +\input{chapters/90-crypto/aes.tex} +%\input{chapters/90-crypto/rs.tex} + +\section*{Übungsaufgaben} +\rhead{Übungsaufgaben} +\aufgabetoplevel{chapters/90-crypto/uebungsaufgaben} +\begin{uebungsaufgaben} +\uebungsaufgabe{9001} +\end{uebungsaufgaben} + diff --git a/buch/chapters/90-crypto/ff.tex b/buch/chapters/90-crypto/ff.tex index 535b359..8a38f93 100644 --- a/buch/chapters/90-crypto/ff.tex +++ b/buch/chapters/90-crypto/ff.tex @@ -1,664 +1,664 @@ -% -% ff.tex -- Kryptographie und endliche Körper -% -% (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil -% - -\section{Kryptographie und endliche Körper -\label{buch:section:kryptographie-und-endliche-koerper}} -\rhead{Kryptographie und endliche Körper} - -\subsection{Potenzen in $\mathbb{F}_p$ und diskreter Logarithmus -\label{buch:subsection:potenzen-diskreter-logarithmus}} -Für kryptographische Anwendungen wird eine einfach zu berechnende -Funktion benötigt, -die ohne zusätzliches Wissen, üblicherweise der Schlüssel genannt, -nicht ohne weiteres umkehrbar ist. -Die arithmetischen Operationen in einem endlichen Körper sind -mit geringem Aufwand durchführbar. -Für die ``schwierigste'' Operation, die Division, steht der -euklidische Algorithmus zur Verfügung. - -Die nächstschwierigere Operation ist die Potenzfunktion. -Für $g\in \Bbbk$ und $a\in\mathbb{N}$ ist die Potenz $g^a\in\Bbbk$ -natürlich durch die wiederholte Multiplikation definiert. -In der Praxis werden aber $g$ und $a$ Zahlen mit vielen Binärstellen -sein, die die wiederholte Multiplikation ist daher sicher nicht -effizient, das Kriterium der einfachen Berechenbarkeit scheint -also nicht erfüllt. -Der folgende Algorithmus berechnet die Potenz in $O(\log_2 a)$ -Multiplikationen. - -\begin{algorithmus}[Divide-and-conquer] -\label{buch:crypto:algo:divide-and-conquer} -Sei $a=a_0 + a_12^1 + a_22^2 + \dots + a_k2^k$ die Binärdarstellung -der Zahl $a$. -\begin{enumerate} -\item setze $f=g$, $x=1$, $i=0$ -\label{divide-and-conquer-1} -\item solange $i\ge k$ ist, führe aus -\label{divide-and-conquer-2} -\begin{enumerate} -\item -\label{divide-and-conquer-3} -falls $a_i=1$ setze $x \coloneqq x \cdot f$ -\item -\label{divide-and-conquer-4} -$i \coloneqq i+1$ und $f\coloneqq f\cdot f$ -\end{enumerate} -\end{enumerate} -Die Potenz $x=g^a$ kann so in $O(\log_2a)$ Multiplikationen -berechnet werden. -\end{algorithmus} - -\begin{proof}[Beweis] -Die Initalisierung in Schritt~\ref{divide-and-conquer-1} stellt sicher, -dass $x$ den Wert $g^0$ hat. -Schritt~\ref{divide-and-conquer-4} stellt sicher, -dass die Variable $f$ immer den Wert $g^{2^i}$ hat. -Im Schritt~\ref{divide-and-conquer-3} wird zu $x$ die Potenz -$g^{a_i2^i}$ hinzumultipliziert. -Am Ende des Algorithmus hat daher $x$ den Wert -\[ -x = g^{a_02^0} \cdot g^{a_12^1} \cdot g^{a_22^2} \cdot\ldots\cdot 2^{a_k2^k} -= -g^{a_0+a_12+a_22^2+\dots+a_k2^k} -= -g^a. -\] -Die Schleife wird $\lfloor1+\log_2ab\rfloor$ mal durchlaufen. -In jedem Fall wird auf jeden Fall die Multiplikation in -Schritt~\ref{divide-and-conquer-4} durchgeführt -und im schlimmsten Fall auch noch die Multiplikation in -Schritt~\ref{divide-and-conquer-3}. -Es werden also nicht mehr als $2\lfloor 1+\log_2a\rfloor=O(\log_2a)$ -Multiplikationen durchgeführt. -\end{proof} - -\begin{beispiel} -Man berechne die Potenz $7^{2021}$ in $\mathbb{F}_p$. -Die Binärdarstellung von 2021 ist $2021_{10}=\texttt{11111100101}_2$. -Wir stellen die nötigen Operationen des -Algorithmus~\ref{buch:crypto:algo:divide-and-conquer} in der folgenden -Tabelle -\begin{center} -\begin{tabular}{|>{$}r<{$}|>{$}r<{$}|>{$}r<{$}|>{$}r<{$}|} -\hline - i& f& a_i& x\\ -\hline - 0& 7& 1& 7\\ - 1& 49& 0& 7\\ - 2&1110& 1& 24\\ - 3& 486& 0& 24\\ - 4&1234& 0& 24\\ - 5& 667& 1& 516\\ - 6& 785& 1& 977\\ - 7& 418& 1& 430\\ - 8& 439& 1& 284\\ - 9& 362& 1& 819\\ -10& 653& 1& 333\\ -\hline -\end{tabular} -\end{center} -Daraus liest man ab, dass $7^{2021}=333\in\mathbb{F}_{1291}$. -\end{beispiel} - -Die Tabelle suggeriert, dass die Potenzen von $g$ ``wild'', also -scheinbar ohne System in $\mathbb{F}_p$ herumspringen. -Dies deutet an, dass die Umkehrung der Exponentialfunktion in $\mathbb{F}_p$ -schwierig ist. -Die Umkehrfunktion der Exponentialfunktion, die Umkehrfunktion von -$x\mapsto g^x$ in $\mathbb{F}_p$ heisst der {\em diskrete Logarithmus}. -\index{diskreter Logarithmus}% -Tatsächlich ist der diskrete Logarithmus ähnlich schwierig zu bestimmen -wie das Faktorisieren von Zahlen, die das Produkt grosser -Primafaktoren ähnlicher Grössenordnung wie $p$ sind. -Die Funktion $x\mapsto g^x$ ist die gesuchte, schwierig zu invertierende -Funktion. - -Auf dern ersten Blick scheint der -Algorithmus~\ref{buch:crypto:algo:divide-and-conquer} -den Nachteil zu haben, dass erst die Binärdarstellung der Zahl $a$ -ermittelt werden muss. -In einem Computer ist dies aber normalerweise kein Problem, da $a$ -im Computer ohnehin binär dargestellt ist. -Die Binärziffern werden in der Reihenfolge vom niederwertigsten zum -höchstwertigen Bit benötigt. -Die folgende Modifikation des Algorithmus ermittelt laufend -auch die Binärstellen von $a$. -Die dazu notwendigen Operationen sind im Binärsystem besonders -effizient implementierbar, die Division durch 2 ist ein Bitshift, der -Rest ist einfach das niederwertigste Bit der Zahl. - -\begin{algorithmus} -\label{buch:crypto:algo:divide-and-conquer2} -\begin{enumerate} -\item -Setze $f=g$, $x=1$, $i=0$ -\item -Solange $a>0$ ist, führe aus -\begin{enumerate} -\item -Verwende den euklidischen Algorithmus um $r$ und $b$ zu bestimmen mit $a=2b+r$ -\item -Falls $r=1$ setze $x \coloneqq x \cdot f$ -\item -$i \coloneqq i+1$, $a = b$ und $f\coloneqq f\cdot f$ -\end{enumerate} -\end{enumerate} -Die Potenz $x=g^a$ kann so in $O(\log_2a)$ Multiplikationen -berechnet werden. -\end{algorithmus} - - -% -% Diffie-Hellman Schlüsseltausch -% -\subsection{Diffie-Hellman-Schlüsseltausch -\label{buch:subsection:diffie-hellman}} -Eine Grundaufgabe der Verschlüsselung im Internet ist, dass zwei -Kommunikationspartner einen gemeinsamen Schlüssel für die Verschlüsselung -der Daten aushandeln können müssen. -Es muss davon ausgegangen werden, dass die Kommunikation abgehört wird. -Trotzdem soll es für einen Lauscher nicht möglich sein, den -ausgehandelten Schlüssel zu ermitteln. - -% XXX Historisches zu Diffie und Hellman - -Die beiden Partner $A$ und $B$ einigen sich zunächst auf eine Zahl $g$, -die öffentlich bekannt sein darf. -Weiter erzeugen sie eine zufällige Zahl $a$ und $b$, die sie geheim -halten. -Das Verfahren soll aus diesen beiden Zahlen einen Schlüssel erzeugen, -den beide Partner berechnen können, ohne dass sie $a$ oder $b$ -übermitteln müssen. -Die beiden Zahlen werden daher auch die privaten Schlüssel genannt. - -Die Idee von Diffie und Hellman ist jetzt, die Werte $x=g^a$ und $y=g^b$ -zu übertragen. -In $\mathbb{R}$ würden dadurch natürlich dem Lauscher auch $a$ offenbart, -er könnte einfach $a=\log_g x$ berechnen. -Ebenso kann auch $b$ als $b=\log_g y$ erhalten werden, die beiden -privaten Schlüssel wären also nicht mehr privat. -Statt der Potenzfunktion in $\mathbb{R}$ muss also eine Funktion -verwendet werden, die nicht so leicht umgekehrt werden kann. -Die Potenzfunktion in $\mathbb{F}_p$ erfüllt genau diese Eigenschaft. -Die Kommunikationspartner einigen sich also auch noch auf die (grosse) -Primzahl $p$ und übermitteln $x=g^a\in\mathbb{F}_p$ und -$y=g^b\in\mathbb{F}_p$. - -\begin{figure} -\centering -\includegraphics{chapters/90-crypto/images/dh.pdf} -\caption{Schlüsselaustausch nach Diffie-Hellman. -Die Kommunikationspartner $A$ und $B$ einigen sich öffentlich auf -$p\in\mathbb{N}$ und $g\in\mathbb{F}_p$. -$A$ wählt dann einen privaten Schlüssel $a\in\mathbb{N}$ und -$B$ wählt $b\in\mathbb{N}$, sie tauschen dann $x=g^a$ und $y=g^b$ -aus. -$A$ erhält den gemeinsamen Schlüssel aus $y^a$, $B$ erhält ihn -aus $x^b$. -\label{buch:crypto:fig:dh}} -\end{figure} - -Aus $x$ und $y$ muss jetzt der gemeinsame Schlüssel abgeleitet werden. -$A$ kennt $y=g^b$ und $a$, $B$ kennt $x=g^a$ und $b$. -Beide können die Zahl $s=g^{ab}\in\mathbb{F}_p$ berechnen. -$A$ macht das, indem er $y^a=(g^b)^a = g^{ab}$ rechnet, -$B$ rechnet $x^b = (g^a)^b = g^{ab}$, beide natürlich in $\mathbb{F}_p$. -Der Lauscher kann aber $g^{ab}$ nicht ermitteln, dazu müsste er -$a$ oder $b$ ermitteln können. -Die Zahl $s=g^{ab}$ kann also als gemeinsamer Schlüssel verwendet -werden. - - - -\subsection{Elliptische Kurven -\label{buch:subsection:elliptische-kurven}} -Das Diffie-Hellman-Verfahren basiert auf der Schwierigkeit, in einem -Körper $\mathbb{F}_p$ die Gleichung $a^x=b$ nach $x$ aufzulösen. -Die Addition in $\mathbb{F}_p$ wird dazu nicht benötigt. -Es reicht, eine Menge mit einer Multiplikation zu haben, in der das -die Gleichung $a^x=b$ schwierig zu lösen ist. -Ein Gruppe wäre also durchaus ausreichend. - -Ein Kandidat für eine solche Gruppe könnte der Einheitskreis -$S^1=\{z\in\mathbb{C}\;|\; |z|=1\}$ in der komplexen Ebene sein. -Wählt man eine Zahl $g=e^{i\alpha}$, wobei $\alpha$ ein irrationales -Vielfaches von $\pi$ ist, dann sind alle Potenzen $g^n$ für natürliche -Exponenten voneinander verschieden. -Wäre nämlich $g^{n_1}=g^{n_2}$, dann wäre $e^{i\alpha(n_1-n_2)}=1$ und -somit müsste $\alpha=2k\pi/(n_1-n_2)$ sein. -Damit wäre aber $\alpha$ ein rationales Vielfaches von $\pi$, im Widerspruch -zur Voraussetzung. -Die Abbildung $n\mapsto g^n\in S^1$ ist auf den ersten Blick etwa ähnlich -undurchschaubar wie die Abbildung $n\mapsto g^n\in\mathbb{F}_p$. -Es gibt zwar die komplexe Logarithmusfunktion, mit der man $n$ bestimmen -kann, dazu muss man aber den Wert von $g^n$ mit beliebiger Genauigkeit -kennen, denn die Werte von $g^n$ können beliebig nahe beieinander liegen. - -Der Einheitskreis ist die Lösungsmenge der Gleichung $x^2+y^2=1$ für -reelle Koordinaten $x$ und $y$, -doch Rundungsunsicherheiten verunmöglichen den Einsatz in einem -Verfahren ähnlich dem Diffie-Hellman-Verfahren. -Dieses Problem kann gelöst werden, indem für die Variablen Werte -aus einem endlichen Körper verwendet werden. -Gesucht ist also eine Gleichung in zwei Variablen, deren Lösungsmenge -in einem endlichen Körper eine Gruppenstruktur trägt. -Die Lösungsmenge ist eine ``Kurve'' von Punkten mit -Koordinaten in einem endlichen Körper. - -In diesem Abschnitt wird gezeigt, dass sogenannte elliptische Kurven -über endlichen Körpern genau die verlangen Eigenschaften haben. - -\subsubsection{Elliptische Kurven} -Elliptische Kurven sind Lösungen einer Gleichung der Form -\begin{equation} -Y^2+XY=X^3+aX+b -\label{buch:crypto:eqn:ellipticcurve} -\end{equation} -mit Werten von $X$ und $Y$ in einem geeigneten Körper. -Die Koeffizienten $a$ und $b$ müssen so gewählt werden, dass die -Gleichung~\eqref{buch:crypto:eqn:ellipticcurve} genügend viele -Lösungen hat. -Über den komplexen Zahlen hat die Gleichung natürlich für jede Wahl von -$X$ drei Lösungen. -Für einen endlichen Körper können wir dies im allgemeinen nicht erwarten, -aber wenn wir genügend viele Wurzeln zu $\mathbb{F}$ hinzufügen können wir -mindestens erreichen, dass die Lösungsmenge so viele Elemente hat, -dass ein Versuch, die Gleichung $g^x=b$ mittels Durchprobierens zu -lösen, zum Scheitern verurteil ist. - -\begin{definition} -\label{buch:crypto:def:ellipticcurve} -Die {\em elliptische Kurve} $E_{a,b}(\Bbbk)$ über dem Körper $\Bbbk$ ist -die Menge -\[ -E_{a,b}(\Bbbk) -= -\{(X,Y)\in\Bbbk^2\;|\;Y^2+XY=X^3+aX+b\}, -\] -für $a,b\in\Bbbk$. -\end{definition} - -Um die Anschauung zu vereinfachen, werden wir elliptische Kurven über -dem Körper $\mathbb{R}$ visualisieren. -Die daraus gewonnenen geometrischen Einsichten werden wir anschliessend -algebraisch umsetzen. -In den reellen Zahlen kann man die -Gleichung~\eqref{buch:crypto:eqn:ellipticcurve} -noch etwas vereinfachen. -Indem man in \eqref{buch:crypto:eqn:ellipticcurve} -quadratisch ergänzt, bekommt man -\begin{align} -Y^2 + XY + \frac14X^2 &= X^3+\frac14 X^2 +aX+b -\notag -\\ -\Rightarrow\qquad -v^2&=X^3+\frac14X^2+aX+b, -\label{buch:crypto:eqn:ell2} -\end{align} -indem man $v=Y+\frac12X$ setzt. -Man beachte, dass man diese Substition nur machen kann, wenn $\frac12$ -definiert ist. -In $\mathbb{R}$ ist dies kein Problem, aber genau über den Körpern -mit Charakteristik $2$, die wir für die Computer-Implementation -bevorzugen, ist dies nicht möglich. -Es geht hier aber nur um die Visualisierung. - -Auch die Form \eqref{buch:crypto:eqn:ell2} lässt sich noch etwas -vereinfachen. -Setzt man $X=u-\frac1{12}$, dann verschwindet nach einiger Rechnung, -die wir hier nicht durchführen wollen, der quadratische Term -auf der rechten Seite. -Die interessierenden Punkte sind Lösungen der einfacheren Gleichung -\begin{equation} -v^2 -= -u^3+\biggl(a-\frac{1}{48}\biggr)u + b-\frac{a}{12}+\frac{1}{864} -= -u^3+Au+B. -\label{buch:crypto:ellvereinfacht} -\end{equation} -In dieser Form ist mit $(u,v)$ immer auch $(u,-v)$ eine Lösung, -die Kurve ist symmetrisch bezüglich der $u$-Achse. -Ebenso kann man ablesen, dass nur diejenigen $u$-Werte möglich sind, -für die das kubische Polynom $u^3+Au+B$ auf der rechten Seite von -\eqref{buch:crypto:ellvereinfacht} -nicht negativ ist. - -Sind $u_1$, $u_2$ und $u_3$ die Nullstellen des kubischen Polynoms -auf der rechten Seite von~\eqref{buch:crypto:ellvereinfacht}, folgt -\[ -v^2 -= -(u-u_1)(u-u_2)(u-u_3) -= -u^3 --(u_1+u_2+u_3)u^2 -+(u_1u_2+u_1u_3+u_2u_3)u -- -u_1u_2u_3. -\] -Durch Koeffizientenvergleich sieht man, dass $u_1+u_2+u_3=0$ sein muss. -\begin{figure} -\centering -\includegraphics{chapters/90-crypto/images/elliptic.pdf} -\caption{Elliptische Kurve in $\mathbb{R}$ in der Form -$v^2=u^3+Au+B$ mit Nullstellen $u_1$, $u_2$ und $u_3$ des -kubischen Polynoms auf der rechten Seite. -Die blauen Punkte und Geraden illustrieren die Definition der -Gruppenoperation in der elliptischen Kurve. -\label{buch:crypto:fig:elliptischekurve}} -\end{figure} -Abbildung~\ref{buch:crypto:fig:elliptischekurve} -zeigt eine elliptische Kurve in der Ebene. - -\subsubsection{Geometrische Definition der Gruppenoperation} -In der speziellen Form \ref{buch:crypto:ellvereinfacht} ist die -elliptische Kurve symmetrisch unter Spiegelung an der $u$-Achse. -Die Spiegelung ist eine Involution, zweimalige Ausführung führt auf -den ursprünglichen Punkt zurück. -Die Inverse in einer Gruppe hat diese Eigenschaft auch, es ist -daher naheliegend, den gespiegelten Punkt als die Inverse eines -Elementes zu nehmen. - -Eine Gerade durch zwei Punkte der -in Abbildung~\ref{buch:crypto:fig:elliptischekurve} -dargestellten Kurve schneidet die Kurve ein drittes Mal. -Die Gruppenoperation wird so definiert, dass drei Punkte der Kurve -auf einer Geraden das Gruppenprodukt $e$ haben. -Da aus $g_1g_2g_3=e$ folgt $g_3=(g_1g_2)^{-1}$ oder -$g_1g_2=g_3^{-1}$, erhält man das Gruppenprodukt zweier Elemente -auf der elliptischen Kurve indem erst den dritten Schnittpunkt -ermittelt und diesen dann an der $u$-Achse spiegelt. - -Die geometrische Konstruktion schlägt fehl, wenn $g_1=g_2$ ist. -In diesem Fall kann man die Tangente im Punkt $g_1$ an die Kurve -verwenden. -Dieser Fall tritt zum Beispiel auch in den drei Punkten -$(u_1,0)$, $(u_2,0)$ und $(u_3,0)$ ein. - -Um das neutrale Element der Gruppe zu finden, können wir -zwei Punkte $g$ und $g^{-1}$ miteinander verknüpfen. -Die Gerade durch $g$ und $g^{-1}$ schneidet aber die Kurve -kein drittes Mal. -Ausserdem sind alle Geraden durch $g$ und $g^{-1}$ für verschiedene -$g$ parallel. -Das neutrale Element entspricht also einem unendlich weit entfernten Punkt. -Das neutrale Element entsteht immer dann als Produkt, wenn zwei -Punkte die gleiche $u$-Koordinaten haben. - -\subsubsection{Gruppenoperation, algebraische Konstruktion} -Nach den geometrischen Vorarbeiten zur Definition der Gruppenoperation -kann können wir die Konstruktion jetzt algebraisch umsetzen. - -Zunächst überlegen wir uns wieder eine Involution, welche als Inverse -dienen kann. -Dazu beachten wir, dass die linke Seite der definierenden Gleichung -\begin{equation} -Y^2+XY=X^3-aX+b. -\label{buch:crypto:eqn:grupopgl} -\end{equation} -auch als $Y(Y+X)$ geschrieben werden kann. -Die Abbildung $Y\mapsto -X-Y$ macht daraus -\[ -(-X-Y)(-X-Y+X)=(X+Y)Y, -\] -dies ist also die gesuchte Involution. - -Seien also $g_1=(x_1,y_1)$ und $g_2=(x_2,y_2)$ zwei verschiedene Lösungen -der Gleichung \eqref{buch:crypto:eqn:grupopgl} -Als erstes brauchen wir eine Gleichung für die Gerade durch die beiden -Punkte. -Sei also $l(X,Y)$ eine Linearform derart, dass $l(g_1)=d$ und $l(g_2)=d$ -für ein geeignetes $d\in\Bbbk$. -Dann gilt auch für die Punkte -\[ -g(t) = tg_1 + (1-t)g_2 -\qquad\Rightarrow\qquad -l(g(t)) -= -tl(g_1) + (1-t)l(g_2) -= -tc+(1-t)c -= -(t+1-t)c -=c, -\] -jeder Punkt der Geraden durch $g_1$ und $g_2$ lässt sich in dieser Form -schreiben. - -Setzt man jetzt $g(t)$ in die Gleichung ein, erhält man eine kubische -Gleichung in $t$, von der wir bereits zwei Nullstellen kennen, nämlich -$0$ und $1$. -Die kubische Gleichung muss also durch $t$ und $(t-1)$ teilbar sein. -Diese Berechnung kann man einfach in einem Computeralgebrasystem -durchführen. -Das Polynom ist -\[ -p(t) -= -\] -Nach Division durch $t(t-1)$ erhält man als den Quotienten -\begin{align*} -q(t) -&= -(y_2-y_1)^2 -+ -(y_2-y_1) (x_2-x_1) -+ -t(x_2-x_1)^3 -- -2x_2^3+3x_1x_2^2-x_1^3 -\end{align*} -und den Rest -\[ -r(t) -= -t(y_1^2+x_1y_1-x_1^3-ax_1-b) -+ -(1-t)(y_2^2+x_2y_2-x_2^3-ax_2-b). -\] -Die Klammerausdrücke verschwinden, da die sie gleichbedeutend damit sind, -dass die Punkte Lösungen von \eqref{buch:crypto:eqn:grupopgl} sind. - -Für den dritten Punkt auf der Geraden muss $t$ so gewählt werden, dass -$q(t)=0$ ist. -Dies ist aber eine lineare Gleichung mit der Lösung -\begin{align*} -t -&= --\frac{ -(y_1-y_2)^2 -+ -(y_2-y_1)(x_2-x_1) --2x_2^3+3x_1x_2^2-x_1^3 -}{(x_2-x_1)^3} -. -\end{align*} -Setzt man dies $g(t)$ ein, erhält man für die Koordinaten des dritten -Punktes $g_3$ die Werte -\begin{align} -x_3 -&= -\frac{ -(y_2-y_1)^2(x_2-x_1) + (y_2-y_1)(x_2-x_1)^2 --(x_2^4+x_1^4) -}{ -(x_2-x_1)^3 -} -\label{buch:crypto:eqn:x3} -\\ -y_3 -&= -\frac{ -(y_2-y_1)^3 -+(x_2-x_1)(y_2-y_1)^2 --(x_{2}-x_{1})^3 ( y_{2} - y_{1}) --(x_{2}-x_{1})^2 ( x_{1} y_{2}- x_{2} y_{1}) -}{ -(x_2-x_1)^3 -} -\label{buch:crypto:eqn:y3} -\end{align} -Die Gleichungen -\eqref{buch:crypto:eqn:x3} -und -\eqref{buch:crypto:eqn:y3} -ermöglichen also, das Element $g_1g_2^{-1}$ zu berechnen. -Interessant daran ist, dass in den Formeln die Konstanten $a$ und $b$ -gar nicht vorkommen. - -Es bleibt noch der wichtige Fall des Quadrierens in der Gruppe zu -behandeln, also den Fall $g_1=g_2$. -In diese Fall sind die Formeln -\eqref{buch:crypto:eqn:x3} -und -\eqref{buch:crypto:eqn:y3} -ganz offensichtlich nicht anwendbar. -Die geometrische Anschauung hat nahegelegt, die Tangent an die Kurve -im Punkt $g_1$ zu nehmen. -In $\mathbb{R}$ würde man dafür einen Grenzübergang $g_2\to g_1$ machen, -aber in einem endlichen Körper ist dies natürlich nicht möglich. - -Wir schreiben die Gerade als Parameterdarstellung in der Form -\( -t\mapsto g(t)= (x_1+ut, y_1+vt) -\) -für beliebige Parameter in $\Bbbk$. -Die Werte $u_1$ und $u_2$ müssen so gewählt werden, dass $g(t)$ eine -Tangente wird. -Setzt man $g(t)$ in die Gleichung~\eqref{buch:crypto:eqn:grupopgl} ein, -entsteht ein kubische Gleichung, die genau dann eine doppelte Nullstelle -bei $0$ hat, wenn $u,v$ die Tangentenrichtung beschreiben. -Einsetzen von $g(t)$ in \eqref{buch:crypto:eqn:grupopgl} -ergibt die Gleichung -\begin{align} -0 -&= --u^3t^3 -+ -(-3u^2x_{1}+v^2+uv)t^2 -+ -(2vy_1+uy_1-3ux_1^2+vx_1-au)t -+ -(y_1^2+x_1y_1-x_1^3-ax_1-b) -\label{buch:crypto:eqn:tangente1} -\end{align} -Damit bei $t=0$ eine doppelte Nullstelle mussen die letzten beiden -Koeffizienten verschwinden, dies führt auf die Gleichungen -\begin{align} -y_1^2+x_1y_1&=x_1^3+ax_1+b -\label{buch:crypto:eqn:rest1} -\\ -(2y_1 -+x_1)v -+(y_1 --3x_1^2 --a)u -&=0 -\label{buch:crypto:eqn:rest2} -\end{align} -Die erste Gleichung \eqref{buch:crypto:eqn:rest1} drückt aus, -dass $g_1$ ein Punkt der Kurve ist, sie ist automatisch erfüllt. - -Die zweite Gleichung -\eqref{buch:crypto:eqn:rest2} -legt das Verhältnis von $u$ und $v$, also die -\label{buch:crypto:eqn:rest2} -Tangentenrichtung fest. -Eine mögliche Lösung ist -\begin{equation} -\begin{aligned} -u &= x_1+2y_1 -\\ -v &= -y_1+3x_1^2+a. -\end{aligned} -\label{buch:crypto:eqn:uv} -\end{equation} - -Der Quotient ist ein lineares Polynom in $t$, die Nullstelle parametrisiert -den Punkt, der $(g_1)^{-2}$ entspricht. -Der zugehörige Wert von $t$ ist -\begin{equation} -t=-\frac{3u^2x_1-v^2-uv}{u^3}. -\label{buch:crypto:eqn:t} -\end{equation} - - -Setzt man -\label{buch:crypto:eqn:t} -und -\eqref{buch:crypto:eqn:uv} -in $g(t)$ ein, erhält man sehr komplizierte Ausdrücke für den dritten Punkt. -Wir verzichten darauf, diese Ausdrücke hier aufzuschreiben. -In der Praxis wird man in einem Körper der Charakteristik 2 arbeiten. -In diesem Körper werden alle geraden Koeffizienten zu $0$, alle ungeraden -Koeffizienten werden unabhängig vom Vorzeichen zu $1$. -Damit bekommt man die folgenden, sehr viel übersichtlicheren Ausdrücke -für den dritten Punkt: -\begin{equation} -\begin{aligned} -x -&= --\frac{ -y_1^2+x_1y_1+x_1^4+x_1^3+ax_1-a^2 - }{ -x_1^2 -} -\\ -y -&= -\frac{ -y_1^3+(x_1^2+x_1+a)y_1^2+(x_1^4 +a^2)y_1+x_1^6+ax_1^4+ax_1^3+a^2x_1^2+a^2x_1+a^3 -}{ - x_1^3 -} -\end{aligned} -\label{buch:crypto:eqn:tangentechar2} -\end{equation} -Damit haben wir einen vollständigen Formelsatz für die Berechnung der -Gruppenoperation in der elliptischen Kurve mindestens für den praktisch -relevanten Fall einer Kurve über einem Körper der Charakteristik $2$. - -\begin{satz} -Die elliptische Kurve -\[ -E_{a,b}(\mathbb{F}_{p^l}) -= -\{ -(X,Y)\in\mathbb{F}_{p^l} -\;|\; -Y^2+XY = X^3-aX-b -\} -\] -trägt eine Gruppenstruktur, die wie folgt definiert ist: -\begin{enumerate} -\item Der Punkt $(0,0)$ entspricht dem neutralen Element. -\item Das inverse Element von $(x,y)$ ist $(-x,-y-x)$. -\item Für zwei verschiedene Punkte $g_1$ und $g_2$ kann $g_3=(g_1g_2)^{-1}$ -mit Hilfe der Formeln -\eqref{buch:crypto:eqn:x3} -und -\eqref{buch:crypto:eqn:y3} -gefunden werden. -\item Für einen Punkt $g_1$ kann $g_3=g_1^{-2}$ in Charakteristik $2$ mit -Hilfe der Formeln -\eqref{buch:crypto:eqn:tangentechar2} -gefunden werden. -\end{enumerate} -Diese Operationen machen $E_{a,b}(\mathbb{F}_{p^l})$ zu einer endlichen -abelschen Gruppe. -\end{satz} - -\subsubsection{Beispiele} -% XXX -TODO: elliptische Kurven in IPsec: Oakley Gruppen - -\subsubsection{Diffie-Hellman in einer elliptischen Kurve} -% XXX -TODO: $g^x$ in einer elliptischen Kurve - - - +% +% ff.tex -- Kryptographie und endliche Körper +% +% (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +% + +\section{Kryptographie und endliche Körper +\label{buch:section:kryptographie-und-endliche-koerper}} +\rhead{Kryptographie und endliche Körper} + +\subsection{Potenzen in $\mathbb{F}_p$ und diskreter Logarithmus +\label{buch:subsection:potenzen-diskreter-logarithmus}} +Für kryptographische Anwendungen wird eine einfach zu berechnende +Funktion benötigt, +die ohne zusätzliches Wissen, üblicherweise der Schlüssel genannt, +nicht ohne weiteres umkehrbar ist. +Die arithmetischen Operationen in einem endlichen Körper sind +mit geringem Aufwand durchführbar. +Für die ``schwierigste'' Operation, die Division, steht der +euklidische Algorithmus zur Verfügung. + +Die nächstschwierigere Operation ist die Potenzfunktion. +Für $g\in \Bbbk$ und $a\in\mathbb{N}$ ist die Potenz $g^a\in\Bbbk$ +natürlich durch die wiederholte Multiplikation definiert. +In der Praxis werden aber $g$ und $a$ Zahlen mit vielen Binärstellen +sein, die die wiederholte Multiplikation ist daher sicher nicht +effizient, das Kriterium der einfachen Berechenbarkeit scheint +also nicht erfüllt. +Der folgende Algorithmus berechnet die Potenz in $O(\log_2 a)$ +Multiplikationen. + +\begin{algorithmus}[Divide-and-conquer] +\label{buch:crypto:algo:divide-and-conquer} +Sei $a=a_0 + a_12^1 + a_22^2 + \dots + a_k2^k$ die Binärdarstellung +der Zahl $a$. +\begin{enumerate} +\item setze $f=g$, $x=1$, $i=0$ +\label{divide-and-conquer-1} +\item solange $i\ge k$ ist, führe aus +\label{divide-and-conquer-2} +\begin{enumerate} +\item +\label{divide-and-conquer-3} +falls $a_i=1$ setze $x \coloneqq x \cdot f$ +\item +\label{divide-and-conquer-4} +$i \coloneqq i+1$ und $f\coloneqq f\cdot f$ +\end{enumerate} +\end{enumerate} +Die Potenz $x=g^a$ kann so in $O(\log_2a)$ Multiplikationen +berechnet werden. +\end{algorithmus} + +\begin{proof}[Beweis] +Die Initalisierung in Schritt~\ref{divide-and-conquer-1} stellt sicher, +dass $x$ den Wert $g^0$ hat. +Schritt~\ref{divide-and-conquer-4} stellt sicher, +dass die Variable $f$ immer den Wert $g^{2^i}$ hat. +Im Schritt~\ref{divide-and-conquer-3} wird zu $x$ die Potenz +$g^{a_i2^i}$ hinzumultipliziert. +Am Ende des Algorithmus hat daher $x$ den Wert +\[ +x = g^{a_02^0} \cdot g^{a_12^1} \cdot g^{a_22^2} \cdot\ldots\cdot 2^{a_k2^k} += +g^{a_0+a_12+a_22^2+\dots+a_k2^k} += +g^a. +\] +Die Schleife wird $\lfloor1+\log_2ab\rfloor$ mal durchlaufen. +In jedem Fall wird auf jeden Fall die Multiplikation in +Schritt~\ref{divide-and-conquer-4} durchgeführt +und im schlimmsten Fall auch noch die Multiplikation in +Schritt~\ref{divide-and-conquer-3}. +Es werden also nicht mehr als $2\lfloor 1+\log_2a\rfloor=O(\log_2a)$ +Multiplikationen durchgeführt. +\end{proof} + +\begin{beispiel} +Man berechne die Potenz $7^{2021}$ in $\mathbb{F}_p$. +Die Binärdarstellung von 2021 ist $2021_{10}=\texttt{11111100101}_2$. +Wir stellen die nötigen Operationen des +Algorithmus~\ref{buch:crypto:algo:divide-and-conquer} in der folgenden +Tabelle +\begin{center} +\begin{tabular}{|>{$}r<{$}|>{$}r<{$}|>{$}r<{$}|>{$}r<{$}|} +\hline + i& f& a_i& x\\ +\hline + 0& 7& 1& 7\\ + 1& 49& 0& 7\\ + 2&1110& 1& 24\\ + 3& 486& 0& 24\\ + 4&1234& 0& 24\\ + 5& 667& 1& 516\\ + 6& 785& 1& 977\\ + 7& 418& 1& 430\\ + 8& 439& 1& 284\\ + 9& 362& 1& 819\\ +10& 653& 1& 333\\ +\hline +\end{tabular} +\end{center} +Daraus liest man ab, dass $7^{2021}=333\in\mathbb{F}_{1291}$. +\end{beispiel} + +Die Tabelle suggeriert, dass die Potenzen von $g$ ``wild'', also +scheinbar ohne System in $\mathbb{F}_p$ herumspringen. +Dies deutet an, dass die Umkehrung der Exponentialfunktion in $\mathbb{F}_p$ +schwierig ist. +Die Umkehrfunktion der Exponentialfunktion, die Umkehrfunktion von +$x\mapsto g^x$ in $\mathbb{F}_p$ heisst der {\em diskrete Logarithmus}. +\index{diskreter Logarithmus}% +Tatsächlich ist der diskrete Logarithmus ähnlich schwierig zu bestimmen +wie das Faktorisieren von Zahlen, die das Produkt grosser +Primafaktoren ähnlicher Grössenordnung wie $p$ sind. +Die Funktion $x\mapsto g^x$ ist die gesuchte, schwierig zu invertierende +Funktion. + +Auf dern ersten Blick scheint der +Algorithmus~\ref{buch:crypto:algo:divide-and-conquer} +den Nachteil zu haben, dass erst die Binärdarstellung der Zahl $a$ +ermittelt werden muss. +In einem Computer ist dies aber normalerweise kein Problem, da $a$ +im Computer ohnehin binär dargestellt ist. +Die Binärziffern werden in der Reihenfolge vom niederwertigsten zum +höchstwertigen Bit benötigt. +Die folgende Modifikation des Algorithmus ermittelt laufend +auch die Binärstellen von $a$. +Die dazu notwendigen Operationen sind im Binärsystem besonders +effizient implementierbar, die Division durch 2 ist ein Bitshift, der +Rest ist einfach das niederwertigste Bit der Zahl. + +\begin{algorithmus} +\label{buch:crypto:algo:divide-and-conquer2} +\begin{enumerate} +\item +Setze $f=g$, $x=1$, $i=0$ +\item +Solange $a>0$ ist, führe aus +\begin{enumerate} +\item +Verwende den euklidischen Algorithmus um $r$ und $b$ zu bestimmen mit $a=2b+r$ +\item +Falls $r=1$ setze $x \coloneqq x \cdot f$ +\item +$i \coloneqq i+1$, $a = b$ und $f\coloneqq f\cdot f$ +\end{enumerate} +\end{enumerate} +Die Potenz $x=g^a$ kann so in $O(\log_2a)$ Multiplikationen +berechnet werden. +\end{algorithmus} + + +% +% Diffie-Hellman Schlüsseltausch +% +\subsection{Diffie-Hellman-Schlüsseltausch +\label{buch:subsection:diffie-hellman}} +Eine Grundaufgabe der Verschlüsselung im Internet ist, dass zwei +Kommunikationspartner einen gemeinsamen Schlüssel für die Verschlüsselung +der Daten aushandeln können müssen. +Es muss davon ausgegangen werden, dass die Kommunikation abgehört wird. +Trotzdem soll es für einen Lauscher nicht möglich sein, den +ausgehandelten Schlüssel zu ermitteln. + +% XXX Historisches zu Diffie und Hellman + +Die beiden Partner $A$ und $B$ einigen sich zunächst auf eine Zahl $g$, +die öffentlich bekannt sein darf. +Weiter erzeugen sie eine zufällige Zahl $a$ und $b$, die sie geheim +halten. +Das Verfahren soll aus diesen beiden Zahlen einen Schlüssel erzeugen, +den beide Partner berechnen können, ohne dass sie $a$ oder $b$ +übermitteln müssen. +Die beiden Zahlen werden daher auch die privaten Schlüssel genannt. + +Die Idee von Diffie und Hellman ist jetzt, die Werte $x=g^a$ und $y=g^b$ +zu übertragen. +In $\mathbb{R}$ würden dadurch natürlich dem Lauscher auch $a$ offenbart, +er könnte einfach $a=\log_g x$ berechnen. +Ebenso kann auch $b$ als $b=\log_g y$ erhalten werden, die beiden +privaten Schlüssel wären also nicht mehr privat. +Statt der Potenzfunktion in $\mathbb{R}$ muss also eine Funktion +verwendet werden, die nicht so leicht umgekehrt werden kann. +Die Potenzfunktion in $\mathbb{F}_p$ erfüllt genau diese Eigenschaft. +Die Kommunikationspartner einigen sich also auch noch auf die (grosse) +Primzahl $p$ und übermitteln $x=g^a\in\mathbb{F}_p$ und +$y=g^b\in\mathbb{F}_p$. + +\begin{figure} +\centering +\includegraphics{chapters/90-crypto/images/dh.pdf} +\caption{Schlüsselaustausch nach Diffie-Hellman. +Die Kommunikationspartner $A$ und $B$ einigen sich öffentlich auf +$p\in\mathbb{N}$ und $g\in\mathbb{F}_p$. +$A$ wählt dann einen privaten Schlüssel $a\in\mathbb{N}$ und +$B$ wählt $b\in\mathbb{N}$, sie tauschen dann $x=g^a$ und $y=g^b$ +aus. +$A$ erhält den gemeinsamen Schlüssel aus $y^a$, $B$ erhält ihn +aus $x^b$. +\label{buch:crypto:fig:dh}} +\end{figure} + +Aus $x$ und $y$ muss jetzt der gemeinsame Schlüssel abgeleitet werden. +$A$ kennt $y=g^b$ und $a$, $B$ kennt $x=g^a$ und $b$. +Beide können die Zahl $s=g^{ab}\in\mathbb{F}_p$ berechnen. +$A$ macht das, indem er $y^a=(g^b)^a = g^{ab}$ rechnet, +$B$ rechnet $x^b = (g^a)^b = g^{ab}$, beide natürlich in $\mathbb{F}_p$. +Der Lauscher kann aber $g^{ab}$ nicht ermitteln, dazu müsste er +$a$ oder $b$ ermitteln können. +Die Zahl $s=g^{ab}$ kann also als gemeinsamer Schlüssel verwendet +werden. + + + +\subsection{Elliptische Kurven +\label{buch:subsection:elliptische-kurven}} +Das Diffie-Hellman-Verfahren basiert auf der Schwierigkeit, in einem +Körper $\mathbb{F}_p$ die Gleichung $a^x=b$ nach $x$ aufzulösen. +Die Addition in $\mathbb{F}_p$ wird dazu nicht benötigt. +Es reicht, eine Menge mit einer Multiplikation zu haben, in der das +die Gleichung $a^x=b$ schwierig zu lösen ist. +Ein Gruppe wäre also durchaus ausreichend. + +Ein Kandidat für eine solche Gruppe könnte der Einheitskreis +$S^1=\{z\in\mathbb{C}\;|\; |z|=1\}$ in der komplexen Ebene sein. +Wählt man eine Zahl $g=e^{i\alpha}$, wobei $\alpha$ ein irrationales +Vielfaches von $\pi$ ist, dann sind alle Potenzen $g^n$ für natürliche +Exponenten voneinander verschieden. +Wäre nämlich $g^{n_1}=g^{n_2}$, dann wäre $e^{i\alpha(n_1-n_2)}=1$ und +somit müsste $\alpha=2k\pi/(n_1-n_2)$ sein. +Damit wäre aber $\alpha$ ein rationales Vielfaches von $\pi$, im Widerspruch +zur Voraussetzung. +Die Abbildung $n\mapsto g^n\in S^1$ ist auf den ersten Blick etwa ähnlich +undurchschaubar wie die Abbildung $n\mapsto g^n\in\mathbb{F}_p$. +Es gibt zwar die komplexe Logarithmusfunktion, mit der man $n$ bestimmen +kann, dazu muss man aber den Wert von $g^n$ mit beliebiger Genauigkeit +kennen, denn die Werte von $g^n$ können beliebig nahe beieinander liegen. + +Der Einheitskreis ist die Lösungsmenge der Gleichung $x^2+y^2=1$ für +reelle Koordinaten $x$ und $y$, +doch Rundungsunsicherheiten verunmöglichen den Einsatz in einem +Verfahren ähnlich dem Diffie-Hellman-Verfahren. +Dieses Problem kann gelöst werden, indem für die Variablen Werte +aus einem endlichen Körper verwendet werden. +Gesucht ist also eine Gleichung in zwei Variablen, deren Lösungsmenge +in einem endlichen Körper eine Gruppenstruktur trägt. +Die Lösungsmenge ist eine ``Kurve'' von Punkten mit +Koordinaten in einem endlichen Körper. + +In diesem Abschnitt wird gezeigt, dass sogenannte elliptische Kurven +über endlichen Körpern genau die verlangen Eigenschaften haben. + +\subsubsection{Elliptische Kurven} +Elliptische Kurven sind Lösungen einer Gleichung der Form +\begin{equation} +Y^2+XY=X^3+aX+b +\label{buch:crypto:eqn:ellipticcurve} +\end{equation} +mit Werten von $X$ und $Y$ in einem geeigneten Körper. +Die Koeffizienten $a$ und $b$ müssen so gewählt werden, dass die +Gleichung~\eqref{buch:crypto:eqn:ellipticcurve} genügend viele +Lösungen hat. +Über den komplexen Zahlen hat die Gleichung natürlich für jede Wahl von +$X$ drei Lösungen. +Für einen endlichen Körper können wir dies im allgemeinen nicht erwarten, +aber wenn wir genügend viele Wurzeln zu $\mathbb{F}$ hinzufügen können wir +mindestens erreichen, dass die Lösungsmenge so viele Elemente hat, +dass ein Versuch, die Gleichung $g^x=b$ mittels Durchprobierens zu +lösen, zum Scheitern verurteil ist. + +\begin{definition} +\label{buch:crypto:def:ellipticcurve} +Die {\em elliptische Kurve} $E_{a,b}(\Bbbk)$ über dem Körper $\Bbbk$ ist +die Menge +\[ +E_{a,b}(\Bbbk) += +\{(X,Y)\in\Bbbk^2\;|\;Y^2+XY=X^3+aX+b\}, +\] +für $a,b\in\Bbbk$. +\end{definition} + +Um die Anschauung zu vereinfachen, werden wir elliptische Kurven über +dem Körper $\mathbb{R}$ visualisieren. +Die daraus gewonnenen geometrischen Einsichten werden wir anschliessend +algebraisch umsetzen. +In den reellen Zahlen kann man die +Gleichung~\eqref{buch:crypto:eqn:ellipticcurve} +noch etwas vereinfachen. +Indem man in \eqref{buch:crypto:eqn:ellipticcurve} +quadratisch ergänzt, bekommt man +\begin{align} +Y^2 + XY + \frac14X^2 &= X^3+\frac14 X^2 +aX+b +\notag +\\ +\Rightarrow\qquad +v^2&=X^3+\frac14X^2+aX+b, +\label{buch:crypto:eqn:ell2} +\end{align} +indem man $v=Y+\frac12X$ setzt. +Man beachte, dass man diese Substition nur machen kann, wenn $\frac12$ +definiert ist. +In $\mathbb{R}$ ist dies kein Problem, aber genau über den Körpern +mit Charakteristik $2$, die wir für die Computer-Implementation +bevorzugen, ist dies nicht möglich. +Es geht hier aber nur um die Visualisierung. + +Auch die Form \eqref{buch:crypto:eqn:ell2} lässt sich noch etwas +vereinfachen. +Setzt man $X=u-\frac1{12}$, dann verschwindet nach einiger Rechnung, +die wir hier nicht durchführen wollen, der quadratische Term +auf der rechten Seite. +Die interessierenden Punkte sind Lösungen der einfacheren Gleichung +\begin{equation} +v^2 += +u^3+\biggl(a-\frac{1}{48}\biggr)u + b-\frac{a}{12}+\frac{1}{864} += +u^3+Au+B. +\label{buch:crypto:ellvereinfacht} +\end{equation} +In dieser Form ist mit $(u,v)$ immer auch $(u,-v)$ eine Lösung, +die Kurve ist symmetrisch bezüglich der $u$-Achse. +Ebenso kann man ablesen, dass nur diejenigen $u$-Werte möglich sind, +für die das kubische Polynom $u^3+Au+B$ auf der rechten Seite von +\eqref{buch:crypto:ellvereinfacht} +nicht negativ ist. + +Sind $u_1$, $u_2$ und $u_3$ die Nullstellen des kubischen Polynoms +auf der rechten Seite von~\eqref{buch:crypto:ellvereinfacht}, folgt +\[ +v^2 += +(u-u_1)(u-u_2)(u-u_3) += +u^3 +-(u_1+u_2+u_3)u^2 ++(u_1u_2+u_1u_3+u_2u_3)u +- +u_1u_2u_3. +\] +Durch Koeffizientenvergleich sieht man, dass $u_1+u_2+u_3=0$ sein muss. +\begin{figure} +\centering +\includegraphics{chapters/90-crypto/images/elliptic.pdf} +\caption{Elliptische Kurve in $\mathbb{R}$ in der Form +$v^2=u^3+Au+B$ mit Nullstellen $u_1$, $u_2$ und $u_3$ des +kubischen Polynoms auf der rechten Seite. +Die blauen Punkte und Geraden illustrieren die Definition der +Gruppenoperation in der elliptischen Kurve. +\label{buch:crypto:fig:elliptischekurve}} +\end{figure} +Abbildung~\ref{buch:crypto:fig:elliptischekurve} +zeigt eine elliptische Kurve in der Ebene. + +\subsubsection{Geometrische Definition der Gruppenoperation} +In der speziellen Form \ref{buch:crypto:ellvereinfacht} ist die +elliptische Kurve symmetrisch unter Spiegelung an der $u$-Achse. +Die Spiegelung ist eine Involution, zweimalige Ausführung führt auf +den ursprünglichen Punkt zurück. +Die Inverse in einer Gruppe hat diese Eigenschaft auch, es ist +daher naheliegend, den gespiegelten Punkt als die Inverse eines +Elementes zu nehmen. + +Eine Gerade durch zwei Punkte der +in Abbildung~\ref{buch:crypto:fig:elliptischekurve} +dargestellten Kurve schneidet die Kurve ein drittes Mal. +Die Gruppenoperation wird so definiert, dass drei Punkte der Kurve +auf einer Geraden das Gruppenprodukt $e$ haben. +Da aus $g_1g_2g_3=e$ folgt $g_3=(g_1g_2)^{-1}$ oder +$g_1g_2=g_3^{-1}$, erhält man das Gruppenprodukt zweier Elemente +auf der elliptischen Kurve indem erst den dritten Schnittpunkt +ermittelt und diesen dann an der $u$-Achse spiegelt. + +Die geometrische Konstruktion schlägt fehl, wenn $g_1=g_2$ ist. +In diesem Fall kann man die Tangente im Punkt $g_1$ an die Kurve +verwenden. +Dieser Fall tritt zum Beispiel auch in den drei Punkten +$(u_1,0)$, $(u_2,0)$ und $(u_3,0)$ ein. + +Um das neutrale Element der Gruppe zu finden, können wir +zwei Punkte $g$ und $g^{-1}$ miteinander verknüpfen. +Die Gerade durch $g$ und $g^{-1}$ schneidet aber die Kurve +kein drittes Mal. +Ausserdem sind alle Geraden durch $g$ und $g^{-1}$ für verschiedene +$g$ parallel. +Das neutrale Element entspricht also einem unendlich weit entfernten Punkt. +Das neutrale Element entsteht immer dann als Produkt, wenn zwei +Punkte die gleiche $u$-Koordinaten haben. + +\subsubsection{Gruppenoperation, algebraische Konstruktion} +Nach den geometrischen Vorarbeiten zur Definition der Gruppenoperation +kann können wir die Konstruktion jetzt algebraisch umsetzen. + +Zunächst überlegen wir uns wieder eine Involution, welche als Inverse +dienen kann. +Dazu beachten wir, dass die linke Seite der definierenden Gleichung +\begin{equation} +Y^2+XY=X^3-aX+b. +\label{buch:crypto:eqn:grupopgl} +\end{equation} +auch als $Y(Y+X)$ geschrieben werden kann. +Die Abbildung $Y\mapsto -X-Y$ macht daraus +\[ +(-X-Y)(-X-Y+X)=(X+Y)Y, +\] +dies ist also die gesuchte Involution. + +Seien also $g_1=(x_1,y_1)$ und $g_2=(x_2,y_2)$ zwei verschiedene Lösungen +der Gleichung \eqref{buch:crypto:eqn:grupopgl} +Als erstes brauchen wir eine Gleichung für die Gerade durch die beiden +Punkte. +Sei also $l(X,Y)$ eine Linearform derart, dass $l(g_1)=d$ und $l(g_2)=d$ +für ein geeignetes $d\in\Bbbk$. +Dann gilt auch für die Punkte +\[ +g(t) = tg_1 + (1-t)g_2 +\qquad\Rightarrow\qquad +l(g(t)) += +tl(g_1) + (1-t)l(g_2) += +tc+(1-t)c += +(t+1-t)c +=c, +\] +jeder Punkt der Geraden durch $g_1$ und $g_2$ lässt sich in dieser Form +schreiben. + +Setzt man jetzt $g(t)$ in die Gleichung ein, erhält man eine kubische +Gleichung in $t$, von der wir bereits zwei Nullstellen kennen, nämlich +$0$ und $1$. +Die kubische Gleichung muss also durch $t$ und $(t-1)$ teilbar sein. +Diese Berechnung kann man einfach in einem Computeralgebrasystem +durchführen. +Das Polynom ist +\[ +p(t) += +\] +Nach Division durch $t(t-1)$ erhält man als den Quotienten +\begin{align*} +q(t) +&= +(y_2-y_1)^2 ++ +(y_2-y_1) (x_2-x_1) ++ +t(x_2-x_1)^3 +- +2x_2^3+3x_1x_2^2-x_1^3 +\end{align*} +und den Rest +\[ +r(t) += +t(y_1^2+x_1y_1-x_1^3-ax_1-b) ++ +(1-t)(y_2^2+x_2y_2-x_2^3-ax_2-b). +\] +Die Klammerausdrücke verschwinden, da die sie gleichbedeutend damit sind, +dass die Punkte Lösungen von \eqref{buch:crypto:eqn:grupopgl} sind. + +Für den dritten Punkt auf der Geraden muss $t$ so gewählt werden, dass +$q(t)=0$ ist. +Dies ist aber eine lineare Gleichung mit der Lösung +\begin{align*} +t +&= +-\frac{ +(y_1-y_2)^2 ++ +(y_2-y_1)(x_2-x_1) +-2x_2^3+3x_1x_2^2-x_1^3 +}{(x_2-x_1)^3} +. +\end{align*} +Setzt man dies $g(t)$ ein, erhält man für die Koordinaten des dritten +Punktes $g_3$ die Werte +\begin{align} +x_3 +&= +\frac{ +(y_2-y_1)^2(x_2-x_1) + (y_2-y_1)(x_2-x_1)^2 +-(x_2^4+x_1^4) +}{ +(x_2-x_1)^3 +} +\label{buch:crypto:eqn:x3} +\\ +y_3 +&= +\frac{ +(y_2-y_1)^3 ++(x_2-x_1)(y_2-y_1)^2 +-(x_{2}-x_{1})^3 ( y_{2} - y_{1}) +-(x_{2}-x_{1})^2 ( x_{1} y_{2}- x_{2} y_{1}) +}{ +(x_2-x_1)^3 +} +\label{buch:crypto:eqn:y3} +\end{align} +Die Gleichungen +\eqref{buch:crypto:eqn:x3} +und +\eqref{buch:crypto:eqn:y3} +ermöglichen also, das Element $g_1g_2^{-1}$ zu berechnen. +Interessant daran ist, dass in den Formeln die Konstanten $a$ und $b$ +gar nicht vorkommen. + +Es bleibt noch der wichtige Fall des Quadrierens in der Gruppe zu +behandeln, also den Fall $g_1=g_2$. +In diese Fall sind die Formeln +\eqref{buch:crypto:eqn:x3} +und +\eqref{buch:crypto:eqn:y3} +ganz offensichtlich nicht anwendbar. +Die geometrische Anschauung hat nahegelegt, die Tangent an die Kurve +im Punkt $g_1$ zu nehmen. +In $\mathbb{R}$ würde man dafür einen Grenzübergang $g_2\to g_1$ machen, +aber in einem endlichen Körper ist dies natürlich nicht möglich. + +Wir schreiben die Gerade als Parameterdarstellung in der Form +\( +t\mapsto g(t)= (x_1+ut, y_1+vt) +\) +für beliebige Parameter in $\Bbbk$. +Die Werte $u_1$ und $u_2$ müssen so gewählt werden, dass $g(t)$ eine +Tangente wird. +Setzt man $g(t)$ in die Gleichung~\eqref{buch:crypto:eqn:grupopgl} ein, +entsteht ein kubische Gleichung, die genau dann eine doppelte Nullstelle +bei $0$ hat, wenn $u,v$ die Tangentenrichtung beschreiben. +Einsetzen von $g(t)$ in \eqref{buch:crypto:eqn:grupopgl} +ergibt die Gleichung +\begin{align} +0 +&= +-u^3t^3 ++ +(-3u^2x_{1}+v^2+uv)t^2 ++ +(2vy_1+uy_1-3ux_1^2+vx_1-au)t ++ +(y_1^2+x_1y_1-x_1^3-ax_1-b) +\label{buch:crypto:eqn:tangente1} +\end{align} +Damit bei $t=0$ eine doppelte Nullstelle mussen die letzten beiden +Koeffizienten verschwinden, dies führt auf die Gleichungen +\begin{align} +y_1^2+x_1y_1&=x_1^3+ax_1+b +\label{buch:crypto:eqn:rest1} +\\ +(2y_1 ++x_1)v ++(y_1 +-3x_1^2 +-a)u +&=0 +\label{buch:crypto:eqn:rest2} +\end{align} +Die erste Gleichung \eqref{buch:crypto:eqn:rest1} drückt aus, +dass $g_1$ ein Punkt der Kurve ist, sie ist automatisch erfüllt. + +Die zweite Gleichung +\eqref{buch:crypto:eqn:rest2} +legt das Verhältnis von $u$ und $v$, also die +\label{buch:crypto:eqn:rest2} +Tangentenrichtung fest. +Eine mögliche Lösung ist +\begin{equation} +\begin{aligned} +u &= x_1+2y_1 +\\ +v &= -y_1+3x_1^2+a. +\end{aligned} +\label{buch:crypto:eqn:uv} +\end{equation} + +Der Quotient ist ein lineares Polynom in $t$, die Nullstelle parametrisiert +den Punkt, der $(g_1)^{-2}$ entspricht. +Der zugehörige Wert von $t$ ist +\begin{equation} +t=-\frac{3u^2x_1-v^2-uv}{u^3}. +\label{buch:crypto:eqn:t} +\end{equation} + + +Setzt man +\label{buch:crypto:eqn:t} +und +\eqref{buch:crypto:eqn:uv} +in $g(t)$ ein, erhält man sehr komplizierte Ausdrücke für den dritten Punkt. +Wir verzichten darauf, diese Ausdrücke hier aufzuschreiben. +In der Praxis wird man in einem Körper der Charakteristik 2 arbeiten. +In diesem Körper werden alle geraden Koeffizienten zu $0$, alle ungeraden +Koeffizienten werden unabhängig vom Vorzeichen zu $1$. +Damit bekommt man die folgenden, sehr viel übersichtlicheren Ausdrücke +für den dritten Punkt: +\begin{equation} +\begin{aligned} +x +&= +-\frac{ +y_1^2+x_1y_1+x_1^4+x_1^3+ax_1-a^2 + }{ +x_1^2 +} +\\ +y +&= +\frac{ +y_1^3+(x_1^2+x_1+a)y_1^2+(x_1^4 +a^2)y_1+x_1^6+ax_1^4+ax_1^3+a^2x_1^2+a^2x_1+a^3 +}{ + x_1^3 +} +\end{aligned} +\label{buch:crypto:eqn:tangentechar2} +\end{equation} +Damit haben wir einen vollständigen Formelsatz für die Berechnung der +Gruppenoperation in der elliptischen Kurve mindestens für den praktisch +relevanten Fall einer Kurve über einem Körper der Charakteristik $2$. + +\begin{satz} +Die elliptische Kurve +\[ +E_{a,b}(\mathbb{F}_{p^l}) += +\{ +(X,Y)\in\mathbb{F}_{p^l} +\;|\; +Y^2+XY = X^3-aX-b +\} +\] +trägt eine Gruppenstruktur, die wie folgt definiert ist: +\begin{enumerate} +\item Der Punkt $(0,0)$ entspricht dem neutralen Element. +\item Das inverse Element von $(x,y)$ ist $(-x,-y-x)$. +\item Für zwei verschiedene Punkte $g_1$ und $g_2$ kann $g_3=(g_1g_2)^{-1}$ +mit Hilfe der Formeln +\eqref{buch:crypto:eqn:x3} +und +\eqref{buch:crypto:eqn:y3} +gefunden werden. +\item Für einen Punkt $g_1$ kann $g_3=g_1^{-2}$ in Charakteristik $2$ mit +Hilfe der Formeln +\eqref{buch:crypto:eqn:tangentechar2} +gefunden werden. +\end{enumerate} +Diese Operationen machen $E_{a,b}(\mathbb{F}_{p^l})$ zu einer endlichen +abelschen Gruppe. +\end{satz} + +\subsubsection{Beispiele} +% XXX +TODO: elliptische Kurven in IPsec: Oakley Gruppen + +\subsubsection{Diffie-Hellman in einer elliptischen Kurve} +% XXX +TODO: $g^x$ in einer elliptischen Kurve + + + diff --git a/buch/chapters/90-crypto/images/Makefile b/buch/chapters/90-crypto/images/Makefile index f4bed14..5df9178 100644 --- a/buch/chapters/90-crypto/images/Makefile +++ b/buch/chapters/90-crypto/images/Makefile @@ -1,29 +1,29 @@ -# -# Makefile -- build images for crypto chapter -# -# (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -# -all: dh.pdf elliptic.pdf schieberegister.pdf multiplikation.pdf sbox.pdf \ - shift.pdf keys.pdf - -dh.pdf: dh.tex - pdflatex dh.tex - -elliptic.pdf: elliptic.tex - pdflatex elliptic.tex - -schieberegister.pdf: schieberegister.tex - pdflatex schieberegister.tex - -multiplikation.pdf: multiplikation.tex - pdflatex multiplikation.tex - -sbox.pdf: sbox.tex - pdflatex sbox.tex - -shift.pdf: shift.tex - pdflatex shift.tex - -keys.pdf: keys.tex - pdflatex keys.tex - +# +# Makefile -- build images for crypto chapter +# +# (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +# +all: dh.pdf elliptic.pdf schieberegister.pdf multiplikation.pdf sbox.pdf \ + shift.pdf keys.pdf + +dh.pdf: dh.tex + pdflatex dh.tex + +elliptic.pdf: elliptic.tex + pdflatex elliptic.tex + +schieberegister.pdf: schieberegister.tex + pdflatex schieberegister.tex + +multiplikation.pdf: multiplikation.tex + pdflatex multiplikation.tex + +sbox.pdf: sbox.tex + pdflatex sbox.tex + +shift.pdf: shift.tex + pdflatex shift.tex + +keys.pdf: keys.tex + pdflatex keys.tex + diff --git a/buch/chapters/90-crypto/images/keys.tex b/buch/chapters/90-crypto/images/keys.tex index d556b7c..4b1b566 100644 --- a/buch/chapters/90-crypto/images/keys.tex +++ b/buch/chapters/90-crypto/images/keys.tex @@ -1,121 +1,121 @@ -% -% keys.tex -- template for standalon tikz images -% -% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -% -\documentclass[tikz]{standalone} -\usepackage{amsmath} -\usepackage{times} -\usepackage{txfonts} -\usepackage{pgfplots} -\usepackage{csvsimple} -\usetikzlibrary{arrows,intersections,math} -\begin{document} -\def\skala{1} -\begin{tikzpicture}[>=latex,thick,scale=\skala] -\definecolor{darkgreen}{rgb}{0,0.6,0} -\def\s{0.5} -\def\punkt#1#2{({(#1)*\s},{(#2)*\s})} -\def\wort#1#2#3{ - \fill[color=#3] \punkt{#1}{#2} rectangle \punkt{(#1+1)}{(#2+4)}; - \draw \punkt{#1}{#2} rectangle \punkt{(#1+1)}{(#2+4)}; -} - -\def\summe{ - \foreach \x in {0,3,...,21}{ - \draw[->] \punkt{(\x+0.5)}{-0.1} -- \punkt{(\x+0.5)}{-2.1}; - \draw \punkt{(\x+0.5)}{-2.5} circle[radius={0.3*\s}]; - \draw \punkt{(\x+0.5-0.2)}{-2.5} - -- - \punkt{(\x+0.5+0.2)}{-2.5}; - \draw \punkt{(\x+0.5)}{-2.5+0.2} - -- - \punkt{(\x+0.5)}{-2.5-0.2}; - \draw[->] \punkt{(\x+0.5)}{-2.9} -- \punkt{(\x+0.5)}{-4.9}; - } - \foreach \x in {0,3,...,18}{ - \draw[->] \punkt{(\x+1.1)}{-7} -- \punkt{(\x+2)}{-7} - -- \punkt{(\x+2)}{-2.5} -- \punkt{(\x+3.1)}{-2.5}; - } - \fill[color=white] - \punkt{(9+1.25)}{-5.5} - rectangle - \punkt{(9+2.75)}{-4.00}; - \draw - \punkt{(9+1.25)}{-5.5} - rectangle - \punkt{(9+2.75)}{-4.00}; - \node at \punkt{(9+2)}{-4.75} {$S$}; -} - -\def\blocks#1{ - \foreach \x in {0,3,...,21}{ - \wort{\x}{0}{#1} - } -} - -\def\schlange#1{ - \draw[->] \punkt{22.1}{2} -- \punkt{23}{2} - -- \punkt{23}{-1.0} -- \punkt{-3}{-1.0} - -- \punkt{-3}{-8} -- \punkt{-1}{-8} -- \punkt{-1}{-2.5} - -- \punkt{0.1}{-2.5}; - ; - \fill[color=white] \punkt{-3.75}{-1.75} rectangle \punkt{-2.25}{-3.25}; - \draw \punkt{-3.75}{-1.75} rectangle \punkt{-2.25}{-3.25}; - \node at \punkt{-3}{-2.5} {$\pi$}; - - \fill[color=white] \punkt{-3.75}{-3.75} rectangle \punkt{-2.25}{-5.25}; - \draw \punkt{-3.75}{-3.75} rectangle \punkt{-2.25}{-5.25}; - \node at \punkt{-3}{-4.5} {$S$}; - - \fill[color=white] \punkt{-3.75}{-5.75} rectangle \punkt{-2.25}{-7.25}; - \draw \punkt{-3.75}{-5.75} rectangle \punkt{-2.25}{-7.25}; - \node at \punkt{-3}{-6.5} {$r_{#1}$}; -} - -\begin{scope} - \blocks{blue!20} - \foreach \x in {0,...,7}{ - \node at \punkt{(3*\x+0.5)}{2} {$K_\x$}; - } - \schlange{1} - \summe -\end{scope} - -\begin{scope}[yshift=-4.5cm] - \blocks{darkgreen!20} - \foreach \x in {8,...,15}{ - \node at \punkt{(3*(\x-8)+0.5)}{2} {$K_{\x}$}; - } - \schlange{2} - \summe -\end{scope} - -\begin{scope}[yshift=-9cm] - \blocks{darkgreen!20} - \foreach \x in {16,...,23}{ - \node at \punkt{(3*(\x-16)+0.5)}{2} {$K_{\x}$}; - } - \schlange{3} - \summe -\end{scope} - -\begin{scope}[yshift=-13.5cm] - \blocks{darkgreen!20} - \foreach \x in {24,...,31}{ - \node at \punkt{(3*(\x-24)+0.5)}{2} {$K_{\x}$}; - } - \foreach \x in {0,3,...,21}{ - \draw[->,color=gray] - \punkt{(\x+0.5)}{-0.1} -- \punkt{(\x+0.5)}{-2.1}; - \node[color=gray] at \punkt{(\x+0.5)}{-2.1} [below] {$\vdots$}; - } - \draw[color=gray] \punkt{22.1}{2} -- \punkt{23}{2} - -- \punkt{23}{-1.0} -- \punkt{-3}{-1.0} - -- \punkt{-3}{-2.1}; - \node[color=gray] at \punkt{-3}{-2.1} [below] {$\vdots$}; -\end{scope} - -\end{tikzpicture} -\end{document} - +% +% keys.tex -- template for standalon tikz images +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\documentclass[tikz]{standalone} +\usepackage{amsmath} +\usepackage{times} +\usepackage{txfonts} +\usepackage{pgfplots} +\usepackage{csvsimple} +\usetikzlibrary{arrows,intersections,math} +\begin{document} +\def\skala{1} +\begin{tikzpicture}[>=latex,thick,scale=\skala] +\definecolor{darkgreen}{rgb}{0,0.6,0} +\def\s{0.5} +\def\punkt#1#2{({(#1)*\s},{(#2)*\s})} +\def\wort#1#2#3{ + \fill[color=#3] \punkt{#1}{#2} rectangle \punkt{(#1+1)}{(#2+4)}; + \draw \punkt{#1}{#2} rectangle \punkt{(#1+1)}{(#2+4)}; +} + +\def\summe{ + \foreach \x in {0,3,...,21}{ + \draw[->] \punkt{(\x+0.5)}{-0.1} -- \punkt{(\x+0.5)}{-2.1}; + \draw \punkt{(\x+0.5)}{-2.5} circle[radius={0.3*\s}]; + \draw \punkt{(\x+0.5-0.2)}{-2.5} + -- + \punkt{(\x+0.5+0.2)}{-2.5}; + \draw \punkt{(\x+0.5)}{-2.5+0.2} + -- + \punkt{(\x+0.5)}{-2.5-0.2}; + \draw[->] \punkt{(\x+0.5)}{-2.9} -- \punkt{(\x+0.5)}{-4.9}; + } + \foreach \x in {0,3,...,18}{ + \draw[->] \punkt{(\x+1.1)}{-7} -- \punkt{(\x+2)}{-7} + -- \punkt{(\x+2)}{-2.5} -- \punkt{(\x+3.1)}{-2.5}; + } + \fill[color=white] + \punkt{(9+1.25)}{-5.5} + rectangle + \punkt{(9+2.75)}{-4.00}; + \draw + \punkt{(9+1.25)}{-5.5} + rectangle + \punkt{(9+2.75)}{-4.00}; + \node at \punkt{(9+2)}{-4.75} {$S$}; +} + +\def\blocks#1{ + \foreach \x in {0,3,...,21}{ + \wort{\x}{0}{#1} + } +} + +\def\schlange#1{ + \draw[->] \punkt{22.1}{2} -- \punkt{23}{2} + -- \punkt{23}{-1.0} -- \punkt{-3}{-1.0} + -- \punkt{-3}{-8} -- \punkt{-1}{-8} -- \punkt{-1}{-2.5} + -- \punkt{0.1}{-2.5}; + ; + \fill[color=white] \punkt{-3.75}{-1.75} rectangle \punkt{-2.25}{-3.25}; + \draw \punkt{-3.75}{-1.75} rectangle \punkt{-2.25}{-3.25}; + \node at \punkt{-3}{-2.5} {$\pi$}; + + \fill[color=white] \punkt{-3.75}{-3.75} rectangle \punkt{-2.25}{-5.25}; + \draw \punkt{-3.75}{-3.75} rectangle \punkt{-2.25}{-5.25}; + \node at \punkt{-3}{-4.5} {$S$}; + + \fill[color=white] \punkt{-3.75}{-5.75} rectangle \punkt{-2.25}{-7.25}; + \draw \punkt{-3.75}{-5.75} rectangle \punkt{-2.25}{-7.25}; + \node at \punkt{-3}{-6.5} {$r_{#1}$}; +} + +\begin{scope} + \blocks{blue!20} + \foreach \x in {0,...,7}{ + \node at \punkt{(3*\x+0.5)}{2} {$K_\x$}; + } + \schlange{1} + \summe +\end{scope} + +\begin{scope}[yshift=-4.5cm] + \blocks{darkgreen!20} + \foreach \x in {8,...,15}{ + \node at \punkt{(3*(\x-8)+0.5)}{2} {$K_{\x}$}; + } + \schlange{2} + 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@@ -1,464 +1,464 @@ -% -% multiplikation.tex -- -% -% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -% -\documentclass[tikz]{standalone} -\usepackage{amsmath} -\usepackage{times} -\usepackage{txfonts} -\usepackage{pgfplots} -\usepackage{csvsimple} -\usetikzlibrary{arrows,intersections,math} -\begin{document} -\def\skala{1} -\begin{tikzpicture}[>=latex,thick,scale=\skala] - -\definecolor{darkgreen}{rgb}{0,0.6,0} - -\def\s{0.45} - -\def\punkt#1#2{({#1*\s},{#2*\s})} - -\def\pfeile{ - \foreach \x in {0.5,1.5,...,7.5}{ - \draw[->,color=blue] \punkt{\x}{-2.1} -- \punkt{(\x-1)}{-3.3}; - } -} - -\begin{scope}[yshift=0.1cm] - \node at \punkt{0}{0.5} [left] {$p(X)=\mathstrut$}; - \draw \punkt{0}{0} rectangle \punkt{8}{1}; - \foreach \x in {1,...,7}{ - \draw \punkt{\x}{0} -- \punkt{\x}{1}; - } - \node at \punkt{0.5}{0.5} {\texttt{1}}; - \node at \punkt{1.5}{0.5} {\texttt{0}}; - \node at \punkt{2.5}{0.5} {\texttt{0}}; - \node at \punkt{3.5}{0.5} {\texttt{1}}; - \node at 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\draw[->,color=darkgreen] - \punkt{-0.5}{0.1} -- \punkt{-0.5}{-0.5} -- \punkt{3.1}{-0.5}; - \node[color=darkgreen] at \punkt{3.5}{-0.5} {\texttt{1}}; - \node[color=darkgreen] at \punkt{4.5}{-0.5} {\texttt{1}}; - \node[color=darkgreen] at \punkt{6.5}{-0.5} {\texttt{1}}; - \node[color=darkgreen] at \punkt{7.5}{-0.5} {\texttt{1}}; - - \draw \punkt{0}{-2} rectangle \punkt{8}{-1}; - \foreach \x in {1,...,7}{ - \draw \punkt{\x}{-2} -- \punkt{\x}{-1}; - } - \node at \punkt{0.5}{-1.5} {\texttt{0}}; - \node at \punkt{1.5}{-1.5} {\texttt{0}}; - \node at \punkt{2.5}{-1.5} {\texttt{1}}; - \node at \punkt{3.5}{-1.5} {\texttt{1}}; - \node at \punkt{4.5}{-1.5} {\texttt{0}}; - \node at \punkt{5.5}{-1.5} {\texttt{0}}; - \node at \punkt{6.5}{-1.5} {\texttt{0}}; - \node at \punkt{7.5}{-1.5} {\texttt{1}}; - - \pfeile -\end{scope} - -\begin{scope}[yshift=-3cm] - \draw[<-] \punkt{8.2}{-1.3} arc (-30:30:1.8); - \node at \punkt{9.3}{0.6} {$\mathstrut\cdot X$}; - \fill[color=blue!20] \punkt{-1}{0} rectangle \punkt{0}{1}; - \draw \punkt{0}{0} rectangle \punkt{8}{1}; - \foreach \x in {1,...,7}{ - \draw \punkt{\x}{0} -- \punkt{\x}{1}; - } - \node[color=darkgreen] at \punkt{-0.5}{0.5} {\texttt{0}}; - \node at \punkt{0.5}{0.5} {\texttt{0}}; - \node at \punkt{1.5}{0.5} {\texttt{1}}; - \node at \punkt{2.5}{0.5} {\texttt{1}}; - \node at \punkt{3.5}{0.5} {\texttt{0}}; - \node at \punkt{4.5}{0.5} {\texttt{0}}; - \node at \punkt{5.5}{0.5} {\texttt{0}}; - \node at \punkt{6.5}{0.5} {\texttt{1}}; - \node at \punkt{7.5}{0.5} {\texttt{0}}; - -% \draw[->,color=darkgreen] -% \punkt{-0.5}{0.1} -- \punkt{-0.5}{-0.5} -- \punkt{3.1}{-0.5}; -% \node[color=darkgreen] at \punkt{3.5}{-0.5} {\texttt{1}}; -% \node[color=darkgreen] at \punkt{4.5}{-0.5} {\texttt{1}}; -% \node[color=darkgreen] at \punkt{6.5}{-0.5} {\texttt{1}}; -% \node[color=darkgreen] at \punkt{7.5}{-0.5} {\texttt{1}}; - \node[color=darkgreen] at \punkt{4}{-0.5} {$\|$}; - - \draw \punkt{0}{-2} rectangle \punkt{8}{-1}; - \foreach \x in {1,...,7}{ - \draw \punkt{\x}{-2} -- \punkt{\x}{-1}; - } - \node at \punkt{0.5}{-1.5} {\texttt{0}}; - \node at \punkt{1.5}{-1.5} {\texttt{1}}; - \node at \punkt{2.5}{-1.5} {\texttt{1}}; - \node at \punkt{3.5}{-1.5} {\texttt{0}}; - \node at \punkt{4.5}{-1.5} {\texttt{0}}; - \node at \punkt{5.5}{-1.5} {\texttt{0}}; - \node at \punkt{6.5}{-1.5} {\texttt{1}}; - \node at \punkt{7.5}{-1.5} {\texttt{0}}; - - \pfeile -\end{scope} - -\begin{scope}[yshift=-5cm] - \draw[<-] \punkt{8.2}{-1.3} arc (-30:30:1.8); - \node at \punkt{9.3}{0.6} {$\mathstrut\cdot X$}; - \fill[color=blue!20] \punkt{-1}{0} rectangle \punkt{0}{1}; - \draw \punkt{0}{0} rectangle \punkt{8}{1}; - \foreach \x in {1,...,7}{ - \draw \punkt{\x}{0} -- \punkt{\x}{1}; - } - \node[color=darkgreen] at \punkt{-0.5}{0.5} {\texttt{0}}; - \node at \punkt{0.5}{0.5} {\texttt{1}}; - \node at \punkt{1.5}{0.5} {\texttt{1}}; - \node at \punkt{2.5}{0.5} {\texttt{0}}; - \node at \punkt{3.5}{0.5} {\texttt{0}}; - \node at \punkt{4.5}{0.5} {\texttt{0}}; - \node at 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-\begin{scope}[yshift=-7cm] - \draw[<-] \punkt{8.2}{-1.3} arc (-30:30:1.8); - \node at \punkt{9.3}{0.6} {$\mathstrut\cdot X$}; - \fill[color=blue!20] \punkt{-1}{0} rectangle \punkt{0}{1}; - \draw \punkt{0}{0} rectangle \punkt{8}{1}; - \foreach \x in {1,...,7}{ - \draw \punkt{\x}{0} -- \punkt{\x}{1}; - } - \node[color=darkgreen] at \punkt{-0.5}{0.5} {\texttt{1}}; - \node at \punkt{0.5}{0.5} {\texttt{1}}; - \node at \punkt{1.5}{0.5} {\texttt{0}}; - \node at \punkt{2.5}{0.5} {\texttt{0}}; - \node at \punkt{3.5}{0.5} {\texttt{0}}; - \node at \punkt{4.5}{0.5} {\texttt{1}}; - \node at \punkt{5.5}{0.5} {\texttt{0}}; - \node at \punkt{6.5}{0.5} {\texttt{0}}; - \node at \punkt{7.5}{0.5} {\texttt{0}}; - - \draw[->,color=darkgreen] - \punkt{-0.5}{0.1} -- \punkt{-0.5}{-0.5} -- \punkt{3.1}{-0.5}; - \node[color=darkgreen] at \punkt{3.5}{-0.5} {\texttt{1}}; - \node[color=darkgreen] at \punkt{4.5}{-0.5} {\texttt{1}}; - \node[color=darkgreen] at \punkt{6.5}{-0.5} {\texttt{1}}; - \node[color=darkgreen] 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\foreach \x in {1,...,7}{ - \draw \punkt{\x}{0} -- \punkt{\x}{1}; - } - \node[color=darkgreen] at \punkt{-0.5}{0.5} {\texttt{0}}; - \node at \punkt{0.5}{0.5} {\texttt{0}}; - \node at \punkt{1.5}{0.5} {\texttt{1}}; - \node at \punkt{2.5}{0.5} {\texttt{1}}; - \node at \punkt{3.5}{0.5} {\texttt{1}}; - \node at \punkt{4.5}{0.5} {\texttt{0}}; - \node at \punkt{5.5}{0.5} {\texttt{1}}; - \node at \punkt{6.5}{0.5} {\texttt{0}}; - \node at \punkt{7.5}{0.5} {\texttt{0}}; - -% \draw[->,color=darkgreen] -% \punkt{-0.5}{0.1} -- \punkt{-0.5}{-0.5} -- \punkt{3.1}{-0.5}; -% \node[color=darkgreen] at \punkt{3.5}{-0.5} {\texttt{1}}; -% \node[color=darkgreen] at \punkt{4.5}{-0.5} {\texttt{1}}; -% \node[color=darkgreen] at \punkt{6.5}{-0.5} {\texttt{1}}; -% \node[color=darkgreen] at \punkt{7.5}{-0.5} {\texttt{1}}; - \node[color=darkgreen] at \punkt{4}{-0.5} {$\|$}; - - \draw \punkt{0}{-2} rectangle \punkt{8}{-1}; - \foreach \x in {1,...,7}{ - \draw \punkt{\x}{-2} -- \punkt{\x}{-1}; - } - \node at 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-\def\summation#1#2#3#4#5#6#7#8{ - \draw[->] \punkt{4}{2.3} -- \punkt{4}{1}; - - \draw[->] \punkt{-11.8}{0.5} -- \punkt{3.5}{0.5}; - - \draw \punkt{4}{0.5} circle[radius=0.2]; - \draw \punkt{4}{0.20} -- \punkt{4}{0.80}; - \draw \punkt{3.7}{0.5} -- \punkt{4.3}{0.5}; - - \draw[->] \punkt{4}{-0.05} -- \punkt{4}{-0.95}; - \draw \punkt{0}{-2} rectangle \punkt{8}{-1}; - \foreach \x in {1,...,7}{ - \draw \punkt{\x}{-2} -- \punkt{\x}{-1}; - } - - \node at \punkt{0.5}{-1.5} {\texttt{#1}}; - \node at \punkt{1.5}{-1.5} {\texttt{#2}}; - \node at \punkt{2.5}{-1.5} {\texttt{#3}}; - \node at \punkt{3.5}{-1.5} {\texttt{#4}}; - \node at \punkt{4.5}{-1.5} {\texttt{#5}}; - \node at \punkt{5.5}{-1.5} {\texttt{#6}}; - \node at \punkt{6.5}{-1.5} {\texttt{#7}}; - \node at \punkt{7.5}{-1.5} {\texttt{#8}}; -} - -\begin{scope}[yshift=-1.9cm] - \summation{1}{0}{0}{1}{0}{1}{0}{1} -\end{scope} - -\begin{scope}[yshift=-3.9cm] - \summation{1}{1}{1}{1}{0}{1}{1}{1} -\end{scope} - -\begin{scope}[yshift=-5.9cm] - 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\punkt{7.5}{0.5} {\texttt{1}}; - - \draw[->] \punkt{7.5}{-0.1} -- ({7.5*\s},{-1.3}); - \node at ({7.5*\s},{-1.2}) [below] {$\mathstrut\cdot\texttt{1}$}; - - \def\y{1.2} - - \draw[->] \punkt{6.5}{-0.1} -- ({6.5*\s},{-1*2-\y-0.1}); - \node at ({6.5*\s},{-1*2-\y}) [below] {$\mathstrut\cdot\texttt{0}$}; - - \draw[->] \punkt{5.5}{-0.1} -- ({5.5*\s},{-2*2-\y-0.1}); - \node at ({5.5*\s},{-2*2-\y}) [below] {$\mathstrut\cdot\texttt{1}$}; - - \draw[->] \punkt{4.5}{-0.1} -- ({4.5*\s},{-3*2-\y-0.1}); - \node at ({4.5*\s},{-3*2-\y}) [below] {$\mathstrut\cdot\texttt{0}$}; - - \draw[->] \punkt{3.5}{-0.1} -- ({3.5*\s},{-4*2-\y-0.1}); - \node at ({3.5*\s},{-4*2-\y}) [below] {$\mathstrut\cdot\texttt{1}$}; - - \draw[->] \punkt{2.5}{-0.1} -- ({2.5*\s},{-5*2-\y-0.1}); - \node at ({2.5*\s},{-5*2-\y}) [below] {$\mathstrut\cdot\texttt{1}$}; - - \draw[->] \punkt{1.5}{-0.1} -- ({1.5*\s},{-6*2-\y-0.1}); - \node at ({1.5*\s},{-6*2-\y}) [below] {$\mathstrut\cdot\texttt{0}$}; - - \draw[->] \punkt{0.5}{-0.1} -- ({0.5*\s},{-7*2-\y-0.1}); - \node at ({0.5*\s},{-7*2-\y}) [below] {$\mathstrut\cdot\texttt{1}$}; -\end{scope} - -\end{scope} - -\end{tikzpicture} -\end{document} - +% +% multiplikation.tex -- +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\documentclass[tikz]{standalone} +\usepackage{amsmath} +\usepackage{times} +\usepackage{txfonts} +\usepackage{pgfplots} +\usepackage{csvsimple} +\usetikzlibrary{arrows,intersections,math} +\begin{document} +\def\skala{1} +\begin{tikzpicture}[>=latex,thick,scale=\skala] + +\definecolor{darkgreen}{rgb}{0,0.6,0} + +\def\s{0.45} + +\def\punkt#1#2{({#1*\s},{#2*\s})} + +\def\pfeile{ + \foreach \x in {0.5,1.5,...,7.5}{ + \draw[->,color=blue] \punkt{\x}{-2.1} -- \punkt{(\x-1)}{-3.3}; + } +} + +\begin{scope}[yshift=0.1cm] + \node at \punkt{0}{0.5} [left] {$p(X)=\mathstrut$}; + \draw \punkt{0}{0} rectangle \punkt{8}{1}; + \foreach \x in {1,...,7}{ + \draw \punkt{\x}{0} -- \punkt{\x}{1}; + } + \node at \punkt{0.5}{0.5} {\texttt{1}}; + 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\node[color=darkgreen] at \punkt{4}{-0.5} {$\|$}; + + \draw \punkt{0}{-2} rectangle \punkt{8}{-1}; + \foreach \x in {1,...,7}{ + \draw \punkt{\x}{-2} -- \punkt{\x}{-1}; + } + \node at \punkt{0.5}{-1.5} {\texttt{0}}; + \node at \punkt{1.5}{-1.5} {\texttt{1}}; + \node at \punkt{2.5}{-1.5} {\texttt{1}}; + \node at \punkt{3.5}{-1.5} {\texttt{0}}; + \node at \punkt{4.5}{-1.5} {\texttt{0}}; + \node at \punkt{5.5}{-1.5} {\texttt{0}}; + \node at \punkt{6.5}{-1.5} {\texttt{1}}; + \node at \punkt{7.5}{-1.5} {\texttt{0}}; + + \pfeile +\end{scope} + +\begin{scope}[yshift=-5cm] + \draw[<-] \punkt{8.2}{-1.3} arc (-30:30:1.8); + \node at \punkt{9.3}{0.6} {$\mathstrut\cdot X$}; + \fill[color=blue!20] \punkt{-1}{0} rectangle \punkt{0}{1}; + \draw \punkt{0}{0} rectangle \punkt{8}{1}; + \foreach \x in {1,...,7}{ + \draw \punkt{\x}{0} -- \punkt{\x}{1}; + } + \node[color=darkgreen] at \punkt{-0.5}{0.5} {\texttt{0}}; + \node at \punkt{0.5}{0.5} {\texttt{1}}; + \node at \punkt{1.5}{0.5} {\texttt{1}}; + \node 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\punkt{\x}{0} -- \punkt{\x}{1}; + } + \node[color=darkgreen] at \punkt{-0.5}{0.5} {\texttt{1}}; + \node at \punkt{0.5}{0.5} {\texttt{0}}; + \node at \punkt{1.5}{0.5} {\texttt{0}}; + \node at \punkt{2.5}{0.5} {\texttt{1}}; + \node at \punkt{3.5}{0.5} {\texttt{0}}; + \node at \punkt{4.5}{0.5} {\texttt{0}}; + \node at \punkt{5.5}{0.5} {\texttt{1}}; + \node at \punkt{6.5}{0.5} {\texttt{1}}; + \node at \punkt{7.5}{0.5} {\texttt{0}}; + + \draw[->,color=darkgreen] + \punkt{-0.5}{0.1} -- \punkt{-0.5}{-0.5} -- \punkt{3.1}{-0.5}; + \node[color=darkgreen] at \punkt{3.5}{-0.5} {\texttt{1}}; + \node[color=darkgreen] at \punkt{4.5}{-0.5} {\texttt{1}}; + \node[color=darkgreen] at \punkt{6.5}{-0.5} {\texttt{1}}; + \node[color=darkgreen] at \punkt{7.5}{-0.5} {\texttt{1}}; +% \node[color=darkgreen] at \punkt{4}{-0.5} {$\|$}; + + \draw \punkt{0}{-2} rectangle \punkt{8}{-1}; + \foreach \x in {1,...,7}{ + \draw \punkt{\x}{-2} -- \punkt{\x}{-1}; + } + \node at \punkt{0.5}{-1.5} {\texttt{0}}; + \node at 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\node at \punkt{9.3}{0.6} {$\mathstrut\cdot X$}; + \fill[color=blue!20] \punkt{-1}{0} rectangle \punkt{0}{1}; + \draw \punkt{0}{0} rectangle \punkt{8}{1}; + \foreach \x in {1,...,7}{ + \draw \punkt{\x}{0} -- \punkt{\x}{1}; + } + \node[color=darkgreen] at \punkt{-0.5}{0.5} {\texttt{0}}; + \node at \punkt{0.5}{0.5} {\texttt{0}}; + \node at \punkt{1.5}{0.5} {\texttt{1}}; + \node at \punkt{2.5}{0.5} {\texttt{1}}; + \node at \punkt{3.5}{0.5} {\texttt{1}}; + \node at \punkt{4.5}{0.5} {\texttt{0}}; + \node at \punkt{5.5}{0.5} {\texttt{1}}; + \node at \punkt{6.5}{0.5} {\texttt{0}}; + \node at \punkt{7.5}{0.5} {\texttt{0}}; + +% \draw[->,color=darkgreen] +% \punkt{-0.5}{0.1} -- \punkt{-0.5}{-0.5} -- \punkt{3.1}{-0.5}; +% \node[color=darkgreen] at \punkt{3.5}{-0.5} {\texttt{1}}; +% \node[color=darkgreen] at \punkt{4.5}{-0.5} {\texttt{1}}; +% \node[color=darkgreen] at \punkt{6.5}{-0.5} {\texttt{1}}; +% \node[color=darkgreen] at \punkt{7.5}{-0.5} {\texttt{1}}; + \node[color=darkgreen] at \punkt{4}{-0.5} {$\|$}; + + \draw \punkt{0}{-2} rectangle \punkt{8}{-1}; + \foreach \x in {1,...,7}{ + \draw \punkt{\x}{-2} -- \punkt{\x}{-1}; + } + \node at \punkt{0.5}{-1.5} {\texttt{0}}; + \node at \punkt{1.5}{-1.5} {\texttt{1}}; + \node at \punkt{2.5}{-1.5} {\texttt{1}}; + \node at \punkt{3.5}{-1.5} {\texttt{0}}; + \node at \punkt{4.5}{-1.5} {\texttt{1}}; + \node at \punkt{5.5}{-1.5} {\texttt{1}}; + \node at \punkt{6.5}{-1.5} {\texttt{1}}; + \node at \punkt{7.5}{-1.5} {\texttt{1}}; + +% \pfeile +\end{scope} + +\begin{scope}[xshift=9cm] + +\begin{scope}[yshift=0.1cm] + \draw[->] \punkt{-11.8}{0.5} -- \punkt{-0.1}{0.5}; + \draw \punkt{0}{0} rectangle \punkt{8}{1}; + \foreach \x in {1,...,7}{ + \draw \punkt{\x}{0} -- \punkt{\x}{1}; + } + \draw \punkt{4}{-0.1} -- \punkt{4}{-3}; + \node at \punkt{0.5}{0.5} {\texttt{1}}; + \node at \punkt{1.5}{0.5} {\texttt{0}}; + \node at \punkt{2.5}{0.5} {\texttt{0}}; + \node at \punkt{3.5}{0.5} {\texttt{1}}; + \node at \punkt{4.5}{0.5} {\texttt{0}}; + \node at \punkt{5.5}{0.5} {\texttt{1}}; + \node at \punkt{6.5}{0.5} {\texttt{0}}; + \node at \punkt{7.5}{0.5} {\texttt{1}}; +\end{scope} + +\def\summation#1#2#3#4#5#6#7#8{ + \draw[->] \punkt{4}{2.3} -- \punkt{4}{1}; + + \draw[->] \punkt{-11.8}{0.5} -- \punkt{3.5}{0.5}; + + \draw \punkt{4}{0.5} circle[radius=0.2]; + \draw \punkt{4}{0.20} -- \punkt{4}{0.80}; + \draw \punkt{3.7}{0.5} -- \punkt{4.3}{0.5}; + + \draw[->] \punkt{4}{-0.05} -- \punkt{4}{-0.95}; + \draw \punkt{0}{-2} rectangle \punkt{8}{-1}; + \foreach \x in {1,...,7}{ + \draw \punkt{\x}{-2} -- \punkt{\x}{-1}; + } + + \node at \punkt{0.5}{-1.5} {\texttt{#1}}; + \node at \punkt{1.5}{-1.5} {\texttt{#2}}; + \node at \punkt{2.5}{-1.5} {\texttt{#3}}; + \node at \punkt{3.5}{-1.5} {\texttt{#4}}; + \node at \punkt{4.5}{-1.5} {\texttt{#5}}; + \node at \punkt{5.5}{-1.5} {\texttt{#6}}; + \node at \punkt{6.5}{-1.5} {\texttt{#7}}; + \node at \punkt{7.5}{-1.5} {\texttt{#8}}; +} + +\begin{scope}[yshift=-1.9cm] + \summation{1}{0}{0}{1}{0}{1}{0}{1} +\end{scope} + +\begin{scope}[yshift=-3.9cm] + \summation{1}{1}{1}{1}{0}{1}{1}{1} +\end{scope} + +\begin{scope}[yshift=-5.9cm] + \summation{1}{1}{1}{1}{0}{1}{1}{1} +\end{scope} + +\begin{scope}[yshift=-7.9cm] + \summation{0}{1}{1}{0}{0}{1}{0}{0} +\end{scope} + +\begin{scope}[yshift=-9.9cm] + \summation{0}{1}{0}{1}{1}{0}{0}{1} +\end{scope} + +\begin{scope}[yshift=-11.9cm] + \summation{0}{1}{0}{1}{1}{0}{0}{1} +\end{scope} + +\begin{scope}[yshift=-13.9cm] + \summation{0}{0}{1}{1}{0}{1}{1}{0} + \node at \punkt{0}{-1.5} [left] {$p(X)\cdot q(X)=\mathstrut$}; +\end{scope} + +\end{scope} + +\begin{scope}[xshift=5cm] + +\begin{scope}[yshift=2cm] + \node at \punkt{0}{0.5} [left] {$q(X)=\mathstrut$}; + \draw \punkt{0}{0} rectangle \punkt{8}{1}; + \foreach \x in {1,...,7}{ + \draw \punkt{\x}{0} -- \punkt{\x}{1}; + } + \node at \punkt{0.5}{0.5} {\texttt{1}}; + \node at \punkt{1.5}{0.5} {\texttt{0}}; + \node at \punkt{2.5}{0.5} {\texttt{1}}; + \node at 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\punkt{7.5}{0.5} {\texttt{1}}; - -\draw \punkt{0}{0} rectangle \punkt{8}{1}; -\foreach \x in {1,...,7}{ - \draw \punkt{\x}{0} -- \punkt{\x}{1}; -} - -\fill[color=blue!20] \punkt{-1}{-3} rectangle \punkt{7}{-2}; -\fill[color=darkgreen!20] \punkt{0}{-4} rectangle \punkt{8}{-3}; - -\node[color=darkgreen] at \punkt{-1}{-1.5} [left] - {$m(X) = X^8+X^4+X^3+X+1$}; - -\node[color=darkgreen] at \punkt{-1}{-2.7} [left] - {$\underbrace{X^4+X^3+X+1}_{}= X^8=\mathstrut$}; - -\coordinate (A) at ({-4.15*\s},{-3*\s}); -\coordinate (B) at ({0*\s},{-3.5*\s}); - -\draw[->,color=red,shorten >= 0.1cm] (A) to[out=-90,in=180] (B); -\node[color=red] at \punkt{-3.1}{-3.8} [below] {Feedback}; - -\node at \punkt{-0.5}{-2.5} {\texttt{1}}; -\node at \punkt{0.5}{-2.5} {\texttt{0}}; -\node at \punkt{1.5}{-2.5} {\texttt{0}}; -\node at \punkt{2.5}{-2.5} {\texttt{1}}; -\node at \punkt{3.5}{-2.5} {\texttt{0}}; -\node at \punkt{4.5}{-2.5} {\texttt{1}}; -\node at \punkt{5.5}{-2.5} {\texttt{0}}; -\node at \punkt{6.5}{-2.5} {\texttt{1}}; -\node at \punkt{7.5}{-2.5} {\texttt{0}}; - -\node[color=darkgreen] at \punkt{0.5}{-3.5} {\texttt{0}}; -\node[color=darkgreen] at \punkt{1.5}{-3.5} {\texttt{0}}; -\node[color=darkgreen] at \punkt{2.5}{-3.5} {\texttt{0}}; -\node[color=darkgreen] at \punkt{3.5}{-3.5} {\texttt{1}}; -\node[color=darkgreen] at \punkt{4.5}{-3.5} {\texttt{1}}; -\node[color=darkgreen] at \punkt{5.5}{-3.5} {\texttt{0}}; -\node[color=darkgreen] at \punkt{6.5}{-3.5} {\texttt{1}}; -\node[color=darkgreen] at \punkt{7.5}{-3.5} {\texttt{1}}; - -\draw \punkt{0}{-4} rectangle \punkt{8}{-2}; -\draw \punkt{0}{-3} -- \punkt{8}{-3}; -\foreach \x in {1,...,7}{ - \draw \punkt{\x}{-4} -- \punkt{\x}{-2}; -} - -\foreach \x in {0.5,1.5,...,7.5}{ - \draw[->,color=blue] \punkt{\x}{-0.1} -- \punkt{(\x-1)}{-1.9}; -} - -\draw \punkt{0}{-6} rectangle \punkt{8}{-5}; -\foreach \x in {1,...,7}{ - \draw \punkt{\x}{-6} -- \punkt{\x}{-5}; -} - -\node at \punkt{0.5}{-5.5} {\texttt{0}}; -\node at \punkt{1.5}{-5.5} {\texttt{0}}; -\node at \punkt{2.5}{-5.5} {\texttt{1}}; -\node at \punkt{3.5}{-5.5} {\texttt{1}}; -\node at \punkt{4.5}{-5.5} {\texttt{0}}; -\node at \punkt{5.5}{-5.5} {\texttt{0}}; -\node at \punkt{6.5}{-5.5} {\texttt{0}}; -\node at \punkt{7.5}{-5.5} {\texttt{1}}; - -\node at \punkt{4}{-4.5} {$\|$}; - -\node at \punkt{10.3}{-3} [left] - {$\left.\begin{matrix}\\ \\ \\ \end{matrix}\right\} + = \text{XOR}$}; - -\draw[<-,shorten >= 0.1cm, shorten <= 0.1cm] - \punkt{8.0}{-2.0} arc (-30:30:{2.0*\s}); -\node at \punkt{8.3}{-1} [right] {$\mathstrut \cdot X$}; - -\node at \punkt{8.1}{-5.5} [right] {$=X\cdot p(X)\mathstrut$}; - -\end{tikzpicture} -\end{document} - +% +% schieberegister.tex -- template for standalon tikz images +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\documentclass[tikz]{standalone} +\usepackage{amsmath} +\usepackage{times} +\usepackage{txfonts} +\usepackage{pgfplots} +\usepackage{csvsimple} +\usetikzlibrary{arrows,intersections,math} +\begin{document} +\def\skala{1} +\begin{tikzpicture}[>=latex,thick,scale=\skala] + +\definecolor{darkgreen}{rgb}{0,0.6,0} + +\def\s{0.8} + +\def\punkt#1#2{({#1*\s},{#2*\s})} + +\fill[color=blue!20] \punkt{0}{0} rectangle \punkt{8}{1}; + +\node at \punkt{0.5}{1} [above] {$X^7\mathstrut$}; +\node at \punkt{3}{1} [above] {$+\mathstrut$}; +\node at \punkt{3.5}{1} [above] {$X^4\mathstrut$}; +\node at \punkt{5}{1} [above] {$+\mathstrut$}; +\node at \punkt{5.5}{1} [above] {$X^2\mathstrut$}; +\node at \punkt{7}{1} [above] {$+\mathstrut$}; +\node at \punkt{7.5}{1} [above] {$1\mathstrut$}; + +\node at \punkt{0}{1} [above left] {\llap{$p(X)=\mathstrut$}}; + +\node at \punkt{0.5}{0.5} {\texttt{1}}; +\node at \punkt{1.5}{0.5} {\texttt{0}}; +\node at \punkt{2.5}{0.5} {\texttt{0}}; +\node at \punkt{3.5}{0.5} {\texttt{1}}; +\node at \punkt{4.5}{0.5} {\texttt{0}}; +\node at \punkt{5.5}{0.5} {\texttt{1}}; +\node at \punkt{6.5}{0.5} {\texttt{0}}; +\node at \punkt{7.5}{0.5} {\texttt{1}}; + +\draw \punkt{0}{0} rectangle \punkt{8}{1}; +\foreach \x in {1,...,7}{ + \draw \punkt{\x}{0} -- \punkt{\x}{1}; +} + +\fill[color=blue!20] \punkt{-1}{-3} rectangle \punkt{7}{-2}; +\fill[color=darkgreen!20] \punkt{0}{-4} rectangle \punkt{8}{-3}; + +\node[color=darkgreen] at \punkt{-1}{-1.5} [left] + {$m(X) = X^8+X^4+X^3+X+1$}; + +\node[color=darkgreen] at \punkt{-1}{-2.7} [left] + {$\underbrace{X^4+X^3+X+1}_{}= X^8=\mathstrut$}; + +\coordinate (A) at ({-4.15*\s},{-3*\s}); +\coordinate (B) at ({0*\s},{-3.5*\s}); + +\draw[->,color=red,shorten >= 0.1cm] (A) to[out=-90,in=180] (B); +\node[color=red] at \punkt{-3.1}{-3.8} [below] {Feedback}; + +\node at \punkt{-0.5}{-2.5} {\texttt{1}}; +\node at \punkt{0.5}{-2.5} {\texttt{0}}; +\node at \punkt{1.5}{-2.5} {\texttt{0}}; +\node at \punkt{2.5}{-2.5} {\texttt{1}}; +\node at \punkt{3.5}{-2.5} {\texttt{0}}; +\node at \punkt{4.5}{-2.5} {\texttt{1}}; +\node at \punkt{5.5}{-2.5} {\texttt{0}}; +\node at \punkt{6.5}{-2.5} {\texttt{1}}; +\node at \punkt{7.5}{-2.5} {\texttt{0}}; + +\node[color=darkgreen] at \punkt{0.5}{-3.5} {\texttt{0}}; +\node[color=darkgreen] at \punkt{1.5}{-3.5} {\texttt{0}}; +\node[color=darkgreen] at \punkt{2.5}{-3.5} {\texttt{0}}; +\node[color=darkgreen] at \punkt{3.5}{-3.5} {\texttt{1}}; +\node[color=darkgreen] at \punkt{4.5}{-3.5} {\texttt{1}}; +\node[color=darkgreen] at \punkt{5.5}{-3.5} {\texttt{0}}; +\node[color=darkgreen] at \punkt{6.5}{-3.5} {\texttt{1}}; +\node[color=darkgreen] at \punkt{7.5}{-3.5} {\texttt{1}}; + +\draw \punkt{0}{-4} rectangle \punkt{8}{-2}; +\draw \punkt{0}{-3} -- \punkt{8}{-3}; +\foreach \x in {1,...,7}{ + \draw \punkt{\x}{-4} -- \punkt{\x}{-2}; +} + +\foreach \x in {0.5,1.5,...,7.5}{ + \draw[->,color=blue] \punkt{\x}{-0.1} -- \punkt{(\x-1)}{-1.9}; +} + +\draw \punkt{0}{-6} rectangle \punkt{8}{-5}; +\foreach \x in {1,...,7}{ + \draw \punkt{\x}{-6} -- \punkt{\x}{-5}; +} + +\node at \punkt{0.5}{-5.5} {\texttt{0}}; +\node at \punkt{1.5}{-5.5} {\texttt{0}}; +\node at \punkt{2.5}{-5.5} {\texttt{1}}; +\node at 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-\usepackage{amsmath} -\usepackage{times} -\usepackage{txfonts} -\usepackage{pgfplots} -\usepackage{csvsimple} -\usetikzlibrary{arrows,intersections,math} -\begin{document} -\def\skala{1} -\begin{tikzpicture}[>=latex,thick,scale=\skala] - -\definecolor{darkgreen}{rgb}{0,0.6,0} - -\def\s{0.8} -\def\punkt#1#2{({#1*\s},{#2*\s})} - -\def\feld#1#2#3#4{ - \fill[color=#3] \punkt{#1}{#2} rectangle \punkt{(#1+1)}{(#2+1)}; - \node at \punkt{(#1+0.5)}{(#2+0.5)} {$\mathstrut #4$}; -} -\def\gitter{ - \draw \punkt{0}{0} rectangle \punkt{8}{4}; - \foreach \x in {1,...,7}{ - \draw \punkt{\x}{0} -- \punkt{\x}{4}; - } - \foreach \y in {1,...,3}{ - \draw \punkt{0}{\y} -- \punkt{8}{\y}; - } -} - -\begin{scope} - \feld{0}{3}{red!20}{b_{0}} - \feld{0}{2}{red!20}{b_{1}} - \feld{0}{1}{red!20}{b_{2}} - \feld{0}{0}{red!20}{b_{3}} - - \feld{1}{3}{red!10}{b_{4}} - \feld{1}{2}{red!10}{b_{5}} - \feld{1}{1}{red!10}{b_{6}} - \feld{1}{0}{red!10}{b_{7}} - - \feld{2}{3}{yellow!20}{b_{8}} - \feld{2}{2}{yellow!20}{b_{9}} 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standalon tikz images +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\documentclass[tikz]{standalone} +\usepackage{amsmath} +\usepackage{times} +\usepackage{txfonts} +\usepackage{pgfplots} +\usepackage{csvsimple} +\usetikzlibrary{arrows,intersections,math} +\begin{document} +\def\skala{1} +\begin{tikzpicture}[>=latex,thick,scale=\skala] + +\definecolor{darkgreen}{rgb}{0,0.6,0} + +\def\s{0.8} +\def\punkt#1#2{({#1*\s},{#2*\s})} + +\def\feld#1#2#3#4{ + \fill[color=#3] \punkt{#1}{#2} rectangle \punkt{(#1+1)}{(#2+1)}; + \node at \punkt{(#1+0.5)}{(#2+0.5)} {$\mathstrut #4$}; +} +\def\gitter{ + \draw \punkt{0}{0} rectangle \punkt{8}{4}; + \foreach \x in {1,...,7}{ + \draw \punkt{\x}{0} -- \punkt{\x}{4}; + } + \foreach \y in {1,...,3}{ + \draw \punkt{0}{\y} -- \punkt{8}{\y}; + } +} + +\begin{scope} + \feld{0}{3}{red!20}{b_{0}} + \feld{0}{2}{red!20}{b_{1}} + \feld{0}{1}{red!20}{b_{2}} + \feld{0}{0}{red!20}{b_{3}} + + \feld{1}{3}{red!10}{b_{4}} + \feld{1}{2}{red!10}{b_{5}} + \feld{1}{1}{red!10}{b_{6}} + \feld{1}{0}{red!10}{b_{7}} + + \feld{2}{3}{yellow!20}{b_{8}} + \feld{2}{2}{yellow!20}{b_{9}} + \feld{2}{1}{yellow!20}{b_{10}} + \feld{2}{0}{yellow!20}{b_{11}} + + \feld{3}{3}{yellow!10}{b_{12}} + \feld{3}{2}{yellow!10}{b_{13}} + \feld{3}{1}{yellow!10}{b_{14}} + \feld{3}{0}{yellow!10}{b_{15}} + + \feld{4}{3}{darkgreen!20}{b_{16}} + \feld{4}{2}{darkgreen!20}{b_{17}} + \feld{4}{1}{darkgreen!20}{b_{18}} + \feld{4}{0}{darkgreen!20}{b_{19}} + + \feld{5}{3}{darkgreen!10}{b_{20}} + \feld{5}{2}{darkgreen!10}{b_{21}} + \feld{5}{1}{darkgreen!10}{b_{22}} + \feld{5}{0}{darkgreen!10}{b_{23}} + + \feld{6}{3}{blue!20}{b_{24}} + \feld{6}{2}{blue!20}{b_{25}} + \feld{6}{1}{blue!20}{b_{26}} + \feld{6}{0}{blue!20}{b_{27}} + + \feld{7}{3}{blue!10}{b_{28}} + \feld{7}{2}{blue!10}{b_{29}} + \feld{7}{1}{blue!10}{b_{30}} + \feld{7}{0}{blue!10}{b_{31}} + + \gitter + + \draw[->] \punkt{8.1}{2} -- \punkt{9.3}{2}; +\end{scope} + + +\begin{scope}[xshift=7.5cm] + + \feld{0}{3}{red!20}{b_{0}} + \feld{1}{2}{red!20}{b_{1}} + \feld{2}{1}{red!20}{b_{2}} + \feld{3}{0}{red!20}{b_{3}} + + \feld{1}{3}{red!10}{b_{4}} + \feld{2}{2}{red!10}{b_{5}} + \feld{3}{1}{red!10}{b_{6}} + \feld{4}{0}{red!10}{b_{7}} + + \feld{2}{3}{yellow!20}{b_{8}} + \feld{3}{2}{yellow!20}{b_{9}} + \feld{4}{1}{yellow!20}{b_{10}} + \feld{5}{0}{yellow!20}{b_{11}} + + \feld{3}{3}{yellow!10}{b_{12}} + \feld{4}{2}{yellow!10}{b_{13}} + \feld{5}{1}{yellow!10}{b_{14}} + \feld{6}{0}{yellow!10}{b_{15}} + + \feld{4}{3}{darkgreen!20}{b_{16}} + \feld{5}{2}{darkgreen!20}{b_{17}} + \feld{6}{1}{darkgreen!20}{b_{18}} + \feld{7}{0}{darkgreen!20}{b_{19}} + + \feld{5}{3}{darkgreen!10}{b_{20}} + \feld{6}{2}{darkgreen!10}{b_{21}} + \feld{7}{1}{darkgreen!10}{b_{22}} + \feld{0}{0}{darkgreen!10}{b_{23}} + + \feld{6}{3}{blue!20}{b_{24}} + \feld{7}{2}{blue!20}{b_{25}} + \feld{0}{1}{blue!20}{b_{26}} + \feld{1}{0}{blue!20}{b_{27}} + + \feld{7}{3}{blue!10}{b_{28}} + \feld{0}{2}{blue!10}{b_{29}} + \feld{1}{1}{blue!10}{b_{30}} + \feld{2}{0}{blue!10}{b_{31}} + + \gitter + +\end{scope} + +\end{tikzpicture} +\end{document} + diff --git a/buch/chapters/90-crypto/uebungsaufgaben/9001.tex b/buch/chapters/90-crypto/uebungsaufgaben/9001.tex index 7ed1e57..9cda25e 100644 --- a/buch/chapters/90-crypto/uebungsaufgaben/9001.tex +++ b/buch/chapters/90-crypto/uebungsaufgaben/9001.tex @@ -1,31 +1,31 @@ -$A$ und $B$ einigen sich darauf, das Diffie-Hellman-Verfahren für -$p=2027$ durchzuführen und mit $g=3$ zu arbeiten. -$A$ verwenden $a=49$ als privaten Schlüssel und erhält von $B$ -den öffentlichen Schlüssel $y=1772$. -Welchen gemeinsamen Schlüssel verwenden $A$ und $B$? - -\begin{loesung} -Der zu verwendende gemeinsame Schlüssel ist -$g^{ab}=(g^b)^a = y^a\in\mathbb{F}_{2027}$. -Diese Potenz kann man mit dem Divide-and-Conquer-Algorithmus effizient -berechnen. -Die Binärdarstellung des privaten Schlüssels von $A$ ist -$a=49_{10}=\texttt{110001}_2$. -Der Algorithmus verläuft wie folgt: -\begin{center} -\begin{tabular}{|>{$}r<{$}|>{$}r<{$}|>{$}r<{$}|>{$}r<{$}|} -\hline -i&g^{2^i}&a_i& x\\ -\hline -0& 3& 1& 3\\ -1& 9& 0& 3\\ -2& 81& 0& 3\\ -3& 480& 0& 3\\ -4& 1349& 1& 2020\\ -5& 1582& 1& 1088\\ -\hline -\end{tabular} -\end{center} -Der gemeinsame Schlüssel ist daher $s=1088$. -\end{loesung} - +$A$ und $B$ einigen sich darauf, das Diffie-Hellman-Verfahren für +$p=2027$ durchzuführen und mit $g=3$ zu arbeiten. +$A$ verwenden $a=49$ als privaten Schlüssel und erhält von $B$ +den öffentlichen Schlüssel $y=1772$. +Welchen gemeinsamen Schlüssel verwenden $A$ und $B$? + +\begin{loesung} +Der zu verwendende gemeinsame Schlüssel ist +$g^{ab}=(g^b)^a = y^a\in\mathbb{F}_{2027}$. +Diese Potenz kann man mit dem Divide-and-Conquer-Algorithmus effizient +berechnen. +Die Binärdarstellung des privaten Schlüssels von $A$ ist +$a=49_{10}=\texttt{110001}_2$. +Der Algorithmus verläuft wie folgt: +\begin{center} +\begin{tabular}{|>{$}r<{$}|>{$}r<{$}|>{$}r<{$}|>{$}r<{$}|} +\hline +i&g^{2^i}&a_i& x\\ +\hline +0& 3& 1& 3\\ +1& 9& 0& 3\\ +2& 81& 0& 3\\ +3& 480& 0& 3\\ +4& 1349& 1& 2020\\ +5& 1582& 1& 1088\\ +\hline +\end{tabular} +\end{center} +Der gemeinsame Schlüssel ist daher $s=1088$. +\end{loesung} + diff --git a/buch/chapters/references.bib b/buch/chapters/references.bib index a4579e7..dc95e7e 100644 --- a/buch/chapters/references.bib +++ b/buch/chapters/references.bib @@ -1,135 +1,135 @@ -% -% references.bib -% -% (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil -% - -@article{BRIN1998107, -title = "The anatomy of a large-scale hypertextual Web search engine", -journal = "Computer Networks and ISDN Systems", -volume = "30", -number = "1", -pages = "107 - 117", -year = "1998", -note = "Proceedings of the Seventh International World Wide Web Conference", -issn = "0169-7552", -doi = "https://doi.org/10.1016/S0169-7552(98)00110-X", -url = "http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S016975529800110X", -author = "Sergey Brin and Lawrence Page", -keywords = "World Wide Web, Search engines, Information retrieval, PageRank, Google", -abstract = "In this paper, we present Google, a prototype of a large-scale search engine which makes heavy use of the structure present in hypertext. Google is designed to crawl and index the Web efficiently and produce much more satisfying search results than existing systems. The prototype with a full text and hyperlink database of at least 24 million pages is available at http://google.stanford.edu/ To engineer a search engine is a challenging task. Search engines index tens to hundreds of millions of Web pages involving a comparable number of distinct terms. They answer tens of millions of queries every day. Despite the importance of large-scale search engines on the Web, very little academic research has been done on them. Furthermore, due to rapid advance in technology and Web proliferation, creating a Web search engine today is very different from three years ago. This paper provides an in-depth description of our large-scale Web search engine — the first such detailed public description we know of to date. Apart from the problems of scaling traditional search techniques to data of this magnitude, there are new technical challenges involved with using the additional information present in hypertext to produce better search results. This paper addresses this question of how to build a practical large-scale system which can exploit the additional information present in hypertext. Also we look at the problem of how to effectively deal with uncontrolled hypertext collections where anyone can publish anything they want." -} - - -@book{buch:mathsem-dgl, - title = {Mathematisches Seminar Differentialgleichungen}, - author = { Andreas M"uller and others }, - year = {2016}, -} - -@online{buch:fftw, - title = {Fastest Fourier Transform in the West}, - url = {http://www.fftw.org/}, - DAY = {23}, - MONTH = {july}, - YEAR = 2018 -} - -@online{buch:repo, - subtitle = {Source Code Repository}, - author = {Andreas Müller}, - url = {https://github.com/AndreasFMueller/SeminarNumerik.git}, - DAY = 6, - MONTH = {february}, - YEAR = 2020 -} - -@book{buch:henrici, - author = {Peter Henrici}, - title = {Essentials of numerical analysis}, - subtitle = {With pocket calculator demonstrations}, - year = 1982, - publisher = {John Wiley and Sons, Inc.}, - isbn = {0-471-05904-8} -} - -@online{buch:tartaglia, - title = {Niccolò Tartaglia}, - url = {https://de.wikipedia.org/wiki/Niccolò_Tartaglia}, - date = {2020-02-06}, - year = {2020}, - month = {2}, - day = {6} -} - -@online{buch:kahan-summation, - title = {Kahan summation algorithm}, - url = {https://en.wikipedia.org/wiki/Kahan_summation_algorithm}, - date = {2020-02-29}, - year = {2020}, - month = {2}, - day = {29} -} - -@book{buch:watkins, - title = {Fundamentals of Matrix Computations}, - author = {David S. Watkins}, - year = 2010, - publisher = {John Wiley and Sons, Inc.}, - edition = {3} -} - -@online{buch:lissajous, - title = {Makeing Shapes with PSLab Oscilloscope}, - author = {CloudyPadmal}, - url = {https://blog.fossasia.org/making-shapes-with-pslab-oscilloscope/}, - DAY = 7, - month = 3, - year = 2020 -} -@book{buch:richardson, - title = {The emergence of numerical weather prediction: Richardson's dream}, - author = {Peter Lynch}, - year = 2006, - publisher = {Cambridge University Press}, - isbn = {978-0-52-185729-1} -} - -@book{buch:dieudonne, - title={Foundations of Modern Analysis}, - author={Jean Dieudonn{\'e}}, - number={Vol. 1}, - lccn={60008049}, - series={Dieudonn{\'e}, Jean: Treatise on analysis}, - year={1960}, - publisher={Academic Press} -} - -@book{buch:ebbinghaus, - title = {Zahlen}, - year = 1983, - inseries = {Grundwissen Mathematik}, - volume = 1, - publisher = {Springer-Verlag}, - author = { Hans-Dieter Ebbinghaus et al }, - isbn = { 3-540-12666-X } -} - -@online{buch:primitivepolynomiallist, - title = {Primitive Polynomial List}, - url = {https://www.partow.net/programming/polynomials/index.html}, - day = 8, - month = 3, - year = 2021 -} - -@book{skript:landaulifschitz1, - author = {Landau, L. D. and Lifschitz, E. M.}, - title = {Mechanik}, - series = {Lehrbuch der theoretischen Physik}, - volume = {1}, - publisher = {Akademie-Verlag}, - year = {1981}, - language = {german}, -} - +% +% references.bib +% +% (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +% + +@article{BRIN1998107, +title = "The anatomy of a large-scale hypertextual Web search engine", +journal = "Computer Networks and ISDN Systems", +volume = "30", +number = "1", +pages = "107 - 117", +year = "1998", +note = "Proceedings of the Seventh International World Wide Web Conference", +issn = "0169-7552", +doi = "https://doi.org/10.1016/S0169-7552(98)00110-X", +url = "http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S016975529800110X", +author = "Sergey Brin and Lawrence Page", +keywords = "World Wide Web, Search engines, Information retrieval, PageRank, Google", +abstract = "In this paper, we present Google, a prototype of a large-scale search engine which makes heavy use of the structure present in hypertext. Google is designed to crawl and index the Web efficiently and produce much more satisfying search results than existing systems. The prototype with a full text and hyperlink database of at least 24 million pages is available at http://google.stanford.edu/ To engineer a search engine is a challenging task. Search engines index tens to hundreds of millions of Web pages involving a comparable number of distinct terms. They answer tens of millions of queries every day. Despite the importance of large-scale search engines on the Web, very little academic research has been done on them. Furthermore, due to rapid advance in technology and Web proliferation, creating a Web search engine today is very different from three years ago. This paper provides an in-depth description of our large-scale Web search engine — the first such detailed public description we know of to date. Apart from the problems of scaling traditional search techniques to data of this magnitude, there are new technical challenges involved with using the additional information present in hypertext to produce better search results. This paper addresses this question of how to build a practical large-scale system which can exploit the additional information present in hypertext. Also we look at the problem of how to effectively deal with uncontrolled hypertext collections where anyone can publish anything they want." +} + + +@book{buch:mathsem-dgl, + title = {Mathematisches Seminar Differentialgleichungen}, + author = { Andreas M"uller and others }, + year = {2016}, +} + +@online{buch:fftw, + title = {Fastest Fourier Transform in the West}, + url = {http://www.fftw.org/}, + DAY = {23}, + MONTH = {july}, + YEAR = 2018 +} + +@online{buch:repo, + subtitle = {Source Code Repository}, + author = {Andreas Müller}, + url = {https://github.com/AndreasFMueller/SeminarNumerik.git}, + DAY = 6, + MONTH = {february}, + YEAR = 2020 +} + +@book{buch:henrici, + author = {Peter Henrici}, + title = {Essentials of numerical analysis}, + subtitle = {With pocket calculator demonstrations}, + year = 1982, + publisher = {John Wiley and Sons, Inc.}, + isbn = {0-471-05904-8} +} + +@online{buch:tartaglia, + title = {Niccolò Tartaglia}, + url = {https://de.wikipedia.org/wiki/Niccolò_Tartaglia}, + date = {2020-02-06}, + year = {2020}, + month = {2}, + day = {6} +} + +@online{buch:kahan-summation, + title = {Kahan summation algorithm}, + url = {https://en.wikipedia.org/wiki/Kahan_summation_algorithm}, + date = {2020-02-29}, + year = {2020}, + month = {2}, + day = {29} +} + +@book{buch:watkins, + title = {Fundamentals of Matrix Computations}, + author = {David S. 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-\begin{list}{\arabic{beispiel}.} - {\usecounter{beispiel} - \setlength{\labelsep}{5mm} - \setlength{\rightmargin}{0pt} -}}{\end{list}} -\newcounter{uebungsaufgabe} -% environment fuer uebungsaufgaben -\newenvironment{uebungsaufgaben}{ -\begin{list}{\arabic{uebungsaufgabe}.} - {\usecounter{uebungsaufgabe} - \setlength{\labelwidth}{2cm} - \setlength{\leftmargin}{0pt} - \setlength{\labelsep}{5mm} - \setlength{\rightmargin}{0pt} - \setlength{\itemindent}{0pt} -}}{\end{list}\vfill\pagebreak} -\newenvironment{teilaufgaben}{ -\begin{enumerate} -\renewcommand{\labelenumi}{\alph{enumi})} -}{\end{enumerate}} -% Loesung -\NewEnviron{loesung}{% -\begin{proof}[Lösung]% -\renewcommand{\qedsymbol}{$\bigcirc$} -\BODY -\end{proof}} -\NewEnviron{bewertung}{\relax} -\NewEnviron{diskussion}{ -\BODY -} -\RenewEnviron{loesung}{\relax} -\RenewEnviron{diskussion}{\relax} -\newenvironment{hinweis}{% -\renewcommand{\qedsymbol}{} -\begin{proof}[Hinweis]}{\end{proof}} - -\begin{document} -{\parindent0pt\hbox to\hsize{% -Name: \hbox to7cm{\dotfill} Vorname: \dotfill}} -\vspace{0.5cm} - -\section*{Kurztest 3} - -\begin{uebungsaufgaben} - -\item -\input chapters/60-gruppen/uebungsaufgaben/6001.tex -%\item -%\input chapters/60-gruppen/uebungsaufgaben/6002.tex - -\end{uebungsaufgaben} - -\end{document} +% +% test3.tex -- Test 3 +% +% (c) 2021 Prof. Dr. Andreas Mueller, OST +% +%\documentclass[a4paper,12pt]{book} +\documentclass[a4paper,12pt]{article} +\usepackage{geometry} +\geometry{papersize={210mm,297mm},total={165mm,260mm}} +\usepackage{ngerman} +\usepackage[utf8]{inputenc} +\usepackage[T1]{fontenc} +\usepackage{times} +\usepackage{amsmath} +\usepackage{amssymb} +\usepackage{amsfonts} +\usepackage{amsthm} +\usepackage{graphicx} +\usepackage{fancyhdr} +\usepackage{textcomp} +\usepackage[all]{xy} +\usepackage{txfonts} +\usepackage{alltt} +\usepackage{verbatim} +\usepackage{paralist} +\usepackage{makeidx} +\usepackage{array} +\usepackage{hyperref} +\usepackage{caption} +\usepackage{subcaption} +\usepackage{standalone} +\usepackage{environ} +\usepackage{tikz} +\input{../common/linsys.tex} +\newcounter{beispiel} +\newenvironment{beispiele}{ +\bgroup\smallskip\parindent0pt\bf Beispiele\egroup + +\begin{list}{\arabic{beispiel}.} + {\usecounter{beispiel} + \setlength{\labelsep}{5mm} + \setlength{\rightmargin}{0pt} +}}{\end{list}} +\newcounter{uebungsaufgabe} +% environment fuer uebungsaufgaben +\newenvironment{uebungsaufgaben}{ +\begin{list}{\arabic{uebungsaufgabe}.} + {\usecounter{uebungsaufgabe} + \setlength{\labelwidth}{2cm} + \setlength{\leftmargin}{0pt} + \setlength{\labelsep}{5mm} + \setlength{\rightmargin}{0pt} + \setlength{\itemindent}{0pt} +}}{\end{list}\vfill\pagebreak} +\newenvironment{teilaufgaben}{ +\begin{enumerate} +\renewcommand{\labelenumi}{\alph{enumi})} +}{\end{enumerate}} +% Loesung +\NewEnviron{loesung}{% +\begin{proof}[Lösung]% +\renewcommand{\qedsymbol}{$\bigcirc$} +\BODY +\end{proof}} +\NewEnviron{bewertung}{\relax} +\NewEnviron{diskussion}{ +\BODY +} +\RenewEnviron{loesung}{\relax} +\RenewEnviron{diskussion}{\relax} +\newenvironment{hinweis}{% +\renewcommand{\qedsymbol}{} +\begin{proof}[Hinweis]}{\end{proof}} + +\begin{document} +{\parindent0pt\hbox to\hsize{% +Name: \hbox to7cm{\dotfill} Vorname: \dotfill}} +\vspace{0.5cm} + +\section*{Kurztest 3} + +\begin{uebungsaufgaben} + +\item +\input chapters/60-gruppen/uebungsaufgaben/6001.tex +%\item +%\input chapters/60-gruppen/uebungsaufgaben/6002.tex + +\end{uebungsaufgaben} + +\end{document} diff --git a/vorlesungen/06_msegalois/Makefile b/vorlesungen/06_msegalois/Makefile index a6e829d..4cdc3d1 100644 --- a/vorlesungen/06_msegalois/Makefile +++ b/vorlesungen/06_msegalois/Makefile @@ -1,33 +1,33 @@ -# -# Makefile -- galois -# -# (c) 2017 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil -# -all: galois-handout.pdf MathSemMSE-06-galois.pdf - 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+% +% common.tex -- gemeinsame definition +% +% (c) 2017 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +% +\input{../common/packages.tex} +\input{../common/common.tex} +\mode{% +\usetheme[hideothersubsections,hidetitle]{Hannover} +} +\beamertemplatenavigationsymbolsempty +\title[Galois]{Galois-Theorie} +\author[A.~Müller]{Prof. Dr. Andreas Müller} +\date[]{} +\newboolean{presentation} + diff --git a/vorlesungen/06_msegalois/galois-handout.tex b/vorlesungen/06_msegalois/galois-handout.tex index e3e80f8..54238f6 100644 --- a/vorlesungen/06_msegalois/galois-handout.tex +++ b/vorlesungen/06_msegalois/galois-handout.tex @@ -1,11 +1,11 @@ -% -% msegalois-handout.tex -- Handout XXX -% -% (c) 2017 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil -% -\documentclass[handout,aspectratio=169]{beamer} -\input{common.tex} -\setboolean{presentation}{false} -\begin{document} -\input{slides.tex} -\end{document} +% +% msegalois-handout.tex -- Handout XXX +% +% (c) 2017 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +% +\documentclass[handout,aspectratio=169]{beamer} +\input{common.tex} +\setboolean{presentation}{false} +\begin{document} +\input{slides.tex} +\end{document} diff --git a/vorlesungen/06_msegalois/slides.tex b/vorlesungen/06_msegalois/slides.tex index 95695c4..386d19f 100644 --- a/vorlesungen/06_msegalois/slides.tex +++ b/vorlesungen/06_msegalois/slides.tex @@ -1,23 +1,23 @@ -% -% slides.tex -- Slides für die kleine Einführung in die Galois-Theorie -% -% (c) 2017 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil -% - -\section{Körpererweiterungen} -\folie{4/galois/erweiterung.tex} - -\section{Geometrische Anwendungen} -\folie{4/galois/konstruktion.tex} -\folie{4/galois/wuerfel.tex} -\folie{4/galois/winkeldreiteilung.tex} -\folie{4/galois/quadratur.tex} - -\section{Galois-Gruppe} -\folie{4/galois/automorphismus.tex} - -\section{Lösbarkeit durch Radikale} -\folie{4/galois/radikale.tex} -\folie{4/galois/aufloesbarkeit.tex} -\folie{4/galois/sn.tex} - +% +% slides.tex -- Slides für die kleine Einführung in die Galois-Theorie +% +% (c) 2017 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +% + +\section{Körpererweiterungen} +\folie{4/galois/erweiterung.tex} + +\section{Geometrische Anwendungen} +\folie{4/galois/konstruktion.tex} +\folie{4/galois/wuerfel.tex} +\folie{4/galois/winkeldreiteilung.tex} +\folie{4/galois/quadratur.tex} + +\section{Galois-Gruppe} +\folie{4/galois/automorphismus.tex} + +\section{Lösbarkeit durch Radikale} +\folie{4/galois/radikale.tex} +\folie{4/galois/aufloesbarkeit.tex} +\folie{4/galois/sn.tex} + diff --git a/vorlesungen/07_lie/Makefile b/vorlesungen/07_lie/Makefile index 1788301..7e925d8 100644 --- a/vorlesungen/07_lie/Makefile +++ b/vorlesungen/07_lie/Makefile @@ -1,33 +1,33 @@ -# -# Makefile -- lie -# -# (c) 2017 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil -# -all: lie-handout.pdf MathSem-07-lie.pdf - -include ../slides/Makefile.inc - -SOURCES = common.tex slides.tex $(slides) - -MathSem-07-lie.pdf: MathSem-07-lie.tex $(SOURCES) - pdflatex MathSem-07-lie.tex - -lie-handout.pdf: lie-handout.tex $(SOURCES) - pdflatex lie-handout.tex - -thumbnail: thumbnail.jpg fix1.jpg - -thumbnail.pdf: MathSem-07-lie.pdf - pdfjam --outfile thumbnail.pdf --papersize '{16cm,9cm}' \ - MathSem-07-lie.pdf 1 -thumbnail.jpg: thumbnail.pdf - convert -density 300 thumbnail.pdf \ - -resize 1920x1080 -units PixelsPerInch thumbnail.jpg - -fix1.pdf: MathSem-07-lie.pdf - pdfjam --outfile fix1.pdf --papersize '{16cm,9cm}' \ - MathSem-07-lie.pdf 205 -fix1.jpg: fix1.pdf - convert -density 300 fix1.pdf \ - -resize 1920x1080 -units PixelsPerInch fix1.jpg - +# +# Makefile -- lie +# +# (c) 2017 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +# +all: lie-handout.pdf MathSem-07-lie.pdf + +include ../slides/Makefile.inc + +SOURCES = common.tex slides.tex $(slides) + +MathSem-07-lie.pdf: MathSem-07-lie.tex $(SOURCES) + pdflatex MathSem-07-lie.tex + +lie-handout.pdf: lie-handout.tex $(SOURCES) + pdflatex lie-handout.tex + +thumbnail: thumbnail.jpg fix1.jpg + +thumbnail.pdf: MathSem-07-lie.pdf + pdfjam --outfile thumbnail.pdf --papersize '{16cm,9cm}' \ + MathSem-07-lie.pdf 1 +thumbnail.jpg: thumbnail.pdf + convert -density 300 thumbnail.pdf \ + -resize 1920x1080 -units PixelsPerInch thumbnail.jpg + +fix1.pdf: MathSem-07-lie.pdf + pdfjam --outfile fix1.pdf --papersize '{16cm,9cm}' \ + MathSem-07-lie.pdf 205 +fix1.jpg: fix1.pdf + convert -density 300 fix1.pdf \ + -resize 1920x1080 -units PixelsPerInch fix1.jpg + diff --git a/vorlesungen/07_lie/MathSem-07-lie.tex b/vorlesungen/07_lie/MathSem-07-lie.tex index 8a5557d..6cf5bd3 100644 --- a/vorlesungen/07_lie/MathSem-07-lie.tex +++ b/vorlesungen/07_lie/MathSem-07-lie.tex @@ -1,18 +1,18 @@ -% -% MathSem-07-lie.tex -- Präsentation -% -% (c) 2017 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil -% -\documentclass[aspectratio=169]{beamer} -\input{common.tex} -\setboolean{presentation}{true} -\begin{document} -\begin{frame} -\titlepage -\vspace{-1.5cm} -\begin{center} -\includegraphics[width=10cm]{../slides/7/images/rodriguez.jpg} -\end{center} -\end{frame} -\input{slides.tex} -\end{document} +% +% MathSem-07-lie.tex -- Präsentation +% +% (c) 2017 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +% +\documentclass[aspectratio=169]{beamer} +\input{common.tex} +\setboolean{presentation}{true} +\begin{document} +\begin{frame} +\titlepage +\vspace{-1.5cm} +\begin{center} +\includegraphics[width=10cm]{../slides/7/images/rodriguez.jpg} +\end{center} +\end{frame} +\input{slides.tex} +\end{document} diff --git a/vorlesungen/07_lie/common.tex b/vorlesungen/07_lie/common.tex index 8472b93..12f0700 100644 --- a/vorlesungen/07_lie/common.tex +++ b/vorlesungen/07_lie/common.tex @@ -1,16 +1,16 @@ -% -% common.tex -- gemeinsame definition -% -% (c) 2017 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil -% -\input{../common/packages.tex} -\input{../common/common.tex} -\mode{% -\usetheme[hideothersubsections,hidetitle]{Hannover} -} -\beamertemplatenavigationsymbolsempty -\title[Lie]{Lie-Gruppen und Lie-Algebren} -\author[A.~Müller]{Prof. Dr. Andreas Müller} -\date[]{} -\newboolean{presentation} - +% +% common.tex -- gemeinsame definition +% +% (c) 2017 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +% +\input{../common/packages.tex} +\input{../common/common.tex} +\mode{% +\usetheme[hideothersubsections,hidetitle]{Hannover} +} +\beamertemplatenavigationsymbolsempty +\title[Lie]{Lie-Gruppen und Lie-Algebren} +\author[A.~Müller]{Prof. Dr. Andreas Müller} +\date[]{} +\newboolean{presentation} + diff --git a/vorlesungen/07_lie/lie-handout.tex b/vorlesungen/07_lie/lie-handout.tex index dbdb386..43053b8 100644 --- a/vorlesungen/07_lie/lie-handout.tex +++ b/vorlesungen/07_lie/lie-handout.tex @@ -1,11 +1,11 @@ -% -% lie-handout.tex -- Handout XXX -% -% (c) 2017 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil -% -\documentclass[handout,aspectratio=169]{beamer} -\input{common.tex} -\setboolean{presentation}{false} -\begin{document} -\input{slides.tex} -\end{document} +% +% lie-handout.tex -- Handout XXX +% +% (c) 2017 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +% +\documentclass[handout,aspectratio=169]{beamer} +\input{common.tex} +\setboolean{presentation}{false} +\begin{document} +\input{slides.tex} +\end{document} diff --git a/vorlesungen/07_lie/slides.tex b/vorlesungen/07_lie/slides.tex index 19131d8..7efc554 100644 --- a/vorlesungen/07_lie/slides.tex +++ b/vorlesungen/07_lie/slides.tex @@ -1,26 +1,26 @@ -% -% slides.tex -- Vorlesung über Lie-Theorie -% -% (c) 2017 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil -% -\section{Matrizen-Gruppen} -\folie{7/symmetrien.tex} -\folie{7/algebraisch.tex} -\folie{7/parameter.tex} -\folie{7/mannigfaltigkeit.tex} -\folie{7/sl2.tex} -\folie{7/drehung.tex} -\ifthenelse{\boolean{presentation}}{ -\folie{7/drehanim.tex} -}{} -\folie{7/semi.tex} - -\section{Ableitungen} -\folie{7/kurven.tex} -\folie{7/einparameter.tex} -\folie{7/ableitung.tex} -\folie{7/liealgebra.tex} -\folie{7/kommutator.tex} - -\section{Exponentialabbildung} -\folie{7/dg.tex} +% +% slides.tex -- Vorlesung über Lie-Theorie +% +% (c) 2017 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +% +\section{Matrizen-Gruppen} +\folie{7/symmetrien.tex} +\folie{7/algebraisch.tex} +\folie{7/parameter.tex} +\folie{7/mannigfaltigkeit.tex} +\folie{7/sl2.tex} +\folie{7/drehung.tex} +\ifthenelse{\boolean{presentation}}{ +\folie{7/drehanim.tex} +}{} +\folie{7/semi.tex} + +\section{Ableitungen} +\folie{7/kurven.tex} +\folie{7/einparameter.tex} +\folie{7/ableitung.tex} +\folie{7/liealgebra.tex} +\folie{7/kommutator.tex} + +\section{Exponentialabbildung} +\folie{7/dg.tex} diff --git a/vorlesungen/common/README b/vorlesungen/common/README index 1ed40aa..3edcf14 100644 --- a/vorlesungen/common/README +++ b/vorlesungen/common/README @@ -1,28 +1,28 @@ -Die beiden Files - - presentation-template.tex - slide-template.tex - -können als Basis für die eigene Präsentation verwendet werden. -Dazu geht man wie folgt vor: - -1. In einem Arbeitsverzeichnis eine Kopie von presentation-template.tex -anlegen und im file Author und Titel anpassen. Im Folgenden wird diese -Kopie als beispiel-praesentation.tex bezeichnet. - -2. Für jede Folie der Präsentation im Arbeitsverzeichnis eine Kopie von -slide-template.tex anlegen und den Inhalt anpassen. - -3. Die Slides mit Hilfe von Input-Befehlen, die in presentation-template.tex -eingetragen werden, in die Präsentation importieren. - -4. Die Präsentation mit dem Befehl - - pdflatex beispiel-praesentation.tex - -erzeugen, es entsteht das File beispile-praesentation.pdf - -Diese Vorgehen erlaubt, die Reihenfolge der Folien während der Vorbereitung -zu ändern oder zwecks Beschleunigung des pdflatex-Laufs während der -Entwicklung auszukommentieren. - +Die beiden Files + + presentation-template.tex + slide-template.tex + +können als Basis für die eigene Präsentation verwendet werden. +Dazu geht man wie folgt vor: + +1. In einem Arbeitsverzeichnis eine Kopie von presentation-template.tex +anlegen und im file Author und Titel anpassen. Im Folgenden wird diese +Kopie als beispiel-praesentation.tex bezeichnet. + +2. Für jede Folie der Präsentation im Arbeitsverzeichnis eine Kopie von +slide-template.tex anlegen und den Inhalt anpassen. + +3. Die Slides mit Hilfe von Input-Befehlen, die in presentation-template.tex +eingetragen werden, in die Präsentation importieren. + +4. Die Präsentation mit dem Befehl + + pdflatex beispiel-praesentation.tex + +erzeugen, es entsteht das File beispile-praesentation.pdf + +Diese Vorgehen erlaubt, die Reihenfolge der Folien während der Vorbereitung +zu ändern oder zwecks Beschleunigung des pdflatex-Laufs während der +Entwicklung auszukommentieren. + diff --git a/vorlesungen/common/presentation-template.tex b/vorlesungen/common/presentation-template.tex index 9f92489..c872c58 100644 --- a/vorlesungen/common/presentation-template.tex +++ b/vorlesungen/common/presentation-template.tex @@ -1,49 +1,49 @@ -% -% presentation-template.tex -- Präsentation -% -% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil -% -\documentclass[aspectratio=169]{beamer} -\usepackage[utf8]{inputenc} -\usepackage[T1]{fontenc} -\usepackage{epic} -\usepackage{color} -\usepackage{array} -\usepackage{ifthen} -\usepackage{lmodern} -\usepackage{amsmath} -\usepackage{amssymb} -\usepackage{mathtools} -\usepackage{adjustbox} -\usepackage{multimedia} -\usepackage{verbatim} -\usepackage{wasysym} -\usepackage{stmaryrd} -\usepackage{tikz} -\usetikzlibrary{shapes.geometric} -\usetikzlibrary{decorations.pathreplacing} -\usetikzlibrary{calc} -\usetikzlibrary{arrows} -\usetikzlibrary{3d} -\usetikzlibrary{arrows,shapes,math,decorations.text,automata} -\usepackage{pifont} -\usepackage[all]{xy} -\usepackage[many]{tcolorbox} -\mode{% -\usetheme[hideothersubsections,hidetitle]{Hannover} -} -\beamertemplatenavigationsymbolsempty -\title[Titel]{Titel} -\author[A. Uthor]{A. Uthor} -\date[]{} -\newboolean{presentation} -\setboolean{presentation}{true} -\begin{document} - -\begin{frame} -\titlepage -\end{frame} - -%\input{slide.tex} - -\end{document} +% +% presentation-template.tex -- Präsentation +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +% +\documentclass[aspectratio=169]{beamer} +\usepackage[utf8]{inputenc} +\usepackage[T1]{fontenc} +\usepackage{epic} +\usepackage{color} +\usepackage{array} +\usepackage{ifthen} +\usepackage{lmodern} +\usepackage{amsmath} +\usepackage{amssymb} +\usepackage{mathtools} +\usepackage{adjustbox} +\usepackage{multimedia} +\usepackage{verbatim} +\usepackage{wasysym} +\usepackage{stmaryrd} +\usepackage{tikz} +\usetikzlibrary{shapes.geometric} +\usetikzlibrary{decorations.pathreplacing} +\usetikzlibrary{calc} +\usetikzlibrary{arrows} +\usetikzlibrary{3d} +\usetikzlibrary{arrows,shapes,math,decorations.text,automata} +\usepackage{pifont} +\usepackage[all]{xy} +\usepackage[many]{tcolorbox} +\mode{% +\usetheme[hideothersubsections,hidetitle]{Hannover} +} +\beamertemplatenavigationsymbolsempty +\title[Titel]{Titel} +\author[A. Uthor]{A. Uthor} +\date[]{} +\newboolean{presentation} +\setboolean{presentation}{true} +\begin{document} + +\begin{frame} +\titlepage +\end{frame} + +%\input{slide.tex} + +\end{document} diff --git a/vorlesungen/common/slide-template.tex b/vorlesungen/common/slide-template.tex index a1343f8..2dd4db1 100644 --- a/vorlesungen/common/slide-template.tex +++ b/vorlesungen/common/slide-template.tex @@ -1,19 +1,19 @@ -% -% template.tex -- slide template -% -% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -% -\bgroup -\begin{frame}[t] -\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} -\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} -\frametitle{Template} -\vspace{-20pt} -\begin{columns}[t,onlytextwidth] -\begin{column}{0.48\textwidth} -\end{column} -\begin{column}{0.48\textwidth} -\end{column} -\end{columns} -\end{frame} -\egroup +% +% template.tex -- slide template +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Template} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/4/Makefile.inc b/vorlesungen/slides/4/Makefile.inc index 5aac429..1ab27fa 100644 --- a/vorlesungen/slides/4/Makefile.inc +++ b/vorlesungen/slides/4/Makefile.inc @@ -1,36 +1,36 @@ - -# -# Makefile.inc -- additional depencencies -# -# (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -# -chapter4 = \ - ../slides/4/ggt.tex \ - ../slides/4/euklidmatrix.tex \ - ../slides/4/euklidbeispiel.tex \ - ../slides/4/euklidtabelle.tex \ - ../slides/4/fp.tex \ - ../slides/4/division.tex \ - ../slides/4/gauss.tex \ - ../slides/4/dh.tex \ - ../slides/4/divisionpoly.tex \ - ../slides/4/euklidpoly.tex \ - ../slides/4/polynomefp.tex \ - ../slides/4/schieberegister.tex \ - ../slides/4/charakteristik.tex \ - ../slides/4/char2.tex \ - ../slides/4/frobenius.tex \ - ../slides/4/qundr.tex \ - ../slides/4/alpha.tex \ - ../slides/4/galois/erweiterung.tex \ - ../slides/4/galois/automorphismus.tex \ - ../slides/4/galois/konstruktion.tex \ - ../slides/4/galois/wuerfel.tex \ - ../slides/4/galois/winkeldreiteilung.tex \ - ../slides/4/galois/quadratur.tex \ - ../slides/4/galois/radikale.tex \ - ../slides/4/galois/aufloesbarkeit.tex \ - ../slides/4/galois/sn.tex \ - ../slides/4/chapter.tex - - + +# +# Makefile.inc -- additional depencencies +# +# (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +# +chapter4 = \ + ../slides/4/ggt.tex \ + ../slides/4/euklidmatrix.tex \ + ../slides/4/euklidbeispiel.tex \ + ../slides/4/euklidtabelle.tex \ + ../slides/4/fp.tex \ + ../slides/4/division.tex \ + ../slides/4/gauss.tex \ + ../slides/4/dh.tex \ + ../slides/4/divisionpoly.tex \ + ../slides/4/euklidpoly.tex \ + ../slides/4/polynomefp.tex \ + ../slides/4/schieberegister.tex \ + ../slides/4/charakteristik.tex \ + ../slides/4/char2.tex \ + ../slides/4/frobenius.tex \ + ../slides/4/qundr.tex \ + ../slides/4/alpha.tex \ + ../slides/4/galois/erweiterung.tex \ + ../slides/4/galois/automorphismus.tex \ + ../slides/4/galois/konstruktion.tex \ + ../slides/4/galois/wuerfel.tex \ + ../slides/4/galois/winkeldreiteilung.tex \ + ../slides/4/galois/quadratur.tex \ + ../slides/4/galois/radikale.tex \ + ../slides/4/galois/aufloesbarkeit.tex \ + ../slides/4/galois/sn.tex \ + ../slides/4/chapter.tex + + diff --git a/vorlesungen/slides/4/chapter.tex b/vorlesungen/slides/4/chapter.tex index 0691e39..3015e7c 100644 --- a/vorlesungen/slides/4/chapter.tex +++ b/vorlesungen/slides/4/chapter.tex @@ -1,31 +1,31 @@ -% -% chapter.tex -% -% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswi -% -\folie{4/ggt.tex} -\folie{4/euklidmatrix.tex} -\folie{4/euklidbeispiel.tex} -\folie{4/euklidtabelle.tex} -\folie{4/fp.tex} -\folie{4/division.tex} -\folie{4/gauss.tex} -\folie{4/dh.tex} -\folie{4/divisionpoly.tex} -\folie{4/euklidpoly.tex} -\folie{4/polynomefp.tex} -\folie{4/alpha.tex} -\folie{4/schieberegister.tex} -\folie{4/charakteristik.tex} -\folie{4/char2.tex} -\folie{4/frobenius.tex} -\folie{4/qundr.tex} -\folie{4/galois/erweiterung.tex} -\folie{4/galois/automorphismus.tex} -\folie{4/galois/konstruktion.tex} -\folie{4/galois/wuerfel.tex} -\folie{4/galois/winkeldreiteilung.tex} -\folie{4/galois/quadratur.tex} -\folie{4/galois/radikale.tex} -\folie{4/galois/aufloesbarkeit.tex} -\folie{4/galois/sn.tex} +% +% chapter.tex +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswi +% +\folie{4/ggt.tex} +\folie{4/euklidmatrix.tex} +\folie{4/euklidbeispiel.tex} +\folie{4/euklidtabelle.tex} +\folie{4/fp.tex} +\folie{4/division.tex} +\folie{4/gauss.tex} +\folie{4/dh.tex} +\folie{4/divisionpoly.tex} +\folie{4/euklidpoly.tex} +\folie{4/polynomefp.tex} +\folie{4/alpha.tex} +\folie{4/schieberegister.tex} +\folie{4/charakteristik.tex} +\folie{4/char2.tex} +\folie{4/frobenius.tex} +\folie{4/qundr.tex} +\folie{4/galois/erweiterung.tex} +\folie{4/galois/automorphismus.tex} +\folie{4/galois/konstruktion.tex} +\folie{4/galois/wuerfel.tex} +\folie{4/galois/winkeldreiteilung.tex} +\folie{4/galois/quadratur.tex} +\folie{4/galois/radikale.tex} +\folie{4/galois/aufloesbarkeit.tex} +\folie{4/galois/sn.tex} diff --git a/vorlesungen/slides/4/galois/aufloesbarkeit.tex b/vorlesungen/slides/4/galois/aufloesbarkeit.tex index ef5902b..3d52b00 100644 --- a/vorlesungen/slides/4/galois/aufloesbarkeit.tex +++ b/vorlesungen/slides/4/galois/aufloesbarkeit.tex @@ -1,120 +1,120 @@ -% -% aufloesbarkeit.tex -% -% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -% -\begin{frame}[t] -\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} -\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} -\frametitle{Auflösbarkeit} -\vspace{-20pt} -\begin{columns}[t,onlytextwidth] -\begin{column}{0.48\textwidth} -\uncover<2->{% -\begin{block}{Radikalerweiterung} -Automorphismen $f\in \operatorname{Gal}(\Bbbk(\alpha)/\Bbbk)$ -einer Radikalerweiterung -\[ -\Bbbk \subset \Bbbk(\alpha) -\] -sind festgelegt durch Wahl von $f(\alpha)$. - -\begin{itemize} -\item<3-> Warum: Alle $f(\alpha^k)$ sind auch festgelegt -\item<4-> $f(\alpha)$ muss eine andere Nullstelle des Minimalpolynoms sein -\end{itemize} - -\end{block}} -\uncover<8->{% -\begin{block}{Irreduzibles Polynom $m(X)\in\mathbb{Q}[X]$} -$\mathbb{Q}\subset \Bbbk$, -$n$ verschiedene Nullstellen $\mathbb{C}$: -\[ -\uncover<9->{ -\operatorname{Gal}(\Bbbk/\mathbb{Q}) -\cong -S_n} -\uncover<10->{ -\quad -\text{auflösbar?}} -\] -\end{block}} -\end{column} -\begin{column}{0.48\textwidth} -\begin{block}{\uncover<5->{Galois-Gruppen}} -\begin{center} -\begin{tikzpicture}[>=latex,thick] -\def\s{1.2} - -\uncover<2->{ -\fill[color=blue!20] (-1.1,-0.3) rectangle (0.3,{5*\s+0.3}); -\node[color=blue] at (-0.7,{2.5*\s}) [rotate=90] {Radikalerweiterungen}; -} - -\node at (0,0) {$\mathbb{Q}$}; -\node at (0,{1*\s}) {$E_1$}; -\node at (0,{2*\s}) {$E_2$}; -\node at (0,{3*\s}) {$E_3$}; -\node at (0,{4*\s}) {$\vdots\mathstrut$}; -\node at (0,{5*\s}) {$\Bbbk$}; -\draw[shorten >= 0.3cm,shorten <= 0.3cm] (0,{0*\s}) -- (0,{1*\s}); -\draw[shorten >= 0.3cm,shorten <= 0.3cm] (0,{1*\s}) -- (0,{2*\s}); -\draw[shorten >= 0.3cm,shorten <= 0.3cm] (0,{2*\s}) -- (0,{3*\s}); -\draw[shorten >= 0.3cm,shorten <= 0.3cm] (0,{3*\s}) -- (0,{4*\s}); -\draw[shorten >= 0.3cm,shorten <= 0.3cm] (0,{4*\s}) -- (0,{5*\s}); - -\begin{scope}[xshift=0.5cm] -\uncover<7->{ -\fill[color=red!20] (0,{0*\s-0.3}) rectangle (4.8,{5*\s+0.3}); -\node[color=red] at (4.5,{2.5*\s}) [rotate=90] {Auflösung der Galois-Gruppe}; -} -\uncover<5->{ -\node at (0,{0*\s}) [right] {$\operatorname{Gal}(\Bbbk/\mathbb{Q})$}; -\node at (0,{1*\s}) [right] {$\operatorname{Gal}(\Bbbk/E_1)$}; -\node at (0,{2*\s}) [right] {$\operatorname{Gal}(\Bbbk/E_2)$}; -\node at (0,{3*\s}) [right] {$\operatorname{Gal}(\Bbbk/E_3)$}; -\node at (1,{4*\s}) {$\vdots\mathstrut$}; -\node at (0,{5*\s}) [right] {$\operatorname{Gal}(\Bbbk/\Bbbk)$}; -\node at (1,{0.5*\s}) {$\cap\mathstrut$}; -\node at (1,{1.5*\s}) {$\cap\mathstrut$}; -\node at (1,{2.5*\s}) {$\cap\mathstrut$}; -\node at (1,{3.5*\s}) {$\cap\mathstrut$}; -\node at (1,{4.5*\s}) {$\cap\mathstrut$}; -} - -\uncover<6->{ -\begin{scope}[xshift=2.5cm] -\node at (0,{0*\s}) {$G_n$}; -\node at (0,{1*\s}) {$G_{n-1}$}; -\node at (0,{2*\s}) {$G_{n-2}$}; -\node at (0,{3*\s}) {$G_{n-3}$}; -\node at (0,{5*\s}) {$G_0=\{e\}$}; -\node at (0,{0.5*\s}) {$\cap\mathstrut$}; -\node at (0,{1.5*\s}) {$\cap\mathstrut$}; -\node at (0,{2.5*\s}) {$\cap\mathstrut$}; -\node at (0,{3.5*\s}) {$\cap\mathstrut$}; -\node at (0,{4.5*\s}) {$\cap\mathstrut$}; -} - -\uncover<7->{ -\node[color=red] at (0.2,{0.5*\s+0.1}) [right] {\tiny $G_n/G_{n-1}$}; -\node[color=red] at (0.2,{0.5*\s-0.1}) [right] {\tiny abelsch}; - -\node[color=red] at (0.2,{1.5*\s+0.1}) [right] {\tiny $G_{n-1}/G_{n-2}$}; -\node[color=red] at (0.2,{1.5*\s-0.1}) [right] {\tiny abelsch}; - -\node[color=red] at (0.2,{2.5*\s+0.1}) [right] {\tiny $G_{n-2}/G_{n-3}$}; -\node[color=red] at (0.2,{2.5*\s-0.1}) [right] {\tiny abelsch}; -} - -\end{scope} -\end{scope} - - - -\end{tikzpicture} -\end{center} -\end{block} -\end{column} -\end{columns} -\end{frame} +% +% aufloesbarkeit.tex +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Auflösbarkeit} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<2->{% +\begin{block}{Radikalerweiterung} +Automorphismen $f\in \operatorname{Gal}(\Bbbk(\alpha)/\Bbbk)$ +einer Radikalerweiterung +\[ +\Bbbk \subset \Bbbk(\alpha) +\] +sind festgelegt durch Wahl von $f(\alpha)$. + +\begin{itemize} +\item<3-> Warum: Alle $f(\alpha^k)$ sind auch festgelegt +\item<4-> $f(\alpha)$ muss eine andere Nullstelle des Minimalpolynoms sein +\end{itemize} + +\end{block}} +\uncover<8->{% +\begin{block}{Irreduzibles Polynom $m(X)\in\mathbb{Q}[X]$} +$\mathbb{Q}\subset \Bbbk$, +$n$ verschiedene Nullstellen $\mathbb{C}$: +\[ +\uncover<9->{ +\operatorname{Gal}(\Bbbk/\mathbb{Q}) +\cong +S_n} +\uncover<10->{ +\quad +\text{auflösbar?}} +\] +\end{block}} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{\uncover<5->{Galois-Gruppen}} +\begin{center} +\begin{tikzpicture}[>=latex,thick] +\def\s{1.2} + +\uncover<2->{ +\fill[color=blue!20] (-1.1,-0.3) rectangle (0.3,{5*\s+0.3}); +\node[color=blue] at (-0.7,{2.5*\s}) [rotate=90] {Radikalerweiterungen}; +} + +\node at (0,0) {$\mathbb{Q}$}; +\node at (0,{1*\s}) {$E_1$}; +\node at (0,{2*\s}) {$E_2$}; +\node at (0,{3*\s}) {$E_3$}; +\node at (0,{4*\s}) {$\vdots\mathstrut$}; +\node at (0,{5*\s}) {$\Bbbk$}; +\draw[shorten >= 0.3cm,shorten <= 0.3cm] (0,{0*\s}) -- (0,{1*\s}); +\draw[shorten >= 0.3cm,shorten <= 0.3cm] (0,{1*\s}) -- (0,{2*\s}); +\draw[shorten >= 0.3cm,shorten <= 0.3cm] (0,{2*\s}) -- (0,{3*\s}); +\draw[shorten >= 0.3cm,shorten <= 0.3cm] (0,{3*\s}) -- (0,{4*\s}); +\draw[shorten >= 0.3cm,shorten <= 0.3cm] (0,{4*\s}) -- (0,{5*\s}); + +\begin{scope}[xshift=0.5cm] +\uncover<7->{ +\fill[color=red!20] (0,{0*\s-0.3}) rectangle (4.8,{5*\s+0.3}); +\node[color=red] at (4.5,{2.5*\s}) [rotate=90] {Auflösung der Galois-Gruppe}; +} +\uncover<5->{ +\node at (0,{0*\s}) [right] {$\operatorname{Gal}(\Bbbk/\mathbb{Q})$}; +\node at (0,{1*\s}) [right] {$\operatorname{Gal}(\Bbbk/E_1)$}; +\node at (0,{2*\s}) [right] {$\operatorname{Gal}(\Bbbk/E_2)$}; +\node at (0,{3*\s}) [right] {$\operatorname{Gal}(\Bbbk/E_3)$}; +\node at (1,{4*\s}) {$\vdots\mathstrut$}; +\node at (0,{5*\s}) [right] {$\operatorname{Gal}(\Bbbk/\Bbbk)$}; +\node at (1,{0.5*\s}) {$\cap\mathstrut$}; +\node at (1,{1.5*\s}) {$\cap\mathstrut$}; +\node at (1,{2.5*\s}) {$\cap\mathstrut$}; +\node at (1,{3.5*\s}) {$\cap\mathstrut$}; +\node at (1,{4.5*\s}) {$\cap\mathstrut$}; +} + +\uncover<6->{ +\begin{scope}[xshift=2.5cm] +\node at (0,{0*\s}) {$G_n$}; +\node at (0,{1*\s}) {$G_{n-1}$}; +\node at (0,{2*\s}) {$G_{n-2}$}; +\node at (0,{3*\s}) {$G_{n-3}$}; +\node at (0,{5*\s}) {$G_0=\{e\}$}; +\node at (0,{0.5*\s}) {$\cap\mathstrut$}; +\node at (0,{1.5*\s}) {$\cap\mathstrut$}; +\node at (0,{2.5*\s}) {$\cap\mathstrut$}; +\node at (0,{3.5*\s}) {$\cap\mathstrut$}; +\node at (0,{4.5*\s}) {$\cap\mathstrut$}; +} + +\uncover<7->{ +\node[color=red] at (0.2,{0.5*\s+0.1}) [right] {\tiny $G_n/G_{n-1}$}; +\node[color=red] at (0.2,{0.5*\s-0.1}) [right] {\tiny abelsch}; + +\node[color=red] at (0.2,{1.5*\s+0.1}) [right] {\tiny $G_{n-1}/G_{n-2}$}; +\node[color=red] at (0.2,{1.5*\s-0.1}) [right] {\tiny abelsch}; + +\node[color=red] at (0.2,{2.5*\s+0.1}) [right] {\tiny $G_{n-2}/G_{n-3}$}; +\node[color=red] at (0.2,{2.5*\s-0.1}) [right] {\tiny abelsch}; +} + +\end{scope} +\end{scope} + + + +\end{tikzpicture} +\end{center} +\end{block} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} diff --git a/vorlesungen/slides/4/galois/automorphismus.tex b/vorlesungen/slides/4/galois/automorphismus.tex index 6051813..e59f9b9 100644 --- a/vorlesungen/slides/4/galois/automorphismus.tex +++ b/vorlesungen/slides/4/galois/automorphismus.tex @@ -1,118 +1,118 @@ -% -% automorphismus.tex -% -% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -% -\begin{frame}[t] -\setlength{\abovedisplayskip}{4pt} -\setlength{\belowdisplayskip}{4pt} -\frametitle{Galois-Gruppe} -\vspace{-20pt} -\begin{columns}[t,onlytextwidth] -\begin{column}{0.40\textwidth} -\begin{center} -\begin{tikzpicture}[>=latex,thick] -\def\s{3.0} -\begin{scope}[xshift=-1.5cm] -\node at (0,{\s+0.1}) [above] {Körpererweiterung\strut}; -\node at (0,{\s}) {$G$}; -\draw[shorten >= 0.3cm,shorten <= 0.3cm] (0,{-\s}) -- (0,0); -\draw[shorten >= 0.3cm,shorten <= 0.3cm] (0,{\s}) -- (0,0); -\node at (0,{-0.5*\s}) [left] {$[F:E]$}; -\node at (0,{0.5*\s}) [left] {$[G:F]$}; -\node at (0,0) {$F$}; -\node at (0,{-\s}) {$E$}; -\end{scope} -\uncover<3->{ -\begin{scope}[xshift=1.8cm] -\node at (0,{\s+0.1}) [above] {Gruppe\strut}; -\fill (0,{-\s}) circle[radius=0.06]; -\fill (0,0) circle[radius=0.06]; -\fill (0,{\s}) circle[radius=0.06]; -\draw[shorten >= 0.1cm,shorten <= 0.1cm] - (0,{-\s}) to[out=100,in=-100] (0,{\s}); -\draw[shorten >= 0.1cm,shorten <= 0.1cm] - (0,{-\s}) to[out=80,in=-80] (0,0); -\draw[shorten >= 0.1cm,shorten <= 0.1cm] - (0,0) to[out=80,in=-80] (0,{\s}); -\node at (-0.6,0) [rotate=90] {$\operatorname{Gal}(G/E)$}; -\node at (0.45,{0.5*\s}) [rotate=90] {$\operatorname{Gal}(G/F)$}; -\node at (0.45,{-0.5*\s}) [rotate=90] {$\operatorname{Gal}(F/E)$}; -\end{scope} -\draw[->,color=red!20,line width=14pt] (-1.4,{0.6*\s}) -- (1.4,{0.6*\s}); -\node[color=red] at (0,{0.6*\s}) {$\operatorname{Gal}$}; -} -\uncover<4->{ -\draw[<-,color=blue!20,line width=14pt] (-1.4,{-0.6*\s}) -- (1.4,{-0.6*\s}); -\node[color=blue] at (0,{-0.6*\s}) {$\operatorname{Fix}, F^H$}; -} -\end{tikzpicture} -\end{center} -\end{column} -\begin{column}{0.56\textwidth} -\uncover<2->{% -\begin{block}{Automorphismus} -\vspace{-10pt} -\[ -\operatorname{Aut}(F) -= -\left\{ -f\colon F\to F -\left| -\begin{aligned} -f(x+y)&=f(x)+f(y)\\ -f(xy)&=f(x)f(y) -\end{aligned} -\right. -\right\} -\] -\end{block}} -\vspace{-10pt} -\uncover<3->{% -\begin{block}{Galois-Gruppe} -Automorphismen, die $E$ festlassen -\[ -{\color{red} -\operatorname{Gal}(F/E) -} -= -\left\{ -\varphi\in\operatorname{Aut}(F)\;|\; \varphi(x)=x\forall x\in E -\right\} -\] -\end{block}} -\vspace{-10pt} -\uncover<4->{% -\begin{block}{Fixkörper} -$H\subset \operatorname{Aut}(F)$: -\begin{align*} -{\color{blue}F^H} -&= -\{x\in F\;|\; hx = x\forall h\in H\} -=\operatorname{Fix}(H) -\end{align*} -\end{block}} -\vspace{-13pt} -\uncover<5->{% -\begin{block}{Beispiel} -\begin{itemize} -\item<6-> -\( -\operatorname{Gal}(\mathbb{C}/\mathbb{R}) -= -\{ -\operatorname{id}_{\mathbb{C}}, -\operatorname{conj}\colon z\mapsto\overline{z} -\} -\) -\item<7-> -\( -\mathbb{C}^{\operatorname{conj}} -= -\mathbb{R} -\) -\end{itemize} -\end{block}} -\end{column} -\end{columns} -\end{frame} +% +% automorphismus.tex +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{4pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{4pt} +\frametitle{Galois-Gruppe} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.40\textwidth} +\begin{center} +\begin{tikzpicture}[>=latex,thick] +\def\s{3.0} +\begin{scope}[xshift=-1.5cm] +\node at (0,{\s+0.1}) [above] {Körpererweiterung\strut}; +\node at (0,{\s}) {$G$}; +\draw[shorten >= 0.3cm,shorten <= 0.3cm] (0,{-\s}) -- (0,0); +\draw[shorten >= 0.3cm,shorten <= 0.3cm] (0,{\s}) -- (0,0); +\node at (0,{-0.5*\s}) [left] {$[F:E]$}; +\node at (0,{0.5*\s}) [left] {$[G:F]$}; +\node at (0,0) {$F$}; +\node at (0,{-\s}) {$E$}; +\end{scope} +\uncover<3->{ +\begin{scope}[xshift=1.8cm] +\node at (0,{\s+0.1}) [above] {Gruppe\strut}; +\fill (0,{-\s}) circle[radius=0.06]; +\fill (0,0) circle[radius=0.06]; +\fill (0,{\s}) circle[radius=0.06]; +\draw[shorten >= 0.1cm,shorten <= 0.1cm] + (0,{-\s}) to[out=100,in=-100] (0,{\s}); +\draw[shorten >= 0.1cm,shorten <= 0.1cm] + (0,{-\s}) to[out=80,in=-80] (0,0); +\draw[shorten >= 0.1cm,shorten <= 0.1cm] + (0,0) to[out=80,in=-80] (0,{\s}); +\node at (-0.6,0) [rotate=90] {$\operatorname{Gal}(G/E)$}; +\node at (0.45,{0.5*\s}) [rotate=90] {$\operatorname{Gal}(G/F)$}; +\node at (0.45,{-0.5*\s}) [rotate=90] {$\operatorname{Gal}(F/E)$}; +\end{scope} +\draw[->,color=red!20,line width=14pt] (-1.4,{0.6*\s}) -- (1.4,{0.6*\s}); +\node[color=red] at (0,{0.6*\s}) {$\operatorname{Gal}$}; +} +\uncover<4->{ +\draw[<-,color=blue!20,line width=14pt] (-1.4,{-0.6*\s}) -- (1.4,{-0.6*\s}); +\node[color=blue] at (0,{-0.6*\s}) {$\operatorname{Fix}, F^H$}; +} +\end{tikzpicture} +\end{center} +\end{column} +\begin{column}{0.56\textwidth} +\uncover<2->{% +\begin{block}{Automorphismus} +\vspace{-10pt} +\[ +\operatorname{Aut}(F) += +\left\{ +f\colon F\to F +\left| +\begin{aligned} +f(x+y)&=f(x)+f(y)\\ +f(xy)&=f(x)f(y) +\end{aligned} +\right. +\right\} +\] +\end{block}} +\vspace{-10pt} +\uncover<3->{% +\begin{block}{Galois-Gruppe} +Automorphismen, die $E$ festlassen +\[ +{\color{red} +\operatorname{Gal}(F/E) +} += +\left\{ +\varphi\in\operatorname{Aut}(F)\;|\; \varphi(x)=x\forall x\in E +\right\} +\] +\end{block}} +\vspace{-10pt} +\uncover<4->{% +\begin{block}{Fixkörper} +$H\subset \operatorname{Aut}(F)$: +\begin{align*} +{\color{blue}F^H} +&= +\{x\in F\;|\; hx = x\forall h\in H\} +=\operatorname{Fix}(H) +\end{align*} +\end{block}} +\vspace{-13pt} +\uncover<5->{% +\begin{block}{Beispiel} +\begin{itemize} +\item<6-> +\( +\operatorname{Gal}(\mathbb{C}/\mathbb{R}) += +\{ +\operatorname{id}_{\mathbb{C}}, +\operatorname{conj}\colon z\mapsto\overline{z} +\} +\) +\item<7-> +\( +\mathbb{C}^{\operatorname{conj}} += +\mathbb{R} +\) +\end{itemize} +\end{block}} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} diff --git a/vorlesungen/slides/4/galois/erweiterung.tex b/vorlesungen/slides/4/galois/erweiterung.tex index 6909849..20b278e 100644 --- a/vorlesungen/slides/4/galois/erweiterung.tex +++ b/vorlesungen/slides/4/galois/erweiterung.tex @@ -1,65 +1,65 @@ -% -% erweiterung.tex -% -% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -% -\begin{frame}[t] -\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} -\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} -\frametitle{Körpererweiterungen} -\vspace{-20pt} -\begin{columns}[t,onlytextwidth] -\begin{column}{0.48\textwidth} -\begin{block}{Körpererweiterung} -$E,F$ Körper: $E\subset F$ -\end{block} -\uncover<6->{% -\begin{block}{Vektorraum} -$F$ ist ein Vektorraum über $E$ -\end{block}} -\uncover<7->{% -\begin{block}{Endliche Körpererweiterung} -$\dim_E F < \infty$ -\end{block}} -\uncover<8->{% -\begin{block}{Adjunktion eines $\alpha$} -$\Bbbk(\alpha)$ kleinster Körper, der $\Bbbk$ und -$\alpha$ enthält. -\end{block}} -\uncover<9->{% -\begin{block}{Algebraische Erweiterung} -$\alpha$ algebraisch über $\Bbbk$, i.~e.~Nullstelle von -$m(X)\in\Bbbk[X]$ -\end{block}} -\end{column} -\begin{column}{0.48\textwidth} -\uncover<2->{% -\begin{block}{Beispiele} -\begin{enumerate} -\item<3-> -$\mathbb{R} \subset \mathbb{R}(i) = \mathbb{C}$ -\item<4-> -$\mathbb{Q}\subset \mathbb{Q}(\sqrt{2})$ -\item<5-> -$\mathbb{Q} \subset \mathbb{Q}(\sqrt{2}) \subset \mathbb{Q}(\sqrt[4]{2})$ -\end{enumerate} -\end{block}} -\uncover<7->{% -\begin{block}{Grad} -$E\subset F$ heisst Körpererweiterung vom Grad $n$, falls -\[ -\dim_E F = n =: [F:E] -\] -\uncover<8->{% -Gleichbedeutend: $\deg m(X) = n$} -\uncover<10->{% -\[ -E\subset F\subset G -\Rightarrow -[G:E] = [G:F]\cdot [F:E] -\] -(in unseren Fällen)} -\end{block}} -\end{column} -\end{columns} -\end{frame} +% +% erweiterung.tex +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Körpererweiterungen} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Körpererweiterung} +$E,F$ Körper: $E\subset F$ +\end{block} +\uncover<6->{% +\begin{block}{Vektorraum} +$F$ ist ein Vektorraum über $E$ +\end{block}} +\uncover<7->{% +\begin{block}{Endliche Körpererweiterung} +$\dim_E F < \infty$ +\end{block}} +\uncover<8->{% +\begin{block}{Adjunktion eines $\alpha$} +$\Bbbk(\alpha)$ kleinster Körper, der $\Bbbk$ und +$\alpha$ enthält. +\end{block}} +\uncover<9->{% +\begin{block}{Algebraische Erweiterung} +$\alpha$ algebraisch über $\Bbbk$, i.~e.~Nullstelle von +$m(X)\in\Bbbk[X]$ +\end{block}} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<2->{% +\begin{block}{Beispiele} +\begin{enumerate} +\item<3-> +$\mathbb{R} \subset \mathbb{R}(i) = \mathbb{C}$ +\item<4-> +$\mathbb{Q}\subset \mathbb{Q}(\sqrt{2})$ +\item<5-> +$\mathbb{Q} \subset \mathbb{Q}(\sqrt{2}) \subset \mathbb{Q}(\sqrt[4]{2})$ +\end{enumerate} +\end{block}} +\uncover<7->{% +\begin{block}{Grad} +$E\subset F$ heisst Körpererweiterung vom Grad $n$, falls +\[ +\dim_E F = n =: [F:E] +\] +\uncover<8->{% +Gleichbedeutend: $\deg m(X) = n$} +\uncover<10->{% +\[ +E\subset F\subset G +\Rightarrow +[G:E] = [G:F]\cdot [F:E] +\] +(in unseren Fällen)} +\end{block}} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} diff --git a/vorlesungen/slides/4/galois/images/Makefile b/vorlesungen/slides/4/galois/images/Makefile index 444944e..fd197ce 100644 --- a/vorlesungen/slides/4/galois/images/Makefile +++ b/vorlesungen/slides/4/galois/images/Makefile @@ -1,12 +1,12 @@ -# -# Makefile -# -# (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -# -all: wuerfel2.png wuerfel.png - -wuerfel.png: wuerfel.pov common.inc - povray +A0.1 -W1080 -H1080 -Owuerfel.png wuerfel.pov - -wuerfel2.png: wuerfel2.pov common.inc - povray +A0.1 -W1080 -H1080 -Owuerfel2.png wuerfel2.pov +# +# Makefile +# +# (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +# +all: wuerfel2.png wuerfel.png + +wuerfel.png: 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Ostschweizer Fachhochschule +// +#version 3.7; +#include "colors.inc" +#include "textures.inc" +#include "stones.inc" + +global_settings { + assumed_gamma 1 +} + +#declare imagescale = 0.133; +#declare O = <0, 0, 0>; +#declare E = <1, 1, 1>; +#declare a = pow(2, 1/3); +#declare at = 0.02; + +camera { + location <3, 2, 12> + look_at E * (a / 2) * 0.93 + right x * imagescale + up y * imagescale +} + +light_source { + <11, 20, 16> color White + area_light <1,0,0> <0,0,1>, 10, 10 + adaptive 1 + jitter +} + +sky_sphere { + pigment { + color rgb<1,1,1> + } +} + +#macro wuerfelgitter(A, AT) + cylinder { O, , AT } + cylinder { O, <0, A, 0>, AT } + cylinder { O, <0, 0, A>, AT } + cylinder { , , AT } + cylinder { , , AT } + cylinder { <0, A, 0>, , AT } + cylinder { <0, A, 0>, <0, A, A>, AT } + cylinder { <0, 0, A>, , AT } + cylinder { <0, 0, A>, <0, A, A>, AT } + cylinder { , , AT } + cylinder { , , AT } + cylinder { <0, A, A>, , AT } + sphere { <0, 0, 0>, AT } + sphere { , AT } + sphere { <0, 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a/vorlesungen/slides/4/galois/images/wuerfel2.pov b/vorlesungen/slides/4/galois/images/wuerfel2.pov index ac32b2f..a11bab0 100644 --- a/vorlesungen/slides/4/galois/images/wuerfel2.pov +++ b/vorlesungen/slides/4/galois/images/wuerfel2.pov @@ -1,9 +1,9 @@ -// -// wuerfel.pov -// -// (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -// -#include "common.inc" - -wuerfel() -wuerfel2() +// +// wuerfel.pov +// +// (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +// +#include "common.inc" + +wuerfel() +wuerfel2() diff --git a/vorlesungen/slides/4/galois/konstruktion.tex b/vorlesungen/slides/4/galois/konstruktion.tex index 094b570..b461d44 100644 --- a/vorlesungen/slides/4/galois/konstruktion.tex +++ b/vorlesungen/slides/4/galois/konstruktion.tex @@ -1,147 +1,147 @@ -% -% konstruktion.tex -% -% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -% -\begin{frame}[t] -\frametitle{Konstruktion mit Zirkel und Lineal} -\vspace{-20pt} -\begin{columns}[t,onlytextwidth] -\begin{column}{0.48\textwidth} -\begin{block}{Strahlensatz} -\uncover<6->{% -Jedes beliebige rationale Streckenverhältnis $\frac{p}{q}$ -kann mit Zirkel und Lineal konstruiert werden.} -\end{block} -\end{column} -\begin{column}{0.48\textwidth} -\uncover<7->{% -\begin{block}{Kreis--Gerade} -Aus $c$ und $a$ konstruiere $b=\sqrt{c^2-a^2}$ -\uncover<13->{% -$\Rightarrow$ jede beliebige Quadratwurzel kann konstruiert werden} -\end{block}} -\end{column} -\end{columns} -\begin{columns}[t,onlytextwidth] -\begin{column}{0.48\textwidth} -\begin{center} -\begin{tikzpicture}[>=latex,thick] -\def\s{0.5} -\def\t{0.45} - -\coordinate (A) at (0,0); -\coordinate (B) at ({10*\t},0); - -\uncover<2->{ - \draw (0,0) -- (30:{10.5*\s}); -} - -\uncover<3->{ - \foreach \x in {0,...,10}{ - \fill (30:{\x*\s}) circle[radius=0.03]; - } - \foreach \x in {0,1,2,3,4,7,8,9}{ - \node at (30:{\x*\s}) [above] {\tiny $\x$}; - } - \node at (30:{10*\s}) [above right] {$q=10$}; -} - -\uncover<4->{ - \foreach \x in {1,...,10}{ - \fill (0:{\x*\t}) circle[radius=0.03]; - \draw[->,line width=0.2pt] (30:{\x*\s}) -- (0:{\x*\t}); - } -} - -\draw (A) -- (0:{10.5*\t}); -\node at (A) [below left] {$A$}; -\node at (B) [below right] {$B$}; -\fill (A) circle[radius=0.05]; -\fill (B) circle[radius=0.05]; - -\uncover<5->{ - \node at (30:{6*\s}) [above left] {$p=6$}; - \draw[line width=0.2pt] (0,0) -- (0,-0.4); - \draw[line width=0.2pt] ({6*\t},0) -- ({6*\t},-0.4); - \draw[<->] (0,-0.3) -- ({6*\t},-0.3); - \node at ({3*\t},-0.4) [below] - {$\displaystyle\frac{p}{q}\cdot\overline{AB}$}; -} - -\end{tikzpicture} -\end{center} -\end{column} -\begin{column}{0.48\textwidth} -\uncover<8->{% -\begin{center} -\begin{tikzpicture}[>=latex,thick] - -%\foreach \x in {8,...,14}{ -% \only<\x>{\node at (4,4) {$\x$};} -%} - -\def\r{4} -\def\a{50} - -\coordinate (A) at ({\r*cos(\a)},0); - -\uncover<10->{ - \fill[color=gray] (\r,0) -- (\r,0.3) arc (90:180:0.3) -- cycle; - \fill[color=gray] - (95:\r) -- ($(95:\r)+(185:0.3)$) arc (185:275:0.3) -- cycle; -} - -\draw[->] (0,0) -- (95:\r); -\node at (95:{0.5*\r}) [left] {$c$}; - -\begin{scope} - \clip (-1,-0.3) rectangle (4.5,4.1); - \uncover<10->{ - \draw (-1,0) -- (5,0); - \draw[->] (0,0) -- (\r,0); - \draw (0,0) circle[radius=\r]; - \draw ({\r*cos(\a)},-1) -- ({\r*cos(\a)},5); - } -\end{scope} - -\uncover<11->{ - \fill[color=blue!20] (0,0) -- (A) -- (\a:\r) -- cycle; -} - -\uncover<9->{ - \fill[color=gray!80] (A) -- ($(A)+(0,0.5)$) arc (90:180:0.5) -- cycle; - \fill[color=gray!120] ($(A)+(-0.2,0.2)$) circle[radius=0.07]; - \draw ({\r*cos(\a)},-0.3) -- ({\r*cos(\a)},4.1); -} - -\uncover<11->{ - \draw[color=blue,line width=1.4pt] (0,0) -- (\a:\r); - \node[color=blue] at (\a:{0.5*\r}) [above left] {$c$}; -} - -\draw[color=blue,line width=1.4pt] (0,0) -- ({\r*cos(\a)},0); -\fill[color=blue] (0,0) circle[radius=0.04]; -\fill[color=blue] (A) circle[radius=0.04]; -\node[color=blue] at ({0.5*\r*cos(\a)},0) [below] {$a$}; - -\uncover<12->{ - \fill[color=white,opacity=0.8] - ({\r*cos(\a)+0.1},{0.5*\r*sin(\a)-0.25}) - rectangle - ({\r*cos(\a)+2},{0.5*\r*sin(\a)+0.25}); - - \node[color=red] at ({\r*cos(\a)},{0.5*\r*sin(\a)}) [right] - {$b=\sqrt{c^2-a^2}$}; - \draw[color=red,line width=1.4pt] ({\r*cos(\a)},0) -- (\a:\r); - \fill[color=red] (\a:\r) circle[radius=0.05]; - \fill[color=red] (A) circle[radius=0.05]; -} - -\end{tikzpicture} -\end{center}} -\end{column} -\end{columns} -\uncover<14->{{\usebeamercolor[fg]{title}Folgerung:} -Konstruierbar sind Körpererweiterungen $[F:E] = 2^l$} -\end{frame} +% +% konstruktion.tex +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\begin{frame}[t] +\frametitle{Konstruktion mit Zirkel und Lineal} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Strahlensatz} +\uncover<6->{% +Jedes beliebige rationale Streckenverhältnis $\frac{p}{q}$ +kann mit Zirkel und Lineal konstruiert werden.} +\end{block} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<7->{% +\begin{block}{Kreis--Gerade} +Aus $c$ und $a$ konstruiere $b=\sqrt{c^2-a^2}$ +\uncover<13->{% +$\Rightarrow$ jede beliebige Quadratwurzel kann konstruiert werden} +\end{block}} +\end{column} +\end{columns} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{center} +\begin{tikzpicture}[>=latex,thick] +\def\s{0.5} +\def\t{0.45} + +\coordinate (A) at (0,0); +\coordinate (B) at ({10*\t},0); + +\uncover<2->{ + \draw (0,0) -- (30:{10.5*\s}); +} + +\uncover<3->{ + \foreach \x in {0,...,10}{ + \fill (30:{\x*\s}) circle[radius=0.03]; + } + \foreach \x in {0,1,2,3,4,7,8,9}{ + \node at (30:{\x*\s}) [above] {\tiny $\x$}; + } + \node at (30:{10*\s}) [above right] {$q=10$}; +} + +\uncover<4->{ + \foreach \x in {1,...,10}{ + \fill (0:{\x*\t}) circle[radius=0.03]; + \draw[->,line width=0.2pt] (30:{\x*\s}) -- (0:{\x*\t}); + } +} + +\draw (A) -- (0:{10.5*\t}); +\node at (A) [below left] {$A$}; +\node at (B) [below right] {$B$}; +\fill (A) circle[radius=0.05]; +\fill (B) circle[radius=0.05]; + +\uncover<5->{ + \node at (30:{6*\s}) [above left] {$p=6$}; + \draw[line width=0.2pt] (0,0) -- (0,-0.4); + \draw[line width=0.2pt] ({6*\t},0) -- ({6*\t},-0.4); + \draw[<->] (0,-0.3) -- ({6*\t},-0.3); + \node at ({3*\t},-0.4) [below] + {$\displaystyle\frac{p}{q}\cdot\overline{AB}$}; +} + +\end{tikzpicture} +\end{center} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<8->{% +\begin{center} +\begin{tikzpicture}[>=latex,thick] + +%\foreach \x in {8,...,14}{ +% \only<\x>{\node at (4,4) {$\x$};} +%} + +\def\r{4} +\def\a{50} + +\coordinate (A) at ({\r*cos(\a)},0); + +\uncover<10->{ + \fill[color=gray] (\r,0) -- (\r,0.3) arc (90:180:0.3) -- cycle; + \fill[color=gray] + (95:\r) -- ($(95:\r)+(185:0.3)$) arc (185:275:0.3) -- cycle; +} + +\draw[->] (0,0) -- (95:\r); +\node at (95:{0.5*\r}) [left] {$c$}; + +\begin{scope} + \clip (-1,-0.3) rectangle (4.5,4.1); + \uncover<10->{ + \draw (-1,0) -- (5,0); + \draw[->] (0,0) -- (\r,0); + \draw (0,0) circle[radius=\r]; + \draw ({\r*cos(\a)},-1) -- ({\r*cos(\a)},5); + } +\end{scope} + +\uncover<11->{ + \fill[color=blue!20] (0,0) -- (A) -- (\a:\r) -- cycle; +} + +\uncover<9->{ + \fill[color=gray!80] (A) -- ($(A)+(0,0.5)$) arc (90:180:0.5) -- cycle; + \fill[color=gray!120] ($(A)+(-0.2,0.2)$) circle[radius=0.07]; + \draw ({\r*cos(\a)},-0.3) -- ({\r*cos(\a)},4.1); +} + +\uncover<11->{ + \draw[color=blue,line width=1.4pt] (0,0) -- (\a:\r); + \node[color=blue] at (\a:{0.5*\r}) [above left] {$c$}; +} + +\draw[color=blue,line width=1.4pt] (0,0) -- ({\r*cos(\a)},0); +\fill[color=blue] (0,0) circle[radius=0.04]; +\fill[color=blue] (A) circle[radius=0.04]; +\node[color=blue] at ({0.5*\r*cos(\a)},0) [below] {$a$}; + +\uncover<12->{ + \fill[color=white,opacity=0.8] + ({\r*cos(\a)+0.1},{0.5*\r*sin(\a)-0.25}) + rectangle + ({\r*cos(\a)+2},{0.5*\r*sin(\a)+0.25}); + + \node[color=red] at ({\r*cos(\a)},{0.5*\r*sin(\a)}) [right] + {$b=\sqrt{c^2-a^2}$}; + \draw[color=red,line width=1.4pt] ({\r*cos(\a)},0) -- (\a:\r); + \fill[color=red] (\a:\r) circle[radius=0.05]; + \fill[color=red] (A) circle[radius=0.05]; +} + +\end{tikzpicture} +\end{center}} +\end{column} +\end{columns} +\uncover<14->{{\usebeamercolor[fg]{title}Folgerung:} +Konstruierbar sind Körpererweiterungen $[F:E] = 2^l$} +\end{frame} diff --git a/vorlesungen/slides/4/galois/quadratur.tex b/vorlesungen/slides/4/galois/quadratur.tex index f5763b9..f9510ba 100644 --- a/vorlesungen/slides/4/galois/quadratur.tex +++ b/vorlesungen/slides/4/galois/quadratur.tex @@ -1,66 +1,66 @@ -% -% quadratur.tex -% -% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -% -\begin{frame}[t] -\frametitle{Quadratur des Kreises} -\vspace{-20pt} -\begin{columns}[t,onlytextwidth] -\begin{column}{0.44\textwidth} -\begin{center} -\uncover<2->{% -\begin{tikzpicture}[>=latex,thick] - -\def\r{2.8} -\pgfmathparse{sqrt(3.14159)*\r/2} -\xdef\s{\pgfmathresult} - -\fill[color=blue!20] (-\s,-\s) rectangle (\s,\s); -\fill[color=red!40,opacity=0.5] (0,0) circle[radius=\r]; - -\uncover<3->{ - \draw[->,color=red] (0,0) -- (50:\r); - \fill[color=red] (0,0) circle[radius=0.04]; - \node[color=red] at (50:{0.5*\r}) [below right] {$r$}; -} - -\uncover<4->{ - \draw[line width=0.3pt] (-\s,-\s) -- (-\s,{-\s-0.7}); - \draw[line width=0.3pt] (\s,-\s) -- (\s,{-\s-0.7}); - \draw[<->,color=blue] (-\s,{-\s-0.6}) -- (\s,{-\s-0.6}); - \node[color=blue] at (0,{-\s-0.6}) [below] {$l$}; -} - -\uncover<5->{ - \node at (0,{-\s/2}) {${\color{red}\pi r^2}={\color{blue}l^2} - \;\Rightarrow\; - {\color{blue}l}={\color{red}\sqrt{\pi}r}$}; -} - -\end{tikzpicture}} -\end{center} -\end{column} -\begin{column}{0.52\textwidth} -\begin{block}{Aufgabe} -Konstruiere ein zu einem Kreis flächengleiches Quadrat -\end{block} -\uncover<6->{% -\begin{block}{Modifizierte Aufgabe} -Konstruiere eine Strecke, deren Länge Lösung der Gleichung -$x^2-\pi=0$ ist. -\end{block}} -\uncover<7->{% -\begin{proof}[Unmöglichkeitsbeweis mit Widerspruch] -\begin{itemize} -\item<8-> Lösung in einem Erweiterungskörper -\item<9-> Lösung ist Nullstelle eines Polynoms -\item<10-> Lösung ist algebraisch -\item<11-> $\pi$ ist {\bf nicht} algebraisch -\uncover<12->{(Lindemann 1882\only<13>{, Weierstrass 1885})} -\qedhere -\end{itemize} -\end{proof}} -\end{column} -\end{columns} -\end{frame} +% +% quadratur.tex +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\begin{frame}[t] +\frametitle{Quadratur des Kreises} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.44\textwidth} +\begin{center} +\uncover<2->{% +\begin{tikzpicture}[>=latex,thick] + +\def\r{2.8} +\pgfmathparse{sqrt(3.14159)*\r/2} +\xdef\s{\pgfmathresult} + +\fill[color=blue!20] (-\s,-\s) rectangle (\s,\s); +\fill[color=red!40,opacity=0.5] (0,0) circle[radius=\r]; + +\uncover<3->{ + \draw[->,color=red] (0,0) -- (50:\r); + \fill[color=red] (0,0) circle[radius=0.04]; + \node[color=red] at (50:{0.5*\r}) [below right] {$r$}; +} + +\uncover<4->{ + \draw[line width=0.3pt] (-\s,-\s) -- (-\s,{-\s-0.7}); + \draw[line width=0.3pt] (\s,-\s) -- (\s,{-\s-0.7}); + \draw[<->,color=blue] (-\s,{-\s-0.6}) -- (\s,{-\s-0.6}); + \node[color=blue] at (0,{-\s-0.6}) [below] {$l$}; +} + +\uncover<5->{ + \node at (0,{-\s/2}) {${\color{red}\pi r^2}={\color{blue}l^2} + \;\Rightarrow\; + {\color{blue}l}={\color{red}\sqrt{\pi}r}$}; +} + +\end{tikzpicture}} +\end{center} +\end{column} +\begin{column}{0.52\textwidth} +\begin{block}{Aufgabe} +Konstruiere ein zu einem Kreis flächengleiches Quadrat +\end{block} +\uncover<6->{% +\begin{block}{Modifizierte Aufgabe} +Konstruiere eine Strecke, deren Länge Lösung der Gleichung +$x^2-\pi=0$ ist. +\end{block}} +\uncover<7->{% +\begin{proof}[Unmöglichkeitsbeweis mit Widerspruch] +\begin{itemize} +\item<8-> Lösung in einem Erweiterungskörper +\item<9-> Lösung ist Nullstelle eines Polynoms +\item<10-> Lösung ist algebraisch +\item<11-> $\pi$ ist {\bf nicht} algebraisch +\uncover<12->{(Lindemann 1882\only<13>{, Weierstrass 1885})} +\qedhere +\end{itemize} +\end{proof}} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} diff --git a/vorlesungen/slides/4/galois/radikale.tex b/vorlesungen/slides/4/galois/radikale.tex index e9e4ce8..cb08dca 100644 --- a/vorlesungen/slides/4/galois/radikale.tex +++ b/vorlesungen/slides/4/galois/radikale.tex @@ -1,69 +1,69 @@ -% -% radikale.tex -% -% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -% -\begin{frame}[t] -\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} -\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} -\frametitle{Lösung durch Radikale} -\vspace{-20pt} -\begin{columns}[t,onlytextwidth] -\begin{column}{0.48\textwidth} -\begin{block}{Problemstellung} -Finde Nullstellen eines Polynomes -\[ -p(X) -= -a_nX^n + a_{n-1}X^{n-1} -+\dots+ -a_1X+a_0 -\] -$p\in\mathbb{Q}[X]$ -\end{block} -\uncover<2->{% -\begin{block}{Radikale} -Geschachtelte Wurzelausdrücke -\[ -\sqrt[3]{ --\frac{q}2 +\sqrt{\frac{q^2}{4}+\frac{p^3}{27}} -} -+ -\sqrt[3]{ --\frac{q}2 -\sqrt{\frac{q^2}{4}+\frac{p^3}{27}} -} -\] -\uncover<3->{(Lösung von $x^3+px+q=0$)} -\end{block}} -\uncover<4->{% -\begin{block}{Lösbar durch Radikale} -Nullstelle von $p(X)$ ist ein Radikal -\end{block}} -\end{column} -\begin{column}{0.48\textwidth} -\uncover<5->{% -\begin{block}{Algebraische Formulierung} -Gegeben ein irreduzibles Polynom $p\in\mathbb{Q}[X]$, -finde eine Körpererweiterung $\mathbb{Q}\subset\Bbbk$, derart, -dass $p$ in $\Bbbk$ eine Nullstelle hat\uncover<6->{: -$\Bbbk = \mathbb{Q}[X]/(p)$} -\end{block}} -\uncover<7->{% -\begin{block}{Radikalerweiterung} -Körpererweiterung $\Bbbk\subset\Bbbk'$ um $\alpha$ mit einer der Eigenschaften -\begin{itemize} -\item<8-> $\alpha$ ist eine Einheitswurzel -\item<9-> $\alpha^k\in\Bbbk$ -\end{itemize} -\end{block}} -\vspace{-5pt} -\uncover<10->{% -\begin{block}{Lösbar durch Radikale} -Radikalerweiterungen -\[ -\mathbb{Q} \subset \Bbbk \subset \Bbbk' \subset \dots \subset \Bbbk'' \ni \alpha -\] -\end{block}} -\end{column} -\end{columns} -\end{frame} +% +% radikale.tex +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Lösung durch Radikale} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Problemstellung} +Finde Nullstellen eines Polynomes +\[ +p(X) += +a_nX^n + a_{n-1}X^{n-1} ++\dots+ +a_1X+a_0 +\] +$p\in\mathbb{Q}[X]$ +\end{block} +\uncover<2->{% +\begin{block}{Radikale} +Geschachtelte Wurzelausdrücke +\[ +\sqrt[3]{ +-\frac{q}2 +\sqrt{\frac{q^2}{4}+\frac{p^3}{27}} +} ++ +\sqrt[3]{ +-\frac{q}2 -\sqrt{\frac{q^2}{4}+\frac{p^3}{27}} +} +\] +\uncover<3->{(Lösung von $x^3+px+q=0$)} +\end{block}} +\uncover<4->{% +\begin{block}{Lösbar durch Radikale} +Nullstelle von $p(X)$ ist ein Radikal +\end{block}} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<5->{% +\begin{block}{Algebraische Formulierung} +Gegeben ein irreduzibles Polynom $p\in\mathbb{Q}[X]$, +finde eine Körpererweiterung $\mathbb{Q}\subset\Bbbk$, derart, +dass $p$ in $\Bbbk$ eine Nullstelle hat\uncover<6->{: +$\Bbbk = \mathbb{Q}[X]/(p)$} +\end{block}} +\uncover<7->{% +\begin{block}{Radikalerweiterung} +Körpererweiterung $\Bbbk\subset\Bbbk'$ um $\alpha$ mit einer der Eigenschaften +\begin{itemize} +\item<8-> $\alpha$ ist eine Einheitswurzel +\item<9-> $\alpha^k\in\Bbbk$ +\end{itemize} +\end{block}} +\vspace{-5pt} +\uncover<10->{% +\begin{block}{Lösbar durch Radikale} +Radikalerweiterungen +\[ +\mathbb{Q} \subset \Bbbk \subset \Bbbk' \subset \dots \subset \Bbbk'' \ni \alpha +\] +\end{block}} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} diff --git a/vorlesungen/slides/4/galois/sn.tex b/vorlesungen/slides/4/galois/sn.tex index 1cae3fa..f340825 100644 --- a/vorlesungen/slides/4/galois/sn.tex +++ b/vorlesungen/slides/4/galois/sn.tex @@ -1,87 +1,87 @@ -% -% sn.tex -% -% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -% -\begin{frame}[t] -\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} -\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} -\frametitle{Nichtauflösbarkeit von $S_n$} -\vspace{-20pt} -\begin{columns}[t,onlytextwidth] -\begin{column}{0.48\textwidth} -\begin{block}{Die symmetrische Gruppe $S_n$} -Permutationen auf $n$ Elementen -\[ -\sigma -= -\begin{pmatrix} -1&2&3&\dots&n\\ -\sigma(1)&\sigma(2)&\sigma(3)&\dots&\sigma(n) -\end{pmatrix} -\] -\end{block} -\vspace{-10pt} -\uncover<2->{% -\begin{block}{Signum} -$t(\sigma)=\mathstrut$ Anzahl Transpositionen -\[ -\operatorname{sgn}(\sigma) -= -(-1)^{t(\sigma)} -= -\begin{cases} -\phantom{-}1&\text{$t(\sigma)$ gerade} -\\ --1&\text{$t(\sigma)$ ungerade} -\end{cases} -\] -Homomorphismus! -\end{block}} -\uncover<3->{% -\begin{block}{Die alternierende Gruppe $A_n$} -\vspace{-12pt} -\[ -A_n = \ker \operatorname{sgn} -= -\{\sigma\in S_n\;|\;\operatorname{sgn}(\sigma)=1\} -\] -\end{block}} -\end{column} -\begin{column}{0.48\textwidth} -\uncover<4->{% -\begin{block}{Normale Untergruppe} -\begin{itemize} -\item -$H\triangleleft G$ wenn $gHg^{-1}\subset G\;\forall g\in G$ -\item -$G/N$ ist wohldefiniert -\end{itemize} -\end{block}} -\vspace{-10pt} -\uncover<5->{% -\begin{block}{Einfache Gruppe} -$G$ einfach $\Leftrightarrow$ -\[ -H\triangleleft G -\; -\Rightarrow -\; -\text{$H=\{e\}$ oder $H=G$} -\] -\end{block}} -\vspace{-10pt} -\uncover<6->{% -\begin{block}{$n\ge 5 \Rightarrow A_n \text{ einfach}$} -\begin{enumerate} -\item<7-> Zeigen, dass $A_5$ einfach ist -\item<8-> Vollständige Induktion: $A_n$ einfach $\Rightarrow A_{n+1}$ einfach -\end{enumerate} -\uncover<9->{% -$\Rightarrow$ i.~A.~keine Lösung der -einer Polynomgleichung vom Grad $\ge 5$ durch Radikale -} -\end{block}} -\end{column} -\end{columns} -\end{frame} +% +% sn.tex +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Nichtauflösbarkeit von $S_n$} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Die symmetrische Gruppe $S_n$} +Permutationen auf $n$ Elementen +\[ +\sigma += +\begin{pmatrix} +1&2&3&\dots&n\\ +\sigma(1)&\sigma(2)&\sigma(3)&\dots&\sigma(n) +\end{pmatrix} +\] +\end{block} +\vspace{-10pt} +\uncover<2->{% +\begin{block}{Signum} +$t(\sigma)=\mathstrut$ Anzahl Transpositionen +\[ +\operatorname{sgn}(\sigma) += +(-1)^{t(\sigma)} += +\begin{cases} +\phantom{-}1&\text{$t(\sigma)$ gerade} +\\ +-1&\text{$t(\sigma)$ ungerade} +\end{cases} +\] +Homomorphismus! +\end{block}} +\uncover<3->{% +\begin{block}{Die alternierende Gruppe $A_n$} +\vspace{-12pt} +\[ +A_n = \ker \operatorname{sgn} += +\{\sigma\in S_n\;|\;\operatorname{sgn}(\sigma)=1\} +\] +\end{block}} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<4->{% +\begin{block}{Normale Untergruppe} +\begin{itemize} +\item +$H\triangleleft G$ wenn $gHg^{-1}\subset G\;\forall g\in G$ +\item +$G/N$ ist wohldefiniert +\end{itemize} +\end{block}} +\vspace{-10pt} +\uncover<5->{% +\begin{block}{Einfache Gruppe} +$G$ einfach $\Leftrightarrow$ +\[ +H\triangleleft G +\; +\Rightarrow +\; +\text{$H=\{e\}$ oder $H=G$} +\] +\end{block}} +\vspace{-10pt} +\uncover<6->{% +\begin{block}{$n\ge 5 \Rightarrow A_n \text{ einfach}$} +\begin{enumerate} +\item<7-> Zeigen, dass $A_5$ einfach ist +\item<8-> Vollständige Induktion: $A_n$ einfach $\Rightarrow A_{n+1}$ einfach +\end{enumerate} +\uncover<9->{% +$\Rightarrow$ i.~A.~keine Lösung der +einer Polynomgleichung vom Grad $\ge 5$ durch Radikale +} +\end{block}} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} diff --git a/vorlesungen/slides/4/galois/winkeldreiteilung.tex b/vorlesungen/slides/4/galois/winkeldreiteilung.tex index 54b941b..28c07fe 100644 --- a/vorlesungen/slides/4/galois/winkeldreiteilung.tex +++ b/vorlesungen/slides/4/galois/winkeldreiteilung.tex @@ -1,94 +1,94 @@ -% -% winkeldreiteilung.tex -% -% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -% -\begin{frame}[t] -\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} -\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} -\frametitle{Winkeldreiteilung} -\vspace{-20pt} -\begin{columns}[t,onlytextwidth] -\begin{column}{0.43\textwidth} -\begin{center} -\begin{tikzpicture}[>=latex,thick] -\def\r{5} -\def\a{25} - -\uncover<3->{ - \draw[line width=0.7pt] (\r,0) arc (0:90:\r); -} - -\fill[color=blue!20] (0,0) -- (\r,0) arc(0:{3*\a}:\r) -- cycle; -\node[color=blue] at ({1.5*\a}:{1.05*\r}) {$\alpha$}; - -\draw[color=blue,line width=1.3pt] (\r,0) arc (0:{3*\a}:\r); - -\uncover<2->{ - \fill[color=red!40,opacity=0.5] (0,0) -- (\r,0) arc(0:\a:\r) -- cycle; - \draw[color=red,line width=1.4pt] (\r,0) arc (0:\a:\r); - \node[color=red] at ({0.5*\a}:{0.7*\r}) - {$\displaystyle\frac{\alpha}{3}$}; -} - -\uncover<3->{ - \fill[color=blue] ({3*\a}:\r) circle[radius=0.05]; - \draw[color=blue] ({3*\a}:\r) -- ({\r*cos(3*\a)},-0.1); - - \fill[color=red] ({\a}:\r) circle[radius=0.05]; - \draw[color=red] ({\a}:\r) -- ({\r*cos(\a)},-0.1); - - \draw[->] (-0.1,0) -- ({\r+0.4},0) coordinate[label={$x$}]; - \draw[->] (0,-0.1) -- (0,{\r+0.4}) coordinate[label={right:$y$}]; -} - - -\uncover<4->{ -\node at ({0.5*\r},-0.5) [below] {$\displaystyle -\cos{\color{blue}\alpha} -= -4\cos^3{\color{red}\frac{\alpha}3} -3 \cos {\color{red}\frac{\alpha}3} -$}; -} - -\uncover<5->{ - \node[color=blue] at ({\r*cos(3*\a)},0) [below] {$a\mathstrut$}; - \node[color=red] at ({\r*cos(\a)},0) [below] {$x\mathstrut$}; -} - -\end{tikzpicture} -\end{center} -\end{column} -\begin{column}{0.53\textwidth} -\begin{block}{Aufgabe} -Teile einen Winkel in drei gleiche Teile -\end{block} -\vspace{-2pt} -\uncover<6->{% -\begin{block}{Algebraisierte Aufgabe} -Konstruiere $x$ aus $a$ derart, dass -\[ -p(x) -= -x^3-\frac34 x -a = 0 -\] -\uncover<7->{% -$a=0$:} -\uncover<8->{$p(x) = x(x^2-\frac{3}{4})\uncover<9->{\Rightarrow x = \frac{\sqrt{3}}2}$} -\end{block}} -\vspace{-2pt} -\uncover<10->{% -\begin{proof}[Unmöglichkeitsbeweis] -\begin{itemize} -\item<11-> -$a\ne 0$ $\Rightarrow$ $p(x)$ irreduzibel -\item<12-> -$p(x)$ definiert eine Körpererweiterung vom Grad $3$ -\item<13-> -Konstruierbar sind nur Körpererweiterungen vom Grad $2^l$ -\qedhere -\end{itemize} -\end{proof}} -\end{column} -\end{columns} -\end{frame} +% +% winkeldreiteilung.tex +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Winkeldreiteilung} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.43\textwidth} +\begin{center} +\begin{tikzpicture}[>=latex,thick] +\def\r{5} +\def\a{25} + +\uncover<3->{ + \draw[line width=0.7pt] (\r,0) arc (0:90:\r); +} + +\fill[color=blue!20] (0,0) -- (\r,0) arc(0:{3*\a}:\r) -- cycle; +\node[color=blue] at ({1.5*\a}:{1.05*\r}) {$\alpha$}; + +\draw[color=blue,line width=1.3pt] (\r,0) arc (0:{3*\a}:\r); + +\uncover<2->{ + \fill[color=red!40,opacity=0.5] (0,0) -- (\r,0) arc(0:\a:\r) -- cycle; + \draw[color=red,line width=1.4pt] (\r,0) arc (0:\a:\r); + \node[color=red] at ({0.5*\a}:{0.7*\r}) + {$\displaystyle\frac{\alpha}{3}$}; +} + +\uncover<3->{ + \fill[color=blue] ({3*\a}:\r) circle[radius=0.05]; + \draw[color=blue] ({3*\a}:\r) -- ({\r*cos(3*\a)},-0.1); + + \fill[color=red] ({\a}:\r) circle[radius=0.05]; + \draw[color=red] ({\a}:\r) -- ({\r*cos(\a)},-0.1); + + \draw[->] (-0.1,0) -- ({\r+0.4},0) coordinate[label={$x$}]; + \draw[->] (0,-0.1) -- (0,{\r+0.4}) coordinate[label={right:$y$}]; +} + + +\uncover<4->{ +\node at ({0.5*\r},-0.5) [below] {$\displaystyle +\cos{\color{blue}\alpha} += +4\cos^3{\color{red}\frac{\alpha}3} -3 \cos {\color{red}\frac{\alpha}3} +$}; +} + +\uncover<5->{ + \node[color=blue] at ({\r*cos(3*\a)},0) [below] {$a\mathstrut$}; + \node[color=red] at ({\r*cos(\a)},0) [below] {$x\mathstrut$}; +} + +\end{tikzpicture} +\end{center} +\end{column} +\begin{column}{0.53\textwidth} +\begin{block}{Aufgabe} +Teile einen Winkel in drei gleiche Teile +\end{block} +\vspace{-2pt} +\uncover<6->{% +\begin{block}{Algebraisierte Aufgabe} +Konstruiere $x$ aus $a$ derart, dass +\[ +p(x) += +x^3-\frac34 x -a = 0 +\] +\uncover<7->{% +$a=0$:} +\uncover<8->{$p(x) = x(x^2-\frac{3}{4})\uncover<9->{\Rightarrow x = \frac{\sqrt{3}}2}$} +\end{block}} +\vspace{-2pt} +\uncover<10->{% +\begin{proof}[Unmöglichkeitsbeweis] +\begin{itemize} +\item<11-> +$a\ne 0$ $\Rightarrow$ $p(x)$ irreduzibel +\item<12-> +$p(x)$ definiert eine Körpererweiterung vom Grad $3$ +\item<13-> +Konstruierbar sind nur Körpererweiterungen vom Grad $2^l$ +\qedhere +\end{itemize} +\end{proof}} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} diff --git a/vorlesungen/slides/4/galois/wuerfel.tex b/vorlesungen/slides/4/galois/wuerfel.tex index ada6079..907d60a 100644 --- a/vorlesungen/slides/4/galois/wuerfel.tex +++ b/vorlesungen/slides/4/galois/wuerfel.tex @@ -1,64 +1,64 @@ -% -% wuerfel.tex -% -% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -% -\begin{frame}[t] -\frametitle{Würfelverdoppelung} -\vspace{-20pt} -\begin{columns}[t,onlytextwidth] -\begin{column}{0.48\textwidth} -\begin{center} -\begin{tikzpicture}[>=latex,thick] -\node at (0,0) {\includegraphics[width=6.0cm]{../slides/4/galois/images/wuerfel.png}}; -\uncover<2->{ -\node at (0,0) {\includegraphics[width=6.0cm]{../slides/4/galois/images/wuerfel2.png}}; -} - -\uncover<3->{ - \draw[<->,color=blue] (-1.25,-2.4) -- (2.55,-2.25); - \node[color=blue] at (0.75,-2.3) [above] {$a$}; -} - -\uncover<4->{ - \begin{scope}[yshift=0.03cm] - \draw[color=red] (-2.13,-2.89) -- (-2.13,-3.19); - \draw[color=red] (2.85,-2.7) -- (2.85,-3.0); - \draw[<->,color=red] (-2.13,-3.09) -- (2.85,-2.9); - \end{scope} - \node[color=red] at (0.36,-2.9) [below] {$b$}; -} - -\uncover<5->{ -\node at (0,-4) {$ - 2{\color{blue}a}^3={\color{red}b}^3 - \uncover<6->{\;\Rightarrow\; - \frac{b}{a} = \sqrt[3]{2}}$}; -} - -\end{tikzpicture} -\end{center} -\end{column} -\begin{column}{0.52\textwidth} -\begin{block}{Aufgabe} -Konstruiere einen Würfel mit doppeltem Volumen -\end{block} -\uncover<7->{% -\begin{block}{Algebraisierte Aufgabe} -Konstruiere eine Nullstelle von $p(x)=x^3-2$ -\end{block}} -\uncover<8->{% -\begin{proof}[Unmöglichkeitsbeweis] -\begin{itemize} -\item<9-> -$p(x)$ irreduzibel -\item<10-> -$p(x)$ definiert eine Körpererweiterung vom Grad $3$ -\item<11-> -Nur Körpererweiterungen vom Grad $2^l$ sind konstruierbar -\qedhere -\end{itemize} -\end{proof}} -\end{column} -\end{columns} -\end{frame} +% +% wuerfel.tex +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\begin{frame}[t] +\frametitle{Würfelverdoppelung} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{center} +\begin{tikzpicture}[>=latex,thick] +\node at (0,0) {\includegraphics[width=6.0cm]{../slides/4/galois/images/wuerfel.png}}; +\uncover<2->{ +\node at (0,0) {\includegraphics[width=6.0cm]{../slides/4/galois/images/wuerfel2.png}}; +} + +\uncover<3->{ + \draw[<->,color=blue] (-1.25,-2.4) -- (2.55,-2.25); + \node[color=blue] at (0.75,-2.3) [above] {$a$}; +} + +\uncover<4->{ + \begin{scope}[yshift=0.03cm] + \draw[color=red] (-2.13,-2.89) -- (-2.13,-3.19); + \draw[color=red] (2.85,-2.7) -- (2.85,-3.0); + \draw[<->,color=red] (-2.13,-3.09) -- (2.85,-2.9); + \end{scope} + \node[color=red] at (0.36,-2.9) [below] {$b$}; +} + +\uncover<5->{ +\node at (0,-4) {$ + 2{\color{blue}a}^3={\color{red}b}^3 + \uncover<6->{\;\Rightarrow\; + \frac{b}{a} = \sqrt[3]{2}}$}; +} + +\end{tikzpicture} +\end{center} +\end{column} +\begin{column}{0.52\textwidth} +\begin{block}{Aufgabe} +Konstruiere einen Würfel mit doppeltem Volumen +\end{block} +\uncover<7->{% +\begin{block}{Algebraisierte Aufgabe} +Konstruiere eine Nullstelle von $p(x)=x^3-2$ +\end{block}} +\uncover<8->{% +\begin{proof}[Unmöglichkeitsbeweis] +\begin{itemize} +\item<9-> +$p(x)$ irreduzibel +\item<10-> +$p(x)$ definiert eine Körpererweiterung vom Grad $3$ +\item<11-> +Nur Körpererweiterungen vom Grad $2^l$ sind konstruierbar +\qedhere +\end{itemize} +\end{proof}} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} diff --git a/vorlesungen/slides/7/Makefile.inc b/vorlesungen/slides/7/Makefile.inc index 7afeea1..2391099 100644 --- a/vorlesungen/slides/7/Makefile.inc +++ b/vorlesungen/slides/7/Makefile.inc @@ -1,22 +1,22 @@ -# -# Makefile.inc -- additional depencencies -# -# (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -# -chapter5 = \ - ../slides/7/symmetrien.tex \ - ../slides/7/algebraisch.tex \ - ../slides/7/parameter.tex \ - ../slides/7/mannigfaltigkeit.tex \ - ../slides/7/sl2.tex \ - ../slides/7/drehung.tex \ - ../slides/7/drehanim.tex \ - ../slides/7/semi.tex \ - ../slides/7/kurven.tex \ - ../slides/7/einparameter.tex \ - ../slides/7/ableitung.tex \ - ../slides/7/liealgebra.tex \ - ../slides/7/kommutator.tex \ - ../slides/7/dg.tex \ - ../slides/7/chapter.tex - +# +# Makefile.inc -- additional depencencies +# +# (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +# +chapter5 = \ + ../slides/7/symmetrien.tex \ + ../slides/7/algebraisch.tex \ + ../slides/7/parameter.tex \ + ../slides/7/mannigfaltigkeit.tex \ + ../slides/7/sl2.tex \ + ../slides/7/drehung.tex \ + ../slides/7/drehanim.tex \ + ../slides/7/semi.tex \ + ../slides/7/kurven.tex \ + ../slides/7/einparameter.tex \ + ../slides/7/ableitung.tex \ + ../slides/7/liealgebra.tex \ + ../slides/7/kommutator.tex \ + ../slides/7/dg.tex \ + ../slides/7/chapter.tex + diff --git a/vorlesungen/slides/7/ableitung.tex b/vorlesungen/slides/7/ableitung.tex index 12f9084..5a4b94e 100644 --- a/vorlesungen/slides/7/ableitung.tex +++ b/vorlesungen/slides/7/ableitung.tex @@ -1,68 +1,68 @@ -% -% ableitung.tex -- Ableitung in der Lie-Gruppe -% -% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -% -\bgroup -\begin{frame}[t] -\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} -\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} -\frametitle{Ableitung in der Matrix-Gruppe} -\vspace{-20pt} -\begin{columns}[t,onlytextwidth] -\begin{column}{0.48\textwidth} -\begin{block}{Ableitung in $\operatorname{O}(n)$} -\uncover<2->{% -$s \mapsto A(s)\in\operatorname{O}(n)$ -} -\begin{align*} -\uncover<3->{I -&= -A(s)^tA(s)} -\\ -\uncover<4->{0 -= -\frac{d}{ds} I -&= -\frac{d}{ds} (A(s)^t A(s))} -\\ -&\uncover<5->{= -\dot{A}(s)^tA(s) + A(s)^t \dot{A}(s)} -\intertext{\uncover<6->{An der Stelle $s=0$, d.~h.~$A(0)=I$}} -\uncover<7->{0 -&= -\dot{A}(0)^t -+ -\dot{A}(0)} -\\ -\uncover<8->{\Leftrightarrow -\qquad -\dot{A}(0)^t &= -\dot{A}(0)} -\end{align*} -\uncover<9->{% -``Tangentialvektoren'' sind antisymmetrische Matrizen -} -\end{block} -\end{column} -\begin{column}{0.48\textwidth} -\begin{block}{Ableitung in $\operatorname{SL}_2(\mathbb{R})$} -\uncover<2->{% -$s\mapsto A(s)\in\operatorname{SL}_n(\mathbb{R})$ -} -\begin{align*} -\uncover<3->{1 &= \det A(t)} -\\ -\uncover<10->{0 -= -\frac{d}{dt}1 -&= -\frac{d}{dt} \det A(t)} -\intertext{\uncover<11->{mit dem Entwicklungssatz kann man nachrechnen:}} -\uncover<12->{0&=\operatorname{Spur}\dot{A}(0)} -\end{align*} -\uncover<13->{``Tangentialvektoren'' sind spurlose Matrizen} -\end{block} -\end{column} -\end{columns} -\end{frame} -\egroup +% +% ableitung.tex -- Ableitung in der Lie-Gruppe +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Ableitung in der Matrix-Gruppe} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Ableitung in $\operatorname{O}(n)$} +\uncover<2->{% +$s \mapsto A(s)\in\operatorname{O}(n)$ +} +\begin{align*} +\uncover<3->{I +&= +A(s)^tA(s)} +\\ +\uncover<4->{0 += +\frac{d}{ds} I +&= +\frac{d}{ds} (A(s)^t A(s))} +\\ +&\uncover<5->{= +\dot{A}(s)^tA(s) + A(s)^t \dot{A}(s)} +\intertext{\uncover<6->{An der Stelle $s=0$, d.~h.~$A(0)=I$}} +\uncover<7->{0 +&= +\dot{A}(0)^t ++ +\dot{A}(0)} +\\ +\uncover<8->{\Leftrightarrow +\qquad +\dot{A}(0)^t &= -\dot{A}(0)} +\end{align*} +\uncover<9->{% +``Tangentialvektoren'' sind antisymmetrische Matrizen +} +\end{block} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Ableitung in $\operatorname{SL}_2(\mathbb{R})$} +\uncover<2->{% +$s\mapsto A(s)\in\operatorname{SL}_n(\mathbb{R})$ +} +\begin{align*} +\uncover<3->{1 &= \det A(t)} +\\ +\uncover<10->{0 += +\frac{d}{dt}1 +&= +\frac{d}{dt} \det A(t)} +\intertext{\uncover<11->{mit dem Entwicklungssatz kann man nachrechnen:}} +\uncover<12->{0&=\operatorname{Spur}\dot{A}(0)} +\end{align*} +\uncover<13->{``Tangentialvektoren'' sind spurlose Matrizen} +\end{block} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/7/algebraisch.tex b/vorlesungen/slides/7/algebraisch.tex index 31d209a..fba42cf 100644 --- a/vorlesungen/slides/7/algebraisch.tex +++ b/vorlesungen/slides/7/algebraisch.tex @@ -1,115 +1,115 @@ -% -% algebraisch.tex -- algebraische Definition der Symmetrien -% -% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -% -\bgroup -\begin{frame}[t] -\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} -\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} -\frametitle{Erhaltungsgrössen und Algebra} -\vspace{-20pt} -\begin{columns}[t,onlytextwidth] -\begin{column}{0.48\textwidth} -\begin{block}{Längen und Winkel} -Längenmessung mit Skalarprodukt -\begin{align*} -\|\vec{v}\|^2 -&= -\langle \vec{v},\vec{v}\rangle -= -\vec{v}\cdot \vec{v} -\uncover<2->{= -\vec{v}^t\vec{v}} -\end{align*} -\end{block} -\end{column} -\begin{column}{0.48\textwidth} -\uncover<3->{% -\begin{block}{Flächeninhalt/Volumen} -$n$ Vektoren $V=(\vec{v}_1,\dots,\vec{v}_n)$ -\\ -Volumen des Parallelepipeds: $\det V$ -\end{block}} -\end{column} -\end{columns} -% -\vspace{-7pt} -\begin{columns}[t,onlytextwidth] -\begin{column}{0.48\textwidth} -\uncover<4->{% -\begin{block}{Längenerhaltende Transformationen} -$A\in\operatorname{GL}_n(\mathbb{R})$ -\begin{align*} -\vec{x}^t\vec{y} -&= -(A\vec{x}) -\cdot -(A\vec{y}) -\uncover<5->{= -(A\vec{x})^t -(A\vec{y})} -\\ -\uncover<6->{ -\vec{x}^tI\vec{y} -&= -\vec{x}^tA^tA\vec{y}} -\uncover<7->{ -\Rightarrow I=A^tA} -\end{align*} -\uncover<8->{Begründung: $\vec{e}_i^t B \vec{e}_j = b_{ij}$} -\end{block}} -\end{column} -\begin{column}{0.48\textwidth} -\uncover<9->{% -\begin{block}{Volumenerhaltende Transformationen} -$A\in\operatorname{GL}_n(\mathbb{R})$ -\begin{align*} -\det(V) -&= -\det(AV) -\uncover<10->{= -\det(A)\det(V)} -\\ -\uncover<11->{ -1&=\det(A)} -\end{align*} -\uncover<10->{ -(Produktsatz für Determinante) -} -\end{block}} -\end{column} -\end{columns} -% -\vspace{-3pt} -\begin{columns}[t,onlytextwidth] -\begin{column}{0.48\textwidth} -\uncover<12->{% -\begin{block}{Orthogonale Matrizen} -Längentreue Abbildungen = orthogonale Matrizen: -\[ -O(n) -= -\{ -A \in \operatorname{GL}_n(\mathbb{R}) -\;|\; -A^tA=I -\} -\] -\end{block}} -\end{column} -\begin{column}{0.48\textwidth} -\uncover<13->{% -\begin{block}{``Spezielle'' Matrizen} -Volumen-/Orientierungserhaltende Transformationen: -\[ -\operatorname{SL}_n(\mathbb R) -= -\{ A \in \operatorname{GL}_n(\mathbb{R}) \;|\; \det A = 1\} -\] -\end{block}} -\end{column} -\end{columns} - -\end{frame} -\egroup +% +% algebraisch.tex -- algebraische Definition der Symmetrien +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Erhaltungsgrössen und Algebra} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Längen und Winkel} +Längenmessung mit Skalarprodukt +\begin{align*} +\|\vec{v}\|^2 +&= +\langle \vec{v},\vec{v}\rangle += +\vec{v}\cdot \vec{v} +\uncover<2->{= +\vec{v}^t\vec{v}} +\end{align*} +\end{block} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<3->{% +\begin{block}{Flächeninhalt/Volumen} +$n$ Vektoren $V=(\vec{v}_1,\dots,\vec{v}_n)$ +\\ +Volumen des Parallelepipeds: $\det V$ +\end{block}} +\end{column} +\end{columns} +% +\vspace{-7pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<4->{% +\begin{block}{Längenerhaltende Transformationen} +$A\in\operatorname{GL}_n(\mathbb{R})$ +\begin{align*} +\vec{x}^t\vec{y} +&= +(A\vec{x}) +\cdot +(A\vec{y}) +\uncover<5->{= +(A\vec{x})^t +(A\vec{y})} +\\ +\uncover<6->{ +\vec{x}^tI\vec{y} +&= +\vec{x}^tA^tA\vec{y}} +\uncover<7->{ +\Rightarrow I=A^tA} +\end{align*} +\uncover<8->{Begründung: $\vec{e}_i^t B \vec{e}_j = b_{ij}$} +\end{block}} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<9->{% +\begin{block}{Volumenerhaltende Transformationen} +$A\in\operatorname{GL}_n(\mathbb{R})$ +\begin{align*} +\det(V) +&= +\det(AV) +\uncover<10->{= +\det(A)\det(V)} +\\ +\uncover<11->{ +1&=\det(A)} +\end{align*} +\uncover<10->{ +(Produktsatz für Determinante) +} +\end{block}} +\end{column} +\end{columns} +% +\vspace{-3pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<12->{% +\begin{block}{Orthogonale Matrizen} +Längentreue Abbildungen = orthogonale Matrizen: +\[ +O(n) += +\{ +A \in \operatorname{GL}_n(\mathbb{R}) +\;|\; +A^tA=I +\} +\] +\end{block}} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<13->{% +\begin{block}{``Spezielle'' Matrizen} +Volumen-/Orientierungserhaltende Transformationen: +\[ +\operatorname{SL}_n(\mathbb R) += +\{ A \in \operatorname{GL}_n(\mathbb{R}) \;|\; \det A = 1\} +\] +\end{block}} +\end{column} +\end{columns} + +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/7/chapter.tex b/vorlesungen/slides/7/chapter.tex index 079cf16..0f14a9a 100644 --- a/vorlesungen/slides/7/chapter.tex +++ b/vorlesungen/slides/7/chapter.tex @@ -1,19 +1,19 @@ -% -% chapter.tex -% -% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswi -% -\folie{7/symmetrien.tex} -\folie{7/algebraisch.tex} -\folie{7/parameter.tex} -\folie{7/mannigfaltigkeit.tex} -\folie{7/sl2.tex} -\folie{7/drehung.tex} -\folie{7/drehanim.tex} -\folie{7/semi.tex} -\folie{7/kurven.tex} -\folie{7/einparameter.tex} -\folie{7/ableitung.tex} -\folie{7/liealgebra.tex} -\folie{7/kommutator.tex} -\folie{7/dg.tex} +% +% chapter.tex +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswi +% +\folie{7/symmetrien.tex} +\folie{7/algebraisch.tex} +\folie{7/parameter.tex} +\folie{7/mannigfaltigkeit.tex} +\folie{7/sl2.tex} +\folie{7/drehung.tex} +\folie{7/drehanim.tex} +\folie{7/semi.tex} +\folie{7/kurven.tex} +\folie{7/einparameter.tex} +\folie{7/ableitung.tex} +\folie{7/liealgebra.tex} +\folie{7/kommutator.tex} +\folie{7/dg.tex} diff --git a/vorlesungen/slides/7/dg.tex b/vorlesungen/slides/7/dg.tex index 4447bac..446b2ab 100644 --- a/vorlesungen/slides/7/dg.tex +++ b/vorlesungen/slides/7/dg.tex @@ -1,92 +1,92 @@ -% -% dg.tex -- Differentialgleichung für die Exponentialabbildung -% -% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -% -\bgroup -\begin{frame}[t] -\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} -\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} -\frametitle{Zurück zur Lie-Gruppe} -\vspace{-20pt} -\begin{columns}[t,onlytextwidth] -\begin{column}{0.48\textwidth} -\begin{block}{Tangentialvektor im Punkt $\gamma(t)$} -Ableitung von $\gamma(t)$ an der Stelle $t$: -\begin{align*} -\dot{\gamma}(t) -&\uncover<2->{= -\frac{d}{d\tau}\gamma(\tau)\bigg|_{\tau=t} -} -\\ -&\uncover<3->{= -\frac{d}{ds} -\gamma(t+s) -\bigg|_{s=0} -} -\\ -&\uncover<4->{= -\frac{d}{ds} -\gamma(t)\gamma(s) -\bigg|_{s=0} -} -\\ -&\uncover<5->{= -\gamma(t) -\frac{d}{ds} -\gamma(s) -\bigg|_{s=0} -} -\uncover<6->{= -\gamma(t) \dot{\gamma}(0) -} -\end{align*} -\end{block} -\vspace{-10pt} -\uncover<7->{% -\begin{block}{Differentialgleichung} -\vspace{-10pt} -\[ -\dot{\gamma}(t) = \gamma(t) A -\quad -\text{mit} -\quad -A=\dot{\gamma}(0)\in LG -\] -\end{block}} -\end{column} -\begin{column}{0.50\textwidth} -\uncover<8->{% -\begin{block}{Lösung} -Exponentialfunktion -\[ -\exp\colon LG\to G : A \mapsto \exp(At) = \sum_{k=0}^\infty \frac{t^k}{k!}A^k -\] -\end{block}} -\vspace{-5pt} -\uncover<9->{% -\begin{block}{Kontrolle: Tangentialvektor berechnen} -\vspace{-10pt} -\begin{align*} -\frac{d}{dt}e^{At} -&\uncover<10->{= -\sum_{k=1}^\infty A^k \frac{d}{dt} \frac{t^k}{k!} -} -\\ -&\uncover<11->{= -\sum_{k=1}^\infty A^{k-1}\frac{t^{k-1}}{(k-1)!} A -} -\\ -&\uncover<12->{= -\sum_{k=0} A^k\frac{t^k}{k!} -A -} -\uncover<13->{= -e^{At} A -} -\end{align*} -\end{block}} -\end{column} -\end{columns} -\end{frame} -\egroup +% +% dg.tex -- Differentialgleichung für die Exponentialabbildung +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Zurück zur Lie-Gruppe} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Tangentialvektor im Punkt $\gamma(t)$} +Ableitung von $\gamma(t)$ an der Stelle $t$: +\begin{align*} +\dot{\gamma}(t) +&\uncover<2->{= +\frac{d}{d\tau}\gamma(\tau)\bigg|_{\tau=t} +} +\\ +&\uncover<3->{= +\frac{d}{ds} +\gamma(t+s) +\bigg|_{s=0} +} +\\ +&\uncover<4->{= +\frac{d}{ds} +\gamma(t)\gamma(s) +\bigg|_{s=0} +} +\\ +&\uncover<5->{= +\gamma(t) +\frac{d}{ds} +\gamma(s) +\bigg|_{s=0} +} +\uncover<6->{= +\gamma(t) \dot{\gamma}(0) +} +\end{align*} +\end{block} +\vspace{-10pt} +\uncover<7->{% +\begin{block}{Differentialgleichung} +\vspace{-10pt} +\[ +\dot{\gamma}(t) = \gamma(t) A +\quad +\text{mit} +\quad +A=\dot{\gamma}(0)\in LG +\] +\end{block}} +\end{column} +\begin{column}{0.50\textwidth} +\uncover<8->{% +\begin{block}{Lösung} +Exponentialfunktion +\[ +\exp\colon LG\to G : A \mapsto \exp(At) = \sum_{k=0}^\infty \frac{t^k}{k!}A^k +\] +\end{block}} +\vspace{-5pt} +\uncover<9->{% +\begin{block}{Kontrolle: Tangentialvektor berechnen} +\vspace{-10pt} +\begin{align*} +\frac{d}{dt}e^{At} +&\uncover<10->{= +\sum_{k=1}^\infty A^k \frac{d}{dt} \frac{t^k}{k!} +} +\\ +&\uncover<11->{= +\sum_{k=1}^\infty A^{k-1}\frac{t^{k-1}}{(k-1)!} A +} +\\ +&\uncover<12->{= +\sum_{k=0} A^k\frac{t^k}{k!} +A +} +\uncover<13->{= +e^{At} A +} +\end{align*} +\end{block}} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/7/drehanim.tex b/vorlesungen/slides/7/drehanim.tex index ac136f1..776617f 100644 --- a/vorlesungen/slides/7/drehanim.tex +++ b/vorlesungen/slides/7/drehanim.tex @@ -1,155 +1,155 @@ -% -% template.tex -- slide template -% -% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -% -\bgroup - -\definecolor{darkgreen}{rgb}{0,0.6,0} -\def\punkt#1#2{ ({\A*(#1)+\B*(#2)},{\C*(#1)+\D*(#2)}) } - -\makeatletter -\hoffset=-2cm -\advance\textwidth2cm -\hsize\textwidth -\columnwidth\textwidth -\makeatother - -\begin{frame}[t,plain] -\vspace{-5pt} -\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} -\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} -\begin{center} -\begin{tikzpicture}[>=latex,thick] - -\fill[color=white] (-4,-4) rectangle (9,4.5); - -\def\a{60} - -\pgfmathparse{tan(\a)} -\xdef\T{\pgfmathresult} - -\pgfmathparse{-sin(\a)*cos(\a)} -\xdef\S{\pgfmathresult} - -\pgfmathparse{1/cos(\a)} -\xdef\E{\pgfmathresult} - -\def\N{20} -\pgfmathparse{2*\N} -\xdef\Nzwei{\pgfmathresult} -\pgfmathparse{3*\N} -\xdef\Ndrei{\pgfmathresult} - -\node at (4.2,4.2) [below right] {\begin{minipage}{7cm} -\begin{block}{$\operatorname{SO}(2)\subset\operatorname{SL}_2(\mathbb{R})$} -\begin{itemize} -\item Thus most $A\in\operatorname{SL}_2(\mathbb{R})$ can be parametrized -as shear mappings and axis rescalings -\[ -A= -\begin{pmatrix}d&0\\0&d^{-1}\end{pmatrix} -\begin{pmatrix}1&s\\0&1\end{pmatrix} -\begin{pmatrix}1&0\\t&1\end{pmatrix} -\] -\item Most rotations can be decomposed into a product of -shear mappings and axis rescalings -\end{itemize} -\end{block} -\end{minipage}}; - -\foreach \d in {1,2,...,\Ndrei}{ - % Scherung in Y-Richtung - \ifnum \d>\N - \pgfmathparse{\T} - \else - \pgfmathparse{\T*(\d-1)/(\N-1)} - \fi - \xdef\t{\pgfmathresult} - - % Scherung in X-Richtung - \ifnum \d>\Nzwei - \xdef\s{\S} - \else - \ifnum \d<\N - \xdef\s{0} - \else - \ifnum \d=\N - \xdef\s{0} - \else - \pgfmathparse{\S*(\d-\N-1)/(\N-1)} - \xdef\s{\pgfmathresult} - \fi - \fi - \fi - - % Reskalierung der Achsen - \ifnum \d>\Nzwei - \pgfmathparse{exp(ln(\E)*(\d-2*\N-1)/(\N-1))} - \else - \pgfmathparse{1} - \fi - \xdef\e{\pgfmathresult} - - % Matrixelemente - \pgfmathparse{(\e)*((\s)*(\t)+1)} - \xdef\A{\pgfmathresult} - - \pgfmathparse{(\e)*(\s)} - \xdef\B{\pgfmathresult} - - \pgfmathparse{(\t)/(\e)} - \xdef\C{\pgfmathresult} - - \pgfmathparse{1/(\e)} - \xdef\D{\pgfmathresult} - - \only<\d>{ - \node at (5.0,-0.9) [below right] {$ - \begin{aligned} - t &= \t \\ - s &= \s \\ - d &= \e \\ - D &= \begin{pmatrix} - \A&\B\\ - \C&\D - \end{pmatrix} - \qquad - \only<60>{\checkmark} - \end{aligned} - $}; - } - - \begin{scope} - \clip (-4.05,-4.05) rectangle (4.05,4.05); - \only<\d>{ - \foreach \x in {-6,...,6}{ - \draw[color=blue,line width=0.5pt] - \punkt{\x}{-12} -- \punkt{\x}{12}; - } - \foreach \y in {-12,...,12}{ - \draw[color=darkgreen,line width=0.5pt] - \punkt{-6}{\y} -- \punkt{6}{\y}; - } - - \foreach \r in {1,2,3,4}{ - \draw[color=red] plot[domain=0:359,samples=360] - ({\r*(\A*cos(\x)+\B*sin(\x))},{\r*(\C*cos(\x)+\D*sin(\x))}) - -- - cycle; - } - } - \end{scope} - -% \uncover<\d>{ -% \node at (5,4) {\d}; -% } -} - -\draw[->] (-4,0) -- (4.2,0) coordinate[label={$x$}]; -\draw[->] (0,-4) -- (0,4.2) coordinate[label={right:$y$}]; - -\end{tikzpicture} -\end{center} -\end{frame} -\egroup +% +% template.tex -- slide template +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup + +\definecolor{darkgreen}{rgb}{0,0.6,0} +\def\punkt#1#2{ ({\A*(#1)+\B*(#2)},{\C*(#1)+\D*(#2)}) } + +\makeatletter +\hoffset=-2cm +\advance\textwidth2cm +\hsize\textwidth +\columnwidth\textwidth +\makeatother + +\begin{frame}[t,plain] +\vspace{-5pt} +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\begin{center} +\begin{tikzpicture}[>=latex,thick] + +\fill[color=white] (-4,-4) rectangle (9,4.5); + +\def\a{60} + +\pgfmathparse{tan(\a)} +\xdef\T{\pgfmathresult} + +\pgfmathparse{-sin(\a)*cos(\a)} +\xdef\S{\pgfmathresult} + +\pgfmathparse{1/cos(\a)} +\xdef\E{\pgfmathresult} + +\def\N{20} +\pgfmathparse{2*\N} +\xdef\Nzwei{\pgfmathresult} +\pgfmathparse{3*\N} +\xdef\Ndrei{\pgfmathresult} + +\node at (4.2,4.2) [below right] {\begin{minipage}{7cm} +\begin{block}{$\operatorname{SO}(2)\subset\operatorname{SL}_2(\mathbb{R})$} +\begin{itemize} +\item Thus most $A\in\operatorname{SL}_2(\mathbb{R})$ can be parametrized +as shear mappings and axis rescalings +\[ +A= +\begin{pmatrix}d&0\\0&d^{-1}\end{pmatrix} +\begin{pmatrix}1&s\\0&1\end{pmatrix} +\begin{pmatrix}1&0\\t&1\end{pmatrix} +\] +\item Most rotations can be decomposed into a product of +shear mappings and axis rescalings +\end{itemize} +\end{block} +\end{minipage}}; + +\foreach \d in {1,2,...,\Ndrei}{ + % Scherung in Y-Richtung + \ifnum \d>\N + \pgfmathparse{\T} + \else + \pgfmathparse{\T*(\d-1)/(\N-1)} + \fi + \xdef\t{\pgfmathresult} + + % Scherung in X-Richtung + \ifnum \d>\Nzwei + \xdef\s{\S} + \else + \ifnum \d<\N + \xdef\s{0} + \else + \ifnum \d=\N + \xdef\s{0} + \else + \pgfmathparse{\S*(\d-\N-1)/(\N-1)} + \xdef\s{\pgfmathresult} + \fi + \fi + \fi + + % Reskalierung der Achsen + \ifnum \d>\Nzwei + \pgfmathparse{exp(ln(\E)*(\d-2*\N-1)/(\N-1))} + \else + \pgfmathparse{1} + \fi + \xdef\e{\pgfmathresult} + + % Matrixelemente + \pgfmathparse{(\e)*((\s)*(\t)+1)} + \xdef\A{\pgfmathresult} + + \pgfmathparse{(\e)*(\s)} + \xdef\B{\pgfmathresult} + + \pgfmathparse{(\t)/(\e)} + \xdef\C{\pgfmathresult} + + \pgfmathparse{1/(\e)} + \xdef\D{\pgfmathresult} + + \only<\d>{ + \node at (5.0,-0.9) [below right] {$ + \begin{aligned} + t &= \t \\ + s &= \s \\ + d &= \e \\ + D &= \begin{pmatrix} + \A&\B\\ + \C&\D + \end{pmatrix} + \qquad + \only<60>{\checkmark} + \end{aligned} + $}; + } + + \begin{scope} + \clip (-4.05,-4.05) rectangle (4.05,4.05); + \only<\d>{ + \foreach \x in {-6,...,6}{ + \draw[color=blue,line width=0.5pt] + \punkt{\x}{-12} -- \punkt{\x}{12}; + } + \foreach \y in {-12,...,12}{ + \draw[color=darkgreen,line width=0.5pt] + \punkt{-6}{\y} -- \punkt{6}{\y}; + } + + \foreach \r in {1,2,3,4}{ + \draw[color=red] plot[domain=0:359,samples=360] + ({\r*(\A*cos(\x)+\B*sin(\x))},{\r*(\C*cos(\x)+\D*sin(\x))}) + -- + cycle; + } + } + \end{scope} + +% \uncover<\d>{ +% \node at (5,4) {\d}; +% } +} + +\draw[->] (-4,0) -- (4.2,0) coordinate[label={$x$}]; +\draw[->] (0,-4) -- (0,4.2) coordinate[label={right:$y$}]; + +\end{tikzpicture} +\end{center} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/7/drehung.tex b/vorlesungen/slides/7/drehung.tex index 2d7b317..e7b4a92 100644 --- a/vorlesungen/slides/7/drehung.tex +++ b/vorlesungen/slides/7/drehung.tex @@ -1,132 +1,132 @@ -% -% drehung.tex -- Drehung aus streckungen -% -% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -% -\bgroup -\definecolor{darkgreen}{rgb}{0,0.6,0} -\begin{frame}[t] -\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} -\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} -\frametitle{Drehung aus Streckungen und Scherungen} -\vspace{-20pt} -\begin{columns}[t,onlytextwidth] -\begin{column}{0.38\textwidth} -\begin{block}{Drehung} -{\color{blue}Längen}, {\color<2->{blue}Winkel}, -{\color<2->{darkgreen}Orientierung} -erhalten -\uncover<2->{ -\[ -\operatorname{SO}(2) -= -{\color{blue}\operatorname{O}(2)} -\cap -{\color{darkgreen}\operatorname{SL}_2(\mathbb{R})} -\]} -\vspace{-20pt} -\end{block} -\uncover<3->{% -\begin{block}{Zusammensetzung} -Eine Drehung muss als Zusammensetzung geschrieben werden können: -\[ -D_{\alpha} -= -\begin{pmatrix} -\cos\alpha & -\sin\alpha\\ -\sin\alpha &\phantom{-}\cos\alpha -\end{pmatrix} -= -DST -\] -\end{block}} -\vspace{-10pt} -\uncover<12->{% -\begin{block}{Beispiel} -\vspace{-12pt} -\[ -D_{60^\circ} -= -{\tiny -\begin{pmatrix}2&0\\0&\frac12\end{pmatrix} -\begin{pmatrix}1&-\frac{\sqrt{3}}4\\0&1\end{pmatrix} -\begin{pmatrix}1&0\\\sqrt{3}&1\end{pmatrix} -} -\] -\end{block}} -\end{column} -\begin{column}{0.58\textwidth} -\uncover<4->{% -\begin{block}{Ansatz} -\vspace{-12pt} -\begin{align*} -DST -&= -\begin{pmatrix} -c^{-1}&0\\ - 0 &c -\end{pmatrix} -\begin{pmatrix} -1&-s\\ -0&1 -\end{pmatrix} -\begin{pmatrix} -1&0\\ -t&1 -\end{pmatrix} -\\ -&\uncover<5->{= -\begin{pmatrix} -c^{-1}&0\\ - 0 &c -\end{pmatrix} -\begin{pmatrix} -1-st&-s\\ - t& 1 -\end{pmatrix} -} -\\ -&\uncover<6->{= -\begin{pmatrix} -{\color<11->{orange}(1-st)c^{-1}}&{\color<10->{darkgreen}sc^{-1}}\\ -{\color<9->{blue}ct}&{\color<8->{red}c} -\end{pmatrix}} -\uncover<7->{= -\begin{pmatrix} -{\color<11->{orange}\cos\alpha} & {\color<10->{darkgreen}- \sin\alpha} \\ -{\color<9->{blue}\sin\alpha} & \phantom{-} {\color<8->{red}\cos\alpha} -\end{pmatrix}} -\end{align*} -\end{block}} -\vspace{-10pt} -\uncover<7->{% -\begin{block}{Koeffizientenvergleich} -\vspace{-15pt} -\begin{align*} -\uncover<8->{ -{\color{red} c} -&= -{\color{red}\cos\alpha }} -&& -& -\uncover<9->{ -{\color{blue} -t}&=\rlap{$\displaystyle\frac{\sin\alpha}{c} = \tan\alpha$}}\\ -\uncover<10->{ -{\color{darkgreen}sc^{-1}}&={\color{darkgreen}-\sin\alpha} -& -&\Rightarrow& -{\color{darkgreen}s}&={\color{darkgreen}-\sin\alpha}\cos\alpha -} -\\ -\uncover<11->{ -{\color{orange} (1-st)c^{-t}} -&= -\rlap{$\displaystyle\frac{(1-\sin^2\alpha)}{\cos\alpha} = \cos\alpha $} -} -\end{align*} -\end{block}} -\end{column} -\end{columns} -\end{frame} -\egroup +% +% drehung.tex -- Drehung aus streckungen +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\definecolor{darkgreen}{rgb}{0,0.6,0} +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Drehung aus Streckungen und Scherungen} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.38\textwidth} +\begin{block}{Drehung} +{\color{blue}Längen}, {\color<2->{blue}Winkel}, +{\color<2->{darkgreen}Orientierung} +erhalten +\uncover<2->{ +\[ +\operatorname{SO}(2) += +{\color{blue}\operatorname{O}(2)} +\cap +{\color{darkgreen}\operatorname{SL}_2(\mathbb{R})} +\]} +\vspace{-20pt} +\end{block} +\uncover<3->{% +\begin{block}{Zusammensetzung} +Eine Drehung muss als Zusammensetzung geschrieben werden können: +\[ +D_{\alpha} += +\begin{pmatrix} +\cos\alpha & -\sin\alpha\\ +\sin\alpha &\phantom{-}\cos\alpha +\end{pmatrix} += +DST +\] +\end{block}} +\vspace{-10pt} +\uncover<12->{% +\begin{block}{Beispiel} +\vspace{-12pt} +\[ +D_{60^\circ} += +{\tiny +\begin{pmatrix}2&0\\0&\frac12\end{pmatrix} +\begin{pmatrix}1&-\frac{\sqrt{3}}4\\0&1\end{pmatrix} +\begin{pmatrix}1&0\\\sqrt{3}&1\end{pmatrix} +} +\] +\end{block}} +\end{column} +\begin{column}{0.58\textwidth} +\uncover<4->{% +\begin{block}{Ansatz} +\vspace{-12pt} +\begin{align*} +DST +&= +\begin{pmatrix} +c^{-1}&0\\ + 0 &c +\end{pmatrix} +\begin{pmatrix} +1&-s\\ +0&1 +\end{pmatrix} +\begin{pmatrix} +1&0\\ +t&1 +\end{pmatrix} +\\ +&\uncover<5->{= +\begin{pmatrix} +c^{-1}&0\\ + 0 &c +\end{pmatrix} +\begin{pmatrix} +1-st&-s\\ + t& 1 +\end{pmatrix} +} +\\ +&\uncover<6->{= +\begin{pmatrix} +{\color<11->{orange}(1-st)c^{-1}}&{\color<10->{darkgreen}sc^{-1}}\\ +{\color<9->{blue}ct}&{\color<8->{red}c} +\end{pmatrix}} +\uncover<7->{= +\begin{pmatrix} +{\color<11->{orange}\cos\alpha} & {\color<10->{darkgreen}- \sin\alpha} \\ +{\color<9->{blue}\sin\alpha} & \phantom{-} {\color<8->{red}\cos\alpha} +\end{pmatrix}} +\end{align*} +\end{block}} +\vspace{-10pt} +\uncover<7->{% +\begin{block}{Koeffizientenvergleich} +\vspace{-15pt} +\begin{align*} +\uncover<8->{ +{\color{red} c} +&= +{\color{red}\cos\alpha }} +&& +& +\uncover<9->{ +{\color{blue} +t}&=\rlap{$\displaystyle\frac{\sin\alpha}{c} = \tan\alpha$}}\\ +\uncover<10->{ +{\color{darkgreen}sc^{-1}}&={\color{darkgreen}-\sin\alpha} +& +&\Rightarrow& +{\color{darkgreen}s}&={\color{darkgreen}-\sin\alpha}\cos\alpha +} +\\ +\uncover<11->{ +{\color{orange} (1-st)c^{-t}} +&= +\rlap{$\displaystyle\frac{(1-\sin^2\alpha)}{\cos\alpha} = \cos\alpha $} +} +\end{align*} +\end{block}} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/7/einparameter.tex b/vorlesungen/slides/7/einparameter.tex index 5171085..e9699a6 100644 --- a/vorlesungen/slides/7/einparameter.tex +++ b/vorlesungen/slides/7/einparameter.tex @@ -1,93 +1,93 @@ -% -% einparameter.tex -- Einparameter Untergruppen -% -% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -% -\bgroup -\begin{frame}[t] -\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} -\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} -\frametitle{Einparameter-Untergruppen} -\vspace{-20pt} -\begin{columns}[t,onlytextwidth] -\begin{column}{0.48\textwidth} -\begin{block}{Definition} -Eine Kurve $\gamma\colon \mathbb{R}\to G\subset\operatorname{GL}_n(\mathbb{R})$, -die {\color<2->{red}gleichzeitig eine Untergruppe von $G$} ist \uncover<3->{mit} -\[ -\uncover<3->{ -\gamma(t+s) = \gamma(t)\gamma(s)\quad\forall t,s\in\mathbb{R} -} -\] -\end{block} -\uncover<4->{% -\begin{block}{Drehungen} -Drehmatrizen bilden Einparameter- Untergruppen -\begin{align*} -t \mapsto D_{x,t} -&= -\begin{pmatrix} -1&0&0\\ -0&\cos t&-\sin t\\ -0&\sin t& \cos t -\end{pmatrix} -\\ -D_{x,t}D_{x,s} -&= -D_{x,t+s} -\end{align*} -\end{block}} -\end{column} -\begin{column}{0.48\textwidth} -\uncover<5->{% -\begin{block}{Scherungen in $\operatorname{SL}_2(\mathbb{R})$} -\vspace{-12pt} -\[ -\begin{pmatrix} -1&s\\ -0&1 -\end{pmatrix} -\begin{pmatrix} -1&t\\ -0&1 -\end{pmatrix} -= -\begin{pmatrix} -1&s+t\\ -0&1 -\end{pmatrix} -\] -\end{block}} -\vspace{-12pt} -\uncover<6->{% -\begin{block}{Skalierungen in $\operatorname{SL}_2(\mathbb{R})$} -\vspace{-12pt} -\[ -\begin{pmatrix} -e^s&0\\0&e^{-s} -\end{pmatrix} -\begin{pmatrix} -e^t&0\\0&e^{-t} -\end{pmatrix} -= -\begin{pmatrix} -e^{t+s}&0\\0&e^{-(t+s)} -\end{pmatrix} -\] -\end{block}} -\vspace{-12pt} -\uncover<7->{% -\begin{block}{Gemischt} -\vspace{-12pt} -\begin{gather*} -A_t = I \cosh t + \begin{pmatrix}1&a\\0&-1\end{pmatrix}\sinh t -\\ -\text{dank}\quad -\begin{pmatrix}1&s\\0&-1\end{pmatrix}^2 -=I -\end{gather*} -\end{block}} -\end{column} -\end{columns} -\end{frame} -\egroup +% +% einparameter.tex -- Einparameter Untergruppen +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Einparameter-Untergruppen} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Definition} +Eine Kurve $\gamma\colon \mathbb{R}\to G\subset\operatorname{GL}_n(\mathbb{R})$, +die {\color<2->{red}gleichzeitig eine Untergruppe von $G$} ist \uncover<3->{mit} +\[ +\uncover<3->{ +\gamma(t+s) = \gamma(t)\gamma(s)\quad\forall t,s\in\mathbb{R} +} +\] +\end{block} +\uncover<4->{% +\begin{block}{Drehungen} +Drehmatrizen bilden Einparameter- Untergruppen +\begin{align*} +t \mapsto D_{x,t} +&= +\begin{pmatrix} +1&0&0\\ +0&\cos t&-\sin t\\ +0&\sin t& \cos t +\end{pmatrix} +\\ +D_{x,t}D_{x,s} +&= +D_{x,t+s} +\end{align*} +\end{block}} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<5->{% +\begin{block}{Scherungen in $\operatorname{SL}_2(\mathbb{R})$} +\vspace{-12pt} +\[ +\begin{pmatrix} +1&s\\ +0&1 +\end{pmatrix} +\begin{pmatrix} +1&t\\ +0&1 +\end{pmatrix} += +\begin{pmatrix} +1&s+t\\ +0&1 +\end{pmatrix} +\] +\end{block}} +\vspace{-12pt} +\uncover<6->{% +\begin{block}{Skalierungen in $\operatorname{SL}_2(\mathbb{R})$} +\vspace{-12pt} +\[ +\begin{pmatrix} +e^s&0\\0&e^{-s} +\end{pmatrix} +\begin{pmatrix} +e^t&0\\0&e^{-t} +\end{pmatrix} += +\begin{pmatrix} +e^{t+s}&0\\0&e^{-(t+s)} +\end{pmatrix} +\] +\end{block}} +\vspace{-12pt} +\uncover<7->{% +\begin{block}{Gemischt} +\vspace{-12pt} +\begin{gather*} +A_t = I \cosh t + \begin{pmatrix}1&a\\0&-1\end{pmatrix}\sinh t +\\ +\text{dank}\quad +\begin{pmatrix}1&s\\0&-1\end{pmatrix}^2 +=I +\end{gather*} +\end{block}} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/7/images/Makefile b/vorlesungen/slides/7/images/Makefile index cc67c8a..9de1c34 100644 --- a/vorlesungen/slides/7/images/Makefile +++ b/vorlesungen/slides/7/images/Makefile @@ -1,19 +1,19 @@ -# -# Makefile -- Illustrationen zu -# -# (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -#  -all: rodriguez.jpg - -rodriguez.png: rodriguez.pov - povray +A0.1 -W1920 -H1080 -Orodriguez.png rodriguez.pov - -rodriguez.jpg: rodriguez.png - convert -extract 1740x1070+135+10 rodriguez.png rodriguez.jpg - -commutator: commutator.ini commutator.pov common.inc - povray +A0.1 -W1920 -H1080 -Oc/c.png commutator.ini -jpg: - for f in c/c*.png; do convert $${f} c/`basename $${f} .png`.jpg; done - - +# +# Makefile -- Illustrationen zu +# +# (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +#  +all: rodriguez.jpg + +rodriguez.png: rodriguez.pov + povray +A0.1 -W1920 -H1080 -Orodriguez.png rodriguez.pov + +rodriguez.jpg: rodriguez.png + convert -extract 1740x1070+135+10 rodriguez.png rodriguez.jpg + +commutator: commutator.ini commutator.pov common.inc + povray +A0.1 -W1920 -H1080 -Oc/c.png commutator.ini +jpg: + for f in c/c*.png; do convert $${f} c/`basename $${f} .png`.jpg; done + + diff --git a/vorlesungen/slides/7/images/common.inc b/vorlesungen/slides/7/images/common.inc index 0e27c9a..b028956 100644 --- a/vorlesungen/slides/7/images/common.inc +++ b/vorlesungen/slides/7/images/common.inc @@ -1,70 +1,70 @@ -// -// common.inc -// -// (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -// -#version 3.7; -#include "colors.inc" - -global_settings { - assumed_gamma 1 -} - -#declare imagescale = 0.025; -#declare O = <0, 0, 0>; -#declare at = 0.015; - -camera { - location <18, 15, -50> - look_at <0.0, 0.5, 0> - right 16/9 * x * imagescale - up y * imagescale -} - -light_source { - <-40, 30, -50> color White - area_light <1,0,0> <0,0,1>, 10, 10 - adaptive 1 - jitter -} - -sky_sphere { - pigment { - color rgb<1,1,1> - } -} - -#macro arrow(from, to, arrowthickness, c) -#declare arrowdirection = vnormalize(to - from); -#declare arrowlength = vlength(to - from); -union { - sphere { - from, 1.1 * arrowthickness - } - cylinder { - from, - from + (arrowlength - 5 * arrowthickness) * arrowdirection, - arrowthickness - } - cone { - from + (arrowlength - 5 * arrowthickness) * arrowdirection, - 2 * arrowthickness, - to, - 0 - } - pigment { - color c - } - finish { - specular 0.9 - metallic - } -} -#end - -#declare l = 1.2; - -arrow(< -l, 0, 0 >, < l, 0, 0 >, at, White) -arrow(< 0, 0, -l >, < 0, 0, l >, at, White) -arrow(< 0, -l, 0 >, < 0, l, 0 >, at, White) - +// +// common.inc +// +// (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +// +#version 3.7; +#include "colors.inc" + +global_settings { + assumed_gamma 1 +} + +#declare imagescale = 0.025; +#declare O = <0, 0, 0>; +#declare at = 0.015; + +camera { + location <18, 15, -50> + look_at <0.0, 0.5, 0> + right 16/9 * x * imagescale + up y * imagescale +} + +light_source { + <-40, 30, -50> color White + area_light <1,0,0> <0,0,1>, 10, 10 + adaptive 1 + jitter +} + +sky_sphere { + pigment { + color rgb<1,1,1> + } +} + +#macro arrow(from, to, arrowthickness, c) +#declare arrowdirection = vnormalize(to - from); +#declare arrowlength = vlength(to - from); +union { + sphere { + from, 1.1 * arrowthickness + } + cylinder { + from, + from + (arrowlength - 5 * arrowthickness) * arrowdirection, + arrowthickness + } + cone { + from + (arrowlength - 5 * arrowthickness) * arrowdirection, + 2 * arrowthickness, + to, + 0 + } + pigment { + color c + } + finish { + specular 0.9 + metallic + } +} +#end + +#declare l = 1.2; + +arrow(< -l, 0, 0 >, < l, 0, 0 >, at, White) +arrow(< 0, 0, -l >, < 0, 0, l >, at, White) +arrow(< 0, -l, 0 >, < 0, l, 0 >, at, White) + diff --git a/vorlesungen/slides/7/images/commutator.ini b/vorlesungen/slides/7/images/commutator.ini index 8c2211e..44a5ac5 100644 --- a/vorlesungen/slides/7/images/commutator.ini +++ b/vorlesungen/slides/7/images/commutator.ini @@ -1,8 +1,8 @@ -Input_File_Name=commutator.pov -Initial_Frame=1 -Final_Frame=60 -Initial_Clock=1 -Final_Clock=60 -Cyclic_Animation=off -Pause_when_Done=off - +Input_File_Name=commutator.pov +Initial_Frame=1 +Final_Frame=60 +Initial_Clock=1 +Final_Clock=60 +Cyclic_Animation=off +Pause_when_Done=off + diff --git a/vorlesungen/slides/7/images/commutator.m b/vorlesungen/slides/7/images/commutator.m index 5a448db..3f5ea17 100644 --- a/vorlesungen/slides/7/images/commutator.m +++ b/vorlesungen/slides/7/images/commutator.m @@ -1,111 +1,111 @@ -# -# commutator.m -# -# (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -# - -X = [ - 0, 0, 0; - 0, 0, -1; - 0, 1, 0 -]; - -Y = [ - 0, 0, 1; - 0, 0, 0; - -1, 0, 0 -]; - -Z = [ - 0, -1, 0; - 1, 0, 0; - 0, 0, 0 -]; - -function retval = Dx(alpha) - retval = [ - 1, 0, 0 ; - 0, cos(alpha), -sin(alpha); - 0, sin(alpha), cos(alpha) - ]; -end - -function retval = Dy(beta) - retval = [ - cos(beta), 0, sin(beta); - 0, 1, 0 ; - -sin(beta), 0, cos(beta) - ]; -end - -t = 0.9; -P = Dx(t) * Dy(t) -Q = Dy(t) * Dx(t) -P - Q -(P - Q) * [0;0;1] - -function retval = kurven(filename, t) - retval = -1; - N = 20; - fn = fopen(filename, "w"); - fprintf(fn, "//\n"); - fprintf(fn, "// %s\n", filename); - fprintf(fn, "//\n"); - fprintf(fn, "#macro XYkurve()\n"); - for i = (0:N-1) - v1 = Dx(t * i / N) * [0;0;1]; - v2 = Dx(t * (i+1) / N) * [0;0;1]; - fprintf(fn, "sphere { <%.4f,%.4f,%.4f>, at }\n", - v1(1,1), v1(3,1), v1(2,1)); - fprintf(fn, "cylinder { <%.4f,%.4f,%.4f>, <%.4f, %.4f, %.4f>, at }\n", - v1(1,1), v1(3,1), v1(2,1), v2(1,1), v2(3,1), v2(2,1)); - end - for i = (0:N-1) - v1 = Dx(t) * Dy(t * i / N) * [0;0;1]; - v2 = Dx(t) * Dy(t * (i+1) / N) * [0;0;1]; - fprintf(fn, "sphere { <%.4f,%.4f,%.4f>, at }\n", - v1(1,1), v1(3,1), v1(2,1)); - fprintf(fn, "cylinder { <%.4f,%.4f,%.4f>, <%.4f, %.4f, %.4f>, at }\n", - v1(1,1), v1(3,1), v1(2,1), v2(1,1), v2(3,1), v2(2,1)); - end - fprintf(fn, "sphere { <%.4f,%.4f,%.4f>, at }\n", - v2(1,1), v2(3,1), v2(2,1)); - fprintf(fn, "#end\n"); - fprintf(fn, "#declare finalXY = <%.4f, %.4f, %.4f>;\n", - v2(1,1), v2(3,1), v2(2,1)); - fprintf(fn, "#macro YXkurve()\n"); - for i = (0:N-1) - v1 = Dy(t * i / N) * [0;0;1]; - v2 = Dy(t * (i+1) / N) * [0;0;1]; - fprintf(fn, "sphere { <%.4f,%.4f,%.4f>, at }\n", - v1(1,1), v1(3,1), v1(2,1)); - fprintf(fn, "cylinder { <%.4f,%.4f,%.4f>, <%.4f, %.4f, %.4f>, at }\n", - v1(1,1), v1(3,1), v1(2,1), v2(1,1), v2(3,1), v2(2,1)); - end - for i = (0:N-1) - v1 = Dy(t) * Dx(t * i / N) * [0;0;1]; - v2 = Dy(t) * Dx(t * (i+1) / N) * [0;0;1]; - fprintf(fn, "sphere { <%.4f,%.4f,%.4f>, at }\n", - v1(1,1), v1(3,1), v1(2,1)); - fprintf(fn, "cylinder { <%.4f,%.4f,%.4f>, <%.4f, %.4f, %.4f>, at }\n", - v1(1,1), v1(3,1), v1(2,1), v2(1,1), v2(3,1), v2(2,1)); - end - fprintf(fn, "sphere { <%.4f,%.4f,%.4f>, at }\n", - v2(1,1), v2(3,1), v2(2,1)); - fprintf(fn, "#end\n"); - fprintf(fn, "#declare finalYX = <%.4f, %.4f, %.4f>;\n", - v2(1,1), v2(3,1), v2(2,1)); - - fclose(fn); - retval = 0; -end - -function retval = kurve(i) - n = pi / 180; - filename = sprintf("f/%04d.inc", i); - kurven(filename, n * i); -end - -for i = (1:60) - kurve(i); -end +# +# commutator.m +# +# (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +# + +X = [ + 0, 0, 0; + 0, 0, -1; + 0, 1, 0 +]; + +Y = [ + 0, 0, 1; + 0, 0, 0; + -1, 0, 0 +]; + +Z = [ + 0, -1, 0; + 1, 0, 0; + 0, 0, 0 +]; + +function retval = Dx(alpha) + retval = [ + 1, 0, 0 ; + 0, cos(alpha), -sin(alpha); + 0, sin(alpha), cos(alpha) + ]; +end + +function retval = Dy(beta) + retval = [ + cos(beta), 0, sin(beta); + 0, 1, 0 ; + -sin(beta), 0, cos(beta) + ]; +end + +t = 0.9; +P = Dx(t) * Dy(t) +Q = Dy(t) * Dx(t) +P - Q +(P - Q) * [0;0;1] + +function retval = kurven(filename, t) + retval = -1; + N = 20; + fn = fopen(filename, "w"); + fprintf(fn, "//\n"); + fprintf(fn, "// %s\n", filename); + fprintf(fn, "//\n"); + fprintf(fn, "#macro XYkurve()\n"); + for i = (0:N-1) + v1 = Dx(t * i / N) * [0;0;1]; + v2 = Dx(t * (i+1) / N) * [0;0;1]; + fprintf(fn, "sphere { <%.4f,%.4f,%.4f>, at }\n", + v1(1,1), v1(3,1), v1(2,1)); + fprintf(fn, "cylinder { <%.4f,%.4f,%.4f>, <%.4f, %.4f, %.4f>, at }\n", + v1(1,1), v1(3,1), v1(2,1), v2(1,1), v2(3,1), v2(2,1)); + end + for i = (0:N-1) + v1 = Dx(t) * Dy(t * i / N) * [0;0;1]; + v2 = Dx(t) * Dy(t * (i+1) / N) * [0;0;1]; + fprintf(fn, "sphere { <%.4f,%.4f,%.4f>, at }\n", + v1(1,1), v1(3,1), v1(2,1)); + fprintf(fn, "cylinder { <%.4f,%.4f,%.4f>, <%.4f, %.4f, %.4f>, at }\n", + v1(1,1), v1(3,1), v1(2,1), v2(1,1), v2(3,1), v2(2,1)); + end + fprintf(fn, "sphere { <%.4f,%.4f,%.4f>, at }\n", + v2(1,1), v2(3,1), v2(2,1)); + fprintf(fn, "#end\n"); + fprintf(fn, "#declare finalXY = <%.4f, %.4f, %.4f>;\n", + v2(1,1), v2(3,1), v2(2,1)); + fprintf(fn, "#macro YXkurve()\n"); + for i = (0:N-1) + v1 = Dy(t * i / N) * [0;0;1]; + v2 = Dy(t * (i+1) / N) * [0;0;1]; + fprintf(fn, "sphere { <%.4f,%.4f,%.4f>, at }\n", + v1(1,1), v1(3,1), v1(2,1)); + fprintf(fn, "cylinder { <%.4f,%.4f,%.4f>, <%.4f, %.4f, %.4f>, at }\n", + v1(1,1), v1(3,1), v1(2,1), v2(1,1), v2(3,1), v2(2,1)); + end + for i = (0:N-1) + v1 = Dy(t) * Dx(t * i / N) * [0;0;1]; + v2 = Dy(t) * Dx(t * (i+1) / N) * [0;0;1]; + fprintf(fn, "sphere { <%.4f,%.4f,%.4f>, at }\n", + v1(1,1), v1(3,1), v1(2,1)); + fprintf(fn, "cylinder { <%.4f,%.4f,%.4f>, <%.4f, %.4f, %.4f>, at }\n", + v1(1,1), v1(3,1), v1(2,1), v2(1,1), v2(3,1), v2(2,1)); + end + fprintf(fn, "sphere { <%.4f,%.4f,%.4f>, at }\n", + v2(1,1), v2(3,1), v2(2,1)); + fprintf(fn, "#end\n"); + fprintf(fn, "#declare finalYX = <%.4f, %.4f, %.4f>;\n", + v2(1,1), v2(3,1), v2(2,1)); + + fclose(fn); + retval = 0; +end + +function retval = kurve(i) + n = pi / 180; + filename = sprintf("f/%04d.inc", i); + kurven(filename, n * i); +end + +for i = (1:60) + kurve(i); +end diff --git a/vorlesungen/slides/7/images/commutator.pov b/vorlesungen/slides/7/images/commutator.pov index 9ae11b9..8229a06 100644 --- a/vorlesungen/slides/7/images/commutator.pov +++ b/vorlesungen/slides/7/images/commutator.pov @@ -1,59 +1,59 @@ -// -// commutator.pov -// -// (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -// -#include "common.inc" - -sphere { O, 0.99 - pigment { - color rgbt<1,1,1,0.5> - } - finish { - specular 0.9 - metallic - } -} - -#declare filename = concat("f/", str(clock, -4, 0), ".inc"); - -#include filename - -#declare n1 = vcross(<0,1,0>, finalXY); -#declare n2 = vcross(<0,1,0>, finalYX); - -intersection { - sphere { O, 1 } - plane { -n1, 0 } - plane { n2, 0 } - pigment { - color rgb<0,0.4,0.1> - } - finish { - specular 0.9 - metallic - } -} - -union { - XYkurve() - pigment { - color Red - } - finish { - specular 0.9 - metallic - } -} - -union { - YXkurve() - pigment { - color Blue - } - finish { - specular 0.9 - metallic - } -} - +// +// commutator.pov +// +// (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +// +#include "common.inc" + +sphere { O, 0.99 + pigment { + color rgbt<1,1,1,0.5> + } + finish { + specular 0.9 + metallic + } +} + +#declare filename = concat("f/", str(clock, -4, 0), ".inc"); + +#include filename + +#declare n1 = vcross(<0,1,0>, finalXY); +#declare n2 = vcross(<0,1,0>, finalYX); + +intersection { + sphere { O, 1 } + plane { -n1, 0 } + plane { n2, 0 } + pigment { + color rgb<0,0.4,0.1> + } + finish { + specular 0.9 + metallic + } +} + +union { + XYkurve() + pigment { + color Red + } + finish { + specular 0.9 + metallic + } +} + +union { + YXkurve() + pigment { + color Blue + } + finish { + specular 0.9 + metallic + } +} + diff --git a/vorlesungen/slides/7/images/rodriguez.pov b/vorlesungen/slides/7/images/rodriguez.pov index 07aec19..62306f8 100644 --- a/vorlesungen/slides/7/images/rodriguez.pov +++ b/vorlesungen/slides/7/images/rodriguez.pov @@ -1,118 +1,118 @@ -// -// rodriguez.pov -// -// (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -// -#version 3.7; -#include "colors.inc" - -global_settings { - assumed_gamma 1 -} - -#declare imagescale 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-l, 0, 0 >, < l, 0, 0 >, at, White) -arrow(< 0, 0, -l >, < 0, 0, l >, at, White) -arrow(< 0, -l, 0 >, < 0, l, 0 >, at, White) - -arrow(O, X, at, Red) -arrow(O, K, at, Blue) - -#macro punkt(H,phi) - ((H-vdot(K,H)*K)*cos(phi) + vcross(K,H)*sin(phi) + vdot(K,X)*K) -#end - -cone { vdot(K, X) * K, r, O, 0 - pigment { - color rgbt<0.6,0.6,0.6,0.5> - } - finish { - specular 0.9 - metallic - } -} - - -union { - #declare phistep = pi / 100; - #declare phi = 0; - #while (phi < 2 * pi - phistep/2) - sphere { punkt(K, phi), at/2 } - cylinder { - punkt(X, phi), - punkt(X, phi + phistep), - at/2 - } - #declare phi = phi + phistep; - #end - pigment { - color Orange - } - finish { - specular 0.9 - metallic - } -} - -arrow(vdot(K,X)*K, punkt(X, 0), at, Yellow) -#declare Darkgreen = rgb<0,0.5,0>; -arrow(vdot(K,X)*K, punkt(X, pi/2), at, Darkgreen) +// +// rodriguez.pov +// +// (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +// +#version 3.7; +#include "colors.inc" + +global_settings { + assumed_gamma 1 +} + +#declare imagescale = 0.020; +#declare O = <0, 0, 0>; +#declare at = 0.015; + +camera { + location <8, 15, -50> + look_at <0.1, 0.475, 0> + right 16/9 * x * imagescale + up y * imagescale +} + +light_source { + <-4, 20, -50> color White + area_light <1,0,0> <0,0,1>, 10, 10 + adaptive 1 + jitter +} + +sky_sphere { + pigment { + color rgb<1,1,1> + } +} + +#macro arrow(from, to, arrowthickness, c) +#declare arrowdirection = vnormalize(to - from); +#declare arrowlength = vlength(to - from); +union { + sphere { + from, 1.1 * arrowthickness + } + cylinder { + from, + from + (arrowlength - 5 * arrowthickness) * arrowdirection, + arrowthickness + } + cone { + from + (arrowlength - 5 * arrowthickness) * arrowdirection, + 2 * arrowthickness, + to, + 0 + } + pigment { + color c + } + finish { + specular 0.9 + metallic + } +} +#end + +#declare K = vnormalize(<0.2,1,0.1>); +#declare X = vnormalize(<1.1,1,-1.2>); +#declare O = <0,0,0>; + +#declare r = vlength(vcross(K, X)) / 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100644 --- a/vorlesungen/slides/7/kommutator.tex +++ b/vorlesungen/slides/7/kommutator.tex @@ -1,166 +1,166 @@ -% -% template.tex -- slide template -% -% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -% -\bgroup -\definecolor{darkgreen}{rgb}{0,0.6,0} -\begin{frame}[t] -\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} -\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} -\frametitle{Kommutator in $\operatorname{SO}(3)$} -\vspace{-20pt} -\begin{center} -\begin{tikzpicture}[>=latex,thick] -\def\t{14.0cm} -\ifthenelse{\boolean{presentation}}{ -\only<1>{\node at (0,0) { -\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c01.jpg}};} -\only<2>{\node at (0,0) { -\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c02.jpg}};} -\only<3>{\node at (0,0) { -\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c03.jpg}};} -\only<4>{\node at (0,0) { -\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c04.jpg}};} -\only<5>{\node at (0,0) { -\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c05.jpg}};} -\only<6>{\node at (0,0) { 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(B) at (-1.1,2); -\coordinate (C) at (-2.1,-1.2); -\draw[->,color=red,line width=1.4pt] - (A) - to[out=-143,in=60] - (B) - to[out=-120,in=80] - (C); -%\fill[color=red] (B) circle[radius=0.08]; -\node[color=red] at (-1.2,1.5) [above left] {$D_{x,\alpha}$}; -\coordinate (D) at (0.3,3.2); -\coordinate (E) at (1.8,2.8); -\coordinate (F) at (5.2,-0.3); -\draw[->,color=blue,line width=1.4pt] - (D) - to[out=-10,in=157] - (E) - to[out=-23,in=120] - (F); -\fill[color=blue] (E) circle[radius=0.08]; -\node[color=blue] at (2.4,2.4) [above right] {$D_{y,\beta}$}; -\draw[->,color=darkgreen,line width=1.4pt] - (0.7,-3.1) to[out=1,in=-160] (3.9,-2.6); -\node[color=darkgreen] at (2.5,-3.4) {$D_{z,\gamma}$}; -\end{tikzpicture} -\end{center} -\end{frame} -\egroup +% +% template.tex -- slide template +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\definecolor{darkgreen}{rgb}{0,0.6,0} +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Kommutator in $\operatorname{SO}(3)$} +\vspace{-20pt} +\begin{center} +\begin{tikzpicture}[>=latex,thick] +\def\t{14.0cm} +\ifthenelse{\boolean{presentation}}{ +\only<1>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c01.jpg}};} +\only<2>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c02.jpg}};} +\only<3>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c03.jpg}};} +\only<4>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c04.jpg}};} +\only<5>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c05.jpg}};} +\only<6>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c06.jpg}};} +\only<7>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c07.jpg}};} +\only<8>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c08.jpg}};} +\only<9>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c09.jpg}};} +\only<10>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c10.jpg}};} +\only<11>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c11.jpg}};} +\only<12>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c12.jpg}};} +\only<13>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c13.jpg}};} +\only<14>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c14.jpg}};} +\only<15>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c15.jpg}};} +\only<16>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c16.jpg}};} +\only<17>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c17.jpg}};} +\only<18>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c18.jpg}};} +\only<19>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c19.jpg}};} +\only<20>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c20.jpg}};} +\only<21>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c21.jpg}};} +\only<22>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c22.jpg}};} +\only<23>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c23.jpg}};} +\only<24>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c24.jpg}};} +\only<25>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c25.jpg}};} +\only<26>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c26.jpg}};} +\only<27>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c27.jpg}};} +\only<28>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c28.jpg}};} +\only<29>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c29.jpg}};} +\only<30>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c30.jpg}};} +\only<31>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c31.jpg}};} +\only<32>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c32.jpg}};} +\only<33>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c33.jpg}};} +\only<34>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c34.jpg}};} +\only<35>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c35.jpg}};} +\only<36>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c36.jpg}};} +\only<37>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c37.jpg}};} +\only<38>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c38.jpg}};} +\only<39>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c39.jpg}};} +\only<40>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c40.jpg}};} +\only<41>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c41.jpg}};} +\only<42>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c42.jpg}};} +\only<43>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c43.jpg}};} +\only<44>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c44.jpg}};} +\only<45>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c45.jpg}};} +\only<46>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c46.jpg}};} +\only<47>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c47.jpg}};} +\only<48>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c48.jpg}};} +\only<49>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c49.jpg}};} +\only<50>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c50.jpg}};} +\only<51>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c51.jpg}};} +\only<52>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c52.jpg}};} +\only<53>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c53.jpg}};} +\only<54>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c54.jpg}};} +\only<55>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c55.jpg}};} +\only<56>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c56.jpg}};} +\only<57>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c57.jpg}};} +\only<58>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c58.jpg}};} +\only<59>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c59.jpg}};} +}{} +\only<60>{\node at (0,0) { +\includegraphics[width=\t]{../slides/7/images/c/c60.jpg}};} +\coordinate (A) at (-0.3,3); +\coordinate (B) at (-1.1,2); +\coordinate (C) at (-2.1,-1.2); +\draw[->,color=red,line width=1.4pt] + (A) + to[out=-143,in=60] + (B) + to[out=-120,in=80] + (C); +%\fill[color=red] (B) circle[radius=0.08]; +\node[color=red] at (-1.2,1.5) [above left] {$D_{x,\alpha}$}; +\coordinate (D) at (0.3,3.2); +\coordinate (E) at (1.8,2.8); +\coordinate (F) at (5.2,-0.3); +\draw[->,color=blue,line width=1.4pt] + (D) + to[out=-10,in=157] + (E) + to[out=-23,in=120] + (F); +\fill[color=blue] (E) circle[radius=0.08]; +\node[color=blue] at (2.4,2.4) [above right] {$D_{y,\beta}$}; +\draw[->,color=darkgreen,line width=1.4pt] + (0.7,-3.1) to[out=1,in=-160] (3.9,-2.6); +\node[color=darkgreen] at (2.5,-3.4) {$D_{z,\gamma}$}; +\end{tikzpicture} +\end{center} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/7/kurven.tex b/vorlesungen/slides/7/kurven.tex index e0690eb..bca8417 100644 --- a/vorlesungen/slides/7/kurven.tex +++ b/vorlesungen/slides/7/kurven.tex @@ -1,104 +1,104 @@ -% -% kurven.tex -- slide template -% -% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -% -\bgroup -\begin{frame}[t] -\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} -\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} -\frametitle{Kurven und Tangenten} -\vspace{-20pt} -\begin{columns}[t,onlytextwidth] -\begin{column}{0.48\textwidth} -\begin{block}{Kurven} -Kurve in $\mathbb{R}^n$: -\vspace{-12pt} -\[ -\gamma -\colon -I=[a,b] \to \mathbb{R}^n -: -t\mapsto \gamma(t) -\uncover<2->{ -= -\begin{pmatrix} -x_1(t)\\ -x_2(t)\\ -\vdots\\ -x_n(t) -\end{pmatrix} -} -\] -\vspace{-15pt} -\begin{center} -\begin{tikzpicture}[>=latex,thick] -\coordinate (A) at (1,0.5); -\coordinate (B) at (4,0.5); -\coordinate (C) at (2,2.2); -\coordinate (D) at (5,2); -\coordinate (E) at ($(C)+(80:2)$); - -\draw[color=red,line width=1.4pt] - (A) to[in=-160] (B) to[out=20,in=-100] (C) to[out=80] (D); -\fill[color=red] (C) circle[radius=0.06]; -\node[color=red] at (C) [left] {$\gamma(t)$}; - -\uncover<4->{ - \draw[->,color=blue,line width=1.4pt,shorten <= 0.06cm] (C) -- (E); - \node[color=blue] at (E) [right] {$\dot{\gamma}(t)$}; -} - -\uncover<2->{ - \draw[->] (-0.1,0) -- (5.9,0) coordinate[label={$x_1$}]; - \draw[->] (0,-0.1) -- (0,4.3) coordinate[label={right:$x_2$}]; -} -\end{tikzpicture} -\end{center} -\end{block} -\end{column} -\begin{column}{0.48\textwidth} -\uncover<4->{% -\begin{block}{Tangenten} -Ableitung -\[ -\frac{d}{dt}\gamma(t) -= -\dot{\gamma}(t) -= -\begin{pmatrix} -\dot{x}_1(t)\\ -\dot{x}_2(t)\\ -\vdots\\ -\dot{x}_n(t) -\end{pmatrix} -\] -\uncover<5->{% -Lineare Approximation: -\[ -\gamma(t+h) -= -\gamma(t) -+ -\dot{\gamma}(t) \cdot h -+ -o(h) -\]}% -\vspace{-10pt} -\begin{itemize} -\item<6-> -Sinnvoll, weil sowohl $\gamma(t)$ und $\dot{\gamma}(t)$ -in $\mathbb{R}^n$ liegen -\item<7-> -Gilt auch für -\[ -\operatorname{GL}_n(\mathbb{R}) -\uncover<8->{\subset M_n(\mathbb{R})} -\uncover<9->{ = \mathbb{R}^{n\times n}} -\] -\end{itemize} -\end{block}} -\end{column} -\end{columns} -\end{frame} -\egroup +% +% kurven.tex -- slide template +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Kurven und Tangenten} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Kurven} +Kurve in $\mathbb{R}^n$: +\vspace{-12pt} +\[ +\gamma +\colon +I=[a,b] \to \mathbb{R}^n +: +t\mapsto \gamma(t) +\uncover<2->{ += +\begin{pmatrix} +x_1(t)\\ +x_2(t)\\ +\vdots\\ +x_n(t) +\end{pmatrix} +} +\] +\vspace{-15pt} +\begin{center} +\begin{tikzpicture}[>=latex,thick] +\coordinate (A) at (1,0.5); +\coordinate (B) at (4,0.5); +\coordinate (C) at (2,2.2); +\coordinate (D) at (5,2); +\coordinate (E) at ($(C)+(80:2)$); + +\draw[color=red,line width=1.4pt] + (A) to[in=-160] (B) to[out=20,in=-100] (C) to[out=80] (D); +\fill[color=red] (C) circle[radius=0.06]; +\node[color=red] at (C) [left] {$\gamma(t)$}; + +\uncover<4->{ + \draw[->,color=blue,line width=1.4pt,shorten <= 0.06cm] (C) -- (E); + \node[color=blue] at (E) [right] {$\dot{\gamma}(t)$}; +} + +\uncover<2->{ + \draw[->] (-0.1,0) -- (5.9,0) coordinate[label={$x_1$}]; + \draw[->] (0,-0.1) -- (0,4.3) coordinate[label={right:$x_2$}]; +} +\end{tikzpicture} +\end{center} +\end{block} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<4->{% +\begin{block}{Tangenten} +Ableitung +\[ +\frac{d}{dt}\gamma(t) += +\dot{\gamma}(t) += +\begin{pmatrix} +\dot{x}_1(t)\\ +\dot{x}_2(t)\\ +\vdots\\ +\dot{x}_n(t) +\end{pmatrix} +\] +\uncover<5->{% +Lineare Approximation: +\[ +\gamma(t+h) += +\gamma(t) ++ +\dot{\gamma}(t) \cdot h ++ +o(h) +\]}% +\vspace{-10pt} +\begin{itemize} +\item<6-> +Sinnvoll, weil sowohl $\gamma(t)$ und $\dot{\gamma}(t)$ +in $\mathbb{R}^n$ liegen +\item<7-> +Gilt auch für +\[ +\operatorname{GL}_n(\mathbb{R}) +\uncover<8->{\subset M_n(\mathbb{R})} +\uncover<9->{ = \mathbb{R}^{n\times n}} +\] +\end{itemize} +\end{block}} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/7/liealgebra.tex b/vorlesungen/slides/7/liealgebra.tex index 574467b..59c9121 100644 --- a/vorlesungen/slides/7/liealgebra.tex +++ b/vorlesungen/slides/7/liealgebra.tex @@ -1,85 +1,85 @@ -% -% liealgebra.tex -- Lie-Algebra -% -% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -% -\bgroup -\begin{frame}[t] -\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} -\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} -\frametitle{Lie-Algebra} -\ifthenelse{\boolean{presentation}}{\vspace{-15pt}}{\vspace{-8pt}} -\begin{block}{Vektorraum} -Tangentialvektoren im Punkt $I$: -\begin{center} -\begin{tabular}{>{$}c<{$}|p{6cm}|>{$}c<{$}} -\text{Lie-Gruppe $G$}&Tangentialvektoren&\text{Lie-Algebra $LG$} \\ -\hline -\uncover<2->{ -\operatorname{GL}_n(\mathbb{R}) -& beliebige Matrizen -& M_n(\mathbb{R}) -} -\\ -\uncover<3->{ -\operatorname{O(n)} -& antisymmetrische Matrizen -& \operatorname{o}(n) -} -\\ -\uncover<4->{ -\operatorname{SL}_n(\mathbb{R}) -& spurlose Matrizen -& \operatorname{sl}_2(\mathbb{R}) -} -\\ -\uncover<5->{ -\operatorname{U(n)} -& antihermitesche Matrizen -& \operatorname{u}(n) -} -\\ -\uncover<6->{ -\operatorname{SU(n)} -& spurlose, antihermitesche Matrizen -& \operatorname{su}(n) -} -\end{tabular} -\end{center} -\end{block} -\vspace{-20pt} -\begin{columns}[t,onlytextwidth] -\begin{column}{0.40\textwidth} -\uncover<7->{% -\begin{block}{Lie-Klammer} -Kommutator: $[A,B] = AB-BA$ -\end{block}} -\uncover<8->{% -\begin{block}{Nachprüfen} -$[A,B]\in LG$ -für $A,B\in LG$ -\end{block}} -\end{column} -\begin{column}{0.56\textwidth} -\uncover<9->{% -\begin{block}{Algebraische Eigenschaften} -\begin{itemize} -\item<10-> antisymmetrisch: $[A,B]=-[B,A]$ -\item<11-> Jacobi-Identität -\[ -[A,[B,C]]+ -[B,[C,A]]+ -[C,[A,B]] -= 0 -\] -\end{itemize} -\vspace{-13pt} -\uncover<12->{% -{\usebeamercolor[fg]{title} -Beispiel:} $\mathbb{R}^3$ mit Vektorprodukt $\mathstrut = \operatorname{so}(3)$ -} -\end{block}} -\end{column} -\end{columns} -\end{frame} -\egroup +% +% liealgebra.tex -- Lie-Algebra +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Lie-Algebra} +\ifthenelse{\boolean{presentation}}{\vspace{-15pt}}{\vspace{-8pt}} +\begin{block}{Vektorraum} +Tangentialvektoren im Punkt $I$: +\begin{center} +\begin{tabular}{>{$}c<{$}|p{6cm}|>{$}c<{$}} +\text{Lie-Gruppe $G$}&Tangentialvektoren&\text{Lie-Algebra $LG$} \\ +\hline +\uncover<2->{ +\operatorname{GL}_n(\mathbb{R}) +& beliebige Matrizen +& M_n(\mathbb{R}) +} +\\ +\uncover<3->{ +\operatorname{O(n)} +& antisymmetrische Matrizen +& \operatorname{o}(n) +} +\\ +\uncover<4->{ +\operatorname{SL}_n(\mathbb{R}) +& spurlose Matrizen +& \operatorname{sl}_2(\mathbb{R}) +} +\\ +\uncover<5->{ +\operatorname{U(n)} +& antihermitesche Matrizen +& \operatorname{u}(n) +} +\\ +\uncover<6->{ +\operatorname{SU(n)} +& spurlose, antihermitesche Matrizen +& \operatorname{su}(n) +} +\end{tabular} +\end{center} +\end{block} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.40\textwidth} +\uncover<7->{% +\begin{block}{Lie-Klammer} +Kommutator: $[A,B] = AB-BA$ +\end{block}} +\uncover<8->{% +\begin{block}{Nachprüfen} +$[A,B]\in LG$ +für $A,B\in LG$ +\end{block}} +\end{column} +\begin{column}{0.56\textwidth} +\uncover<9->{% +\begin{block}{Algebraische Eigenschaften} +\begin{itemize} +\item<10-> antisymmetrisch: $[A,B]=-[B,A]$ +\item<11-> Jacobi-Identität +\[ +[A,[B,C]]+ +[B,[C,A]]+ +[C,[A,B]] += 0 +\] +\end{itemize} +\vspace{-13pt} +\uncover<12->{% +{\usebeamercolor[fg]{title} +Beispiel:} $\mathbb{R}^3$ mit Vektorprodukt $\mathstrut = \operatorname{so}(3)$ +} +\end{block}} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/7/mannigfaltigkeit.tex b/vorlesungen/slides/7/mannigfaltigkeit.tex index 077dc9d..f88042a 100644 --- a/vorlesungen/slides/7/mannigfaltigkeit.tex +++ b/vorlesungen/slides/7/mannigfaltigkeit.tex @@ -1,46 +1,46 @@ -% -% mannigfaltigkeit.tex -- Mannigfaltigkeit -% -% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -% -\bgroup -\begin{frame}[t] -\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} -\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} -\frametitle{Mannigfaltigkeit} -\vspace{-20pt} -\begin{columns}[t,onlytextwidth] -\begin{column}{0.48\textwidth} -\begin{center} -\includegraphics[width=\textwidth]{../../buch/chapters/60-gruppen/images/karten.pdf} -\end{center} -\end{column} -\begin{column}{0.48\textwidth} -\begin{block}{Definition} -\begin{itemize} -\item<2-> Karte: Abbildung $\varphi_\alpha\colon U_\alpha\to\mathbb{R}^n$ -\item<3-> differenzierbare Kartenwechsel: Koordinatenumrechnung im Überschneidungsgebiet -\[ -\varphi_\beta\circ\varphi_\alpha^{-1} -\colon -\varphi_\alpha(U_\alpha\cap U_\beta) -\to -\varphi_\beta(U_\alpha\cap U_\beta) -\] -\item<4-> Atlas: Menge von Karten, die die ganze Mannigfaltigkeit überdecken -\end{itemize} -\end{block} -\vspace{-7pt} -\uncover<5->{% -\begin{block}{Lokal$\mathstrut\cong\mathbb{R}^n$} -Differenzierbare Mannigfaltigkeiten sehen lokal wie $\mathbb{R}^n$ aus -\end{block}} -\vspace{-3pt} -\uncover<6->{% -\begin{block}{Lie-Gruppe} -Gruppe und Mannigfaltigkeit -\end{block}} -\end{column} -\end{columns} -\end{frame} -\egroup +% +% mannigfaltigkeit.tex -- Mannigfaltigkeit +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Mannigfaltigkeit} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{center} +\includegraphics[width=\textwidth]{../../buch/chapters/60-gruppen/images/karten.pdf} +\end{center} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Definition} +\begin{itemize} +\item<2-> Karte: Abbildung $\varphi_\alpha\colon U_\alpha\to\mathbb{R}^n$ +\item<3-> differenzierbare Kartenwechsel: Koordinatenumrechnung im Überschneidungsgebiet +\[ +\varphi_\beta\circ\varphi_\alpha^{-1} +\colon +\varphi_\alpha(U_\alpha\cap U_\beta) +\to +\varphi_\beta(U_\alpha\cap U_\beta) +\] +\item<4-> Atlas: Menge von Karten, die die ganze Mannigfaltigkeit überdecken +\end{itemize} +\end{block} +\vspace{-7pt} +\uncover<5->{% +\begin{block}{Lokal$\mathstrut\cong\mathbb{R}^n$} +Differenzierbare Mannigfaltigkeiten sehen lokal wie $\mathbb{R}^n$ aus +\end{block}} +\vspace{-3pt} +\uncover<6->{% +\begin{block}{Lie-Gruppe} +Gruppe und Mannigfaltigkeit +\end{block}} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/7/parameter.tex b/vorlesungen/slides/7/parameter.tex index 52c8e4a..afc67c5 100644 --- a/vorlesungen/slides/7/parameter.tex +++ b/vorlesungen/slides/7/parameter.tex @@ -1,107 +1,107 @@ -% -% parameter.tex -- Parametrisierung der Matrizen -% -% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -% -\bgroup -\definecolor{darkgreen}{rgb}{0,0.6,0} -\definecolor{darkyellow}{rgb}{1,0.8,0} -\begin{frame}[t] -\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} -\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} -\frametitle{Drehungen Parametrisieren} -\vspace{-20pt} -\begin{columns}[t,onlytextwidth] -\begin{column}{0.4\textwidth} -\begin{block}{Drehung um Achsen} -\vspace{-12pt} -\begin{align*} -\uncover<2->{ -D_{x,\alpha} -&= -\begin{pmatrix} -1&0&0\\0&\cos\alpha&-\sin\alpha\\0&\sin\alpha&\cos\alpha -\end{pmatrix} -} -\\ -\uncover<3->{ -D_{y,\beta} -&= -\begin{pmatrix} -\cos\beta&0&\sin\beta\\0&1&0\\-\sin\beta&0&\cos\beta -\end{pmatrix} -} -\\ -\uncover<4->{ -D_{z,\gamma} -&= -\begin{pmatrix} -\cos\gamma&-\sin\gamma&0\\\sin\gamma&\cos\gamma&0\\0&0&1 -\end{pmatrix} -} -\intertext{\uncover<5->{beliebige Drehung:}} -\uncover<5->{ -D -&= -D_{x,\alpha} -D_{y,\beta} -D_{z,\gamma} -} -\end{align*} -\end{block} -\end{column} -\begin{column}{0.56\textwidth} -\uncover<6->{% -\begin{block}{Drehung um $\vec{\omega}\in\mathbb{R}^3$: 3-dimensional} -\uncover<7->{% -$\omega=|\vec{\omega}|=\mathstrut$Drehwinkel -} -\\ -\uncover<8->{% -$\vec{k}=\vec{\omega}^0=\mathstrut$Drehachse -} -\[ -\uncover<9->{ -{\color{red}\vec{x}} -\mapsto -} -\uncover<10->{ -({\color{darkyellow}\vec{x} -(\vec{k}\cdot\vec{x})\vec{k}}) -\cos\omega -+ -} -\uncover<11->{ -({\color{darkgreen}\vec{x}\times\vec{k}}) \sin\omega -+ -} -\uncover<9->{ -{\color{blue}\vec{k}} (\vec{k}\cdot\vec{x}) -} -\] -\vspace{-40pt} -\begin{center} -\begin{tikzpicture}[>=latex,thick] -\uncover<9->{ - \node at (0,0) - {\includegraphics[width=\textwidth]{../slides/7/images/rodriguez.jpg}}; - \node[color=red] at (1.6,-0.9) {$\vec{x}$}; - \node[color=blue] at (0.5,2) {$\vec{k}$}; -} -\uncover<11->{ - \node[color=darkgreen] at (-3,1.1) {$\vec{x}\times\vec{k}$}; -} -\uncover<10->{ - \node[color=yellow] at (2.2,-0.2) - {$\vec{x}-(\vec{x}\cdot\vec{k})\vec{k}$}; -} -\end{tikzpicture} -\end{center} -\end{block}} -\end{column} -\end{columns} -\vspace{-15pt} -\uncover<5->{% -{\usebeamercolor[fg]{title}Dimension:} $\operatorname{SO}(3)$ ist eine -dreidimensionale Gruppe} -\end{frame} -\egroup +% +% parameter.tex -- Parametrisierung der Matrizen +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\definecolor{darkgreen}{rgb}{0,0.6,0} +\definecolor{darkyellow}{rgb}{1,0.8,0} +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Drehungen Parametrisieren} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.4\textwidth} +\begin{block}{Drehung um Achsen} +\vspace{-12pt} +\begin{align*} +\uncover<2->{ +D_{x,\alpha} +&= +\begin{pmatrix} +1&0&0\\0&\cos\alpha&-\sin\alpha\\0&\sin\alpha&\cos\alpha +\end{pmatrix} +} +\\ +\uncover<3->{ +D_{y,\beta} +&= +\begin{pmatrix} +\cos\beta&0&\sin\beta\\0&1&0\\-\sin\beta&0&\cos\beta +\end{pmatrix} +} +\\ +\uncover<4->{ +D_{z,\gamma} +&= +\begin{pmatrix} +\cos\gamma&-\sin\gamma&0\\\sin\gamma&\cos\gamma&0\\0&0&1 +\end{pmatrix} +} +\intertext{\uncover<5->{beliebige Drehung:}} +\uncover<5->{ +D +&= +D_{x,\alpha} +D_{y,\beta} +D_{z,\gamma} +} +\end{align*} +\end{block} +\end{column} +\begin{column}{0.56\textwidth} +\uncover<6->{% +\begin{block}{Drehung um $\vec{\omega}\in\mathbb{R}^3$: 3-dimensional} +\uncover<7->{% +$\omega=|\vec{\omega}|=\mathstrut$Drehwinkel +} +\\ +\uncover<8->{% +$\vec{k}=\vec{\omega}^0=\mathstrut$Drehachse +} +\[ +\uncover<9->{ +{\color{red}\vec{x}} +\mapsto +} +\uncover<10->{ +({\color{darkyellow}\vec{x} -(\vec{k}\cdot\vec{x})\vec{k}}) +\cos\omega ++ +} +\uncover<11->{ +({\color{darkgreen}\vec{x}\times\vec{k}}) \sin\omega ++ +} +\uncover<9->{ +{\color{blue}\vec{k}} (\vec{k}\cdot\vec{x}) +} +\] +\vspace{-40pt} +\begin{center} +\begin{tikzpicture}[>=latex,thick] +\uncover<9->{ + \node at (0,0) + {\includegraphics[width=\textwidth]{../slides/7/images/rodriguez.jpg}}; + \node[color=red] at (1.6,-0.9) {$\vec{x}$}; + \node[color=blue] at (0.5,2) {$\vec{k}$}; +} +\uncover<11->{ + \node[color=darkgreen] at (-3,1.1) {$\vec{x}\times\vec{k}$}; +} +\uncover<10->{ + \node[color=yellow] at (2.2,-0.2) + {$\vec{x}-(\vec{x}\cdot\vec{k})\vec{k}$}; +} +\end{tikzpicture} +\end{center} +\end{block}} +\end{column} +\end{columns} +\vspace{-15pt} +\uncover<5->{% +{\usebeamercolor[fg]{title}Dimension:} $\operatorname{SO}(3)$ ist eine +dreidimensionale Gruppe} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/7/semi.tex b/vorlesungen/slides/7/semi.tex index 66b8d27..d74b7d0 100644 --- a/vorlesungen/slides/7/semi.tex +++ b/vorlesungen/slides/7/semi.tex @@ -1,117 +1,117 @@ -% -% semi.tex -- Beispiele: semidirekte Produkte -% -% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -% -\bgroup -\begin{frame}[t] -\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} -\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} -\frametitle{Drehung/Skalierung und Verschiebung} -\vspace{-20pt} -\begin{columns}[t,onlytextwidth] -\begin{column}{0.48\textwidth} -\begin{block}{Skalierung und Verschiebung} -Gruppe $G=\{(e^s,t)\;|\;s,t\in\mathbb{R}\}$ -\\ -Wirkung auf $\mathbb{R}$: -\[ -x\mapsto \underbrace{e^s\cdot x}_{\text{Skalierung}} \mathstrut+ t -\] -\end{block} -\end{column} -\begin{column}{0.48\textwidth} -\uncover<2->{% -\begin{block}{Drehung und Verschiebung} -Gruppe -$G= -\{ (\alpha,\vec{t}) -\;|\; -\alpha\in\mathbb{R},\vec{t}\in\mathbb{R}^2 -\}$ -Wirkung auf $\mathbb{R}^2$: -\[ -\vec{x}\mapsto \underbrace{D_\alpha \vec{x}}_{\text{Drehung}} \mathstrut+ \vec{t} -\] -\end{block}} -\end{column} -\end{columns} -\vspace{-15pt} -\begin{columns}[t,onlytextwidth] -\begin{column}{0.48\textwidth} -\uncover<3->{% -\begin{block}{Verknüpfung} -\vspace{-15pt} -\begin{align*} -(e^{s_1},t_1)(e^{s_2},t_2)x -&\uncover<4->{= -(e^{s_1},t_1)(e^{s_2}x+t_2)} -\\ -&\uncover<5->{= -e^{s_1+s_2}x + e^{s_1}t_2+t_1} -\\ -\uncover<6->{ -(e^{s_1},t_1)(e^{s_2},t_2) -&= -(e^{s_1}e^{s_2},t_1+e^{s_1}t_2)} -\end{align*} -\end{block}} -\end{column} -\begin{column}{0.48\textwidth} -\uncover<7->{% -\begin{block}{Verknüpfung} -\vspace{-15pt} -\begin{align*} -(\alpha_1,\vec{t}_1) -(\alpha_2,\vec{t}_2) -\vec{x} -&\uncover<8->{= -(\alpha_1,\vec{t}_1)(D_{\alpha_2}\vec{x}+\vec{t}_2)} -\\ -&\uncover<9->{=D_{\alpha_1+\alpha_2}\vec{x} + D_{\alpha_1}\vec{t}_2+\vec{t}_1} -\\ -\uncover<10->{ -(\alpha_1,\vec{t}_1) -(\alpha_2,\vec{t}_2) -&= -(\alpha_1+\alpha_2, D_{\alpha_1}\vec{t}_2+\vec{t}_1) -} -\end{align*} -\end{block}} -\end{column} -\end{columns} -\vspace{-10pt} -\begin{columns}[t,onlytextwidth] -\begin{column}{0.48\textwidth} -\uncover<11->{% -\begin{block}{Matrixschreibweise} -\vspace{-12pt} -\[ -g=(e^s,t) = -\begin{pmatrix} -e^s&t\\ -0&1 -\end{pmatrix} -\quad\text{auf}\quad -\begin{pmatrix}x\\1\end{pmatrix} -\] -\end{block}} -\end{column} -\begin{column}{0.48\textwidth} -\uncover<12->{% -\begin{block}{Matrixschreibweise} -\vspace{-12pt} -\[ -g=(\alpha,\vec{t}) = -\begin{pmatrix} -D_{\alpha}&\vec{t}\\ -0&1 -\end{pmatrix} -\quad\text{auf}\quad -\begin{pmatrix}\vec{x}\\1\end{pmatrix} -\] -\end{block}} -\end{column} -\end{columns} -\end{frame} -\egroup +% +% semi.tex -- Beispiele: semidirekte Produkte +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Drehung/Skalierung und Verschiebung} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Skalierung und Verschiebung} +Gruppe $G=\{(e^s,t)\;|\;s,t\in\mathbb{R}\}$ +\\ +Wirkung auf $\mathbb{R}$: +\[ +x\mapsto \underbrace{e^s\cdot x}_{\text{Skalierung}} \mathstrut+ t +\] +\end{block} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<2->{% +\begin{block}{Drehung und Verschiebung} +Gruppe +$G= +\{ (\alpha,\vec{t}) +\;|\; +\alpha\in\mathbb{R},\vec{t}\in\mathbb{R}^2 +\}$ +Wirkung auf $\mathbb{R}^2$: +\[ +\vec{x}\mapsto \underbrace{D_\alpha \vec{x}}_{\text{Drehung}} \mathstrut+ \vec{t} +\] +\end{block}} +\end{column} +\end{columns} +\vspace{-15pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<3->{% +\begin{block}{Verknüpfung} +\vspace{-15pt} +\begin{align*} +(e^{s_1},t_1)(e^{s_2},t_2)x +&\uncover<4->{= +(e^{s_1},t_1)(e^{s_2}x+t_2)} +\\ +&\uncover<5->{= +e^{s_1+s_2}x + e^{s_1}t_2+t_1} +\\ +\uncover<6->{ +(e^{s_1},t_1)(e^{s_2},t_2) +&= +(e^{s_1}e^{s_2},t_1+e^{s_1}t_2)} +\end{align*} +\end{block}} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<7->{% +\begin{block}{Verknüpfung} +\vspace{-15pt} +\begin{align*} +(\alpha_1,\vec{t}_1) +(\alpha_2,\vec{t}_2) +\vec{x} +&\uncover<8->{= +(\alpha_1,\vec{t}_1)(D_{\alpha_2}\vec{x}+\vec{t}_2)} +\\ +&\uncover<9->{=D_{\alpha_1+\alpha_2}\vec{x} + D_{\alpha_1}\vec{t}_2+\vec{t}_1} +\\ +\uncover<10->{ +(\alpha_1,\vec{t}_1) +(\alpha_2,\vec{t}_2) +&= +(\alpha_1+\alpha_2, D_{\alpha_1}\vec{t}_2+\vec{t}_1) +} +\end{align*} +\end{block}} +\end{column} +\end{columns} +\vspace{-10pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<11->{% +\begin{block}{Matrixschreibweise} +\vspace{-12pt} +\[ +g=(e^s,t) = +\begin{pmatrix} +e^s&t\\ +0&1 +\end{pmatrix} +\quad\text{auf}\quad +\begin{pmatrix}x\\1\end{pmatrix} +\] +\end{block}} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<12->{% +\begin{block}{Matrixschreibweise} +\vspace{-12pt} +\[ +g=(\alpha,\vec{t}) = +\begin{pmatrix} +D_{\alpha}&\vec{t}\\ +0&1 +\end{pmatrix} +\quad\text{auf}\quad +\begin{pmatrix}\vec{x}\\1\end{pmatrix} +\] +\end{block}} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/7/sl2.tex b/vorlesungen/slides/7/sl2.tex index a65b4f6..58e87a1 100644 --- a/vorlesungen/slides/7/sl2.tex +++ b/vorlesungen/slides/7/sl2.tex @@ -1,242 +1,242 @@ -% -% sl2.tex -- Beispiel: Parametrisierung von SL_2(R) -% -% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -% -\bgroup -\begin{frame}[t,fragile] -\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} -\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} -\frametitle{$\operatorname{SL}_2(\mathbb{R})\subset\operatorname{GL}_n(\mathbb{R})$} -\vspace{-20pt} -\begin{columns}[t,onlytextwidth] -\begin{column}{0.44\textwidth} -\begin{block}{Determinante} -\[ -A=\begin{pmatrix} -a&b\\ -c&d -\end{pmatrix} -\;\Rightarrow\; -\det A = ad-bc -\] -\end{block} -\end{column} -\begin{column}{0.52\textwidth} -\begin{block}{Dimension} -\[ -4\; \text{Variablen} -- -1\; \text{Bedingung} -= -3\; \text{Dimensionen} -\] -\end{block} -\end{column} -\end{columns} -\vspace{-10pt} -\uncover<3->{% -\begin{columns}[t,onlytextwidth] -\def\s{0.94} -\begin{column}{0.33\textwidth} -\begin{center} -\begin{tikzpicture}[>=latex,thick,scale=\s] -\begin{scope} - \clip (-2.1,-2.1) rectangle (2.3,2.3); - \fill[color=blue!20] (-1,-1) rectangle (1,1); - \foreach \x in {-2,...,2}{ - \draw[color=blue,line width=0.3pt] (\x,-3) -- (\x,3); - } - \foreach \y in {-2,...,2}{ - \draw[color=blue,line width=0.3pt] (-3,\y) -- (3,\y); - } - \ifthenelse{\boolean{presentation}}{ - \foreach \d in {4,...,10}{ - \only<\d>{ - \pgfmathparse{1+(\d-4)/10} - \xdef\t{\pgfmathresult} - \fill[color=red!40,opacity=0.5] - ({-\t},{-1/\t}) rectangle (\t,{1/\t}); - \foreach \x in {-2,...,2}{ - \draw[color=red,line width=0.3pt] - ({\x*\t},-3) -- ({\x*\t},3); - } - \foreach \y in {-3,...,3}{ - \draw[color=red,line width=0.3pt] - (-3,{\y/\t}) -- (3,{\y/\t}); - } - } - } - }{} - \uncover<11->{ - \xdef\t{1.6} - \fill[color=red!40,opacity=0.5] - ({-\t},{-1/\t}) rectangle (\t,{1/\t}); - \foreach \x in {-2,...,2}{ - \draw[color=red,line width=0.3pt] - ({\x*\t},-3) -- ({\x*\t},3); - } - \foreach \y in {-3,...,3}{ - \draw[color=red,line width=0.3pt] - (-3,{\y/\t}) -- (3,{\y/\t}); - } - } -\end{scope} -\draw[->] (-2.1,0) -- (2.3,0) coordinate[label={$x$}]; -\draw[->] (0,-2.1) -- (0,2.3) coordinate[label={right:$y$}]; -\uncover<3->{% - \fill[color=white,opacity=0.8] (-1.5,-2.8) rectangle (1.5,-1.3); - \node at (0,-2.1) {$ - D - = - \begin{pmatrix} e^t & 0 \\ 0 & e^{-t} \end{pmatrix} - $}; -} -\end{tikzpicture} -\end{center} -\end{column} -\begin{column}{0.33\textwidth} -\begin{center} -\begin{tikzpicture}[>=latex,thick,scale=\s] -\fill[color=blue!20] (-1,-1) rectangle (1,1); -\begin{scope} - \clip (-2.1,-2.1) rectangle (2.3,2.3); - \foreach \x in {-2,...,2}{ - \draw[color=blue,line width=0.3pt] (\x,-3) -- (\x,3); - } - \foreach \y in {-2,...,2}{ - \draw[color=blue,line width=0.3pt] (-3,\y) -- (3,\y); - } - \ifthenelse{\boolean{presentation}}{ - \foreach \d in {11,...,17}{ - \only<\d>{ - \pgfmathparse{(\d-11)/10} - \xdef\t{\pgfmathresult} - \fill[color=red!40,opacity=0.5] - ({-1+\t*(-1)},{-1}) - -- - ({1+\t*(-1)},{-1}) - -- - ({1+\t},{1}) - -- - ({-1+\t},{1}) - -- cycle; - \foreach \x in {-3,...,3}{ - \draw[color=red,line width=0.3pt] - ({\x+\t*(-3)},-3) -- ({\x+\t*(3)},3); - } - \foreach \y in {-3,...,3}{ - \draw[color=red,line width=0.3pt] - ({-3+\t*\y},\y) -- ({3+\t*\y},\y); - } - } - } - }{} - \uncover<18->{ - \xdef\t{0.6} - \fill[color=red!40,opacity=0.5] - ({-1+\t*(-1)},{-1}) - -- - ({1+\t*(-1)},{-1}) - -- - ({1+\t},{1}) - -- - ({-1+\t},{1}) - -- cycle; - \foreach \x in {-3,...,3}{ - \draw[color=red,line width=0.3pt] - ({\x+\t*(-3)},-3) -- ({\x+\t*(3)},3); - } - \foreach \y in {-3,...,3}{ - \draw[color=red,line width=0.3pt] - ({-3+\t*\y},\y) -- ({3+\t*\y},\y); - } - } -\end{scope} -\draw[->] (-2.1,0) -- (2.3,0) coordinate[label={$x$}]; -\draw[->] (0,-2.1) -- (0,2.3) coordinate[label={right:$y$}]; -\uncover<11->{ - \fill[color=white,opacity=0.8] (-1.5,-2.8) rectangle (1.5,-1.3); - \node at (0,-2.1) {$ - S - = - \begin{pmatrix} 1&s\\ 0&1\end{pmatrix} - $}; -} -\end{tikzpicture} -\end{center} -\end{column} -\begin{column}{0.33\textwidth} -\begin{center} -\begin{tikzpicture}[>=latex,thick,scale=\s] -\fill[color=blue!20] (-1,-1) rectangle (1,1); -\begin{scope} - \clip (-2.1,-2.1) rectangle (2.3,2.3); - \foreach \x in {-2,...,2}{ - \draw[color=blue,line width=0.3pt] (\x,-3) -- (\x,3); - } - \foreach \y in {-2,...,2}{ - \draw[color=blue,line width=0.3pt] (-3,\y) -- (3,\y); - } - \ifthenelse{\boolean{presentation}}{ - \foreach \d in {18,...,24}{ - \only<\d>{ - \pgfmathparse{(\d-18)/10} - \xdef\t{\pgfmathresult} - \fill[color=red!40,opacity=0.5] - (-1,{\t*(-1)-1}) - -- - (1,{\t*1-1}) - -- - (1,{\t*1+1}) - -- - (-1,{\t*(-1)+1}) - -- cycle; - \foreach \x in {-3,...,3}{ - \draw[color=red,line width=0.3pt] - (\x,{\x*\t-3}) -- (\x,{\x*\t+3}); - } - \foreach \y in {-3,...,3}{ - \draw[color=red,line width=0.3pt] - (-3,{-3*\t+\y}) -- (3,{3*\t+\y}); - } - } - } - }{} - \uncover<25->{ - \xdef\t{0.6} - \fill[color=red!40,opacity=0.5] - (-1,{\t*(-1)-1}) - -- - (1,{\t*1-1}) - -- - (1,{\t*1+1}) - -- - (-1,{\t*(-1)+1}) - -- cycle; - \foreach \x in {-3,...,3}{ - \draw[color=red,line width=0.3pt] - (\x,{\x*\t-3}) -- (\x,{\x*\t+3}); - } - \foreach \y in {-3,...,3}{ - \draw[color=red,line width=0.3pt] - (-3,{-3*\t+\y}) -- (3,{3*\t+\y}); - } - } -\end{scope} -\draw[->] (-2.1,0) -- (2.3,0) coordinate[label={$x$}]; -\draw[->] (0,-2.1) -- (0,2.3) coordinate[label={right:$y$}]; -\uncover<18->{% -\fill[color=white,opacity=0.8] (-1.5,-2.8) rectangle (1.5,-1.3); - \node at (0,-2.1) {$ - T - = - \begin{pmatrix} 1&0\\t&1\end{pmatrix} - $}; -} -\end{tikzpicture} -\end{center} -\end{column} -\end{columns}} -\end{frame} -\egroup +% +% sl2.tex -- Beispiel: Parametrisierung von SL_2(R) +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\begin{frame}[t,fragile] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{$\operatorname{SL}_2(\mathbb{R})\subset\operatorname{GL}_n(\mathbb{R})$} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.44\textwidth} +\begin{block}{Determinante} +\[ +A=\begin{pmatrix} +a&b\\ +c&d +\end{pmatrix} +\;\Rightarrow\; +\det A = ad-bc +\] +\end{block} +\end{column} +\begin{column}{0.52\textwidth} +\begin{block}{Dimension} +\[ +4\; \text{Variablen} +- +1\; \text{Bedingung} += +3\; \text{Dimensionen} +\] +\end{block} +\end{column} +\end{columns} +\vspace{-10pt} +\uncover<3->{% +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\def\s{0.94} +\begin{column}{0.33\textwidth} +\begin{center} +\begin{tikzpicture}[>=latex,thick,scale=\s] +\begin{scope} + \clip (-2.1,-2.1) rectangle (2.3,2.3); + \fill[color=blue!20] (-1,-1) rectangle (1,1); + \foreach \x in {-2,...,2}{ + \draw[color=blue,line width=0.3pt] (\x,-3) -- (\x,3); + } + \foreach \y in {-2,...,2}{ + \draw[color=blue,line width=0.3pt] (-3,\y) -- (3,\y); + } + \ifthenelse{\boolean{presentation}}{ + \foreach \d in {4,...,10}{ + \only<\d>{ + \pgfmathparse{1+(\d-4)/10} + \xdef\t{\pgfmathresult} + \fill[color=red!40,opacity=0.5] + ({-\t},{-1/\t}) rectangle (\t,{1/\t}); + \foreach \x in {-2,...,2}{ + \draw[color=red,line width=0.3pt] + ({\x*\t},-3) -- ({\x*\t},3); + } + \foreach \y in {-3,...,3}{ + \draw[color=red,line width=0.3pt] + (-3,{\y/\t}) -- (3,{\y/\t}); + } + } + } + }{} + \uncover<11->{ + \xdef\t{1.6} + \fill[color=red!40,opacity=0.5] + ({-\t},{-1/\t}) rectangle (\t,{1/\t}); + \foreach \x in {-2,...,2}{ + \draw[color=red,line width=0.3pt] + ({\x*\t},-3) -- ({\x*\t},3); + } + \foreach \y in {-3,...,3}{ + \draw[color=red,line width=0.3pt] + (-3,{\y/\t}) -- (3,{\y/\t}); + } + } +\end{scope} +\draw[->] (-2.1,0) -- (2.3,0) coordinate[label={$x$}]; +\draw[->] (0,-2.1) -- (0,2.3) coordinate[label={right:$y$}]; +\uncover<3->{% + \fill[color=white,opacity=0.8] (-1.5,-2.8) rectangle (1.5,-1.3); + \node at (0,-2.1) {$ + D + = + \begin{pmatrix} e^t & 0 \\ 0 & e^{-t} \end{pmatrix} + $}; +} +\end{tikzpicture} +\end{center} +\end{column} +\begin{column}{0.33\textwidth} +\begin{center} +\begin{tikzpicture}[>=latex,thick,scale=\s] +\fill[color=blue!20] (-1,-1) rectangle (1,1); +\begin{scope} + \clip (-2.1,-2.1) rectangle (2.3,2.3); + \foreach \x in {-2,...,2}{ + \draw[color=blue,line width=0.3pt] (\x,-3) -- (\x,3); + } + \foreach \y in {-2,...,2}{ + \draw[color=blue,line width=0.3pt] (-3,\y) -- (3,\y); + } + \ifthenelse{\boolean{presentation}}{ + \foreach \d in {11,...,17}{ + \only<\d>{ + \pgfmathparse{(\d-11)/10} + \xdef\t{\pgfmathresult} + \fill[color=red!40,opacity=0.5] + ({-1+\t*(-1)},{-1}) + -- + ({1+\t*(-1)},{-1}) + -- + ({1+\t},{1}) + -- + ({-1+\t},{1}) + -- cycle; + \foreach \x in {-3,...,3}{ + \draw[color=red,line width=0.3pt] + ({\x+\t*(-3)},-3) -- ({\x+\t*(3)},3); + } + \foreach \y in {-3,...,3}{ + \draw[color=red,line width=0.3pt] + ({-3+\t*\y},\y) -- ({3+\t*\y},\y); + } + } + } + }{} + \uncover<18->{ + \xdef\t{0.6} + \fill[color=red!40,opacity=0.5] + ({-1+\t*(-1)},{-1}) + -- + ({1+\t*(-1)},{-1}) + -- + ({1+\t},{1}) + -- + ({-1+\t},{1}) + -- cycle; + \foreach \x in {-3,...,3}{ + \draw[color=red,line width=0.3pt] + ({\x+\t*(-3)},-3) -- ({\x+\t*(3)},3); + } + \foreach \y in {-3,...,3}{ + \draw[color=red,line width=0.3pt] + ({-3+\t*\y},\y) -- ({3+\t*\y},\y); + } + } +\end{scope} +\draw[->] (-2.1,0) -- (2.3,0) coordinate[label={$x$}]; +\draw[->] (0,-2.1) -- (0,2.3) coordinate[label={right:$y$}]; +\uncover<11->{ + \fill[color=white,opacity=0.8] (-1.5,-2.8) rectangle (1.5,-1.3); + \node at (0,-2.1) {$ + S + = + \begin{pmatrix} 1&s\\ 0&1\end{pmatrix} + $}; +} +\end{tikzpicture} +\end{center} +\end{column} +\begin{column}{0.33\textwidth} +\begin{center} +\begin{tikzpicture}[>=latex,thick,scale=\s] +\fill[color=blue!20] (-1,-1) rectangle (1,1); +\begin{scope} + \clip (-2.1,-2.1) rectangle (2.3,2.3); + \foreach \x in {-2,...,2}{ + \draw[color=blue,line width=0.3pt] (\x,-3) -- (\x,3); + } + \foreach \y in {-2,...,2}{ + \draw[color=blue,line width=0.3pt] (-3,\y) -- (3,\y); + } + \ifthenelse{\boolean{presentation}}{ + \foreach \d in {18,...,24}{ + \only<\d>{ + \pgfmathparse{(\d-18)/10} + \xdef\t{\pgfmathresult} + \fill[color=red!40,opacity=0.5] + (-1,{\t*(-1)-1}) + -- + (1,{\t*1-1}) + -- + (1,{\t*1+1}) + -- + (-1,{\t*(-1)+1}) + -- cycle; + \foreach \x in {-3,...,3}{ + \draw[color=red,line width=0.3pt] + (\x,{\x*\t-3}) -- (\x,{\x*\t+3}); + } + \foreach \y in {-3,...,3}{ + \draw[color=red,line width=0.3pt] + (-3,{-3*\t+\y}) -- (3,{3*\t+\y}); + } + } + } + }{} + \uncover<25->{ + \xdef\t{0.6} + \fill[color=red!40,opacity=0.5] + (-1,{\t*(-1)-1}) + -- + (1,{\t*1-1}) + -- + (1,{\t*1+1}) + -- + (-1,{\t*(-1)+1}) + -- cycle; + \foreach \x in {-3,...,3}{ + \draw[color=red,line width=0.3pt] + (\x,{\x*\t-3}) -- (\x,{\x*\t+3}); + } + \foreach \y in {-3,...,3}{ + \draw[color=red,line width=0.3pt] + (-3,{-3*\t+\y}) -- (3,{3*\t+\y}); + } + } +\end{scope} +\draw[->] (-2.1,0) -- (2.3,0) coordinate[label={$x$}]; +\draw[->] (0,-2.1) -- (0,2.3) coordinate[label={right:$y$}]; +\uncover<18->{% +\fill[color=white,opacity=0.8] (-1.5,-2.8) rectangle (1.5,-1.3); + \node at (0,-2.1) {$ + T + = + \begin{pmatrix} 1&0\\t&1\end{pmatrix} + $}; +} +\end{tikzpicture} +\end{center} +\end{column} +\end{columns}} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/7/symmetrien.tex b/vorlesungen/slides/7/symmetrien.tex index 35d62d8..8931a24 100644 --- a/vorlesungen/slides/7/symmetrien.tex +++ b/vorlesungen/slides/7/symmetrien.tex @@ -1,145 +1,145 @@ -% -% symmetrien.tex -- Symmetrien -% -% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule -% -\bgroup -\definecolor{darkgreen}{rgb}{0,0.6,0} -\begin{frame}[t] -\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} -\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} -\frametitle{Symmetrien} -\vspace{-20pt} -\begin{columns}[t,onlytextwidth] -\begin{column}{0.48\textwidth} -\begin{block}{Diskrete Symmetrien} -\begin{itemize} -\item<2-> -Ebenen-Spiegelung: -\[ -{\tiny -\begin{pmatrix*}[r] x_1\\x_2\\x_3 \end{pmatrix*} -} -\mapsto -{\tiny -\begin{pmatrix*}[r]-x_1\\x_2\\x_3 \end{pmatrix*} -} -\uncover<4->{\!,\; -\vec{x} -\mapsto -\vec{x} -2 (\vec{n}\cdot\vec{x}) \vec{n} -} -\] -\vspace{-10pt} -\begin{center} -\begin{tikzpicture}[>=latex,thick] -\def\a{10} -\def\b{50} -\def\r{2} -\coordinate (O) at (0,0); -\coordinate (A) at (\b:\r); -\coordinate (B) at ({180+2*\a-\b}:\r); -\coordinate (C) at ({90+\a}:{\r*cos(90+\a-\b)}); -\coordinate (N) at (\a:2); -\coordinate (D) at (\a:{\r*cos(\b-\a)}); -\uncover<3->{ -\clip (-2.5,-0.45) rectangle (2.5,1.95); - - \fill[color=darkgreen!20] (O) -- ({\a-90}:0.2) arc ({\a-90}:\a:0.2) - -- cycle; - \draw[->,color=darkgreen] (O) -- (N); - \node[color=darkgreen] at (N) [above] {$\vec{n}$}; - - - \fill[color=blue!20] (C) -- ($(C)+(\a:0.2)$) arc (\a:{90+\a}:0.2) - -- cycle; - \fill[color=red] (O) circle[radius=0.06]; - \draw[color=red] ({\a-90}:2) -- ({\a+90}:2); - \fill[color=blue] (C) circle[radius=0.06]; - \draw[color=blue,line width=0.1pt] (A) -- (D); - \node[color=darkgreen] at (D) [below,rotate=\a] - {$(\vec{n}\cdot\vec{x})\vec{n}$}; - \draw[color=blue,line width=0.5pt] (A)--(B); - - \node[color=blue] at (A) [above right] {$\vec{x}$}; - \node[color=blue] at (B) [above left] {$\vec{x}'$}; - - \node[color=red] at (O) [below left] {$O$}; - - \draw[->,color=blue,shorten <= 0.06cm,line width=1.4pt] (O) -- (A); - \draw[->,color=blue,shorten <= 0.06cm,line width=1.4pt] (O) -- (B); -} - -\end{tikzpicture} -\end{center} -\vspace{-5pt} -$\vec{n}$ ein Einheitsnormalenvektor auf der Ebene, $|\vec{n}|=1$ -\item<5-> -Punkt-Spiegelung: -\[ -{\tiny -\begin{pmatrix*}[r] x_1\\x_2\\x_3 \end{pmatrix*} -} -\mapsto -- -{\tiny -\begin{pmatrix*}[r]x_1\\x_2\\x_3 \end{pmatrix*} -} -\] -\end{itemize} -\end{block} -\end{column} -\begin{column}{0.48\textwidth} -\uncover<6->{% -\begin{block}{Kontinuierliche Symmetrien} -\begin{itemize} -\item<7-> Translation: -\( -\vec{x} \mapsto \vec{x} + \vec{t} -\) -\item<8-> Drehung: -\vspace{-3pt} -\begin{center} -\begin{tikzpicture}[>=latex,thick] -\def\a{25} -\def\r{1.3} -\coordinate (O) at (0,0); -\begin{scope} -\clip (-1.1,-0.1) rectangle (2.3,2.3); -\draw[color=red] (O) circle[radius=2]; -\fill[color=blue!20] (O) -- (0:\r) arc (0:\a:\r) -- cycle; -\fill[color=blue!20] (O) -- (90:\r) arc (90:{90+\a}:\r) -- cycle; -\node at ({0.5*\a}:1) {$\alpha$}; -\node at ({90+0.5*\a}:1) {$\alpha$}; -\draw[->,color=blue,line width=1.4pt] (O) -- (\a:2); -\draw[->,color=darkgreen,line width=1.4pt] (O) -- ({90+\a}:2); -\end{scope} -\draw[->] (-1.1,0) -- (2.3,0) coordinate[label={$x$}]; -\draw[->] (0,-0.1) -- (0,2.3) coordinate[label={right:$y$}]; -\end{tikzpicture} -\end{center} -\[ -\uncover<9->{% -\begin{pmatrix}x\\y\end{pmatrix} -\mapsto -\begin{pmatrix} -{\color{blue}\cos\alpha}&{\color{darkgreen}-\sin\alpha}\\ -{\color{blue}\sin\alpha}&{\color{darkgreen}\phantom{-}\cos\alpha} -\end{pmatrix} -\begin{pmatrix}x\\y\end{pmatrix} -} -\] -\end{itemize} -\end{block}} -\vspace{-10pt} -\uncover<10->{% -\begin{block}{Definition} -Längen/Winkel bleiben erhalten -\\ -\uncover<11->{% -$\Rightarrow$ $\exists$ Erhaltungsgrösse} -\end{block}} -\end{column} -\end{columns} -\end{frame} -\egroup +% +% symmetrien.tex -- Symmetrien +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\definecolor{darkgreen}{rgb}{0,0.6,0} +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Symmetrien} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Diskrete Symmetrien} +\begin{itemize} +\item<2-> +Ebenen-Spiegelung: +\[ +{\tiny +\begin{pmatrix*}[r] x_1\\x_2\\x_3 \end{pmatrix*} +} +\mapsto +{\tiny +\begin{pmatrix*}[r]-x_1\\x_2\\x_3 \end{pmatrix*} +} +\uncover<4->{\!,\; +\vec{x} +\mapsto +\vec{x} -2 (\vec{n}\cdot\vec{x}) \vec{n} +} +\] +\vspace{-10pt} +\begin{center} +\begin{tikzpicture}[>=latex,thick] +\def\a{10} +\def\b{50} +\def\r{2} +\coordinate (O) at (0,0); +\coordinate (A) at (\b:\r); +\coordinate (B) at ({180+2*\a-\b}:\r); +\coordinate (C) at ({90+\a}:{\r*cos(90+\a-\b)}); +\coordinate (N) at (\a:2); +\coordinate (D) at (\a:{\r*cos(\b-\a)}); +\uncover<3->{ +\clip (-2.5,-0.45) rectangle (2.5,1.95); + + \fill[color=darkgreen!20] (O) -- ({\a-90}:0.2) arc ({\a-90}:\a:0.2) + -- cycle; + \draw[->,color=darkgreen] (O) -- (N); + \node[color=darkgreen] at (N) [above] {$\vec{n}$}; + + + \fill[color=blue!20] (C) -- ($(C)+(\a:0.2)$) arc (\a:{90+\a}:0.2) + -- cycle; + \fill[color=red] (O) circle[radius=0.06]; + \draw[color=red] ({\a-90}:2) -- ({\a+90}:2); + \fill[color=blue] (C) circle[radius=0.06]; + \draw[color=blue,line width=0.1pt] (A) -- (D); + \node[color=darkgreen] at (D) [below,rotate=\a] + {$(\vec{n}\cdot\vec{x})\vec{n}$}; + \draw[color=blue,line width=0.5pt] (A)--(B); + + \node[color=blue] at (A) [above right] {$\vec{x}$}; + \node[color=blue] at (B) [above left] {$\vec{x}'$}; + + \node[color=red] at (O) [below left] {$O$}; + + \draw[->,color=blue,shorten <= 0.06cm,line width=1.4pt] (O) -- (A); + \draw[->,color=blue,shorten <= 0.06cm,line width=1.4pt] (O) -- (B); +} + +\end{tikzpicture} +\end{center} +\vspace{-5pt} +$\vec{n}$ ein Einheitsnormalenvektor auf der Ebene, $|\vec{n}|=1$ +\item<5-> +Punkt-Spiegelung: +\[ +{\tiny +\begin{pmatrix*}[r] x_1\\x_2\\x_3 \end{pmatrix*} +} +\mapsto +- +{\tiny +\begin{pmatrix*}[r]x_1\\x_2\\x_3 \end{pmatrix*} +} +\] +\end{itemize} +\end{block} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<6->{% +\begin{block}{Kontinuierliche Symmetrien} +\begin{itemize} +\item<7-> Translation: +\( +\vec{x} \mapsto \vec{x} + \vec{t} +\) +\item<8-> Drehung: +\vspace{-3pt} +\begin{center} +\begin{tikzpicture}[>=latex,thick] +\def\a{25} +\def\r{1.3} +\coordinate (O) at (0,0); +\begin{scope} +\clip (-1.1,-0.1) rectangle (2.3,2.3); +\draw[color=red] (O) circle[radius=2]; +\fill[color=blue!20] (O) -- (0:\r) arc (0:\a:\r) -- cycle; +\fill[color=blue!20] (O) -- (90:\r) arc (90:{90+\a}:\r) -- cycle; +\node at ({0.5*\a}:1) {$\alpha$}; +\node at ({90+0.5*\a}:1) {$\alpha$}; +\draw[->,color=blue,line width=1.4pt] (O) -- (\a:2); +\draw[->,color=darkgreen,line width=1.4pt] (O) -- ({90+\a}:2); +\end{scope} +\draw[->] (-1.1,0) -- (2.3,0) coordinate[label={$x$}]; +\draw[->] (0,-0.1) -- (0,2.3) coordinate[label={right:$y$}]; +\end{tikzpicture} +\end{center} +\[ +\uncover<9->{% +\begin{pmatrix}x\\y\end{pmatrix} +\mapsto +\begin{pmatrix} +{\color{blue}\cos\alpha}&{\color{darkgreen}-\sin\alpha}\\ +{\color{blue}\sin\alpha}&{\color{darkgreen}\phantom{-}\cos\alpha} +\end{pmatrix} +\begin{pmatrix}x\\y\end{pmatrix} +} +\] +\end{itemize} +\end{block}} +\vspace{-10pt} +\uncover<10->{% +\begin{block}{Definition} +Längen/Winkel bleiben erhalten +\\ +\uncover<11->{% +$\Rightarrow$ $\exists$ Erhaltungsgrösse} +\end{block}} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/Makefile.inc b/vorlesungen/slides/Makefile.inc index e2271b8..6454463 100644 --- a/vorlesungen/slides/Makefile.inc +++ b/vorlesungen/slides/Makefile.inc @@ -1,18 +1,18 @@ -# -# Makefile.inc -- additional depencencies -# -# (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil -# -include ../slides/0/Makefile.inc -include ../slides/1/Makefile.inc -include ../slides/2/Makefile.inc -include ../slides/3/Makefile.inc -include ../slides/4/Makefile.inc -include ../slides/5/Makefile.inc -include ../slides/7/Makefile.inc -include ../slides/8/Makefile.inc -include ../slides/9/Makefile.inc - -slides = \ - $(chapter0) $(chapter1) $(chapter2) $(chapter3) $(chapter4) \ - $(chapter5) $(chapter7) $(chapter8) $(chapter9) +# +# Makefile.inc -- additional depencencies +# +# (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +# +include ../slides/0/Makefile.inc +include ../slides/1/Makefile.inc +include ../slides/2/Makefile.inc +include ../slides/3/Makefile.inc +include ../slides/4/Makefile.inc +include ../slides/5/Makefile.inc +include ../slides/7/Makefile.inc +include ../slides/8/Makefile.inc +include ../slides/9/Makefile.inc + +slides = \ + $(chapter0) $(chapter1) $(chapter2) $(chapter3) $(chapter4) \ + $(chapter5) $(chapter7) $(chapter8) $(chapter9) diff --git a/vorlesungen/slides/test.tex b/vorlesungen/slides/test.tex index 4673f76..6c102f2 100644 --- a/vorlesungen/slides/test.tex +++ b/vorlesungen/slides/test.tex @@ -1,39 +1,39 @@ -% -% test.tex collection of all slides -% -% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil -% - -\section{Matrizen-Gruppen} -% Was sind Symmetrien -%\folie{7/symmetrien.tex} -% Algebraische Bedingungen für Matrixgruppen -%\folie{7/algebraisch.tex} -% Parametrisierung, Beispiel SO(3) -%\folie{7/parameter.tex} -% Mannigfaltigkeiten -%\folie{7/mannigfaltigkeit.tex} -% Weitere Beispiele -% SL_2(R) -%\folie{7/sl2.tex} -\folie{7/drehung.tex} -%\folie{7/drehanim.tex} -% Semidirekte Produkte SO(2) x R^2, R^+ x R -%\folie{7/semi.tex} - -\section{Ableitungen} -% Kurven in einer Gruppe -%\folie{7/kurven.tex} -% Einparameter-Gruppen -%\folie{7/einparameter.tex} -% Ableitung einer Einparameter-Gruppe -%\folie{7/ableitung.tex} -% Lie-Algebra -%\folie{7/liealgebra.tex} -% Kommutator -%\folie{7/kommutator.tex} - -\section{Exponentialabbildung} -% Differentialgleichung für die Exponentialabbildung -%\folie{7/dg.tex} - +% +% test.tex collection of all slides +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +% + +\section{Matrizen-Gruppen} +% Was sind Symmetrien +%\folie{7/symmetrien.tex} +% Algebraische Bedingungen für Matrixgruppen +%\folie{7/algebraisch.tex} +% Parametrisierung, Beispiel SO(3) +%\folie{7/parameter.tex} +% Mannigfaltigkeiten +%\folie{7/mannigfaltigkeit.tex} +% Weitere Beispiele +% SL_2(R) +%\folie{7/sl2.tex} +\folie{7/drehung.tex} +%\folie{7/drehanim.tex} +% Semidirekte Produkte SO(2) x R^2, R^+ x R +%\folie{7/semi.tex} + +\section{Ableitungen} +% Kurven in einer Gruppe +%\folie{7/kurven.tex} +% Einparameter-Gruppen +%\folie{7/einparameter.tex} +% Ableitung einer Einparameter-Gruppe +%\folie{7/ableitung.tex} +% Lie-Algebra +%\folie{7/liealgebra.tex} +% Kommutator +%\folie{7/kommutator.tex} + +\section{Exponentialabbildung} +% Differentialgleichung für die Exponentialabbildung +%\folie{7/dg.tex} + diff --git a/vorlesungen/stream/countdown.html b/vorlesungen/stream/countdown.html index 940e269..739b39d 100644 --- a/vorlesungen/stream/countdown.html +++ b/vorlesungen/stream/countdown.html @@ -1,40 +1,40 @@ - - - - - - -
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+ + + + + diff --git a/vorlesungen/stream/ende.html b/vorlesungen/stream/ende.html index ee25dcf..cfd9e99 100644 --- a/vorlesungen/stream/ende.html +++ b/vorlesungen/stream/ende.html @@ -1,30 +1,30 @@ - - - - - - -
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-Fortsetzung der Seminar-Sitzung in -der BBB-Konferenz in Moodle. -

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+ + + -- cgit v1.2.1 From 23326eb7047812366848812919aebf85c04f589e Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: michael-OST <75078383+michael-OST@users.noreply.github.com> Date: Tue, 20 Apr 2021 12:30:50 +0200 Subject: Presentation added --- buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.aux | 30 + buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.log | 956 +++++++++++++++++++++ buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.nav | 9 + buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.out | 0 buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.pdf | Bin 0 -> 53965 bytes buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.snm | 0 .../reedsolomon/RS presentation/RS.synctex.gz | Bin 0 -> 3637 bytes buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex | 25 + buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.toc | 1 + buch/papers/reedsolomon/RS presentation/Thumbs.db | Bin 0 -> 89088 bytes 10 files changed, 1021 insertions(+) create mode 100644 buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.aux create mode 100644 buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.log create mode 100644 buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.nav create mode 100644 buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.out create mode 100644 buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.pdf create mode 100644 buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.snm create mode 100644 buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.synctex.gz create mode 100644 buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex create mode 100644 buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.toc create mode 100644 buch/papers/reedsolomon/RS presentation/Thumbs.db diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.aux b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.aux new file mode 100644 index 0000000..17ce46b --- /dev/null +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.aux @@ -0,0 +1,30 @@ +\relax +\providecommand\hyper@newdestlabel[2]{} +\providecommand\HyperFirstAtBeginDocument{\AtBeginDocument} +\HyperFirstAtBeginDocument{\ifx\hyper@anchor\@undefined +\global\let\oldcontentsline\contentsline +\gdef\contentsline#1#2#3#4{\oldcontentsline{#1}{#2}{#3}} +\global\let\oldnewlabel\newlabel +\gdef\newlabel#1#2{\newlabelxx{#1}#2} +\gdef\newlabelxx#1#2#3#4#5#6{\oldnewlabel{#1}{{#2}{#3}}} +\AtEndDocument{\ifx\hyper@anchor\@undefined +\let\contentsline\oldcontentsline +\let\newlabel\oldnewlabel +\fi} +\fi} +\global\let\hyper@last\relax +\gdef\HyperFirstAtBeginDocument#1{#1} +\providecommand\HyField@AuxAddToFields[1]{} +\providecommand\HyField@AuxAddToCoFields[2]{} +\@nameuse{bbl@beforestart} +\catcode `"\active +\babel@aux{ngerman}{} +\@writefile{nav}{\headcommand {\slideentry {0}{0}{1}{1/1}{}{0}}} +\@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@framepages {1}{1}}} +\@writefile{nav}{\headcommand {\slideentry {0}{0}{2}{2/2}{}{0}}} +\@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@framepages {2}{2}}} +\@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@partpages {1}{2}}} +\@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@subsectionpages {1}{2}}} +\@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@sectionpages {1}{2}}} +\@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@documentpages {2}}} +\@writefile{nav}{\headcommand {\gdef \inserttotalframenumber {2}}} diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.log b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.log new file mode 100644 index 0000000..f7dc931 --- /dev/null +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.log @@ -0,0 +1,956 @@ +This is pdfTeX, Version 3.14159265-2.6-1.40.20 (TeX Live 2019/W32TeX) (preloaded format=pdflatex 2019.11.30) 20 APR 2021 12:21 +entering extended mode + restricted \write18 enabled. + %&-line parsing enabled. +**RS.tex +(./RS.tex +LaTeX2e <2019-10-01> patch level 3 +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamer.cls +Document Class: beamer 2019/09/29 v3.57 A class for typesetting presentations +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbasemodes.sty +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/etoolbox/etoolbox.sty +Package: etoolbox 2019/09/21 v2.5h e-TeX tools for LaTeX (JAW) +\etb@tempcnta=\count80 +) +\beamer@tempbox=\box27 +\beamer@tempcount=\count81 +\c@beamerpauses=\count82 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbasedecode.sty +\beamer@slideinframe=\count83 +\beamer@minimum=\count84 +\beamer@decode@box=\box28 +) +\beamer@commentbox=\box29 +\beamer@modecount=\count85 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/iftex/ifpdf.sty +Package: ifpdf 2019/10/25 v3.4 ifpdf legacy package. Use iftex instead. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/iftex/iftex.sty +Package: iftex 2019/11/07 v1.0c TeX engine tests +)) +\headdp=\dimen102 +\footheight=\dimen103 +\sidebarheight=\dimen104 +\beamer@tempdim=\dimen105 +\beamer@finalheight=\dimen106 +\beamer@animht=\dimen107 +\beamer@animdp=\dimen108 +\beamer@animwd=\dimen109 +\beamer@leftmargin=\dimen110 +\beamer@rightmargin=\dimen111 +\beamer@leftsidebar=\dimen112 +\beamer@rightsidebar=\dimen113 +\beamer@boxsize=\dimen114 +\beamer@vboxoffset=\dimen115 +\beamer@descdefault=\dimen116 +\beamer@descriptionwidth=\dimen117 +\beamer@lastskip=\skip41 +\beamer@areabox=\box30 +\beamer@animcurrent=\box31 +\beamer@animshowbox=\box32 +\beamer@sectionbox=\box33 +\beamer@logobox=\box34 +\beamer@linebox=\box35 +\beamer@sectioncount=\count86 +\beamer@subsubsectionmax=\count87 +\beamer@subsectionmax=\count88 +\beamer@sectionmax=\count89 +\beamer@totalheads=\count90 +\beamer@headcounter=\count91 +\beamer@partstartpage=\count92 +\beamer@sectionstartpage=\count93 +\beamer@subsectionstartpage=\count94 +\beamer@animationtempa=\count95 +\beamer@animationtempb=\count96 +\beamer@xpos=\count97 +\beamer@ypos=\count98 +\beamer@ypos@offset=\count99 +\beamer@showpartnumber=\count100 +\beamer@currentsubsection=\count101 +\beamer@coveringdepth=\count102 +\beamer@sectionadjust=\count103 +\beamer@tocsectionnumber=\count104 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbaseoptions.sty +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/graphics/keyval.sty +Package: keyval 2014/10/28 v1.15 key=value parser (DPC) +\KV@toks@=\toks14 +)) +\beamer@paperwidth=\skip42 +\beamer@paperheight=\skip43 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/geometry/geometry.sty +Package: geometry 2018/04/16 v5.8 Page Geometry + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/iftex/ifvtex.sty +Package: ifvtex 2019/10/25 v1.7 ifvtex legacy package. Use iftex instead. +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/iftex/ifxetex.sty +Package: ifxetex 2019/10/25 v0.7 ifxetex legacy package. Use iftex instead. +) +\Gm@cnth=\count105 +\Gm@cntv=\count106 +\c@Gm@tempcnt=\count107 +\Gm@bindingoffset=\dimen118 +\Gm@wd@mp=\dimen119 +\Gm@odd@mp=\dimen120 +\Gm@even@mp=\dimen121 +\Gm@layoutwidth=\dimen122 +\Gm@layoutheight=\dimen123 +\Gm@layouthoffset=\dimen124 +\Gm@layoutvoffset=\dimen125 +\Gm@dimlist=\toks15 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/base/size11.clo +File: size11.clo 2019/10/25 v1.4k Standard LaTeX file (size option) +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/pgf/basiclayer/pgfcore.sty +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/graphics/graphicx.sty +Package: graphicx 2017/06/01 v1.1a Enhanced LaTeX Graphics (DPC,SPQR) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/graphics/graphics.sty +Package: graphics 2019/11/01 v1.3d Standard LaTeX Graphics (DPC,SPQR) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/graphics/trig.sty +Package: trig 2016/01/03 v1.10 sin cos tan (DPC) +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/graphics-cfg/graphics.cfg +File: graphics.cfg 2016/06/04 v1.11 sample graphics configuration +) +Package graphics Info: Driver file: pdftex.def on input line 105. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/graphics-def/pdftex.def +File: pdftex.def 2018/01/08 v1.0l Graphics/color driver for pdftex +)) +\Gin@req@height=\dimen126 +\Gin@req@width=\dimen127 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/pgf/systemlayer/pgfsys.sty +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgfrcs.sty +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgfutil-common.tex +\pgfutil@everybye=\toks16 +\pgfutil@tempdima=\dimen128 +\pgfutil@tempdimb=\dimen129 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgfutil-common-lists.tex) +) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgfutil-latex.def +\pgfutil@abb=\box36 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/ms/everyshi.sty +Package: everyshi 2001/05/15 v3.00 EveryShipout Package (MS) +)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgfrcs.code.tex 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line 225. +Package xcolor Info: Model `cmy' substituted by `cmy0' on input line 1348. +Package xcolor Info: Model `hsb' substituted by `rgb' on input line 1352. +Package xcolor Info: Model `RGB' extended on input line 1364. +Package xcolor Info: Model `HTML' substituted by `rgb' on input line 1366. +Package xcolor Info: Model `Hsb' substituted by `hsb' on input line 1367. +Package xcolor Info: Model `tHsb' substituted by `hsb' on input line 1368. +Package xcolor Info: Model `HSB' substituted by `hsb' on input line 1369. +Package xcolor Info: Model `Gray' substituted by `gray' on input line 1370. +Package xcolor Info: Model `wave' substituted by `hsb' on input line 1371. +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcore.code.tex +Package: pgfcore 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmath.code.tex +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathcalc.code.tex 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+(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfunctions.integerarithm +etics.code.tex))) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfloat.code.tex +\c@pgfmathroundto@lastzeros=\count116 +)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfint.code.tex) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorepoints.code.tex +File: pgfcorepoints.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgf@picminx=\dimen141 +\pgf@picmaxx=\dimen142 +\pgf@picminy=\dimen143 +\pgf@picmaxy=\dimen144 +\pgf@pathminx=\dimen145 +\pgf@pathmaxx=\dimen146 +\pgf@pathminy=\dimen147 +\pgf@pathmaxy=\dimen148 +\pgf@xx=\dimen149 +\pgf@xy=\dimen150 +\pgf@yx=\dimen151 +\pgf@yy=\dimen152 +\pgf@zx=\dimen153 +\pgf@zy=\dimen154 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorepathconstruct.cod +e.tex +File: pgfcorepathconstruct.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgf@path@lastx=\dimen155 +\pgf@path@lasty=\dimen156 +) 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Use iftex instead. +))) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/oberdiek/kvdefinekeys.sty +Package: kvdefinekeys 2016/05/16 v1.4 Define keys (HO) +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/oberdiek/pdfescape.sty +Package: pdfescape 2016/05/16 v1.14 Implements pdfTeX's escape features (HO) +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/oberdiek/hycolor.sty +Package: hycolor 2016/05/16 v1.8 Color options for hyperref/bookmark (HO) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/oberdiek/xcolor-patch.sty +Package: xcolor-patch 2016/05/16 xcolor patch + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/oberdiek/hopatch.sty +Package: hopatch 2016/05/16 v1.3 Wrapper for package hooks (HO) +))) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/oberdiek/letltxmacro.sty +Package: letltxmacro 2016/05/16 v1.5 Let assignment for LaTeX macros (HO) +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/oberdiek/auxhook.sty +Package: auxhook 2016/05/16 v1.4 Hooks for auxiliary files (HO) +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/oberdiek/kvoptions.sty +Package: kvoptions 2016/05/16 v3.12 Key value format for package options (HO) +) +\@linkdim=\dimen165 +\Hy@linkcounter=\count122 +\Hy@pagecounter=\count123 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/hyperref/pd1enc.def +File: pd1enc.def 2019/11/10 v7.00c Hyperref: PDFDocEncoding definition (HO) +Now handling font encoding PD1 ... +... no UTF-8 mapping file for font encoding PD1 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/oberdiek/intcalc.sty +Package: intcalc 2016/05/16 v1.2 Expandable calculations with integers (HO) +) +\Hy@SavedSpaceFactor=\count124 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/latexconfig/hyperref.cfg +File: hyperref.cfg 2002/06/06 v1.2 hyperref configuration of TeXLive +) +Package hyperref Info: Option `bookmarks' set `true' on input line 4409. +Package hyperref Info: Option `bookmarksopen' set `true' on input line 4409. +Package hyperref Info: Option `implicit' set `false' on input line 4409. +Package hyperref Info: Hyper figures OFF on input line 4535. +Package hyperref Info: Link nesting OFF on input line 4540. +Package hyperref Info: Hyper index ON on input line 4543. +Package hyperref Info: Plain pages OFF on input line 4550. +Package hyperref Info: Backreferencing OFF on input line 4555. +Package hyperref Info: Implicit mode OFF; no redefinition of LaTeX internals. +Package hyperref Info: Bookmarks ON on input line 4788. +\c@Hy@tempcnt=\count125 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/url/url.sty +\Urlmuskip=\muskip10 +Package: url 2013/09/16 ver 3.4 Verb mode for urls, etc. +) +LaTeX Info: Redefining \url on input line 5147. +\XeTeXLinkMargin=\dimen166 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/oberdiek/bitset.sty +Package: bitset 2016/05/16 v1.2 Handle bit-vector datatype (HO) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/oberdiek/bigintcalc.sty +Package: bigintcalc 2016/05/16 v1.4 Expandable calculations on big integers (HO +) +)) +\Fld@menulength=\count126 +\Field@Width=\dimen167 +\Fld@charsize=\dimen168 +Package hyperref Info: Hyper figures OFF on input line 6418. +Package hyperref Info: Link nesting OFF on input line 6423. +Package hyperref Info: Hyper index ON on input line 6426. +Package hyperref Info: backreferencing OFF on input line 6433. +Package hyperref Info: Link coloring OFF on input line 6438. +Package hyperref Info: Link coloring with OCG OFF on input line 6443. +Package hyperref Info: PDF/A mode OFF on input line 6448. +LaTeX Info: Redefining \ref on input line 6488. +LaTeX Info: Redefining \pageref on input line 6492. +\Hy@abspage=\count127 + + +Package hyperref Message: Stopped early. + +) +Package hyperref Info: Driver (autodetected): hpdftex. + (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/hyperref/hpdftex.def +File: hpdftex.def 2019/11/10 v7.00c Hyperref driver for pdfTeX + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/oberdiek/atveryend.sty +Package: atveryend 2016/05/16 v1.9 Hooks at the very end of document (HO) +) +\Fld@listcount=\count128 +\c@bookmark@seq@number=\count129 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/oberdiek/rerunfilecheck.sty +Package: rerunfilecheck 2016/05/16 v1.8 Rerun checks for auxiliary files (HO) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/oberdiek/uniquecounter.sty +Package: uniquecounter 2016/05/16 v1.3 Provide unlimited unique counter (HO) +) +Package uniquecounter Info: New unique counter `rerunfilecheck' on input line 2 +85. +)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbaserequires.sty +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbasecompatibility.sty) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbasefont.sty +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/amssymb.sty +Package: amssymb 2013/01/14 v3.01 AMS font symbols + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/amsfonts.sty +Package: amsfonts 2013/01/14 v3.01 Basic AMSFonts support +\@emptytoks=\toks26 +\symAMSa=\mathgroup4 +\symAMSb=\mathgroup5 +LaTeX Font Info: Redeclaring math symbol \hbar on input line 98. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathfrak' in version `bold' +(Font) U/euf/m/n --> U/euf/b/n on input line 106. +)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/sansmathaccent/sansmathaccent.sty +Package: sansmathaccent 2013/03/28 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/filehook/filehook.sty +Package: filehook 2019/10/03 v0.6 Hooks for input files +))) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbasetranslator.sty +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/translator/translator.sty +Package: translator 2019-05-31 v1.12a Easy translation of strings in LaTeX +)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbasemisc.sty) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbasetwoscreens.sty) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbaseoverlay.sty +\beamer@argscount=\count130 +\beamer@lastskipcover=\skip44 +\beamer@trivlistdepth=\count131 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbasetitle.sty) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbasesection.sty +\c@lecture=\count132 +\c@part=\count133 +\c@section=\count134 +\c@subsection=\count135 +\c@subsubsection=\count136 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbaseframe.sty +\beamer@framebox=\box42 +\beamer@frametitlebox=\box43 +\beamer@zoombox=\box44 +\beamer@zoomcount=\count137 +\beamer@zoomframecount=\count138 +\beamer@frametextheight=\dimen169 +\c@subsectionslide=\count139 +\beamer@frametopskip=\skip45 +\beamer@framebottomskip=\skip46 +\beamer@frametopskipautobreak=\skip47 +\beamer@framebottomskipautobreak=\skip48 +\beamer@envbody=\toks27 +\framewidth=\dimen170 +\c@framenumber=\count140 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbaseverbatim.sty +\beamer@verbatimfileout=\write4 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbaseframesize.sty +\beamer@splitbox=\box45 +\beamer@autobreakcount=\count141 +\beamer@autobreaklastheight=\dimen171 +\beamer@frametitletoks=\toks28 +\beamer@framesubtitletoks=\toks29 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbaseframecomponents.sty +\beamer@footins=\box46 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbasecolor.sty) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbasenotes.sty +\beamer@frameboxcopy=\box47 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbasetoc.sty) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbasetemplates.sty +\beamer@sbttoks=\toks30 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbaseauxtemplates.sty +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbaseboxes.sty +\bmb@box=\box48 +\bmb@colorbox=\box49 +\bmb@boxshadow=\box50 +\bmb@boxshadowball=\box51 +\bmb@boxshadowballlarge=\box52 +\bmb@temp=\dimen172 +\bmb@dima=\dimen173 +\bmb@dimb=\dimen174 +\bmb@prevheight=\dimen175 +) +\beamer@blockheadheight=\dimen176 +)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbaselocalstructure.sty +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/tools/enumerate.sty +Package: enumerate 2015/07/23 v3.00 enumerate extensions (DPC) +\@enLab=\toks31 +) +\c@figure=\count142 +\c@table=\count143 +\abovecaptionskip=\skip49 +\belowcaptionskip=\skip50 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbasenavigation.sty +\beamer@section@min@dim=\dimen177 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbasetheorems.sty +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsmath.sty +Package: amsmath 2019/11/16 v2.17d AMS math features +\@mathmargin=\skip51 + +For additional information on amsmath, use the `?' option. +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amstext.sty +Package: amstext 2000/06/29 v2.01 AMS text + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsgen.sty +File: amsgen.sty 1999/11/30 v2.0 generic functions +\@emptytoks=\toks32 +\ex@=\dimen178 +)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsbsy.sty +Package: amsbsy 1999/11/29 v1.2d Bold Symbols +\pmbraise@=\dimen179 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsopn.sty +Package: amsopn 2016/03/08 v2.02 operator names +) +\inf@bad=\count144 +LaTeX Info: Redefining \frac on input line 227. +\uproot@=\count145 +\leftroot@=\count146 +LaTeX Info: Redefining \overline on input line 389. +\classnum@=\count147 +\DOTSCASE@=\count148 +LaTeX Info: Redefining \ldots on input line 486. +LaTeX Info: Redefining \dots on input line 489. +LaTeX Info: Redefining \cdots on input line 610. +\Mathstrutbox@=\box53 +\strutbox@=\box54 +\big@size=\dimen180 +LaTeX Font Info: Redeclaring font encoding OML on input line 733. +LaTeX Font Info: Redeclaring font encoding OMS on input line 734. +\macc@depth=\count149 +\c@MaxMatrixCols=\count150 +\dotsspace@=\muskip11 +\c@parentequation=\count151 +\dspbrk@lvl=\count152 +\tag@help=\toks33 +\row@=\count153 +\column@=\count154 +\maxfields@=\count155 +\andhelp@=\toks34 +\eqnshift@=\dimen181 +\alignsep@=\dimen182 +\tagshift@=\dimen183 +\tagwidth@=\dimen184 +\totwidth@=\dimen185 +\lineht@=\dimen186 +\@envbody=\toks35 +\multlinegap=\skip52 +\multlinetaggap=\skip53 +\mathdisplay@stack=\toks36 +LaTeX Info: Redefining \[ on input line 2858. +LaTeX Info: Redefining \] on input line 2859. +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/amscls/amsthm.sty +Package: amsthm 2017/10/31 v2.20.4 +\thm@style=\toks37 +\thm@bodyfont=\toks38 +\thm@headfont=\toks39 +\thm@notefont=\toks40 +\thm@headpunct=\toks41 +\thm@preskip=\skip54 +\thm@postskip=\skip55 +\thm@headsep=\skip56 +\dth@everypar=\toks42 +) +\c@theorem=\count156 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbasethemes.sty)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerthemedefault.sty +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerfontthemedefault.sty) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamercolorthemedefault.sty) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerinnerthemedefault.sty +\beamer@dima=\dimen187 +\beamer@dimb=\dimen188 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerouterthemedefault.sty))) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/base/inputenc.sty +Package: inputenc 2018/08/11 v1.3c Input encoding file +\inpenc@prehook=\toks43 +\inpenc@posthook=\toks44 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/base/fontenc.sty +Package: fontenc 2018/08/11 v2.0j Standard LaTeX package + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/base/t1enc.def +File: t1enc.def 2018/08/11 v2.0j Standard LaTeX file +LaTeX Font Info: Redeclaring font encoding T1 on input line 48. +)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/lm/lmodern.sty +Package: lmodern 2009/10/30 v1.6 Latin Modern Fonts +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `operators' in version `normal' +(Font) OT1/cmr/m/n --> OT1/lmr/m/n on input line 22. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `letters' in version `normal' +(Font) OML/cmm/m/it --> OML/lmm/m/it on input line 23. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `symbols' in version `normal' +(Font) OMS/cmsy/m/n --> OMS/lmsy/m/n on input line 24. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `largesymbols' in version `normal' +(Font) OMX/cmex/m/n --> OMX/lmex/m/n on input line 25. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `operators' in version `bold' +(Font) OT1/cmr/bx/n --> OT1/lmr/bx/n on input line 26. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `letters' in version `bold' +(Font) OML/cmm/b/it --> OML/lmm/b/it on input line 27. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `symbols' in version `bold' +(Font) OMS/cmsy/b/n --> OMS/lmsy/b/n on input line 28. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `largesymbols' in version `bold' +(Font) OMX/cmex/m/n --> OMX/lmex/m/n on input line 29. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathbf' in version `normal' +(Font) OT1/cmr/bx/n --> OT1/lmr/bx/n on input line 31. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathsf' in version `normal' +(Font) OT1/cmss/m/n --> OT1/lmss/m/n on input line 32. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathit' in version `normal' +(Font) OT1/cmr/m/it --> OT1/lmr/m/it on input line 33. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathtt' in version `normal' +(Font) OT1/cmtt/m/n --> OT1/lmtt/m/n on input line 34. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathbf' in version `bold' +(Font) OT1/cmr/bx/n --> OT1/lmr/bx/n on input line 35. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathsf' in version `bold' +(Font) OT1/cmss/bx/n --> OT1/lmss/bx/n on input line 36. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathit' in version `bold' +(Font) OT1/cmr/bx/it --> OT1/lmr/bx/it on input line 37. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathtt' in version `bold' +(Font) OT1/cmtt/m/n --> OT1/lmtt/m/n on input line 38. +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/babel/babel.sty +Package: babel 2019/11/14 3.36 The Babel package + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/babel/switch.def +File: switch.def 2019/11/14 3.36 Babel switching mechanism +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/babel-german/ngerman.ldf +Language: ngerman 2018/12/08 v2.11 German support for babel (post-1996 orthogra +phy) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/babel-german/ngermanb.ldf +Language: ngermanb 2018/12/08 v2.11 German support for babel (post-1996 orthogr +aphy) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/babel/babel.def +File: babel.def 2019/11/14 3.36 Babel common definitions +\babel@savecnt=\count157 +\U@D=\dimen189 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/babel/txtbabel.def) +LaTeX Info: Redefining \textlatin on input line 2250. +\bbl@dirlevel=\count158 +) +Package babel Info: Making " an active character on input line 121. +))) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerthemeHannover.sty +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerouterthemesidebar.sty +\beamer@sidebarwidth=\dimen190 +\beamer@headheight=\dimen191 +LaTeX Font Info: Trying to load font information for T1+lmss on input line 1 +7. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/lm/t1lmss.fd +File: t1lmss.fd 2009/10/30 v1.6 Font defs for Latin Modern +)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamercolorthemeseahorse.sty) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerinnerthemecircles.sty)) +(./RS.aux) +\openout1 = `RS.aux'. + +LaTeX Font Info: Checking defaults for OML/cmm/m/it on input line 7. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 7. +LaTeX Font Info: Checking defaults for T1/cmr/m/n on input line 7. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 7. +LaTeX Font Info: Checking defaults for OT1/cmr/m/n on input line 7. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 7. +LaTeX Font Info: Checking defaults for OMS/cmsy/m/n on input line 7. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 7. +LaTeX Font Info: Checking defaults for OMX/cmex/m/n on input line 7. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 7. +LaTeX Font Info: Checking defaults for U/cmr/m/n on input line 7. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 7. +LaTeX Font Info: Checking defaults for PD1/pdf/m/n on input line 7. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 7. + +*geometry* driver: auto-detecting +*geometry* detected driver: pdftex +*geometry* verbose mode - [ preamble ] result: +* driver: pdftex +* paper: custom +* layout: +* layoutoffset:(h,v)=(0.0pt,0.0pt) +* modes: includehead includefoot +* h-part:(L,W,R)=(59.22636pt, 381.79135pt, 14.22636pt) +* v-part:(T,H,B)=(0.0pt, 256.0748pt, 0.0pt) +* \paperwidth=455.24408pt +* \paperheight=256.0748pt +* \textwidth=381.79135pt +* \textheight=227.62207pt +* \oddsidemargin=-13.04362pt +* \evensidemargin=-13.04362pt +* \topmargin=-72.26999pt +* \headheight=14.22636pt +* \headsep=0.0pt +* \topskip=11.0pt +* \footskip=14.22636pt +* \marginparwidth=4.0pt +* \marginparsep=10.0pt +* \columnsep=10.0pt +* \skip\footins=10.0pt plus 4.0pt minus 2.0pt +* \hoffset=0.0pt +* \voffset=0.0pt +* \mag=1000 +* \@twocolumnfalse +* \@twosidefalse +* \@mparswitchfalse +* \@reversemarginfalse +* (1in=72.27pt=25.4mm, 1cm=28.453pt) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/context/base/mkii/supp-pdf.mkii +[Loading MPS to PDF converter (version 2006.09.02).] +\scratchcounter=\count159 +\scratchdimen=\dimen192 +\scratchbox=\box55 +\nofMPsegments=\count160 +\nofMParguments=\count161 +\everyMPshowfont=\toks45 +\MPscratchCnt=\count162 +\MPscratchDim=\dimen193 +\MPnumerator=\count163 +\makeMPintoPDFobject=\count164 +\everyMPtoPDFconversion=\toks46 +) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/epstopdf-pkg/epstopdf-base.sty +Package: epstopdf-base 2019/11/27 v2.8 Base part for package epstopdf +Package epstopdf-base Info: Redefining graphics rule for `.eps' on input line 4 +85. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/latexconfig/epstopdf-sys.cfg +File: epstopdf-sys.cfg 2010/07/13 v1.3 Configuration of (r)epstopdf for TeX Liv +e +)) +ABD: EveryShipout initializing macros +\AtBeginShipoutBox=\box56 +Package hyperref Info: Link coloring OFF on input line 7. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/hyperref/nameref.sty +Package: nameref 2019/09/16 v2.46 Cross-referencing by name of section + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/oberdiek/refcount.sty +Package: refcount 2016/05/16 v3.5 Data extraction from label references (HO) +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/oberdiek/gettitlestring.sty +Package: gettitlestring 2016/05/16 v1.5 Cleanup title references (HO) +) +\c@section@level=\count165 +) +LaTeX Info: Redefining \ref on input line 7. +LaTeX Info: Redefining \pageref on input line 7. +LaTeX Info: Redefining \nameref on input line 7. + (./RS.out) (./RS.out) +\@outlinefile=\write5 +\openout5 = `RS.out'. + +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `operators' in version `normal' +(Font) OT1/lmr/m/n --> OT1/cmss/m/n on input line 7. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `operators' in version `bold' +(Font) OT1/lmr/bx/n --> OT1/cmss/bx/n on input line 7. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `operators' in version `normal' +(Font) OT1/cmss/m/n --> OT1/lmss/m/n on input line 7. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `operators' in version `bold' +(Font) OT1/cmss/bx/n --> OT1/lmss/bx/n on input line 7. +\symnumbers=\mathgroup6 +\sympureletters=\mathgroup7 +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathrm' in version `normal' +(Font) OT1/lmss/m/n --> T1/lmr/m/n on input line 7. +LaTeX Font Info: Redeclaring math alphabet \mathbf on input line 7. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathbf' in version `normal' +(Font) OT1/lmr/bx/n --> T1/lmss/bx/n on input line 7. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathbf' in version `bold' +(Font) OT1/lmr/bx/n --> T1/lmss/bx/n on input line 7. +LaTeX Font Info: Redeclaring math alphabet \mathsf on input line 7. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathsf' in version `normal' +(Font) OT1/lmss/m/n --> T1/lmss/m/n on input line 7. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathsf' in version `bold' +(Font) OT1/lmss/bx/n --> T1/lmss/m/n on input line 7. +LaTeX Font Info: Redeclaring math alphabet \mathit on input line 7. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathit' in version `normal' +(Font) OT1/lmr/m/it --> T1/lmss/m/it on input line 7. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathit' in version `bold' +(Font) OT1/lmr/bx/it --> T1/lmss/m/it on input line 7. +LaTeX Font Info: Redeclaring math alphabet \mathtt on input line 7. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathtt' in version `normal' +(Font) OT1/lmtt/m/n --> T1/lmtt/m/n on input line 7. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathtt' in version `bold' +(Font) OT1/lmtt/m/n --> T1/lmtt/m/n on input line 7. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `numbers' in version `bold' +(Font) T1/lmss/m/n --> T1/lmss/bx/n on input line 7. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `pureletters' in version `bold' +(Font) T1/lmss/m/it --> T1/lmss/bx/it on input line 7. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathrm' in version `bold' +(Font) OT1/lmss/bx/n --> T1/lmr/bx/n on input line 7. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathbf' in version `bold' +(Font) T1/lmss/bx/n --> T1/lmss/bx/n on input line 7. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathsf' in version `bold' +(Font) T1/lmss/m/n --> T1/lmss/bx/n on input line 7. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathit' in version `bold' +(Font) T1/lmss/m/it --> T1/lmss/bx/it on input line 7. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathtt' in version `bold' +(Font) T1/lmtt/m/n --> T1/lmtt/bx/n on input line 7. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/translator/translator-basic-dictionary-En +glish.dict +Dictionary: translator-basic-dictionary, Language: English +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/translator/translator-bibliography-dictio +nary-English.dict +Dictionary: translator-bibliography-dictionary, Language: English +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/translator/translator-environment-diction +ary-English.dict +Dictionary: translator-environment-dictionary, Language: English +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/translator/translator-months-dictionary-E +nglish.dict +Dictionary: translator-months-dictionary, Language: English +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/translator/translator-numbers-dictionary- +English.dict +Dictionary: translator-numbers-dictionary, Language: English +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/translator/translator-theorem-dictionary- +English.dict +Dictionary: translator-theorem-dictionary, Language: English +) (./RS.nav) + +Package hyperref Warning: Option `pdfauthor' has already been used, +(hyperref) setting the option has no effect on input line 8. + + +Package hyperref Warning: Option `pdfsubject' has already been used, +(hyperref) setting the option has no effect on input line 14. + +[1 + +{c:/texlive/2019/texmf-var/fonts/map/pdftex/updmap/pdftex.map}] [2 + +] +\tf@nav=\write6 +\openout6 = `RS.nav'. + +\tf@toc=\write7 +\openout7 = `RS.toc'. + +\tf@snm=\write8 +\openout8 = `RS.snm'. + +Package atveryend Info: Empty hook `BeforeClearDocument' on input line 25. +Package atveryend Info: Empty hook `AfterLastShipout' on input line 25. + (./RS.aux) +Package atveryend Info: Executing hook `AtVeryEndDocument' on input line 25. +Package atveryend Info: Executing hook `AtEndAfterFileList' on input line 25. +Package rerunfilecheck Info: File `RS.out' has not changed. +(rerunfilecheck) Checksum: D41D8CD98F00B204E9800998ECF8427E;0. + ) +Here is how much of TeX's memory you used: + 18359 strings out of 492164 + 341776 string characters out of 6129087 + 431862 words of memory out of 5000000 + 22272 multiletter control sequences out of 15000+600000 + 19654 words of font info for 23 fonts, out of 8000000 for 9000 + 1141 hyphenation exceptions out of 8191 + 58i,12n,57p,796b,459s stack positions out of 5000i,500n,10000p,200000b,80000s +{c:/texlive/2019/texmf-dist/fonts/enc/dvips/lm/lm-ec.enc} +Output written on RS.pdf (2 pages, 53965 bytes). +PDF statistics: + 42 PDF objects out of 1000 (max. 8388607) + 28 compressed objects within 1 object stream + 5 named destinations out of 1000 (max. 500000) + 43 words of extra memory for PDF output out of 10000 (max. 10000000) + diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.nav b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.nav new file mode 100644 index 0000000..9033d8b --- /dev/null +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.nav @@ -0,0 +1,9 @@ +\headcommand {\slideentry {0}{0}{1}{1/1}{}{0}} +\headcommand {\beamer@framepages {1}{1}} +\headcommand {\slideentry {0}{0}{2}{2/2}{}{0}} +\headcommand {\beamer@framepages {2}{2}} +\headcommand {\beamer@partpages {1}{2}} +\headcommand {\beamer@subsectionpages {1}{2}} +\headcommand {\beamer@sectionpages {1}{2}} +\headcommand {\beamer@documentpages {2}} +\headcommand {\gdef \inserttotalframenumber {2}} diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.out b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.out new file mode 100644 index 0000000..e69de29 diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.pdf b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.pdf new file mode 100644 index 0000000..459d7e8 Binary files /dev/null and b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.pdf differ diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.snm b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.snm new file mode 100644 index 0000000..e69de29 diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.synctex.gz b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.synctex.gz new file mode 100644 index 0000000..fe8adf5 Binary files /dev/null and b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.synctex.gz differ diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex new file mode 100644 index 0000000..3d2be8f --- /dev/null +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex @@ -0,0 +1,25 @@ +\documentclass[11pt,aspectratio=169]{beamer} +\usepackage[utf8]{inputenc} +\usepackage[T1]{fontenc} +\usepackage{lmodern} +\usepackage[ngerman]{babel} +\usetheme{Hannover} +\begin{document} + \author{Joshua Bär und Michael Steiner} + \title{Reed-Solomon-Code} + \subtitle{} + \logo{} + \institute{OST Ostschweizer Fachhochschule} + \date{26.04.2021} + \subject{Mathematisches Seminar} + \setbeamercovered{transparent} + \setbeamertemplate{navigation symbols}{} + \begin{frame}[plain] + \maketitle + \end{frame} + + \begin{frame} + \frametitle{Test} + Ich mag Züge. + \end{frame} +\end{document} \ No newline at end of file diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.toc b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.toc new file mode 100644 index 0000000..4cd1c86 --- /dev/null +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.toc @@ -0,0 +1 @@ +\babel@toc {ngerman}{} diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/Thumbs.db b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/Thumbs.db new file mode 100644 index 0000000..1626e26 Binary files /dev/null and b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/Thumbs.db differ -- cgit v1.2.1 From 4301a062125a31b0466acf6527a01b1682cf60c5 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: JODBaer Date: Wed, 21 Apr 2021 08:59:22 +0200 Subject: slides introduction#1 --- buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.bbl | 0 .../reedsolomon/RS presentation/images/fig1.pdf | Bin 0 -> 3071 bytes .../RS presentation/images/fig1.pdf_tex | 81 ++++++++++ .../reedsolomon/RS presentation/images/fig1.png | Bin 0 -> 27373 bytes .../reedsolomon/RS presentation/images/fig1.svg | 180 +++++++++++++++++++++ .../reedsolomon/RS presentation/images/fig2.png | Bin 0 -> 30489 bytes .../reedsolomon/RS presentation/images/fig2.svg | 163 +++++++++++++++++++ .../reedsolomon/RS presentation/images/fig3.png | Bin 0 -> 16007 bytes .../reedsolomon/RS presentation/images/fig3.svg | 180 +++++++++++++++++++++ .../reedsolomon/RS presentation/images/fig4.png | Bin 0 -> 27548 bytes .../reedsolomon/RS presentation/images/fig4.svg | 164 +++++++++++++++++++ .../reedsolomon/RS presentation/images/fig5.png | Bin 0 -> 30167 bytes .../reedsolomon/RS presentation/images/fig5.svg | 121 ++++++++++++++ .../reedsolomon/RS presentation/images/fig6.png | Bin 0 -> 22604 bytes .../reedsolomon/RS presentation/images/fig6.svg | 158 ++++++++++++++++++ .../reedsolomon/RS presentation/images/fig7.png | Bin 0 -> 28677 bytes .../reedsolomon/RS presentation/images/fig7.svg | 163 +++++++++++++++++++ 17 files changed, 1210 insertions(+) create mode 100644 buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.bbl create mode 100644 buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig1.pdf create mode 100644 buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig1.pdf_tex create mode 100644 buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig1.png create mode 100644 buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig1.svg create mode 100644 buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig2.png create mode 100644 buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig2.svg create mode 100644 buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig3.png create mode 100644 buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig3.svg create mode 100644 buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig4.png create mode 100644 buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig4.svg create mode 100644 buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig5.png create mode 100644 buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig5.svg create mode 100644 buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig6.png create mode 100644 buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig6.svg create mode 100644 buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig7.png create mode 100644 buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig7.svg diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.bbl b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.bbl new file mode 100644 index 0000000..e69de29 diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig1.pdf b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig1.pdf new file mode 100644 index 0000000..5cff7fe Binary files /dev/null and b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig1.pdf differ diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig1.pdf_tex b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig1.pdf_tex new file mode 100644 index 0000000..cb323ae --- /dev/null +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig1.pdf_tex @@ -0,0 +1,81 @@ +%% Creator: Inkscape 1.0.2 (e86c870879, 2021-01-15, custom), www.inkscape.org +%% PDF/EPS/PS + LaTeX output extension by Johan Engelen, 2010 +%% Accompanies image file 'fig1.pdf' (pdf, eps, ps) +%% +%% To include the image in your LaTeX document, write +%% \input{.pdf_tex} +%% instead of +%% \includegraphics{.pdf} +%% To scale the image, write +%% \def\svgwidth{} +%% \input{.pdf_tex} +%% instead of +%% \includegraphics[width=]{.pdf} +%% +%% Images with a different path to the parent latex file can +%% be accessed with the `import' package (which may need to be +%% installed) using +%% \usepackage{import} +%% in the preamble, and then including the image with +%% \import{}{.pdf_tex} +%% Alternatively, one can specify +%% \graphicspath{{/}} +%% +%% For more information, please see info/svg-inkscape on CTAN: +%% http://tug.ctan.org/tex-archive/info/svg-inkscape +%% +\begingroup% + \makeatletter% + \providecommand\color[2][]{% + \errmessage{(Inkscape) Color is used for the text in Inkscape, but the package 'color.sty' is not loaded}% + \renewcommand\color[2][]{}% + }% + \providecommand\transparent[1]{% + \errmessage{(Inkscape) Transparency is used (non-zero) for the text in Inkscape, but the package 'transparent.sty' is not loaded}% + \renewcommand\transparent[1]{}% + }% + \providecommand\rotatebox[2]{#2}% + \newcommand*\fsize{\dimexpr\f@size pt\relax}% + \newcommand*\lineheight[1]{\fontsize{\fsize}{#1\fsize}\selectfont}% + \ifx\svgwidth\undefined% + \setlength{\unitlength}{420bp}% + \ifx\svgscale\undefined% + \relax% + \else% + \setlength{\unitlength}{\unitlength * \real{\svgscale}}% + \fi% + \else% + 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\put(0.10654768,0.37857143){\makebox(0,0)[lt]{\lineheight{1.25}\smash{\begin{tabular}[t]{l}5\end{tabular}}}}% + \put(0.10654768,0.43982143){\makebox(0,0)[lt]{\lineheight{1.25}\smash{\begin{tabular}[t]{l}6\end{tabular}}}}% + \put(0.10654768,0.50107143){\makebox(0,0)[lt]{\lineheight{1.25}\smash{\begin{tabular}[t]{l}7\end{tabular}}}}% + \put(0.10654768,0.56232143){\makebox(0,0)[lt]{\lineheight{1.25}\smash{\begin{tabular}[t]{l}8\end{tabular}}}}% + \put(0.10654768,0.62357143){\makebox(0,0)[lt]{\lineheight{1.25}\smash{\begin{tabular}[t]{l}9\end{tabular}}}}% + \put(0.09404768,0.68482143){\makebox(0,0)[lt]{\lineheight{1.25}\smash{\begin{tabular}[t]{l}10\end{tabular}}}}% + \put(0.47857196,0.70669643){\makebox(0,0)[lt]{\lineheight{1.25}\smash{\begin{tabular}[t]{l}\textbf{Signal}\end{tabular}}}}% + \put(0,0){\includegraphics[width=\unitlength,page=3]{fig1.pdf}}% + \end{picture}% +\endgroup% diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig1.png b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig1.png new file mode 100644 index 0000000..a0395d7 Binary files /dev/null and b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig1.png differ diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig1.svg b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig1.svg new file mode 100644 index 0000000..8682b56 --- /dev/null +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig1.svg @@ -0,0 +1,180 @@ + + +102030405060708090012345678910Signal diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig2.png b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig2.png new file mode 100644 index 0000000..bd8faa0 Binary files /dev/null and b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig2.png differ diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig2.svg b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig2.svg new file mode 100644 index 0000000..e66bd95 --- /dev/null +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig2.svg @@ -0,0 +1,163 @@ + + +102030405060708090050100150200250300350Codiert diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig3.png b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig3.png new file mode 100644 index 0000000..e14358d Binary files /dev/null and b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig3.png differ diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig3.svg b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig3.svg new file mode 100644 index 0000000..e0c7072 --- /dev/null +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig3.svg @@ -0,0 +1,180 @@ + + +10203040506070809000.20.40.60.811.21.41.61.82Fehler diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig4.png b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig4.png new file mode 100644 index 0000000..1821c3b Binary files /dev/null and b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig4.png differ diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig4.svg b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig4.svg new file mode 100644 index 0000000..4bf2864 --- /dev/null +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig4.svg @@ -0,0 +1,164 @@ + + +102030405060708090050100150200250300350Empfangen diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig5.png b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig5.png new file mode 100644 index 0000000..e4abbaa Binary files /dev/null and b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig5.png differ diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig5.svg b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig5.svg new file mode 100644 index 0000000..7cfdb10 --- /dev/null +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig5.svg @@ -0,0 +1,121 @@ + + + diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig6.png b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig6.png new file mode 100644 index 0000000..5447949 Binary files /dev/null and b/buch/papers/reedsolomon/RS 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100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/.gitignor +++ b/buch/papers/reedsolomon/.gitignor @@ -10,3 +10,15 @@ RS*.out RS*.pdf RS*.run.xml RS*.toc +*.aux +*.lof +*.log +*.lot +*.fls +*.out +*.toc +*.fmt +*.fot +*.cb +*.cb2 +.*.lb -- cgit v1.2.1 From 44b5dcffb75c9f7dc0d28fd5af9794608cd9b395 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: JODBaer Date: Wed, 21 Apr 2021 12:47:00 +0200 Subject: Presentation#1 --- buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.aux | 29 +- buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.bbl | 0 buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.log | 698 +++++++++++-------- buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.nav | 19 +- buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.out | 1 + buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.pdf | Bin 53965 -> 117082 bytes .../reedsolomon/RS presentation/RS.synctex.gz | Bin 3637 -> 6763 bytes buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex | 50 +- buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.toc | 1 + buch/papers/reedsolomon/RS presentation/Thumbs.db | Bin 89088 -> 0 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--git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.log b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.log index f7dc931..824b9b5 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.log +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.log @@ -1,10 +1,10 @@ -This is pdfTeX, Version 3.14159265-2.6-1.40.20 (TeX Live 2019/W32TeX) (preloaded format=pdflatex 2019.11.30) 20 APR 2021 12:21 +This is XeTeX, Version 3.14159265-2.6-0.999991 (TeX Live 2019/W32TeX) (preloaded format=xelatex 2019.10.25) 21 APR 2021 12:30 entering extended mode restricted \write18 enabled. %&-line parsing enabled. **RS.tex (./RS.tex -LaTeX2e <2019-10-01> patch level 3 +LaTeX2e <2019-10-01> patch level 1 (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamer.cls Document Class: beamer 2019/09/29 v3.57 A class for typesetting presentations (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbasemodes.sty @@ -24,12 +24,9 @@ Package: etoolbox 2019/09/21 v2.5h e-TeX tools for LaTeX (JAW) \beamer@commentbox=\box29 \beamer@modecount=\count85 ) -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/iftex/ifpdf.sty -Package: ifpdf 2019/10/25 v3.4 ifpdf legacy package. Use iftex instead. - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/iftex/iftex.sty -Package: iftex 2019/11/07 v1.0c TeX engine tests -)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/oberdiek/ifpdf.sty +Package: ifpdf 2018/09/07 v3.3 Provides the ifpdf switch +) \headdp=\dimen102 \footheight=\dimen103 \sidebarheight=\dimen104 @@ -84,11 +81,12 @@ Package: keyval 2014/10/28 v1.15 key=value parser (DPC) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/geometry/geometry.sty Package: geometry 2018/04/16 v5.8 Page Geometry -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/iftex/ifvtex.sty -Package: ifvtex 2019/10/25 v1.7 ifvtex legacy package. Use iftex instead. +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/oberdiek/ifvtex.sty +Package: ifvtex 2016/05/16 v1.6 Detect VTeX and its facilities (HO) +Package ifvtex Info: VTeX not detected. ) -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/iftex/ifxetex.sty -Package: ifxetex 2019/10/25 v0.7 ifxetex legacy package. Use iftex instead. +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/ifxetex/ifxetex.sty +Package: ifxetex 2010/09/12 v0.6 Provides ifxetex conditional ) \Gm@cnth=\count105 \Gm@cntv=\count106 @@ -104,14 +102,14 @@ Package: ifxetex 2019/10/25 v0.7 ifxetex legacy package. Use iftex instead. \Gm@dimlist=\toks15 ) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/base/size11.clo -File: size11.clo 2019/10/25 v1.4k Standard LaTeX file (size option) +File: size11.clo 2019/08/27 v1.4j Standard LaTeX file (size option) ) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/pgf/basiclayer/pgfcore.sty (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/graphics/graphicx.sty Package: graphicx 2017/06/01 v1.1a Enhanced LaTeX Graphics (DPC,SPQR) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/graphics/graphics.sty -Package: graphics 2019/11/01 v1.3d Standard LaTeX Graphics (DPC,SPQR) +Package: graphics 2019/10/08 v1.3c Standard LaTeX Graphics (DPC,SPQR) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/graphics/trig.sty Package: trig 2016/01/03 v1.10 sin cos tan (DPC) @@ -119,10 +117,10 @@ Package: trig 2016/01/03 v1.10 sin cos tan (DPC) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/graphics-cfg/graphics.cfg File: graphics.cfg 2016/06/04 v1.11 sample graphics configuration ) -Package graphics Info: Driver file: pdftex.def on input line 105. +Package graphics Info: Driver file: xetex.def on input line 105. -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/graphics-def/pdftex.def -File: pdftex.def 2018/01/08 v1.0l Graphics/color driver for pdftex +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/graphics-def/xetex.def +File: xetex.def 2017/06/24 v5.0h Graphics/color driver for xetex )) \Gin@req@height=\dimen126 \Gin@req@width=\dimen127 @@ -178,18 +176,23 @@ Package: pgfsys 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/systemlayer/pgf.cfg File: pgf.cfg 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) ) -Driver file for pgf: pgfsys-pdftex.def +Driver file for pgf: pgfsys-xetex.def + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/systemlayer/pgfsys-xetex.def +File: pgfsys-xetex.def 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/systemlayer/pgfsys-pdftex.def -File: pgfsys-pdftex.def 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/systemlayer/pgfsys-dvipdfmx.def +File: pgfsys-dvipdfmx.def 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/systemlayer/pgfsys-common-pdf.def File: pgfsys-common-pdf.def 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +) +\pgfsys@objnum=\count113 ))) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/systemlayer/pgfsyssoftpath.code.tex File: pgfsyssoftpath.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) -\pgfsyssoftpath@smallbuffer@items=\count113 -\pgfsyssoftpath@bigbuffer@items=\count114 +\pgfsyssoftpath@smallbuffer@items=\count114 +\pgfsyssoftpath@bigbuffer@items=\count115 ) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/systemlayer/pgfsysprotocol.code.tex File: pgfsysprotocol.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) @@ -199,9 +202,8 @@ Package: xcolor 2016/05/11 v2.12 LaTeX color extensions (UK) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/graphics-cfg/color.cfg File: color.cfg 2016/01/02 v1.6 sample color configuration ) -Package xcolor Info: Driver file: pdftex.def on input line 225. +Package xcolor Info: Driver file: xetex.def on input line 225. Package xcolor Info: Model `cmy' substituted by `cmy0' on input line 1348. -Package xcolor Info: Model `hsb' substituted by `rgb' on input line 1352. Package xcolor Info: Model `RGB' extended on input line 1364. Package xcolor Info: Model `HTML' substituted by `rgb' on input line 1366. Package xcolor Info: Model `Hsb' substituted by `hsb' on input line 1367. @@ -218,7 +220,7 @@ Package: pgfcore 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathutil.code.tex) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathparser.code.tex \pgfmath@dimen=\dimen140 -\pgfmath@count=\count115 +\pgfmath@count=\count116 \pgfmath@box=\box37 \pgfmath@toks=\toks23 \pgfmath@stack@operand=\toks24 @@ -242,7 +244,7 @@ x) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfunctions.integerarithm etics.code.tex))) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfloat.code.tex -\c@pgfmathroundto@lastzeros=\count116 +\c@pgfmathroundto@lastzeros=\count117 )) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfint.code.tex) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorepoints.code.tex @@ -279,7 +281,7 @@ File: pgfcorescopes.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) \pgfpic=\box38 \pgf@hbox=\box39 \pgf@layerbox@main=\box40 -\pgf@picture@serial@count=\count117 +\pgf@picture@serial@count=\count118 ) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcoregraphicstate.code .tex @@ -310,8 +312,8 @@ File: pgfcorearrows.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcoreshade.code.tex File: pgfcoreshade.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) \pgf@max=\dimen164 -\pgf@sys@shading@range@num=\count118 -\pgf@shadingcount=\count119 +\pgf@sys@shading@range@num=\count119 +\pgf@shadingcount=\count120 ) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcoreimage.code.tex File: pgfcoreimage.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) @@ -333,8 +335,8 @@ File: pgfcorepatterns.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) File: pgfcorerdf.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) ))) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/xxcolor.sty Package: xxcolor 2003/10/24 ver 0.1 -\XC@nummixins=\count120 -\XC@countmixins=\count121 +\XC@nummixins=\count121 +\XC@countmixins=\count122 ) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/oberdiek/atbegshi.sty Package: atbegshi 2016/06/09 v1.18 At begin shipout hook (HO) @@ -346,41 +348,46 @@ Package: infwarerr 2016/05/16 v1.4 Providing info/warning/error messages (HO) Package: ltxcmds 2016/05/16 v1.23 LaTeX kernel commands for general use (HO) )) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/hyperref/hyperref.sty -Package: hyperref 2019/11/10 v7.00c Hypertext links for LaTeX +Package: hyperref 2019/09/28 v7.00a Hypertext links for LaTeX -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/pdftexcmds/pdftexcmds.sty -Package: pdftexcmds 2019/11/24 v0.31 Utility functions of pdfTeX for LuaTeX (HO -) -Package pdftexcmds Info: \pdf@primitive is available. -Package pdftexcmds Info: \pdf@ifprimitive is available. -Package pdftexcmds Info: \pdfdraftmode found. -) -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/oberdiek/kvsetkeys.sty -Package: kvsetkeys 2016/05/16 v1.17 Key value parser (HO) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/oberdiek/hobsub-hyperref.sty +Package: hobsub-hyperref 2016/05/16 v1.14 Bundle oberdiek, subset hyperref (HO) -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/oberdiek/etexcmds.sty -Package: etexcmds 2016/05/16 v1.6 Avoid name clashes with e-TeX commands (HO) -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/iftex/ifluatex.sty -Package: ifluatex 2019/10/25 v1.5 ifluatex legacy package. Use iftex instead. -))) -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/oberdiek/kvdefinekeys.sty +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/oberdiek/hobsub-generic.sty +Package: hobsub-generic 2016/05/16 v1.14 Bundle oberdiek, subset generic (HO) +Package: hobsub 2016/05/16 v1.14 Construct package bundles (HO) +Package hobsub Info: Skipping package `infwarerr' (already loaded). +Package hobsub Info: Skipping package `ltxcmds' (already loaded). +Package: ifluatex 2016/05/16 v1.4 Provides the ifluatex switch (HO) +Package ifluatex Info: LuaTeX not detected. +Package hobsub Info: Skipping package `ifvtex' (already loaded). +Package: intcalc 2016/05/16 v1.2 Expandable calculations with integers (HO) +Package hobsub Info: Skipping package `ifpdf' (already loaded). +Package: etexcmds 2016/05/16 v1.6 Avoid name clashes with e-TeX commands (HO) +Package: kvsetkeys 2016/05/16 v1.17 Key value parser (HO) Package: kvdefinekeys 2016/05/16 v1.4 Define keys (HO) +Package: pdftexcmds 2019/07/25 v0.30 Utility functions of pdfTeX for LuaTeX (HO ) -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/oberdiek/pdfescape.sty +Package pdftexcmds Info: LuaTeX not detected. +Package pdftexcmds Info: pdfTeX >= 1.30 not detected. +Package pdftexcmds Info: \pdf@primitive is available. +Package pdftexcmds Info: \pdf@ifprimitive is available. +Package pdftexcmds Info: \pdfdraftmode not found. Package: pdfescape 2016/05/16 v1.14 Implements pdfTeX's escape features (HO) +Package: bigintcalc 2016/05/16 v1.4 Expandable calculations on big integers (HO ) -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/oberdiek/hycolor.sty -Package: hycolor 2016/05/16 v1.8 Color options for hyperref/bookmark (HO) - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/oberdiek/xcolor-patch.sty -Package: xcolor-patch 2016/05/16 xcolor patch - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/oberdiek/hopatch.sty -Package: hopatch 2016/05/16 v1.3 Wrapper for package hooks (HO) -))) -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/oberdiek/letltxmacro.sty +Package: bitset 2016/05/16 v1.2 Handle bit-vector datatype (HO) +Package: uniquecounter 2016/05/16 v1.3 Provide unlimited unique counter (HO) +) +Package hobsub Info: Skipping package `hobsub' (already loaded). Package: letltxmacro 2016/05/16 v1.5 Let assignment for LaTeX macros (HO) +Package: hopatch 2016/05/16 v1.3 Wrapper for package hooks (HO) +Package: xcolor-patch 2016/05/16 xcolor patch +Package: atveryend 2016/05/16 v1.9 Hooks at the very end of document (HO) +Package hobsub Info: Skipping package `atbegshi' (already loaded). +Package: refcount 2016/05/16 v3.5 Data extraction from label references (HO) +Package: hycolor 2016/05/16 v1.8 Color options for hyperref/bookmark (HO) ) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/oberdiek/auxhook.sty Package: auxhook 2016/05/16 v1.4 Hooks for auxiliary files (HO) @@ -389,85 +396,79 @@ Package: auxhook 2016/05/16 v1.4 Hooks for auxiliary files (HO) Package: kvoptions 2016/05/16 v3.12 Key value format for package options (HO) ) \@linkdim=\dimen165 -\Hy@linkcounter=\count122 -\Hy@pagecounter=\count123 +\Hy@linkcounter=\count123 +\Hy@pagecounter=\count124 (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/hyperref/pd1enc.def -File: pd1enc.def 2019/11/10 v7.00c Hyperref: PDFDocEncoding definition (HO) -Now handling font encoding PD1 ... -... no UTF-8 mapping file for font encoding PD1 -) -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/oberdiek/intcalc.sty -Package: intcalc 2016/05/16 v1.2 Expandable calculations with integers (HO) +File: pd1enc.def 2019/09/28 v7.00a Hyperref: PDFDocEncoding definition (HO) ) -\Hy@SavedSpaceFactor=\count124 +\Hy@SavedSpaceFactor=\count125 (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/latexconfig/hyperref.cfg File: hyperref.cfg 2002/06/06 v1.2 hyperref configuration of TeXLive ) -Package hyperref Info: Option `bookmarks' set `true' on input line 4409. -Package hyperref Info: Option `bookmarksopen' set `true' on input line 4409. -Package hyperref Info: Option `implicit' set `false' on input line 4409. -Package hyperref Info: Hyper figures OFF on input line 4535. -Package hyperref Info: Link nesting OFF on input line 4540. -Package hyperref Info: Hyper index ON on input line 4543. -Package hyperref Info: Plain pages OFF on input line 4550. -Package hyperref Info: Backreferencing OFF on input line 4555. +Package hyperref Info: Option `bookmarks' set `true' on input line 4414. +Package hyperref Info: Option `bookmarksopen' set `true' on input line 4414. +Package hyperref Info: Option `implicit' set `false' on input line 4414. +Package hyperref Info: Hyper figures OFF on input line 4540. +Package hyperref Info: Link nesting OFF on input line 4545. +Package hyperref Info: Hyper index ON on input line 4548. +Package hyperref Info: Plain pages OFF on input line 4555. +Package hyperref Info: Backreferencing OFF on input line 4560. Package hyperref Info: Implicit mode OFF; no redefinition of LaTeX internals. -Package hyperref Info: Bookmarks ON on input line 4788. -\c@Hy@tempcnt=\count125 +Package hyperref Info: Bookmarks ON on input line 4793. +\c@Hy@tempcnt=\count126 (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/url/url.sty \Urlmuskip=\muskip10 Package: url 2013/09/16 ver 3.4 Verb mode for urls, etc. ) -LaTeX Info: Redefining \url on input line 5147. +LaTeX Info: Redefining \url on input line 5152. \XeTeXLinkMargin=\dimen166 - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/oberdiek/bitset.sty -Package: bitset 2016/05/16 v1.2 Handle bit-vector datatype (HO) - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/oberdiek/bigintcalc.sty -Package: bigintcalc 2016/05/16 v1.4 Expandable calculations on big integers (HO -) -)) -\Fld@menulength=\count126 +\Fld@menulength=\count127 \Field@Width=\dimen167 \Fld@charsize=\dimen168 -Package hyperref Info: Hyper figures OFF on input line 6418. -Package hyperref Info: Link nesting OFF on input line 6423. -Package hyperref Info: Hyper index ON on input line 6426. -Package hyperref Info: backreferencing OFF on input line 6433. -Package hyperref Info: Link coloring OFF on input line 6438. -Package hyperref Info: Link coloring with OCG OFF on input line 6443. -Package hyperref Info: PDF/A mode OFF on input line 6448. -LaTeX Info: Redefining \ref on input line 6488. -LaTeX Info: Redefining \pageref on input line 6492. -\Hy@abspage=\count127 +Package hyperref Info: Hyper figures OFF on input line 6423. +Package hyperref Info: Link nesting OFF on input line 6428. +Package hyperref Info: Hyper index ON on input line 6431. +Package hyperref Info: backreferencing OFF on input line 6438. +Package hyperref Info: Link coloring OFF on input line 6443. +Package hyperref Info: Link coloring with OCG OFF on input line 6448. +Package hyperref Info: PDF/A mode OFF on input line 6453. +LaTeX Info: Redefining \ref on input line 6493. +LaTeX Info: Redefining \pageref on input line 6497. +\Hy@abspage=\count128 Package hyperref Message: Stopped early. ) -Package hyperref Info: Driver (autodetected): hpdftex. - (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/hyperref/hpdftex.def -File: hpdftex.def 2019/11/10 v7.00c Hyperref driver for pdfTeX +Package hyperref Info: Driver (autodetected): hxetex. + (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/hyperref/hxetex.def +File: hxetex.def 2019/09/28 v7.00a Hyperref driver for XeTeX -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/oberdiek/atveryend.sty -Package: atveryend 2016/05/16 v1.9 Hooks at the very end of document (HO) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/hyperref/puenc.def +File: puenc.def 2019/09/28 v7.00a Hyperref: PDF Unicode definition (HO) +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/oberdiek/stringenc.sty +Package: stringenc 2016/05/16 v1.11 Convert strings between diff. encodings (HO ) -\Fld@listcount=\count128 -\c@bookmark@seq@number=\count129 +) +\pdfm@box=\box42 +\c@Hy@AnnotLevel=\count129 +\HyField@AnnotCount=\count130 +\Fld@listcount=\count131 +\c@bookmark@seq@number=\count132 (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/oberdiek/rerunfilecheck.sty Package: rerunfilecheck 2016/05/16 v1.8 Rerun checks for auxiliary files (HO) - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/oberdiek/uniquecounter.sty -Package: uniquecounter 2016/05/16 v1.3 Provide unlimited unique counter (HO) -) Package uniquecounter Info: New unique counter `rerunfilecheck' on input line 2 -85. +82. )) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/oberdiek/se-ascii-print.def +File: se-ascii-print.def 2016/05/16 v1.11 stringenc: Printable ASCII characters + +) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbaserequires.sty (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbasecompatibility.sty) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbasefont.sty @@ -496,50 +497,50 @@ Package: translator 2019-05-31 v1.12a Easy translation of strings in LaTeX (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbasemisc.sty) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbasetwoscreens.sty) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbaseoverlay.sty -\beamer@argscount=\count130 +\beamer@argscount=\count133 \beamer@lastskipcover=\skip44 -\beamer@trivlistdepth=\count131 +\beamer@trivlistdepth=\count134 ) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbasetitle.sty) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbasesection.sty -\c@lecture=\count132 -\c@part=\count133 -\c@section=\count134 -\c@subsection=\count135 -\c@subsubsection=\count136 +\c@lecture=\count135 +\c@part=\count136 +\c@section=\count137 +\c@subsection=\count138 +\c@subsubsection=\count139 ) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbaseframe.sty -\beamer@framebox=\box42 -\beamer@frametitlebox=\box43 -\beamer@zoombox=\box44 -\beamer@zoomcount=\count137 -\beamer@zoomframecount=\count138 +\beamer@framebox=\box43 +\beamer@frametitlebox=\box44 +\beamer@zoombox=\box45 +\beamer@zoomcount=\count140 +\beamer@zoomframecount=\count141 \beamer@frametextheight=\dimen169 -\c@subsectionslide=\count139 +\c@subsectionslide=\count142 \beamer@frametopskip=\skip45 \beamer@framebottomskip=\skip46 \beamer@frametopskipautobreak=\skip47 \beamer@framebottomskipautobreak=\skip48 \beamer@envbody=\toks27 \framewidth=\dimen170 -\c@framenumber=\count140 +\c@framenumber=\count143 ) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbaseverbatim.sty \beamer@verbatimfileout=\write4 ) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbaseframesize.sty -\beamer@splitbox=\box45 -\beamer@autobreakcount=\count141 +\beamer@splitbox=\box46 +\beamer@autobreakcount=\count144 \beamer@autobreaklastheight=\dimen171 \beamer@frametitletoks=\toks28 \beamer@framesubtitletoks=\toks29 ) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbaseframecomponents.sty -\beamer@footins=\box46 +\beamer@footins=\box47 ) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbasecolor.sty) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbasenotes.sty -\beamer@frameboxcopy=\box47 +\beamer@frameboxcopy=\box48 ) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbasetoc.sty) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbasetemplates.sty @@ -547,11 +548,11 @@ Package: translator 2019-05-31 v1.12a Easy translation of strings in LaTeX (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbaseauxtemplates.sty (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbaseboxes.sty -\bmb@box=\box48 -\bmb@colorbox=\box49 -\bmb@boxshadow=\box50 -\bmb@boxshadowball=\box51 -\bmb@boxshadowballlarge=\box52 +\bmb@box=\box49 +\bmb@colorbox=\box50 +\bmb@boxshadow=\box51 +\bmb@boxshadowball=\box52 +\bmb@boxshadowballlarge=\box53 \bmb@temp=\dimen172 \bmb@dima=\dimen173 \bmb@dimb=\dimen174 @@ -564,8 +565,8 @@ Package: translator 2019-05-31 v1.12a Easy translation of strings in LaTeX Package: enumerate 2015/07/23 v3.00 enumerate extensions (DPC) \@enLab=\toks31 ) -\c@figure=\count142 -\c@table=\count143 +\c@figure=\count145 +\c@table=\count146 \abovecaptionskip=\skip49 \belowcaptionskip=\skip50 ) @@ -574,7 +575,7 @@ Package: enumerate 2015/07/23 v3.00 enumerate extensions (DPC) ) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbasetheorems.sty (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsmath.sty -Package: amsmath 2019/11/16 v2.17d AMS math features +Package: amsmath 2019/04/01 v2.17c AMS math features \@mathmargin=\skip51 For additional information on amsmath, use the `?' option. @@ -593,30 +594,30 @@ Package: amsbsy 1999/11/29 v1.2d Bold Symbols (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsopn.sty Package: amsopn 2016/03/08 v2.02 operator names ) -\inf@bad=\count144 +\inf@bad=\count147 LaTeX Info: Redefining \frac on input line 227. -\uproot@=\count145 -\leftroot@=\count146 +\uproot@=\count148 +\leftroot@=\count149 LaTeX Info: Redefining \overline on input line 389. -\classnum@=\count147 -\DOTSCASE@=\count148 +\classnum@=\count150 +\DOTSCASE@=\count151 LaTeX Info: Redefining \ldots on input line 486. LaTeX Info: Redefining \dots on input line 489. LaTeX Info: Redefining \cdots on input line 610. -\Mathstrutbox@=\box53 -\strutbox@=\box54 +\Mathstrutbox@=\box54 +\strutbox@=\box55 \big@size=\dimen180 LaTeX Font Info: Redeclaring font encoding OML on input line 733. LaTeX Font Info: Redeclaring font encoding OMS on input line 734. -\macc@depth=\count149 -\c@MaxMatrixCols=\count150 +\macc@depth=\count152 +\c@MaxMatrixCols=\count153 \dotsspace@=\muskip11 -\c@parentequation=\count151 -\dspbrk@lvl=\count152 +\c@parentequation=\count154 +\dspbrk@lvl=\count155 \tag@help=\toks33 -\row@=\count153 -\column@=\count154 -\maxfields@=\count155 +\row@=\count156 +\column@=\count157 +\maxfields@=\count158 \andhelp@=\toks34 \eqnshift@=\dimen181 \alignsep@=\dimen182 @@ -628,8 +629,8 @@ LaTeX Font Info: Redeclaring font encoding OMS on input line 734. \multlinegap=\skip52 \multlinetaggap=\skip53 \mathdisplay@stack=\toks36 -LaTeX Info: Redefining \[ on input line 2858. -LaTeX Info: Redefining \] on input line 2859. +LaTeX Info: Redefining \[ on input line 2855. +LaTeX Info: Redefining \] on input line 2856. ) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/amscls/amsthm.sty Package: amsthm 2017/10/31 v2.20.4 @@ -643,7 +644,7 @@ Package: amsthm 2017/10/31 v2.20.4 \thm@headsep=\skip56 \dth@everypar=\toks42 ) -\c@theorem=\count156 +\c@theorem=\count159 ) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbasethemes.sty)) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerthemedefault.sty @@ -658,13 +659,22 @@ Package: amsthm 2017/10/31 v2.20.4 Package: inputenc 2018/08/11 v1.3c Input encoding file \inpenc@prehook=\toks43 \inpenc@posthook=\toks44 -) -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/base/fontenc.sty + + +Package inputenc Warning: inputenc package ignored with utf8 based engines. + +) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/base/fontenc.sty Package: fontenc 2018/08/11 v2.0j Standard LaTeX package (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/base/t1enc.def File: t1enc.def 2018/08/11 v2.0j Standard LaTeX file LaTeX Font Info: Redeclaring font encoding T1 on input line 48. +) +LaTeX Font Info: Trying to load font information for T1+lmss on input line 1 +05. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/lm/t1lmss.fd +File: t1lmss.fd 2009/10/30 v1.6 Font defs for Latin Modern )) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/lm/lmodern.sty Package: lmodern 2009/10/30 v1.6 Latin Modern Fonts @@ -702,10 +712,10 @@ LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathtt' in version `bold' (Font) OT1/cmtt/m/n --> OT1/lmtt/m/n on input line 38. ) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/babel/babel.sty -Package: babel 2019/11/14 3.36 The Babel package +Package: babel 2019/10/15 3.35 The Babel package (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/babel/switch.def -File: switch.def 2019/11/14 3.36 Babel switching mechanism +File: switch.def 2019/10/15 3.35 Babel switching mechanism ) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/babel-german/ngerman.ldf Language: ngerman 2018/12/08 v2.11 German support for babel (post-1996 orthogra @@ -716,50 +726,122 @@ Language: ngermanb 2018/12/08 v2.11 German support for babel (post-1996 orthogr aphy) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/babel/babel.def -File: babel.def 2019/11/14 3.36 Babel common definitions -\babel@savecnt=\count157 +File: babel.def 2019/10/15 3.35 Babel common definitions +\babel@savecnt=\count160 \U@D=\dimen189 -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/babel/txtbabel.def) -LaTeX Info: Redefining \textlatin on input line 2250. -\bbl@dirlevel=\count158 +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/babel/xebabel.def +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/babel/txtbabel.def)) +LaTeX Info: Redefining \textlatin on input line 2185. +\bbl@dirlevel=\count161 ) Package babel Info: Making " an active character on input line 121. ))) -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerthemeHannover.sty -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerouterthemesidebar.sty -\beamer@sidebarwidth=\dimen190 -\beamer@headheight=\dimen191 -LaTeX Font Info: Trying to load font information for T1+lmss on input line 1 -7. +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/pgf/frontendlayer/tikz.sty +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/pgf/basiclayer/pgf.sty +Package: pgf 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/lm/t1lmss.fd -File: t1lmss.fd 2009/10/30 v1.6 Font defs for Latin Modern +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/modules/pgfmoduleshapes.code.tex +File: pgfmoduleshapes.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgfnodeparttextbox=\box56 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/modules/pgfmoduleplot.code.tex +File: pgfmoduleplot.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/pgf/compatibility/pgfcomp-version-0-65.st +y +Package: pgfcomp-version-0-65 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgf@nodesepstart=\dimen190 +\pgf@nodesepend=\dimen191 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/pgf/compatibility/pgfcomp-version-1-18.st +y +Package: pgfcomp-version-1-18 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +)) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgffor.sty +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgfkeys.sty +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgfkeys.code.tex)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/pgf/math/pgfmath.sty +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmath.code.tex)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgffor.code.tex +Package: pgffor 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmath.code.tex) +\pgffor@iter=\dimen192 +\pgffor@skip=\dimen193 +\pgffor@stack=\toks45 +\pgffor@toks=\toks46 )) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/tikz.code.tex +Package: tikz 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/pgflibraryplothandlers.co +de.tex +File: pgflibraryplothandlers.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgf@plot@mark@count=\count162 +\pgfplotmarksize=\dimen194 +) +\tikz@lastx=\dimen195 +\tikz@lasty=\dimen196 +\tikz@lastxsaved=\dimen197 +\tikz@lastysaved=\dimen198 +\tikz@lastmovetox=\dimen199 +\tikz@lastmovetoy=\dimen256 +\tikzleveldistance=\dimen257 +\tikzsiblingdistance=\dimen258 +\tikz@figbox=\box57 +\tikz@figbox@bg=\box58 +\tikz@tempbox=\box59 +\tikz@tempbox@bg=\box60 +\tikztreelevel=\count163 +\tikznumberofchildren=\count164 +\tikznumberofcurrentchild=\count165 +\tikz@fig@count=\count166 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/modules/pgfmodulematrix.code.tex +File: pgfmodulematrix.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgfmatrixcurrentrow=\count167 +\pgfmatrixcurrentcolumn=\count168 +\pgf@matrix@numberofcolumns=\count169 +) +\tikz@expandcount=\count170 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzli +brarytopaths.code.tex +File: tikzlibrarytopaths.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +))) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerthemeHannover.sty +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerouterthemesidebar.sty +\beamer@sidebarwidth=\dimen259 +\beamer@headheight=\dimen260 +) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamercolorthemeseahorse.sty) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerinnerthemecircles.sty)) (./RS.aux) \openout1 = `RS.aux'. -LaTeX Font Info: Checking defaults for OML/cmm/m/it on input line 7. -LaTeX Font Info: ... okay on input line 7. -LaTeX Font Info: Checking defaults for T1/cmr/m/n on input line 7. -LaTeX Font Info: ... okay on input line 7. -LaTeX Font Info: Checking defaults for OT1/cmr/m/n on input line 7. -LaTeX Font Info: ... okay on input line 7. -LaTeX Font Info: Checking defaults for OMS/cmsy/m/n on input line 7. -LaTeX Font Info: ... okay on input line 7. -LaTeX Font Info: Checking defaults for OMX/cmex/m/n on input line 7. -LaTeX Font Info: ... okay on input line 7. -LaTeX Font Info: Checking defaults for U/cmr/m/n on input line 7. -LaTeX Font Info: ... okay on input line 7. -LaTeX Font Info: Checking defaults for PD1/pdf/m/n on input line 7. -LaTeX Font Info: ... okay on input line 7. +LaTeX Font Info: Checking defaults for OML/cmm/m/it on input line 9. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 9. +LaTeX Font Info: Checking defaults for T1/cmr/m/n on input line 9. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 9. +LaTeX Font Info: Checking defaults for OT1/cmr/m/n on input line 9. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 9. +LaTeX Font Info: Checking defaults for OMS/cmsy/m/n on input line 9. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 9. +LaTeX Font Info: Checking defaults for TU/lmr/m/n on input line 9. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 9. +LaTeX Font Info: Checking defaults for OMX/cmex/m/n on input line 9. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 9. +LaTeX Font Info: Checking defaults for U/cmr/m/n on input line 9. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 9. +LaTeX Font Info: Checking defaults for PD1/pdf/m/n on input line 9. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 9. +LaTeX Font Info: Checking defaults for PU/pdf/m/n on input line 9. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 9. *geometry* driver: auto-detecting -*geometry* detected driver: pdftex +*geometry* detected driver: xetex *geometry* verbose mode - [ preamble ] result: -* driver: pdftex +* driver: xetex * paper: custom * layout: * layoutoffset:(h,v)=(0.0pt,0.0pt) @@ -790,96 +872,71 @@ LaTeX Font Info: ... okay on input line 7. * \@reversemarginfalse * (1in=72.27pt=25.4mm, 1cm=28.453pt) -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/context/base/mkii/supp-pdf.mkii -[Loading MPS to PDF converter (version 2006.09.02).] -\scratchcounter=\count159 -\scratchdimen=\dimen192 -\scratchbox=\box55 -\nofMPsegments=\count160 -\nofMParguments=\count161 -\everyMPshowfont=\toks45 -\MPscratchCnt=\count162 -\MPscratchDim=\dimen193 -\MPnumerator=\count163 -\makeMPintoPDFobject=\count164 -\everyMPtoPDFconversion=\toks46 -) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/epstopdf-pkg/epstopdf-base.sty -Package: epstopdf-base 2019/11/27 v2.8 Base part for package epstopdf -Package epstopdf-base Info: Redefining graphics rule for `.eps' on input line 4 -85. - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/latexconfig/epstopdf-sys.cfg -File: epstopdf-sys.cfg 2010/07/13 v1.3 Configuration of (r)epstopdf for TeX Liv -e -)) ABD: EveryShipout initializing macros -\AtBeginShipoutBox=\box56 -Package hyperref Info: Link coloring OFF on input line 7. +\AtBeginShipoutBox=\box61 +Package hyperref Info: Link coloring OFF on input line 9. (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/hyperref/nameref.sty Package: nameref 2019/09/16 v2.46 Cross-referencing by name of section -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/oberdiek/refcount.sty -Package: refcount 2016/05/16 v3.5 Data extraction from label references (HO) -) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/oberdiek/gettitlestring.sty Package: gettitlestring 2016/05/16 v1.5 Cleanup title references (HO) ) -\c@section@level=\count165 +\c@section@level=\count171 ) -LaTeX Info: Redefining \ref on input line 7. -LaTeX Info: Redefining \pageref on input line 7. -LaTeX Info: Redefining \nameref on input line 7. +LaTeX Info: Redefining \ref on input line 9. +LaTeX Info: Redefining \pageref on input line 9. +LaTeX Info: Redefining \nameref on input line 9. (./RS.out) (./RS.out) \@outlinefile=\write5 \openout5 = `RS.out'. LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `operators' in version `normal' -(Font) OT1/lmr/m/n --> OT1/cmss/m/n on input line 7. +(Font) OT1/lmr/m/n --> OT1/cmss/m/n on input line 9. LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `operators' in version `bold' -(Font) OT1/lmr/bx/n --> OT1/cmss/bx/n on input line 7. +(Font) OT1/lmr/bx/n --> OT1/cmss/bx/n on input line 9. LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `operators' in version `normal' -(Font) OT1/cmss/m/n --> OT1/lmss/m/n on input line 7. +(Font) OT1/cmss/m/n --> OT1/lmss/m/n on input line 9. LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `operators' in version `bold' -(Font) OT1/cmss/bx/n --> OT1/lmss/bx/n on input line 7. +(Font) OT1/cmss/bx/n --> OT1/lmss/bx/n on input line 9. \symnumbers=\mathgroup6 \sympureletters=\mathgroup7 LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathrm' in version `normal' -(Font) OT1/lmss/m/n --> T1/lmr/m/n on input line 7. -LaTeX Font Info: Redeclaring math alphabet \mathbf on input line 7. +(Font) OT1/lmss/m/n --> T1/lmr/m/n on input line 9. +LaTeX Font Info: Redeclaring math alphabet \mathbf on input line 9. LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathbf' in version `normal' -(Font) OT1/lmr/bx/n --> T1/lmss/bx/n on input line 7. +(Font) OT1/lmr/bx/n --> T1/lmss/bx/n on input line 9. LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathbf' in version `bold' -(Font) OT1/lmr/bx/n --> T1/lmss/bx/n on input line 7. -LaTeX Font Info: Redeclaring math alphabet \mathsf on input line 7. +(Font) OT1/lmr/bx/n --> T1/lmss/bx/n on input line 9. +LaTeX Font Info: Redeclaring math alphabet \mathsf on input line 9. LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathsf' in version `normal' -(Font) OT1/lmss/m/n --> T1/lmss/m/n on input line 7. +(Font) OT1/lmss/m/n --> T1/lmss/m/n on input line 9. LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathsf' in version `bold' -(Font) OT1/lmss/bx/n --> T1/lmss/m/n on input line 7. -LaTeX Font Info: Redeclaring math alphabet \mathit on input line 7. +(Font) OT1/lmss/bx/n --> T1/lmss/m/n on input line 9. +LaTeX Font Info: Redeclaring math alphabet \mathit on input line 9. LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathit' in version `normal' -(Font) OT1/lmr/m/it --> T1/lmss/m/it on input line 7. +(Font) OT1/lmr/m/it --> T1/lmss/m/it on input line 9. LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathit' in version `bold' -(Font) OT1/lmr/bx/it --> T1/lmss/m/it on input line 7. -LaTeX Font Info: Redeclaring math alphabet \mathtt on input line 7. +(Font) OT1/lmr/bx/it --> T1/lmss/m/it on input line 9. +LaTeX Font Info: Redeclaring math alphabet \mathtt on input line 9. LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathtt' in version `normal' -(Font) OT1/lmtt/m/n --> T1/lmtt/m/n on input line 7. +(Font) OT1/lmtt/m/n --> T1/lmtt/m/n on input line 9. LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathtt' in version `bold' -(Font) OT1/lmtt/m/n --> T1/lmtt/m/n on input line 7. +(Font) OT1/lmtt/m/n --> T1/lmtt/m/n on input line 9. LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `numbers' in version `bold' -(Font) T1/lmss/m/n --> T1/lmss/bx/n on input line 7. +(Font) T1/lmss/m/n --> T1/lmss/bx/n on input line 9. LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `pureletters' in version `bold' -(Font) T1/lmss/m/it --> T1/lmss/bx/it on input line 7. +(Font) T1/lmss/m/it --> T1/lmss/bx/it on input line 9. LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathrm' in version `bold' -(Font) OT1/lmss/bx/n --> T1/lmr/bx/n on input line 7. +(Font) OT1/lmss/bx/n --> T1/lmr/bx/n on input line 9. LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathbf' in version `bold' -(Font) T1/lmss/bx/n --> T1/lmss/bx/n on input line 7. +(Font) T1/lmss/bx/n --> T1/lmss/bx/n on input line 9. LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathsf' in version `bold' -(Font) T1/lmss/m/n --> T1/lmss/bx/n on input line 7. +(Font) T1/lmss/m/n --> T1/lmss/bx/n on input line 9. LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathit' in version `bold' -(Font) T1/lmss/m/it --> T1/lmss/bx/it on input line 7. +(Font) T1/lmss/m/it --> T1/lmss/bx/it on input line 9. LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathtt' in version `bold' -(Font) T1/lmtt/m/n --> T1/lmtt/bx/n on input line 7. +(Font) T1/lmtt/m/n --> T1/lmtt/bx/n on input line 9. (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/translator/translator-basic-dictionary-En glish.dict @@ -907,15 +964,135 @@ Dictionary: translator-theorem-dictionary, Language: English ) (./RS.nav) Package hyperref Warning: Option `pdfauthor' has already been used, -(hyperref) setting the option has no effect on input line 8. +(hyperref) setting the option has no effect on input line 10. Package hyperref Warning: Option `pdfsubject' has already been used, -(hyperref) setting the option has no effect on input line 14. +(hyperref) setting the option has no effect on input line 16. [1 -{c:/texlive/2019/texmf-var/fonts/map/pdftex/updmap/pdftex.map}] [2 +] [2 + +] +File: images/fig1.pdf Graphic file (type pdf) + + +Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 52 + [] + +[3 + +] +File: images/fig2.pdf Graphic file (type pdf) + + +Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 52 + [] + +[4 + +] +File: images/fig3.pdf Graphic file (type pdf) + + +Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 52 + [] + +[5 + +] +File: images/fig4.pdf Graphic file (type pdf) + + +Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 52 + [] + +[6 + +] +File: images/fig5.pdf Graphic file (type pdf) + + +Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 52 + [] + +[7 + +] +File: images/fig6.pdf Graphic file (type pdf) + + +Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 52 + [] + +[8 + +] +File: images/fig7.pdf Graphic file (type pdf) + + +Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 52 + [] + +[9 + +] +LaTeX Font Info: Trying to load font information for OT1+lmss on input line +66. + (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/lm/ot1lmss.fd +File: ot1lmss.fd 2009/10/30 v1.6 Font defs for Latin Modern +) +LaTeX Font Info: Trying to load font information for OML+lmm on input line 6 +6. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/lm/omllmm.fd +File: omllmm.fd 2009/10/30 v1.6 Font defs for Latin Modern +) +LaTeX Font Info: Trying to load font information for OMS+lmsy on input line +66. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/lm/omslmsy.fd +File: omslmsy.fd 2009/10/30 v1.6 Font defs for Latin Modern +) +LaTeX Font Info: Trying to load font information for OMX+lmex on input line +66. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/lm/omxlmex.fd +File: omxlmex.fd 2009/10/30 v1.6 Font defs for Latin Modern +) +LaTeX Font Info: External font `lmex10' loaded for size +(Font) <10.95> on input line 66. +LaTeX Font Info: External font `lmex10' loaded for size +(Font) <8> on input line 66. +LaTeX Font Info: External font `lmex10' loaded for size +(Font) <6> on input line 66. +LaTeX Font Info: Trying to load font information for U+msa on input line 66. + + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/umsa.fd +File: umsa.fd 2013/01/14 v3.01 AMS symbols A +) +LaTeX Font Info: Trying to load font information for U+msb on input line 66. + + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/umsb.fd +File: umsb.fd 2013/01/14 v3.01 AMS symbols B +) +LaTeX Font Info: Font shape `T1/lmss/m/it' in size <10.95> not available +(Font) Font shape `T1/lmss/m/sl' tried instead on input line 66. +LaTeX Font Info: Font shape `T1/lmss/m/it' in size <8> not available +(Font) Font shape `T1/lmss/m/sl' tried instead on input line 66. +LaTeX Font Info: Font shape `T1/lmss/m/it' in size <6> not available +(Font) Font shape `T1/lmss/m/sl' tried instead on input line 66. +File: images/polynom1.pdf Graphic file (type pdf) + + [10 + +] +File: images/polynom2.pdf Graphic file (type pdf) + + [11 ] \tf@nav=\write6 @@ -927,30 +1104,21 @@ Package hyperref Warning: Option `pdfsubject' has already been used, \tf@snm=\write8 \openout8 = `RS.snm'. -Package atveryend Info: Empty hook `BeforeClearDocument' on input line 25. -Package atveryend Info: Empty hook `AfterLastShipout' on input line 25. +Package atveryend Info: Empty hook `BeforeClearDocument' on input line 68. +Package atveryend Info: Empty hook `AfterLastShipout' on input line 68. (./RS.aux) -Package atveryend Info: Executing hook `AtVeryEndDocument' on input line 25. -Package atveryend Info: Executing hook `AtEndAfterFileList' on input line 25. +Package atveryend Info: Empty hook `AtVeryEndDocument' on input line 68. +Package atveryend Info: Executing hook `AtEndAfterFileList' on input line 68. Package rerunfilecheck Info: File `RS.out' has not changed. -(rerunfilecheck) Checksum: D41D8CD98F00B204E9800998ECF8427E;0. +(rerunfilecheck) Checksum: 4CA0FF56E3EE124326A4720E136735D1. ) Here is how much of TeX's memory you used: - 18359 strings out of 492164 - 341776 string characters out of 6129087 - 431862 words of memory out of 5000000 - 22272 multiletter control sequences out of 15000+600000 - 19654 words of font info for 23 fonts, out of 8000000 for 9000 - 1141 hyphenation exceptions out of 8191 - 58i,12n,57p,796b,459s stack positions out of 5000i,500n,10000p,200000b,80000s -{c:/texlive/2019/texmf-dist/fonts/enc/dvips/lm/lm-ec.enc} -Output written on RS.pdf (2 pages, 53965 bytes). -PDF statistics: - 42 PDF objects out of 1000 (max. 8388607) - 28 compressed objects within 1 object stream - 5 named destinations out of 1000 (max. 500000) - 43 words of extra memory for PDF output out of 10000 (max. 10000000) + 24329 strings out of 492483 + 450480 string characters out of 6132858 + 528380 words of memory out of 5000000 + 28307 multiletter control sequences out of 15000+600000 + 37892 words of font info for 41 fonts, out of 8000000 for 9000 + 1348 hyphenation exceptions out of 8191 + 58i,15n,57p,796b,539s stack positions out of 5000i,500n,10000p,200000b,80000s +Output written on RS.pdf (11 pages). diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.nav b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.nav index 9033d8b..3edba3c 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.nav +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.nav @@ -1,9 +1,16 @@ \headcommand {\slideentry {0}{0}{1}{1/1}{}{0}} \headcommand {\beamer@framepages {1}{1}} -\headcommand {\slideentry {0}{0}{2}{2/2}{}{0}} +\headcommand {\beamer@sectionpages {1}{1}} +\headcommand {\beamer@subsectionpages {1}{1}} +\headcommand {\sectionentry {1}{Introduction}{2}{Introduction}{0}} +\headcommand {\slideentry {1}{0}{1}{2/2}{}{0}} \headcommand {\beamer@framepages {2}{2}} -\headcommand {\beamer@partpages {1}{2}} -\headcommand {\beamer@subsectionpages {1}{2}} -\headcommand {\beamer@sectionpages {1}{2}} -\headcommand {\beamer@documentpages {2}} -\headcommand {\gdef \inserttotalframenumber {2}} +\headcommand {\slideentry {1}{0}{2}{3/9}{}{0}} +\headcommand {\beamer@framepages {3}{9}} +\headcommand {\slideentry {1}{0}{3}{10/11}{}{0}} +\headcommand {\beamer@framepages {10}{11}} +\headcommand {\beamer@partpages {1}{11}} +\headcommand {\beamer@subsectionpages {2}{11}} +\headcommand {\beamer@sectionpages {2}{11}} +\headcommand {\beamer@documentpages {11}} +\headcommand {\gdef \inserttotalframenumber {4}} diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.out b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.out index e69de29..dec2d7d 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.out +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.out @@ -0,0 +1 @@ +\BOOKMARK [2][]{Outline0.1}{Introduction}{}% 1 diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.pdf b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.pdf index 459d7e8..10719b7 100644 Binary files a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.pdf and b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.pdf differ diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.synctex.gz b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.synctex.gz index fe8adf5..2fe95de 100644 Binary files a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.synctex.gz and b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.synctex.gz differ diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex index 3d2be8f..fb822da 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex @@ -3,7 +3,9 @@ \usepackage[T1]{fontenc} \usepackage{lmodern} \usepackage[ngerman]{babel} +\usepackage{tikz} \usetheme{Hannover} + \begin{document} \author{Joshua Bär und Michael Steiner} \title{Reed-Solomon-Code} @@ -17,9 +19,51 @@ \begin{frame}[plain] \maketitle \end{frame} - + \section{Introduction} + \begin{frame} + \frametitle{Idee} + + \end{frame} + \begin{frame} - \frametitle{Test} - Ich mag Züge. + \begin{figure} + \only<1>{ + \includegraphics[width=0.9\linewidth]{images/fig1.pdf} + } + \only<2>{ + \includegraphics[width=0.9\linewidth]{images/fig2.pdf} + } + \only<3>{ + \includegraphics[width=0.9\linewidth]{images/fig3.pdf} + } + \only<4>{ + \includegraphics[width=0.9\linewidth]{images/fig4.pdf} + } + \only<5>{ + \includegraphics[width=0.9\linewidth]{images/fig5.pdf} + } + \only<6>{ + \includegraphics[width=0.9\linewidth]{images/fig6.pdf} + } + \only<7>{ + \includegraphics[width=0.9\linewidth]{images/fig7.pdf} + } + \end{figure} \end{frame} + + \begin{frame} + Ãœbertragen von den Zahlen + \textcolor{blue}{2}, \textcolor{blue}{1}, \textcolor{blue}{5} + als $ p(x) = \textcolor{blue}{2}x^2 + \textcolor{blue}{1}x + \textcolor{blue}{5} $.\newline + Versende $ (p(1),p(2),...,p(7)) = (\textcolor{green}{8}, + \textcolor{green}{15}, \textcolor{green}{26}, + \textcolor{green}{ 41}, \textcolor{green}{60}, + \textcolor{green}{83}, \textcolor{green}{110})$ + \only<1>{ + \includegraphics[]{images/polynom1.pdf}} + \only<2>{ + \includegraphics[]{images/polynom2.pdf}} + \end{frame} + + \end{document} \ No newline at end of file diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.toc b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.toc index 4cd1c86..32e7e8d 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.toc +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.toc @@ -1 +1,2 @@ \babel@toc {ngerman}{} +\beamer@sectionintoc {1}{Introduction}{2}{0}{1} diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/Thumbs.db b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/Thumbs.db deleted file mode 100644 index 1626e26..0000000 Binary files a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/Thumbs.db and /dev/null differ diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig1.pdf b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig1.pdf index 5cff7fe..abde60c 100644 Binary files a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig1.pdf and b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig1.pdf differ diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig1.pdf_tex b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig1.pdf_tex deleted file mode 100644 index cb323ae..0000000 --- a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig1.pdf_tex +++ /dev/null @@ -1,81 +0,0 @@ -%% Creator: Inkscape 1.0.2 (e86c870879, 2021-01-15, custom), www.inkscape.org -%% PDF/EPS/PS + LaTeX output extension by Johan Engelen, 2010 -%% Accompanies image file 'fig1.pdf' (pdf, eps, ps) -%% -%% To include the image in your LaTeX document, write -%% \input{.pdf_tex} -%% instead of -%% \includegraphics{.pdf} -%% To scale the image, write -%% \def\svgwidth{} -%% \input{.pdf_tex} -%% instead of -%% \includegraphics[width=]{.pdf} -%% -%% Images with a different path to the parent latex file can -%% be accessed with the `import' package (which may need to be -%% installed) using -%% \usepackage{import} -%% in the preamble, and then including the image with -%% \import{}{.pdf_tex} -%% Alternatively, one can specify -%% \graphicspath{{/}} -%% -%% For more information, please see info/svg-inkscape on CTAN: -%% http://tug.ctan.org/tex-archive/info/svg-inkscape -%% -\begingroup% - \makeatletter% - \providecommand\color[2][]{% - \errmessage{(Inkscape) Color is used for the text in Inkscape, but the package 'color.sty' is not loaded}% - \renewcommand\color[2][]{}% - }% - \providecommand\transparent[1]{% - \errmessage{(Inkscape) Transparency is used (non-zero) for the text in Inkscape, but the package 'transparent.sty' is not loaded}% - \renewcommand\transparent[1]{}% - }% - \providecommand\rotatebox[2]{#2}% - \newcommand*\fsize{\dimexpr\f@size pt\relax}% - \newcommand*\lineheight[1]{\fontsize{\fsize}{#1\fsize}\selectfont}% - \ifx\svgwidth\undefined% - \setlength{\unitlength}{420bp}% - \ifx\svgscale\undefined% - \relax% - \else% - \setlength{\unitlength}{\unitlength * \real{\svgscale}}% - \fi% - \else% - \setlength{\unitlength}{\svgwidth}% - \fi% - \global\let\svgwidth\undefined% - \global\let\svgscale\undefined% - \makeatother% - \begin{picture}(1,0.75)% - \lineheight{1}% - \setlength\tabcolsep{0pt}% - \put(0,0){\includegraphics[width=\unitlength,page=1]{fig1.pdf}}% - \put(0.19038536,0.04761911){\makebox(0,0)[lt]{\lineheight{1.25}\smash{\begin{tabular}[t]{l}10\end{tabular}}}}% - \put(0.27196429,0.04761911){\makebox(0,0)[lt]{\lineheight{1.25}\smash{\begin{tabular}[t]{l}20\end{tabular}}}}% - \put(0.35354321,0.04761911){\makebox(0,0)[lt]{\lineheight{1.25}\smash{\begin{tabular}[t]{l}30\end{tabular}}}}% - \put(0.43512214,0.04761911){\makebox(0,0)[lt]{\lineheight{1.25}\smash{\begin{tabular}[t]{l}40\end{tabular}}}}% - \put(0.51670107,0.04761911){\makebox(0,0)[lt]{\lineheight{1.25}\smash{\begin{tabular}[t]{l}50\end{tabular}}}}% - \put(0.59828,0.04761911){\makebox(0,0)[lt]{\lineheight{1.25}\smash{\begin{tabular}[t]{l}60\end{tabular}}}}% - \put(0.67985893,0.04761911){\makebox(0,0)[lt]{\lineheight{1.25}\smash{\begin{tabular}[t]{l}70\end{tabular}}}}% - \put(0.76143804,0.04761911){\makebox(0,0)[lt]{\lineheight{1.25}\smash{\begin{tabular}[t]{l}80\end{tabular}}}}% - \put(0.84301696,0.04761911){\makebox(0,0)[lt]{\lineheight{1.25}\smash{\begin{tabular}[t]{l}90\end{tabular}}}}% - \put(0,0){\includegraphics[width=\unitlength,page=2]{fig1.pdf}}% - \put(0.10654768,0.07232143){\makebox(0,0)[lt]{\lineheight{1.25}\smash{\begin{tabular}[t]{l}0\end{tabular}}}}% - \put(0.10654768,0.13357143){\makebox(0,0)[lt]{\lineheight{1.25}\smash{\begin{tabular}[t]{l}1\end{tabular}}}}% - \put(0.10654768,0.19482143){\makebox(0,0)[lt]{\lineheight{1.25}\smash{\begin{tabular}[t]{l}2\end{tabular}}}}% - \put(0.10654768,0.25607143){\makebox(0,0)[lt]{\lineheight{1.25}\smash{\begin{tabular}[t]{l}3\end{tabular}}}}% - \put(0.10654768,0.31732143){\makebox(0,0)[lt]{\lineheight{1.25}\smash{\begin{tabular}[t]{l}4\end{tabular}}}}% - \put(0.10654768,0.37857143){\makebox(0,0)[lt]{\lineheight{1.25}\smash{\begin{tabular}[t]{l}5\end{tabular}}}}% - \put(0.10654768,0.43982143){\makebox(0,0)[lt]{\lineheight{1.25}\smash{\begin{tabular}[t]{l}6\end{tabular}}}}% - \put(0.10654768,0.50107143){\makebox(0,0)[lt]{\lineheight{1.25}\smash{\begin{tabular}[t]{l}7\end{tabular}}}}% - \put(0.10654768,0.56232143){\makebox(0,0)[lt]{\lineheight{1.25}\smash{\begin{tabular}[t]{l}8\end{tabular}}}}% - \put(0.10654768,0.62357143){\makebox(0,0)[lt]{\lineheight{1.25}\smash{\begin{tabular}[t]{l}9\end{tabular}}}}% - \put(0.09404768,0.68482143){\makebox(0,0)[lt]{\lineheight{1.25}\smash{\begin{tabular}[t]{l}10\end{tabular}}}}% - \put(0.47857196,0.70669643){\makebox(0,0)[lt]{\lineheight{1.25}\smash{\begin{tabular}[t]{l}\textbf{Signal}\end{tabular}}}}% - \put(0,0){\includegraphics[width=\unitlength,page=3]{fig1.pdf}}% - \end{picture}% -\endgroup% diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig1.png b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig1.png deleted file mode 100644 index a0395d7..0000000 Binary files a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig1.png and /dev/null differ diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig2.pdf b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig2.pdf new file mode 100644 index 0000000..8281ce7 Binary files /dev/null and b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig2.pdf differ diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig2.png b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig2.png deleted file mode 100644 index bd8faa0..0000000 Binary files a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig2.png and /dev/null differ diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig3.pdf b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig3.pdf new file mode 100644 index 0000000..7d29d1e Binary files /dev/null and b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig3.pdf differ diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig3.png b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig3.png deleted file mode 100644 index e14358d..0000000 Binary files a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig3.png and /dev/null differ diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig4.pdf b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig4.pdf new file mode 100644 index 0000000..394a673 Binary files /dev/null and b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig4.pdf differ diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig4.png b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig4.png deleted file mode 100644 index 1821c3b..0000000 Binary files a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig4.png and /dev/null differ diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig5.pdf b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig5.pdf new file mode 100644 index 0000000..37416a9 Binary files /dev/null and b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig5.pdf differ diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig5.png b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig5.png deleted file mode 100644 index e4abbaa..0000000 Binary files a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig5.png and /dev/null differ diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig6.pdf b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig6.pdf new file mode 100644 index 0000000..61cbc01 Binary files /dev/null and b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig6.pdf differ diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig6.png b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig6.png deleted file mode 100644 index 5447949..0000000 Binary files a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig6.png and /dev/null differ diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig7.pdf b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig7.pdf new file mode 100644 index 0000000..7397ffe Binary files /dev/null and b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig7.pdf differ diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig7.png b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig7.png deleted file mode 100644 index a850402..0000000 Binary files a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/fig7.png and /dev/null differ diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/polynom1.aux b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/polynom1.aux new file mode 100644 index 0000000..f23e546 --- /dev/null +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/polynom1.aux @@ -0,0 +1 @@ +\relax diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/polynom1.log b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/polynom1.log new file mode 100644 index 0000000..183eaea --- /dev/null +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/polynom1.log @@ -0,0 +1,747 @@ +This is XeTeX, Version 3.14159265-2.6-0.999991 (TeX Live 2019/W32TeX) (preloaded format=xelatex 2019.10.25) 21 APR 2021 12:27 +entering extended mode + restricted \write18 enabled. + %&-line parsing enabled. +**polynom1.tex +(./polynom1.tex +LaTeX2e <2019-10-01> patch level 1 +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/standalone/standalone.cls +Document Class: standalone 2018/03/26 v1.3a Class to compile TeX sub-files stan +dalone +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/tools/shellesc.sty +Package: shellesc 2016/06/07 v0.02b unified shell escape interface for LaTeX +Package shellesc Info: Restricted shell escape enabled on input line 72. +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/oberdiek/ifluatex.sty +Package: ifluatex 2016/05/16 v1.4 Provides the ifluatex switch (HO) +Package ifluatex Info: LuaTeX not detected. +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/oberdiek/ifpdf.sty +Package: ifpdf 2018/09/07 v3.3 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+(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfunctions.misc.code.tex +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfunctions.integerarithm +etics.code.tex))) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfloat.code.tex +\c@pgfmathroundto@lastzeros=\count100 +)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfint.code.tex) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorepoints.code.tex +File: pgfcorepoints.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgf@picminx=\dimen118 +\pgf@picmaxx=\dimen119 +\pgf@picminy=\dimen120 +\pgf@picmaxy=\dimen121 +\pgf@pathminx=\dimen122 +\pgf@pathmaxx=\dimen123 +\pgf@pathminy=\dimen124 +\pgf@pathmaxy=\dimen125 +\pgf@xx=\dimen126 +\pgf@xy=\dimen127 +\pgf@yx=\dimen128 +\pgf@yy=\dimen129 +\pgf@zx=\dimen130 +\pgf@zy=\dimen131 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorepathconstruct.cod +e.tex +File: pgfcorepathconstruct.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgf@path@lastx=\dimen132 +\pgf@path@lasty=\dimen133 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorepathusage.code.te +x +File: pgfcorepathusage.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgf@shorten@end@additional=\dimen134 +\pgf@shorten@start@additional=\dimen135 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorescopes.code.tex +File: pgfcorescopes.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgfpic=\box29 +\pgf@hbox=\box30 +\pgf@layerbox@main=\box31 +\pgf@picture@serial@count=\count101 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcoregraphicstate.code +.tex +File: pgfcoregraphicstate.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgflinewidth=\dimen136 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcoretransformations.c +ode.tex +File: pgfcoretransformations.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgf@pt@x=\dimen137 +\pgf@pt@y=\dimen138 +\pgf@pt@temp=\dimen139 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorequick.code.tex +File: pgfcorequick.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcoreobjects.code.tex +File: pgfcoreobjects.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorepathprocessing.co +de.tex +File: pgfcorepathprocessing.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorearrows.code.tex +File: pgfcorearrows.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgfarrowsep=\dimen140 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcoreshade.code.tex +File: pgfcoreshade.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgf@max=\dimen141 +\pgf@sys@shading@range@num=\count102 +\pgf@shadingcount=\count103 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcoreimage.code.tex +File: pgfcoreimage.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcoreexternal.code.tex +File: pgfcoreexternal.code.tex 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+(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/tikz.code.tex +Package: tikz 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/pgflibraryplothandlers.co +de.tex +File: pgflibraryplothandlers.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgf@plot@mark@count=\count104 +\pgfplotmarksize=\dimen146 +) +\tikz@lastx=\dimen147 +\tikz@lasty=\dimen148 +\tikz@lastxsaved=\dimen149 +\tikz@lastysaved=\dimen150 +\tikz@lastmovetox=\dimen151 +\tikz@lastmovetoy=\dimen152 +\tikzleveldistance=\dimen153 +\tikzsiblingdistance=\dimen154 +\tikz@figbox=\box34 +\tikz@figbox@bg=\box35 +\tikz@tempbox=\box36 +\tikz@tempbox@bg=\box37 +\tikztreelevel=\count105 +\tikznumberofchildren=\count106 +\tikznumberofcurrentchild=\count107 +\tikz@fig@count=\count108 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/modules/pgfmodulematrix.code.tex +File: pgfmodulematrix.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgfmatrixcurrentrow=\count109 +\pgfmatrixcurrentcolumn=\count110 +\pgf@matrix@numberofcolumns=\count111 +) +\tikz@expandcount=\count112 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzli +brarytopaths.code.tex +File: tikzlibrarytopaths.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +))) +\sa@box=\box38 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsmath.sty +Package: amsmath 2019/04/01 v2.17c AMS math features +\@mathmargin=\skip43 + +For additional information on amsmath, use the `?' option. +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amstext.sty +Package: amstext 2000/06/29 v2.01 AMS text + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsgen.sty +File: amsgen.sty 1999/11/30 v2.0 generic functions +\@emptytoks=\toks28 +\ex@=\dimen155 +)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsbsy.sty +Package: amsbsy 1999/11/29 v1.2d Bold Symbols +\pmbraise@=\dimen156 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsopn.sty +Package: amsopn 2016/03/08 v2.02 operator names +) +\inf@bad=\count113 +LaTeX Info: Redefining \frac on input line 227. +\uproot@=\count114 +\leftroot@=\count115 +LaTeX Info: Redefining \overline on input line 389. +\classnum@=\count116 +\DOTSCASE@=\count117 +LaTeX Info: Redefining \ldots on input line 486. +LaTeX Info: Redefining \dots on input line 489. +LaTeX Info: Redefining \cdots on input line 610. +\Mathstrutbox@=\box39 +\strutbox@=\box40 +\big@size=\dimen157 +LaTeX Font Info: Redeclaring font encoding OML on input line 733. +LaTeX Font Info: Redeclaring font encoding OMS on input line 734. +\macc@depth=\count118 +\c@MaxMatrixCols=\count119 +\dotsspace@=\muskip10 +\c@parentequation=\count120 +\dspbrk@lvl=\count121 +\tag@help=\toks29 +\row@=\count122 +\column@=\count123 +\maxfields@=\count124 +\andhelp@=\toks30 +\eqnshift@=\dimen158 +\alignsep@=\dimen159 +\tagshift@=\dimen160 +\tagwidth@=\dimen161 +\totwidth@=\dimen162 +\lineht@=\dimen163 +\@envbody=\toks31 +\multlinegap=\skip44 +\multlinetaggap=\skip45 +\mathdisplay@stack=\toks32 +LaTeX Info: Redefining \[ on input line 2855. +LaTeX Info: Redefining \] on input line 2856. +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/psnfss/times.sty +Package: times 2005/04/12 PSNFSS-v9.2a (SPQR) +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/txfonts.sty +Package: txfonts 2008/01/22 v3.2.1 +LaTeX Font Info: Redeclaring symbol font `operators' on input line 21. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `operators' in version `normal' +(Font) OT1/cmr/m/n --> OT1/txr/m/n on input line 21. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `operators' in version `bold' +(Font) OT1/cmr/bx/n --> OT1/txr/m/n on input line 21. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `operators' in version `bold' +(Font) OT1/txr/m/n --> OT1/txr/bx/n on input line 22. +\symitalic=\mathgroup4 +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `italic' in version `bold' +(Font) OT1/txr/m/it --> OT1/txr/bx/it on input line 26. +LaTeX Font Info: Redeclaring math alphabet \mathbf on input line 29. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathbf' in version `normal' +(Font) OT1/cmr/bx/n --> OT1/txr/bx/n on input line 29. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathbf' in version `bold' +(Font) OT1/cmr/bx/n --> OT1/txr/bx/n on input line 29. +LaTeX Font Info: Redeclaring math alphabet \mathit on input line 30. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathit' in version `normal' +(Font) OT1/cmr/m/it --> OT1/txr/m/it on input line 30. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathit' in version `bold' +(Font) OT1/cmr/bx/it --> OT1/txr/m/it on input line 30. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathit' in version `bold' +(Font) OT1/txr/m/it --> OT1/txr/bx/it on input line 31. +LaTeX Font Info: Redeclaring math alphabet \mathsf on input line 40. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathsf' in version `normal' +(Font) OT1/cmss/m/n --> OT1/txss/m/n on input line 40. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathsf' in version `bold' +(Font) OT1/cmss/bx/n --> OT1/txss/m/n on input line 40. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathsf' in version `bold' +(Font) OT1/txss/m/n --> OT1/txss/b/n on input line 41. +LaTeX Font Info: Redeclaring math alphabet \mathtt on input line 50. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathtt' in version `normal' +(Font) OT1/cmtt/m/n --> OT1/txtt/m/n on input line 50. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathtt' in version `bold' +(Font) OT1/cmtt/m/n --> OT1/txtt/m/n on input line 50. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathtt' in version `bold' +(Font) OT1/txtt/m/n --> OT1/txtt/b/n on input line 51. +LaTeX Font Info: Redeclaring symbol font `letters' on input line 58. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `letters' in version `normal' +(Font) OML/cmm/m/it --> OML/txmi/m/it on input line 58. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `letters' in version `bold' +(Font) OML/cmm/b/it --> OML/txmi/m/it on input line 58. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `letters' in version `bold' +(Font) OML/txmi/m/it --> OML/txmi/bx/it on input line 59. +\symlettersA=\mathgroup5 +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `lettersA' in version `bold' +(Font) U/txmia/m/it --> U/txmia/bx/it on input line 67. +LaTeX Font Info: Redeclaring symbol font `symbols' on input line 77. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `symbols' in version `normal' +(Font) OMS/cmsy/m/n --> OMS/txsy/m/n on input line 77. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `symbols' in version `bold' +(Font) OMS/cmsy/b/n --> OMS/txsy/m/n on input line 77. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `symbols' in version `bold' +(Font) OMS/txsy/m/n --> OMS/txsy/bx/n on input line 78. +\symAMSa=\mathgroup6 +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `AMSa' in version `bold' +(Font) U/txsya/m/n --> U/txsya/bx/n on input line 94. +\symAMSb=\mathgroup7 +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `AMSb' in version `bold' +(Font) U/txsyb/m/n --> U/txsyb/bx/n on input line 103. +\symsymbolsC=\mathgroup8 +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `symbolsC' in version `bold' +(Font) U/txsyc/m/n --> U/txsyc/bx/n on input line 113. +LaTeX Font Info: Redeclaring symbol font `largesymbols' on input line 120. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `largesymbols' in version `normal' +(Font) OMX/cmex/m/n --> OMX/txex/m/n on input line 120. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `largesymbols' in version `bold' +(Font) OMX/cmex/m/n --> OMX/txex/m/n on input line 120. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `largesymbols' in version `bold' +(Font) OMX/txex/m/n --> OMX/txex/bx/n on input line 121. +\symlargesymbolsA=\mathgroup9 +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `largesymbolsA' in version `bold' +(Font) U/txexa/m/n --> U/txexa/bx/n on input line 129. +LaTeX Font Info: Redeclaring math symbol \mathsterling on input line 164. +LaTeX Font Info: Redeclaring math symbol \hbar on input line 591. +LaTeX Info: Redefining \not on input line 1043. +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/pgfplots/pgfplots.sty +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/pgfplots.revision.tex) +Package: pgfplots 2018/03/28 v1.16 Data Visualization (1.16) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/pgfplots.code.tex +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/pgfplotscore.code.tex +\t@pgfplots@toka=\toks33 +\t@pgfplots@tokb=\toks34 +\t@pgfplots@tokc=\toks35 +\pgfplots@tmpa=\dimen164 +\c@pgfplots@coordindex=\count125 +\c@pgfplots@scanlineindex=\count126 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/sys/pgfplotssysgeneric.code.te +x)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/libs/pgfplotslibrary.code.tex) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/oldpgfcompatib/pgfplotsoldpgfs +upp_loader.code.tex +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/pgflibraryfpu.code.tex)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/util/pgfplotsutil.code.tex +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/liststructure/pgfplotsliststru +cture.code.tex) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/liststructure/pgfplotsliststru +ctureext.code.tex) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/liststructure/pgfplotsarray.co +de.tex +\c@pgfplotsarray@tmp=\count127 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/liststructure/pgfplotsmatrix.c +ode.tex) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/numtable/pgfplotstableshared.c +ode.tex +\c@pgfplotstable@counta=\count128 +\t@pgfplotstable@a=\toks36 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/liststructure/pgfplotsdeque.co +de.tex) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/util/pgfplotsbinary.code.tex +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/util/pgfplotsbinary.data.code. +tex)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/util/pgfplotsutil.verb.code.te +x) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/libs/pgflibrarypgfplots.surfsh +ading.code.tex +\c@pgfplotslibrarysurf@no=\count129 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/sys/pgflibrarypgfplots.surfsha +ding.pgfsys-xetex.def +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/sys/pgflibrarypgfplots.surfsha +ding.pgfsys-dvipdfmx.def +\c@pgfplotslibrarysurf@streamlen=\count130 +)))) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/util/pgfplotscolormap.code.tex +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/util/pgfplotscolor.code.tex)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/pgfplotsstackedplots.code.tex) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/pgfplotsplothandlers.code.tex +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/pgfplotsmeshplothandler.code.t +ex +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/pgfplotsmeshplotimage.code.tex +))) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/pgfplots.scaling.code.tex) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/pgfplotscoordprocessing.code.t +ex) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/pgfplots.errorbars.code.tex) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/pgfplots.markers.code.tex) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/pgfplotsticks.code.tex) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/pgfplots.paths.code.tex) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzli +brarydecorations.code.tex +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/modules/pgfmoduledecorations.code.t +ex +\pgfdecoratedcompleteddistance=\dimen165 +\pgfdecoratedremainingdistance=\dimen166 +\pgfdecoratedinputsegmentcompleteddistance=\dimen167 +\pgfdecoratedinputsegmentremainingdistance=\dimen168 +\pgf@decorate@distancetomove=\dimen169 +\pgf@decorate@repeatstate=\count131 +\pgfdecorationsegmentamplitude=\dimen170 +\pgfdecorationsegmentlength=\dimen171 +) +\tikz@lib@dec@box=\box41 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzli +brarydecorations.pathmorphing.code.tex +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/decorations/pgflibrarydec +orations.pathmorphing.code.tex)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzli +brarydecorations.pathreplacing.code.tex +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/decorations/pgflibrarydec +orations.pathreplacing.code.tex)) +\pgfplots@numplots=\count132 +\pgfplots@xmin@reg=\dimen172 +\pgfplots@xmax@reg=\dimen173 +\pgfplots@ymin@reg=\dimen174 +\pgfplots@ymax@reg=\dimen175 +\pgfplots@zmin@reg=\dimen176 +\pgfplots@zmax@reg=\dimen177 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzli +braryplotmarks.code.tex +File: tikzlibraryplotmarks.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/pgflibraryplotmarks.code. +tex +File: pgflibraryplotmarks.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +))) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/csvsimple/csvsimple.sty +Package: csvsimple 2019/04/09 version 1.21 LaTeX CSV file processing + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/base/ifthen.sty +Package: ifthen 2014/09/29 v1.1c Standard LaTeX ifthen package (DPC) +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/etoolbox/etoolbox.sty +Package: etoolbox 2019/09/21 v2.5h e-TeX tools for LaTeX (JAW) +\etb@tempcnta=\count133 +) +\csv@file=\read2 +\c@csvinputline=\count134 +\c@csvrow=\count135 +\c@csvcol=\count136 +\csv@out=\write4 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzli +braryarrows.code.tex +File: tikzlibraryarrows.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/pgflibraryarrows.code.tex +File: pgflibraryarrows.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\arrowsize=\dimen178 +)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzli +braryintersections.code.tex +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/pgflibraryintersections.c +ode.tex +\pgf@intersect@solutions=\count137 +)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzli +brarymath.code.tex +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzli +braryfpu.code.tex) +\tikz@math@for@depth=\count138 +\tikz@math@dimen=\dimen179 +\tikz@math@toks=\toks37 +) (./polynom1.aux) +\openout1 = `polynom1.aux'. + +LaTeX Font Info: Checking defaults for OML/txmi/m/it on input line 11. +LaTeX Font Info: Trying to load font information for OML+txmi on input line +11. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/omltxmi.fd +File: omltxmi.fd 2000/12/15 v3.1 +) +LaTeX Font Info: ... okay on input line 11. +LaTeX Font Info: Checking defaults for T1/cmr/m/n on input line 11. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 11. +LaTeX Font Info: Checking defaults for OT1/cmr/m/n on input line 11. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 11. +LaTeX Font Info: Checking defaults for OMS/txsy/m/n on input line 11. +LaTeX Font Info: Trying to load font information for OMS+txsy on input line +11. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/omstxsy.fd +File: omstxsy.fd 2000/12/15 v3.1 +) +LaTeX Font Info: ... okay on input line 11. +LaTeX Font Info: Checking defaults for TU/lmr/m/n on input line 11. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 11. +LaTeX Font Info: Checking defaults for OMX/txex/m/n on input line 11. +LaTeX Font Info: Trying to load font information for OMX+txex on input line +11. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/omxtxex.fd +File: omxtxex.fd 2000/12/15 v3.1 +) +LaTeX Font Info: ... okay on input line 11. +LaTeX Font Info: Checking defaults for U/txexa/m/n on input line 11. +LaTeX Font Info: Trying to load font information for U+txexa on input line 1 +1. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/utxexa.fd +File: utxexa.fd 2000/12/15 v3.1 +) +LaTeX Font Info: ... okay on input line 11. +LaTeX Font Info: Trying to load font information for TU+txr on input line 11 +. +LaTeX Font Info: No file TUtxr.fd. on input line 11. + + +LaTeX Font Warning: Font shape `TU/txr/m/n' undefined +(Font) using `TU/lmr/m/n' instead on input line 11. + +ABD: EveryShipout initializing macros + +Package pgfplots Warning: running in backwards compatibility mode (unsuitable t +ick labels; missing features). Consider writing \pgfplotsset{compat=1.16} into +your preamble. + on input line 11. + +LaTeX Font Info: Trying to load font information for OT1+txr on input line 2 +6. +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/ot1txr.fd +File: ot1txr.fd 2000/12/15 v3.1 +) +LaTeX Font Info: Trying to load font information for U+txmia on input line 2 +6. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/utxmia.fd +File: utxmia.fd 2000/12/15 v3.1 +) +LaTeX Font Info: Trying to load font information for U+txsya on input line 2 +6. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/utxsya.fd +File: utxsya.fd 2000/12/15 v3.1 +) +LaTeX Font Info: Trying to load font information for U+txsyb on input line 2 +6. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/utxsyb.fd +File: utxsyb.fd 2000/12/15 v3.1 +) +LaTeX Font Info: Trying to load font information for U+txsyc on input line 2 +6. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/utxsyc.fd +File: utxsyc.fd 2000/12/15 v3.1 +) [1 + +] (./polynom1.aux) + +LaTeX Font Warning: Some font shapes were not available, defaults substituted. + + ) +Here is how much of TeX's memory you used: + 25076 strings out of 492483 + 634297 string characters out of 6132858 + 794987 words of memory out of 5000000 + 29148 multiletter control sequences out of 15000+600000 + 13575 words of font info for 45 fonts, out of 8000000 for 9000 + 1348 hyphenation exceptions out of 8191 + 68i,6n,98p,840b,724s stack positions out of 5000i,500n,10000p,200000b,80000s + +Output written on polynom1.pdf (1 page). diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/polynom1.pdf b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/polynom1.pdf new file mode 100644 index 0000000..1f632d8 Binary files /dev/null and b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/polynom1.pdf differ diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/polynom1.synctex.gz b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/polynom1.synctex.gz new file mode 100644 index 0000000..578f2a3 Binary files /dev/null and b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/polynom1.synctex.gz differ diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/polynom1.tex b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/polynom1.tex new file mode 100644 index 0000000..db83daa --- /dev/null +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/polynom1.tex @@ -0,0 +1,59 @@ +% polynome1 +%------------------- +\documentclass[tikz]{standalone} +\usepackage{amsmath} +\usepackage{times} +\usepackage{txfonts} +\usepackage{pgfplots} +\usepackage{csvsimple} +\usetikzlibrary{arrows,intersections,math} +\newcommand{\teiler}{40} +\begin{document} + %Ãœbertragen von den Zahlen + %\textcolor{blue}{2}, \textcolor{blue}{1}, \textcolor{blue}{5} + %als $ p(x) = \textcolor{blue}{2}x^2 + \textcolor{blue}{1}x + \textcolor{blue}{5} $.\newline + %Versende $ (p(1),p(2),...,p(7)) = (\textcolor{green}{8}, + % \textcolor{green}{15}, \textcolor{green}{26}, + % \textcolor{green}{ 41}, \textcolor{green}{60}, + % \textcolor{green}{83}, \textcolor{green}{110})$ + + +\begin{tikzpicture}[>=latex,thick] + +\draw[color=blue, line width=1.4pt] +plot[domain=0:8, samples=100] + ({\x},{(2*\x^2+1*\x+5)/\teiler}); +\draw[->] (-0.2,0) -- (8,0) coordinate[label={$x$}]; +\draw[->] (0,-0.2) -- (0,150/\teiler) coordinate[label={right:$p(x)$}]; +\def\punkt#1{ + \fill[color=green] #1 circle[radius=0.08]; + \draw #1 circle[radius=0.07]; +} +\punkt{(1,8/\teiler)} +\punkt{(2,15/\teiler)} +\punkt{(3,26/\teiler)} +\punkt{(4,41/\teiler)} +\punkt{(5,60/\teiler)} +\punkt{(6,83/\teiler)} +\punkt{(7,110/\teiler)} +%\draw[color=gray,line width=1pt,dashed] +%plot[domain=0.5:7, samples=100] +%({\x},{(0.1958*\x^2-1.2875*\x+3.0417)}); +%\def\erpunkt#1{ +% \fill[color=red] #1 circle[radius=0.08]; +% \draw #1 circle[radius=0.07]; +%} +%\erpunkt{(2,50/\teiler)} +%\erpunkt{(3,0.9414)} +%\punkt{(4,41/\teiler)} +%\punkt{(5,60/\teiler)} + +\draw(0,100/\teiler) -- (-0.1,100/\teiler) coordinate[label={left:$100$}]; +\draw(1,0) -- (1,-0.1) coordinate[label={below:$1$}]; + + + + +\end{tikzpicture} +\end{document} + diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/polynom2.aux b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/polynom2.aux new file mode 100644 index 0000000..f23e546 --- /dev/null +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/polynom2.aux @@ -0,0 +1 @@ +\relax diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/polynom2.log b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/polynom2.log new file mode 100644 index 0000000..169203e --- /dev/null +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/polynom2.log @@ -0,0 +1,747 @@ +This is XeTeX, Version 3.14159265-2.6-0.999991 (TeX Live 2019/W32TeX) (preloaded format=xelatex 2019.10.25) 21 APR 2021 12:28 +entering extended mode + restricted \write18 enabled. + %&-line parsing enabled. +**polynom2.tex +(./polynom2.tex +LaTeX2e <2019-10-01> patch level 1 +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/standalone/standalone.cls +Document 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xcolor Info: Model `HTML' substituted by `rgb' on input line 1366. +Package xcolor Info: Model `Hsb' substituted by `hsb' on input line 1367. +Package xcolor Info: Model `tHsb' substituted by `hsb' on input line 1368. +Package xcolor Info: Model `HSB' substituted by `hsb' on input line 1369. +Package xcolor Info: Model `Gray' substituted by `gray' on input line 1370. +Package xcolor Info: Model `wave' substituted by `hsb' on input line 1371. +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcore.code.tex +Package: pgfcore 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmath.code.tex +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathcalc.code.tex +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathutil.code.tex) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathparser.code.tex +\pgfmath@dimen=\dimen117 +\pgfmath@count=\count99 +\pgfmath@box=\box28 +\pgfmath@toks=\toks23 +\pgfmath@stack@operand=\toks24 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+(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfint.code.tex) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorepoints.code.tex +File: pgfcorepoints.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgf@picminx=\dimen118 +\pgf@picmaxx=\dimen119 +\pgf@picminy=\dimen120 +\pgf@picmaxy=\dimen121 +\pgf@pathminx=\dimen122 +\pgf@pathmaxx=\dimen123 +\pgf@pathminy=\dimen124 +\pgf@pathmaxy=\dimen125 +\pgf@xx=\dimen126 +\pgf@xy=\dimen127 +\pgf@yx=\dimen128 +\pgf@yy=\dimen129 +\pgf@zx=\dimen130 +\pgf@zy=\dimen131 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorepathconstruct.cod +e.tex +File: pgfcorepathconstruct.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgf@path@lastx=\dimen132 +\pgf@path@lasty=\dimen133 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorepathusage.code.te +x +File: pgfcorepathusage.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgf@shorten@end@additional=\dimen134 +\pgf@shorten@start@additional=\dimen135 +) 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pgflibraryplothandlers.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgf@plot@mark@count=\count104 +\pgfplotmarksize=\dimen146 +) +\tikz@lastx=\dimen147 +\tikz@lasty=\dimen148 +\tikz@lastxsaved=\dimen149 +\tikz@lastysaved=\dimen150 +\tikz@lastmovetox=\dimen151 +\tikz@lastmovetoy=\dimen152 +\tikzleveldistance=\dimen153 +\tikzsiblingdistance=\dimen154 +\tikz@figbox=\box34 +\tikz@figbox@bg=\box35 +\tikz@tempbox=\box36 +\tikz@tempbox@bg=\box37 +\tikztreelevel=\count105 +\tikznumberofchildren=\count106 +\tikznumberofcurrentchild=\count107 +\tikz@fig@count=\count108 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/modules/pgfmodulematrix.code.tex +File: pgfmodulematrix.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgfmatrixcurrentrow=\count109 +\pgfmatrixcurrentcolumn=\count110 +\pgf@matrix@numberofcolumns=\count111 +) +\tikz@expandcount=\count112 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzli +brarytopaths.code.tex +File: tikzlibrarytopaths.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b 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Redefining \dots on input line 489. +LaTeX Info: Redefining \cdots on input line 610. +\Mathstrutbox@=\box39 +\strutbox@=\box40 +\big@size=\dimen157 +LaTeX Font Info: Redeclaring font encoding OML on input line 733. +LaTeX Font Info: Redeclaring font encoding OMS on input line 734. +\macc@depth=\count118 +\c@MaxMatrixCols=\count119 +\dotsspace@=\muskip10 +\c@parentequation=\count120 +\dspbrk@lvl=\count121 +\tag@help=\toks29 +\row@=\count122 +\column@=\count123 +\maxfields@=\count124 +\andhelp@=\toks30 +\eqnshift@=\dimen158 +\alignsep@=\dimen159 +\tagshift@=\dimen160 +\tagwidth@=\dimen161 +\totwidth@=\dimen162 +\lineht@=\dimen163 +\@envbody=\toks31 +\multlinegap=\skip44 +\multlinetaggap=\skip45 +\mathdisplay@stack=\toks32 +LaTeX Info: Redefining \[ on input line 2855. +LaTeX Info: Redefining \] on input line 2856. +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/psnfss/times.sty +Package: times 2005/04/12 PSNFSS-v9.2a (SPQR) +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/txfonts.sty +Package: txfonts 2008/01/22 v3.2.1 +LaTeX Font Info: Redeclaring symbol font `operators' on input line 21. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `operators' in version `normal' +(Font) OT1/cmr/m/n --> OT1/txr/m/n on input line 21. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `operators' in version `bold' +(Font) OT1/cmr/bx/n --> OT1/txr/m/n on input line 21. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `operators' in version `bold' +(Font) OT1/txr/m/n --> OT1/txr/bx/n on input line 22. +\symitalic=\mathgroup4 +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `italic' in version `bold' +(Font) OT1/txr/m/it --> OT1/txr/bx/it on input line 26. +LaTeX Font Info: Redeclaring math alphabet \mathbf on input line 29. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathbf' in version `normal' +(Font) OT1/cmr/bx/n --> OT1/txr/bx/n on input line 29. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathbf' in version `bold' +(Font) OT1/cmr/bx/n --> OT1/txr/bx/n on input line 29. +LaTeX Font Info: Redeclaring math alphabet \mathit on input line 30. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathit' in version `normal' +(Font) OT1/cmr/m/it --> OT1/txr/m/it on input line 30. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathit' in version `bold' +(Font) OT1/cmr/bx/it --> OT1/txr/m/it on input line 30. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathit' in version `bold' +(Font) OT1/txr/m/it --> OT1/txr/bx/it on input line 31. +LaTeX Font Info: Redeclaring math alphabet \mathsf on input line 40. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathsf' in version `normal' +(Font) OT1/cmss/m/n --> OT1/txss/m/n on input line 40. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathsf' in version `bold' +(Font) OT1/cmss/bx/n --> OT1/txss/m/n on input line 40. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathsf' in version `bold' +(Font) OT1/txss/m/n --> OT1/txss/b/n on input line 41. +LaTeX Font Info: Redeclaring math alphabet \mathtt on input line 50. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathtt' in version `normal' +(Font) OT1/cmtt/m/n --> OT1/txtt/m/n on input line 50. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathtt' in version `bold' +(Font) OT1/cmtt/m/n --> OT1/txtt/m/n on input line 50. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathtt' in version `bold' +(Font) OT1/txtt/m/n --> OT1/txtt/b/n on input line 51. +LaTeX Font Info: Redeclaring symbol font `letters' on input line 58. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `letters' in version `normal' +(Font) OML/cmm/m/it --> OML/txmi/m/it on input line 58. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `letters' in version `bold' +(Font) OML/cmm/b/it --> OML/txmi/m/it on input line 58. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `letters' in version `bold' +(Font) OML/txmi/m/it --> OML/txmi/bx/it on input line 59. +\symlettersA=\mathgroup5 +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `lettersA' in version `bold' +(Font) U/txmia/m/it --> U/txmia/bx/it on input line 67. +LaTeX Font Info: Redeclaring symbol font `symbols' on input line 77. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `symbols' in version `normal' +(Font) OMS/cmsy/m/n --> OMS/txsy/m/n on input line 77. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `symbols' in version `bold' +(Font) OMS/cmsy/b/n --> OMS/txsy/m/n on input line 77. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `symbols' in version `bold' +(Font) OMS/txsy/m/n --> OMS/txsy/bx/n on input line 78. +\symAMSa=\mathgroup6 +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `AMSa' in version `bold' +(Font) U/txsya/m/n --> U/txsya/bx/n on input line 94. +\symAMSb=\mathgroup7 +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `AMSb' in version `bold' +(Font) U/txsyb/m/n --> U/txsyb/bx/n on input line 103. +\symsymbolsC=\mathgroup8 +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `symbolsC' in version `bold' +(Font) U/txsyc/m/n --> U/txsyc/bx/n on input line 113. +LaTeX Font Info: Redeclaring symbol font `largesymbols' on input line 120. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `largesymbols' in version `normal' +(Font) OMX/cmex/m/n --> OMX/txex/m/n on input line 120. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `largesymbols' in version `bold' +(Font) OMX/cmex/m/n --> OMX/txex/m/n on input line 120. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `largesymbols' in version `bold' +(Font) OMX/txex/m/n --> OMX/txex/bx/n on input line 121. +\symlargesymbolsA=\mathgroup9 +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `largesymbolsA' in version `bold' +(Font) U/txexa/m/n --> U/txexa/bx/n on input line 129. +LaTeX Font Info: Redeclaring math symbol \mathsterling on input line 164. +LaTeX Font Info: Redeclaring math symbol \hbar on input line 591. +LaTeX Info: Redefining \not on input line 1043. +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/pgfplots/pgfplots.sty +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/pgfplots.revision.tex) +Package: pgfplots 2018/03/28 v1.16 Data Visualization (1.16) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/pgfplots.code.tex +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/pgfplotscore.code.tex +\t@pgfplots@toka=\toks33 +\t@pgfplots@tokb=\toks34 +\t@pgfplots@tokc=\toks35 +\pgfplots@tmpa=\dimen164 +\c@pgfplots@coordindex=\count125 +\c@pgfplots@scanlineindex=\count126 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/sys/pgfplotssysgeneric.code.te +x)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/libs/pgfplotslibrary.code.tex) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/oldpgfcompatib/pgfplotsoldpgfs +upp_loader.code.tex +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/pgflibraryfpu.code.tex)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/util/pgfplotsutil.code.tex +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/liststructure/pgfplotsliststru +cture.code.tex) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/liststructure/pgfplotsliststru +ctureext.code.tex) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/liststructure/pgfplotsarray.co +de.tex +\c@pgfplotsarray@tmp=\count127 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/liststructure/pgfplotsmatrix.c +ode.tex) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/numtable/pgfplotstableshared.c +ode.tex +\c@pgfplotstable@counta=\count128 +\t@pgfplotstable@a=\toks36 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/liststructure/pgfplotsdeque.co +de.tex) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/util/pgfplotsbinary.code.tex +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/util/pgfplotsbinary.data.code. +tex)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/util/pgfplotsutil.verb.code.te +x) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/libs/pgflibrarypgfplots.surfsh +ading.code.tex +\c@pgfplotslibrarysurf@no=\count129 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/sys/pgflibrarypgfplots.surfsha +ding.pgfsys-xetex.def +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/sys/pgflibrarypgfplots.surfsha +ding.pgfsys-dvipdfmx.def +\c@pgfplotslibrarysurf@streamlen=\count130 +)))) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/util/pgfplotscolormap.code.tex +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/util/pgfplotscolor.code.tex)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/pgfplotsstackedplots.code.tex) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/pgfplotsplothandlers.code.tex +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/pgfplotsmeshplothandler.code.t +ex +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/pgfplotsmeshplotimage.code.tex +))) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/pgfplots.scaling.code.tex) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/pgfplotscoordprocessing.code.t +ex) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/pgfplots.errorbars.code.tex) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/pgfplots.markers.code.tex) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/pgfplotsticks.code.tex) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/pgfplots.paths.code.tex) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzli +brarydecorations.code.tex +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/modules/pgfmoduledecorations.code.t +ex +\pgfdecoratedcompleteddistance=\dimen165 +\pgfdecoratedremainingdistance=\dimen166 +\pgfdecoratedinputsegmentcompleteddistance=\dimen167 +\pgfdecoratedinputsegmentremainingdistance=\dimen168 +\pgf@decorate@distancetomove=\dimen169 +\pgf@decorate@repeatstate=\count131 +\pgfdecorationsegmentamplitude=\dimen170 +\pgfdecorationsegmentlength=\dimen171 +) +\tikz@lib@dec@box=\box41 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzli +brarydecorations.pathmorphing.code.tex +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/decorations/pgflibrarydec +orations.pathmorphing.code.tex)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzli +brarydecorations.pathreplacing.code.tex +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/decorations/pgflibrarydec +orations.pathreplacing.code.tex)) +\pgfplots@numplots=\count132 +\pgfplots@xmin@reg=\dimen172 +\pgfplots@xmax@reg=\dimen173 +\pgfplots@ymin@reg=\dimen174 +\pgfplots@ymax@reg=\dimen175 +\pgfplots@zmin@reg=\dimen176 +\pgfplots@zmax@reg=\dimen177 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzli +braryplotmarks.code.tex +File: tikzlibraryplotmarks.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/pgflibraryplotmarks.code. +tex +File: pgflibraryplotmarks.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +))) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/csvsimple/csvsimple.sty +Package: csvsimple 2019/04/09 version 1.21 LaTeX CSV file processing + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/base/ifthen.sty +Package: ifthen 2014/09/29 v1.1c Standard LaTeX ifthen package (DPC) +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/etoolbox/etoolbox.sty +Package: etoolbox 2019/09/21 v2.5h e-TeX tools for LaTeX (JAW) +\etb@tempcnta=\count133 +) +\csv@file=\read2 +\c@csvinputline=\count134 +\c@csvrow=\count135 +\c@csvcol=\count136 +\csv@out=\write4 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzli +braryarrows.code.tex +File: tikzlibraryarrows.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/pgflibraryarrows.code.tex +File: pgflibraryarrows.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\arrowsize=\dimen178 +)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzli +braryintersections.code.tex +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/pgflibraryintersections.c +ode.tex +\pgf@intersect@solutions=\count137 +)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzli +brarymath.code.tex +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzli +braryfpu.code.tex) +\tikz@math@for@depth=\count138 +\tikz@math@dimen=\dimen179 +\tikz@math@toks=\toks37 +) (./polynom2.aux) +\openout1 = `polynom2.aux'. + +LaTeX Font Info: Checking defaults for OML/txmi/m/it on input line 11. +LaTeX Font Info: Trying to load font information for OML+txmi on input line +11. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/omltxmi.fd +File: omltxmi.fd 2000/12/15 v3.1 +) +LaTeX Font Info: ... okay on input line 11. +LaTeX Font Info: Checking defaults for T1/cmr/m/n on input line 11. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 11. +LaTeX Font Info: Checking defaults for OT1/cmr/m/n on input line 11. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 11. +LaTeX Font Info: Checking defaults for OMS/txsy/m/n on input line 11. +LaTeX Font Info: Trying to load font information for OMS+txsy on input line +11. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/omstxsy.fd +File: omstxsy.fd 2000/12/15 v3.1 +) +LaTeX Font Info: ... okay on input line 11. +LaTeX Font Info: Checking defaults for TU/lmr/m/n on input line 11. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 11. +LaTeX Font Info: Checking defaults for OMX/txex/m/n on input line 11. +LaTeX Font Info: Trying to load font information for OMX+txex on input line +11. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/omxtxex.fd +File: omxtxex.fd 2000/12/15 v3.1 +) +LaTeX Font Info: ... okay on input line 11. +LaTeX Font Info: Checking defaults for U/txexa/m/n on input line 11. +LaTeX Font Info: Trying to load font information for U+txexa on input line 1 +1. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/utxexa.fd +File: utxexa.fd 2000/12/15 v3.1 +) +LaTeX Font Info: ... okay on input line 11. +LaTeX Font Info: Trying to load font information for TU+txr on input line 11 +. +LaTeX Font Info: No file TUtxr.fd. on input line 11. + + +LaTeX Font Warning: Font shape `TU/txr/m/n' undefined +(Font) using `TU/lmr/m/n' instead on input line 11. + +ABD: EveryShipout initializing macros + +Package pgfplots Warning: running in backwards compatibility mode (unsuitable t +ick labels; missing features). Consider writing \pgfplotsset{compat=1.16} into +your preamble. + on input line 11. + +LaTeX Font Info: Trying to load font information for OT1+txr on input line 2 +6. +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/ot1txr.fd +File: ot1txr.fd 2000/12/15 v3.1 +) +LaTeX Font Info: Trying to load font information for U+txmia on input line 2 +6. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/utxmia.fd +File: utxmia.fd 2000/12/15 v3.1 +) +LaTeX Font Info: Trying to load font information for U+txsya on input line 2 +6. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/utxsya.fd +File: utxsya.fd 2000/12/15 v3.1 +) +LaTeX Font Info: Trying to load font information for U+txsyb on input line 2 +6. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/utxsyb.fd +File: utxsyb.fd 2000/12/15 v3.1 +) +LaTeX Font Info: Trying to load font information for U+txsyc on input line 2 +6. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/utxsyc.fd +File: utxsyc.fd 2000/12/15 v3.1 +) [1 + +] (./polynom2.aux) + +LaTeX Font Warning: Some font shapes were not available, defaults substituted. + + ) +Here is how much of TeX's memory you used: + 25292 strings out of 492483 + 638772 string characters out of 6132858 + 794987 words of memory out of 5000000 + 29364 multiletter control sequences out of 15000+600000 + 13575 words of font info for 45 fonts, out of 8000000 for 9000 + 1348 hyphenation exceptions out of 8191 + 68i,6n,98p,840b,724s stack positions out of 5000i,500n,10000p,200000b,80000s + +Output written on polynom2.pdf (1 page). diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/polynom2.pdf b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/polynom2.pdf new file mode 100644 index 0000000..05f4ba0 Binary files /dev/null and b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/polynom2.pdf differ diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/polynom2.synctex.gz b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/polynom2.synctex.gz new file mode 100644 index 0000000..24859aa Binary files /dev/null and b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/polynom2.synctex.gz differ diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/polynom2.tex b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/polynom2.tex new file mode 100644 index 0000000..aa792ce --- /dev/null +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/images/polynom2.tex @@ -0,0 +1,57 @@ +% polynome2 +%------------------- +\documentclass[tikz]{standalone} +\usepackage{amsmath} +\usepackage{times} +\usepackage{txfonts} +\usepackage{pgfplots} +\usepackage{csvsimple} +\usetikzlibrary{arrows,intersections,math} +\newcommand{\teiler}{40} +\begin{document} + %Ãœbertragen von den Zahlen + %\textcolor{blue}{2}, \textcolor{blue}{1}, \textcolor{blue}{5} + %als $ p(x) = \textcolor{blue}{2}x^2 + \textcolor{blue}{1}x + \textcolor{blue}{5} $.\newline + %Versende $ (p(1),p(2),...,p(7)) = (\textcolor{green}{8}, + % \textcolor{green}{15}, \textcolor{green}{26}, + % \textcolor{green}{ 41}, \textcolor{green}{60}, + % \textcolor{green}{83}, \textcolor{green}{110})$ + + + \begin{tikzpicture}[>=latex,thick] + + \draw[color=blue, line width=1.4pt] + plot[domain=0:8, samples=100] + ({\x},{(2*\x^2+1*\x+5)/\teiler}); + \draw[->] (-0.2,0) -- (8,0) coordinate[label={$x$}]; + \draw[->] (0,-0.2) -- (0,150/\teiler) coordinate[label={right:$p(x)$}]; + \def\punkt#1{ + \fill[color=green] #1 circle[radius=0.08]; + \draw #1 circle[radius=0.07]; + } + \punkt{(1,8/\teiler)} + %\punkt{(2,15/\teiler)} + %\punkt{(3,26/\teiler)} + \punkt{(4,41/\teiler)} + \punkt{(5,60/\teiler)} + \punkt{(6,83/\teiler)} + \punkt{(7,110/\teiler)} + \draw[color=gray,line width=1pt,dashed] + plot[domain=0.5:7, samples=100] + ({\x},{(0.1958*\x^2-1.2875*\x+3.0417)}); + \def\erpunkt#1{ + \fill[color=red] #1 circle[radius=0.08]; + \draw #1 circle[radius=0.07]; + } + \erpunkt{(2,50/\teiler)} + \erpunkt{(3,0.9414)} + + + \draw(0,100/\teiler) -- (-0.1,100/\teiler) coordinate[label={left:$100$}]; + \draw(1,0) -- (1,-0.1) coordinate[label={below:$1$}]; + + + + + \end{tikzpicture} +\end{document} -- cgit v1.2.1 From 10f3cdb829c001c341ea31415efb44ff6a2878b8 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: JODBaer Date: Wed, 21 Apr 2021 17:30:50 +0200 Subject: Persentation stand 17:30 --- buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.aux | 37 +++++- buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.log | 145 +++++++++++---------- buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.nav | 26 +++- buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.out | 4 +- buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.pdf | Bin 117082 -> 132691 bytes buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.snm | 1 + .../reedsolomon/RS presentation/RS.synctex.gz | Bin 6763 -> 19501 bytes buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex | 109 ++++++++++++++-- buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.toc | 4 +- 9 files changed, 235 insertions(+), 91 deletions(-) diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.aux b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.aux index fff632d..6294c05 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.aux +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.aux @@ -22,10 +22,10 @@ \@writefile{nav}{\headcommand {\slideentry {0}{0}{1}{1/1}{}{0}}} \@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@framepages {1}{1}}} \HyPL@Entry{1<>} -\@writefile{toc}{\beamer@sectionintoc {1}{Introduction}{2}{0}{1}} +\@writefile{toc}{\beamer@sectionintoc {1}{Einführung}{2}{0}{1}} \@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@sectionpages {1}{1}}} \@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@subsectionpages {1}{1}}} -\@writefile{nav}{\headcommand {\sectionentry {1}{Introduction}{2}{Introduction}{0}}} +\@writefile{nav}{\headcommand {\sectionentry {1}{Einführung}{2}{Einführung}{0}}} \@writefile{nav}{\headcommand {\slideentry {1}{0}{1}{2/2}{}{0}}} \@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@framepages {2}{2}}} \HyPL@Entry{2<>} @@ -34,8 +34,33 @@ \HyPL@Entry{9<>} \@writefile{nav}{\headcommand {\slideentry {1}{0}{3}{10/11}{}{0}}} \@writefile{nav}{\headcommand 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+\@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@documentpages {17}}} +\@writefile{nav}{\headcommand {\gdef \inserttotalframenumber {9}}} diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.log b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.log index 824b9b5..342b031 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.log +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.log @@ -1,4 +1,4 @@ -This is XeTeX, Version 3.14159265-2.6-0.999991 (TeX Live 2019/W32TeX) (preloaded format=xelatex 2019.10.25) 21 APR 2021 12:30 +This is XeTeX, Version 3.14159265-2.6-0.999991 (TeX Live 2019/W32TeX) (preloaded format=xelatex 2019.10.25) 21 APR 2021 17:27 entering extended mode restricted \write18 enabled. %&-line parsing enabled. @@ -972,13 +972,61 @@ Package hyperref Warning: Option `pdfsubject' has already been used, [1 -] [2 +] +LaTeX Font Info: Trying to load font information for OT1+lmss on input line +31. + (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/lm/ot1lmss.fd +File: ot1lmss.fd 2009/10/30 v1.6 Font defs for Latin Modern +) +LaTeX Font Info: Trying to load font information for OML+lmm on input line 3 +1. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/lm/omllmm.fd +File: omllmm.fd 2009/10/30 v1.6 Font defs for Latin Modern +) +LaTeX Font Info: Trying to load font information for OMS+lmsy on input line +31. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/lm/omslmsy.fd +File: omslmsy.fd 2009/10/30 v1.6 Font defs for Latin Modern +) +LaTeX Font Info: Trying to load font information for OMX+lmex on input line +31. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/lm/omxlmex.fd +File: omxlmex.fd 2009/10/30 v1.6 Font defs for Latin Modern +) +LaTeX Font Info: External font `lmex10' loaded for size +(Font) <10.95> on input line 31. +LaTeX Font Info: External font `lmex10' loaded for size +(Font) <8> on input line 31. +LaTeX Font Info: External font `lmex10' loaded for size +(Font) <6> on input line 31. +LaTeX Font Info: Trying to load font information for U+msa on input line 31. + + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/umsa.fd +File: umsa.fd 2013/01/14 v3.01 AMS symbols A +) +LaTeX Font Info: Trying to load font information for U+msb on input line 31. + + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/umsb.fd +File: umsb.fd 2013/01/14 v3.01 AMS symbols B +) +LaTeX Font Info: Font shape `T1/lmss/m/it' in size <10.95> not available +(Font) Font shape `T1/lmss/m/sl' tried instead on input line 31. +LaTeX Font Info: Font shape `T1/lmss/m/it' in size <8> not available +(Font) Font shape `T1/lmss/m/sl' tried instead on input line 31. +LaTeX Font Info: Font shape `T1/lmss/m/it' in size <6> not available +(Font) Font shape `T1/lmss/m/sl' tried instead on input line 31. + [2 ] File: images/fig1.pdf Graphic file (type pdf) -Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 52 +Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 57 [] [3 @@ -987,7 +1035,7 @@ Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 52 File: images/fig2.pdf Graphic file (type pdf) -Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 52 +Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 57 [] [4 @@ -996,7 +1044,7 @@ Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 52 File: images/fig3.pdf Graphic file (type pdf) -Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 52 +Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 57 [] [5 @@ -1005,7 +1053,7 @@ Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 52 File: images/fig4.pdf Graphic file (type pdf) -Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 52 +Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 57 [] [6 @@ -1014,7 +1062,7 @@ Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 52 File: images/fig5.pdf Graphic file (type pdf) -Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 52 +Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 57 [] [7 @@ -1023,7 +1071,7 @@ Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 52 File: images/fig6.pdf Graphic file (type pdf) -Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 52 +Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 57 [] [8 @@ -1032,67 +1080,32 @@ Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 52 File: images/fig7.pdf Graphic file (type pdf) -Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 52 +Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 57 [] [9 -] -LaTeX Font Info: Trying to load font information for OT1+lmss on input line -66. - (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/lm/ot1lmss.fd -File: ot1lmss.fd 2009/10/30 v1.6 Font defs for Latin Modern -) -LaTeX Font Info: Trying to load font information for OML+lmm on input line 6 -6. - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/lm/omllmm.fd -File: omllmm.fd 2009/10/30 v1.6 Font defs for Latin Modern -) -LaTeX Font Info: Trying to load font information for OMS+lmsy on input line -66. - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/lm/omslmsy.fd -File: omslmsy.fd 2009/10/30 v1.6 Font defs for Latin Modern -) -LaTeX Font Info: Trying to load font information for OMX+lmex on input line -66. - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/lm/omxlmex.fd -File: omxlmex.fd 2009/10/30 v1.6 Font defs for Latin Modern -) -LaTeX Font Info: External font `lmex10' loaded for size -(Font) <10.95> on input line 66. -LaTeX Font Info: External font `lmex10' loaded for size -(Font) <8> on input line 66. -LaTeX Font Info: External font `lmex10' loaded for size -(Font) <6> on input line 66. -LaTeX Font Info: Trying to load font information for U+msa on input line 66. +] [10 +] [11 -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/umsa.fd -File: umsa.fd 2013/01/14 v3.01 AMS symbols A -) -LaTeX Font Info: Trying to load font information for U+msb on input line 66. +] [12 +] [13 -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/umsb.fd -File: umsb.fd 2013/01/14 v3.01 AMS symbols B -) -LaTeX Font Info: Font shape `T1/lmss/m/it' in size <10.95> not available -(Font) Font shape `T1/lmss/m/sl' tried instead on input line 66. -LaTeX Font Info: Font shape `T1/lmss/m/it' in size <8> not available -(Font) Font shape `T1/lmss/m/sl' tried instead on input line 66. -LaTeX Font Info: Font shape `T1/lmss/m/it' in size <6> not available -(Font) Font shape `T1/lmss/m/sl' tried instead on input line 66. +] File: images/polynom1.pdf Graphic file (type pdf) - [10 + [14 ] File: images/polynom2.pdf Graphic file (type pdf) - [11 + [15 + +] [16 + +] [17 ] \tf@nav=\write6 @@ -1104,21 +1117,21 @@ File: images/polynom2.pdf Graphic file (type pdf) \tf@snm=\write8 \openout8 = `RS.snm'. -Package atveryend Info: Empty hook `BeforeClearDocument' on input line 68. -Package atveryend Info: Empty hook `AfterLastShipout' on input line 68. +Package atveryend Info: Empty hook `BeforeClearDocument' on input line 154. +Package atveryend Info: Empty hook `AfterLastShipout' on input line 154. (./RS.aux) -Package atveryend Info: Empty hook `AtVeryEndDocument' on input line 68. -Package atveryend Info: Executing hook `AtEndAfterFileList' on input line 68. +Package atveryend Info: Empty hook `AtVeryEndDocument' on input line 154. +Package atveryend Info: Executing hook `AtEndAfterFileList' on input line 154. Package rerunfilecheck Info: File `RS.out' has not changed. -(rerunfilecheck) Checksum: 4CA0FF56E3EE124326A4720E136735D1. +(rerunfilecheck) Checksum: 488F938CBAD5E8FAC29F906360775E5F. ) Here is how much of TeX's memory you used: - 24329 strings out of 492483 - 450480 string characters out of 6132858 - 528380 words of memory out of 5000000 - 28307 multiletter control sequences out of 15000+600000 + 24397 strings out of 492483 + 452001 string characters out of 6132858 + 533692 words of memory out of 5000000 + 28375 multiletter control sequences out of 15000+600000 37892 words of font info for 41 fonts, out of 8000000 for 9000 1348 hyphenation exceptions out of 8191 - 58i,15n,57p,796b,539s stack positions out of 5000i,500n,10000p,200000b,80000s + 58i,15n,61p,796b,549s stack positions out of 5000i,500n,10000p,200000b,80000s -Output written on RS.pdf (11 pages). +Output written on RS.pdf (17 pages). diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.nav b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.nav index 3edba3c..22ae94a 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.nav +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.nav @@ -2,15 +2,31 @@ \headcommand {\beamer@framepages {1}{1}} \headcommand {\beamer@sectionpages {1}{1}} \headcommand {\beamer@subsectionpages {1}{1}} -\headcommand {\sectionentry {1}{Introduction}{2}{Introduction}{0}} +\headcommand {\sectionentry {1}{Einführung}{2}{Einführung}{0}} \headcommand {\slideentry {1}{0}{1}{2/2}{}{0}} \headcommand {\beamer@framepages {2}{2}} \headcommand {\slideentry {1}{0}{2}{3/9}{}{0}} \headcommand {\beamer@framepages {3}{9}} \headcommand {\slideentry {1}{0}{3}{10/11}{}{0}} \headcommand {\beamer@framepages {10}{11}} -\headcommand {\beamer@partpages {1}{11}} -\headcommand {\beamer@subsectionpages {2}{11}} \headcommand {\beamer@sectionpages {2}{11}} -\headcommand {\beamer@documentpages {11}} -\headcommand {\gdef \inserttotalframenumber {4}} +\headcommand {\beamer@subsectionpages {2}{11}} +\headcommand {\sectionentry {2}{Polynom Ansatz}{12}{Polynom Ansatz}{0}} +\headcommand {\slideentry {2}{0}{1}{12/12}{}{0}} +\headcommand {\beamer@framepages {12}{12}} +\headcommand {\slideentry {2}{0}{2}{13/13}{}{0}} +\headcommand {\beamer@framepages {13}{13}} +\headcommand {\slideentry {2}{0}{3}{14/15}{}{0}} +\headcommand {\beamer@framepages {14}{15}} +\headcommand {\slideentry {2}{0}{4}{16/16}{}{0}} +\headcommand {\beamer@framepages {16}{16}} +\headcommand {\beamer@sectionpages {12}{16}} +\headcommand {\beamer@subsectionpages {12}{16}} +\headcommand {\sectionentry {3}{Diskrete Fourien Transformation}{17}{Diskrete Fourien Transformation}{0}} +\headcommand {\slideentry {3}{0}{1}{17/17}{}{0}} +\headcommand {\beamer@framepages {17}{17}} +\headcommand {\beamer@partpages {1}{17}} +\headcommand {\beamer@subsectionpages {17}{17}} +\headcommand {\beamer@sectionpages {17}{17}} +\headcommand {\beamer@documentpages {17}} +\headcommand {\gdef \inserttotalframenumber {9}} diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.out b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.out index dec2d7d..597a5f8 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.out +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.out @@ -1 +1,3 @@ -\BOOKMARK [2][]{Outline0.1}{Introduction}{}% 1 +\BOOKMARK [2][]{Outline0.1}{Einführung}{}% 1 +\BOOKMARK [2][]{Outline0.2}{Polynom\040Ansatz}{}% 2 +\BOOKMARK [2][]{Outline0.3}{Diskrete\040Fourien\040Transformation}{}% 3 diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.pdf b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.pdf index 10719b7..f49671f 100644 Binary files a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.pdf and b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.pdf differ diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.snm b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.snm index e69de29..8b82641 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.snm +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.snm @@ -0,0 +1 @@ +\beamer@slide {ft_discrete}{12} diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.synctex.gz b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.synctex.gz index 2fe95de..96af4cc 100644 Binary files a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.synctex.gz and b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.synctex.gz differ diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex index fb822da..9bdf947 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex @@ -19,10 +19,15 @@ \begin{frame}[plain] \maketitle \end{frame} - \section{Introduction} + \section{Einführung} \begin{frame} \frametitle{Idee} - + \begin{itemize} + \item Reed-Solomon-Code beschäftigt sich mit der Ãœbertragung von Daten + und deren Fehler Erkennung. + \item Idee Fourier Transformieren und dann senden. + \item Danach Empfangen und Rücktransformieren. + \end{itemize} \end{frame} \begin{frame} @@ -50,20 +55,100 @@ } \end{figure} \end{frame} + \begin{frame} - Ãœbertragen von den Zahlen - \textcolor{blue}{2}, \textcolor{blue}{1}, \textcolor{blue}{5} - als $ p(x) = \textcolor{blue}{2}x^2 + \textcolor{blue}{1}x + \textcolor{blue}{5} $.\newline - Versende $ (p(1),p(2),...,p(7)) = (\textcolor{green}{8}, - \textcolor{green}{15}, \textcolor{green}{26}, - \textcolor{green}{ 41}, \textcolor{green}{60}, - \textcolor{green}{83}, \textcolor{green}{110})$ + \uncover<1->{ + Wie ist die Anzahl 0 definiert zum mitgeben? + Indem die Polymereigenschaft genutzt werden. + } + \uncover<2->{ + Wie wird der Fehler lokalisiert? + Indem in einem Endlichen Körper gerechnet wird. + } + + \end{frame} + +\section{Polynom Ansatz} + \begin{frame} + Die Diskrite Fouren Transformation ist so gegeben + \[ + \label{ft_discrete} + \hat{c}_{k} + = \frac{1}{N} \sum_{n=0}^{N-1} + {f}_n \cdot e^{-\frac{2\pi j}{N} \cdot kn} + \]. + + \[ + w = e^{-\frac{2\pi j}{N} k} + \] + Wenn $N$ konstant: + \[ + \hat{c}_{k}=\frac{1}{N}( {f}_0 w^0 + {f}_1 w^1 + {f}_2 w^2 + \dots + {f}_{N-1} w^N) + \] + \end{frame} + + \begin{frame} + Beispiel 2, 1, 5 Versenden und auf 2 Fehler absichern. + \end{frame} + \begin{frame} + Ãœbertragen von + ${f}_2=$\textcolor{blue}{2}, ${f}_1$\textcolor{blue}{1}, ${f}_0$\textcolor{blue}{5} + als $ p(w) = \textcolor{blue}{2}w^2 + \textcolor{blue}{1}w + \textcolor{blue}{5} $. + \only<1>{ - \includegraphics[]{images/polynom1.pdf}} + Versende $ (p(1),p(2),...,p(7)) = (\textcolor{green}{8}, + \textcolor{green}{15}, \textcolor{green}{26}, + \textcolor{green}{ 41}, \textcolor{green}{60}, + \textcolor{green}{83}, \textcolor{green}{110})$ + \includegraphics[scale = 1.2]{images/polynom1.pdf}} \only<2>{ - \includegraphics[]{images/polynom2.pdf}} + Versende $ (p(1),p(2),...,p(7)) = (\textcolor{green}{8}, + \textcolor{red}{50}, \textcolor{red}{37}, + \textcolor{green}{ 41}, \textcolor{green}{60}, + \textcolor{green}{83}, \textcolor{green}{110})$ + \includegraphics[scale = 1.2]{images/polynom2.pdf} + \textcolor{green}{7} Zahlen versenden, um \textcolor{blue}{3} Zahlen gegen \textcolor{red}{2} Fehlern abzusichern.} + \end{frame} + + \begin{frame} + \frametitle{Parameter} + \begin{center} + \begin{tabular}{ c c c } + \hline + "Nutzlast" & Fehler & Versenden \\ + \hline + 3 & 2 & 7 Werte eines Polynoms vom Grad 2 \\ + 4 & 2 & 8 Werte eines Polynoms vom Grad 3 \\ + 3 & 2 & 7 Werte eines Polynoms vom Grad 2 \\ + &&\\ + k & t & k+2t Werte eines Polynoms vom Grad k-1 \\ + \hline + \end{tabular} + \end{center} + \end{frame} +\section{Diskrete Fourien Transformation} + \begin{frame} + \[ + \begin{pmatrix} + \hat{c}_1 \\\hat{c}_2 \\\hat{c}_3 \\ \vdots \\\hat{c}_n + \end{pmatrix} + = + \begin{pmatrix} + w^0 & w^0 & w^0 & \dots &w^0 \\ + w^0 & w^1 &w^2 & \dots &w^n \\ + w^0 & w^2 &w^4 & \dots &w^{2n} \\ + \vdots & \vdots &\vdots &\ddots &\vdots \\ + w^0 & w^{1n}&w^{2n}& \dots &w^{n} \\ + \end{pmatrix} + \begin{pmatrix} + \textcolor{blue}{5} \\ + \textcolor{blue}{1} \\ + \textcolor{blue}{2} \\ + \vdots \\ + 0 \\ + \end{pmatrix} + \] \end{frame} - \end{document} \ No newline at end of file diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.toc b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.toc index 32e7e8d..ff200c6 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.toc +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.toc @@ -1,2 +1,4 @@ \babel@toc {ngerman}{} -\beamer@sectionintoc {1}{Introduction}{2}{0}{1} +\beamer@sectionintoc {1}{Einführung}{2}{0}{1} +\beamer@sectionintoc {2}{Polynom Ansatz}{12}{0}{2} +\beamer@sectionintoc {3}{Diskrete Fourien Transformation}{17}{0}{3} -- cgit v1.2.1 From 7c0937851938305c2bb760f3cd4c2084c4493217 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: JODBaer Date: Wed, 21 Apr 2021 18:18:22 +0200 Subject: Presentation neu arangiert --- buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex | 186 +++++++++++++------------ 1 file changed, 96 insertions(+), 90 deletions(-) diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex index 9bdf947..1a1cefd 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex @@ -21,12 +21,60 @@ \end{frame} \section{Einführung} \begin{frame} - \frametitle{Idee} + \frametitle{Einführung} \begin{itemize} \item Reed-Solomon-Code beschäftigt sich mit der Ãœbertragung von Daten und deren Fehler Erkennung. - \item Idee Fourier Transformieren und dann senden. - \item Danach Empfangen und Rücktransformieren. + \end{itemize} + \end{frame} +\section{Polynom Ansatz} + \begin{frame} + Beispiel 2, 1, 5 Versenden und auf 2 Fehler absichern. + \end{frame} + \begin{frame} + Ãœbertragen von + ${f}_2=$\textcolor{blue}{2}, ${f}_1$\textcolor{blue}{1}, ${f}_0$\textcolor{blue}{5} + als $ p(w) = \textcolor{blue}{2}w^2 + \textcolor{blue}{1}w + \textcolor{blue}{5} $. + + \only<1>{ + Versende $ (p(1),p(2),...,p(7)) = (\textcolor{green}{8}, + \textcolor{green}{15}, \textcolor{green}{26}, + \textcolor{green}{ 41}, \textcolor{green}{60}, + \textcolor{green}{83}, \textcolor{green}{110})$ + \includegraphics[scale = 1.2]{images/polynom1.pdf}} + \only<2>{ + Versende $ (p(1),p(2),...,p(7)) = (\textcolor{green}{8}, + \textcolor{red}{50}, \textcolor{red}{37}, + \textcolor{green}{ 41}, \textcolor{green}{60}, + \textcolor{green}{83}, \textcolor{green}{110})$ + \includegraphics[scale = 1.2]{images/polynom2.pdf} + \textcolor{green}{7} Zahlen versenden, um \textcolor{blue}{3} Zahlen gegen \textcolor{red}{2} Fehlern abzusichern.} + \end{frame} + + \begin{frame} + \frametitle{Parameter} + \begin{center} + \begin{tabular}{ c c c } + \hline + "Nutzlast" & Fehler & Versenden \\ + \hline + 3 & 2 & 7 Werte eines Polynoms vom Grad 2 \\ + 4 & 2 & 8 Werte eines Polynoms vom Grad 3 \\ + 3 & 2 & 7 Werte eines Polynoms vom Grad 2 \\ + &&\\ + k & t & k+2t Werte eines Polynoms vom Grad k-1 \\ + \hline + \end{tabular} + \end{center} + + Ausserdem können bis zu 2t Fehler erkannt werden! + \end{frame} +\section{Fourier Transformation} + \begin{frame} + \frametitle{Idee} + \begin{itemize} + \item Idee mit Fourier Transformieren und dann senden. + \item Danach Empfangen und Rücktransformieren. \end{itemize} \end{frame} @@ -56,99 +104,57 @@ \end{figure} \end{frame} - +\section{Diskrete Fourier Transformation} \begin{frame} - \uncover<1->{ - Wie ist die Anzahl 0 definiert zum mitgeben? - Indem die Polymereigenschaft genutzt werden. - } - \uncover<2->{ - Wie wird der Fehler lokalisiert? - Indem in einem Endlichen Körper gerechnet wird. - } - + \frametitle{Diskrete Fourier Transformation} + Die Diskrete Fourier Transformation ist so gegeben: + \[ + \label{ft_discrete} + \hat{c}_{k} + = \frac{1}{N} \sum_{n=0}^{N-1} + {f}_n \cdot e^{-\frac{2\pi j}{N} \cdot kn} + \]. + + \[ + w = e^{-\frac{2\pi j}{N} k} + \] + Wenn $N$ konstant: + \[ + \hat{c}_{k}=\frac{1}{N}( {f}_0 w^0 + {f}_1 w^1 + {f}_2 w^2 + \dots + {f}_{N-1} w^N) + \] \end{frame} -\section{Polynom Ansatz} - \begin{frame} - Die Diskrite Fouren Transformation ist so gegeben - \[ - \label{ft_discrete} - \hat{c}_{k} - = \frac{1}{N} \sum_{n=0}^{N-1} - {f}_n \cdot e^{-\frac{2\pi j}{N} \cdot kn} - \]. - - \[ - w = e^{-\frac{2\pi j}{N} k} - \] - Wenn $N$ konstant: - \[ - \hat{c}_{k}=\frac{1}{N}( {f}_0 w^0 + {f}_1 w^1 + {f}_2 w^2 + \dots + {f}_{N-1} w^N) - \] - \end{frame} - - \begin{frame} - Beispiel 2, 1, 5 Versenden und auf 2 Fehler absichern. - \end{frame} - \begin{frame} - Ãœbertragen von - ${f}_2=$\textcolor{blue}{2}, ${f}_1$\textcolor{blue}{1}, ${f}_0$\textcolor{blue}{5} - als $ p(w) = \textcolor{blue}{2}w^2 + \textcolor{blue}{1}w + \textcolor{blue}{5} $. - \only<1>{ - Versende $ (p(1),p(2),...,p(7)) = (\textcolor{green}{8}, - \textcolor{green}{15}, \textcolor{green}{26}, - \textcolor{green}{ 41}, \textcolor{green}{60}, - \textcolor{green}{83}, \textcolor{green}{110})$ - \includegraphics[scale = 1.2]{images/polynom1.pdf}} - \only<2>{ - Versende $ (p(1),p(2),...,p(7)) = (\textcolor{green}{8}, - \textcolor{red}{50}, \textcolor{red}{37}, - \textcolor{green}{ 41}, \textcolor{green}{60}, - \textcolor{green}{83}, \textcolor{green}{110})$ - \includegraphics[scale = 1.2]{images/polynom2.pdf} - \textcolor{green}{7} Zahlen versenden, um \textcolor{blue}{3} Zahlen gegen \textcolor{red}{2} Fehlern abzusichern.} - \end{frame} - - \begin{frame} - \frametitle{Parameter} - \begin{center} - \begin{tabular}{ c c c } - \hline - "Nutzlast" & Fehler & Versenden \\ - \hline - 3 & 2 & 7 Werte eines Polynoms vom Grad 2 \\ - 4 & 2 & 8 Werte eines Polynoms vom Grad 3 \\ - 3 & 2 & 7 Werte eines Polynoms vom Grad 2 \\ - &&\\ - k & t & k+2t Werte eines Polynoms vom Grad k-1 \\ - \hline - \end{tabular} - \end{center} - \end{frame} -\section{Diskrete Fourien Transformation} \begin{frame} + \frametitle{Diskrete Fourier Transformation} \[ - \begin{pmatrix} - \hat{c}_1 \\\hat{c}_2 \\\hat{c}_3 \\ \vdots \\\hat{c}_n - \end{pmatrix} - = - \begin{pmatrix} - w^0 & w^0 & w^0 & \dots &w^0 \\ - w^0 & w^1 &w^2 & \dots &w^n \\ - w^0 & w^2 &w^4 & \dots &w^{2n} \\ - \vdots & \vdots &\vdots &\ddots &\vdots \\ - w^0 & w^{1n}&w^{2n}& \dots &w^{n} \\ - \end{pmatrix} - \begin{pmatrix} - \textcolor{blue}{5} \\ - \textcolor{blue}{1} \\ - \textcolor{blue}{2} \\ - \vdots \\ - 0 \\ - \end{pmatrix} + \begin{pmatrix} + \hat{c}_1 \\\hat{c}_2 \\\hat{c}_3 \\ \vdots \\\hat{c}_n + \end{pmatrix} + = + \begin{pmatrix} + w^0 & w^0 & w^0 & \dots &w^0 \\ + w^0 & w^1 &w^2 & \dots &w^n \\ + w^0 & w^2 &w^4 & \dots &w^{2n} \\ + \vdots & \vdots &\vdots &\ddots &\vdots \\ + w^0 & w^{1n}&w^{2n}& \dots &w^{n} \\ + \end{pmatrix} + \begin{pmatrix} + \textcolor{blue}{f_0} \\ + \textcolor{blue}{f_1} \\ + \textcolor{blue}{f_2} \\ + \vdots \\ + 0 \\ + \end{pmatrix} \] \end{frame} - +\section{Probleme und Fragen} + \begin{frame} + \frametitle{Probleme und Fragen} + + Wie wird der Fehler lokalisiert? + \only<2>{ + Indem in einem Endlichen Körper gerechnet wird. + } + \end{frame} \end{document} \ No newline at end of file -- cgit v1.2.1 From 264bd585ba37fcf0a8fed6c83b38edfe2495daef Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: JODBaer Date: Wed, 21 Apr 2021 18:19:54 +0200 Subject: gitignor angepasst --- buch/papers/reedsolomon/.gitignor | 24 ++++++++++++------------ 1 file changed, 12 insertions(+), 12 deletions(-) diff --git a/buch/papers/reedsolomon/.gitignor b/buch/papers/reedsolomon/.gitignor index 466d238..52a02ac 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/.gitignor +++ b/buch/papers/reedsolomon/.gitignor @@ -1,15 +1,15 @@ -RS*.aux -RS*.bbl -RS*.bib -RS*.blg -RS*.idx -RS*.ilg -RS*.ind -RS*.log -RS*.out -RS*.pdf -RS*.run.xml -RS*.toc +RS.aux +RS.bbl +RS.bib +RS.blg +RS.idx +RS.ilg +RS.ind +RS.log +RS.out +RS.pdf +RS.run.xml +RS.toc *.aux *.lof *.log -- cgit v1.2.1 From 66a49562a720d4aae3b89603589df79abd0962cd Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: JODBaer Date: Wed, 21 Apr 2021 18:20:24 +0200 Subject: automatisch generierte Files --- buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.aux | 79 +++++++------- buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.log | 113 +++++++++++---------- buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.nav | 56 +++++----- buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.out | 4 +- buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.pdf | Bin 132691 -> 135643 bytes buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.snm | 2 +- .../reedsolomon/RS presentation/RS.synctex.gz | Bin 19501 -> 22450 bytes buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.toc | 6 +- 8 files changed, 143 insertions(+), 117 deletions(-) diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.aux b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.aux index 6294c05..005172f 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.aux +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.aux @@ -29,38 +29,49 @@ \@writefile{nav}{\headcommand {\slideentry {1}{0}{1}{2/2}{}{0}}} \@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@framepages {2}{2}}} \HyPL@Entry{2<>} -\@writefile{nav}{\headcommand {\slideentry {1}{0}{2}{3/9}{}{0}}} -\@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@framepages {3}{9}}} -\HyPL@Entry{9<>} -\@writefile{nav}{\headcommand {\slideentry {1}{0}{3}{10/11}{}{0}}} -\@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@framepages {10}{11}}} -\HyPL@Entry{11<>} -\@writefile{toc}{\beamer@sectionintoc {2}{Polynom Ansatz}{12}{0}{2}} -\@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@sectionpages {2}{11}}} -\@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@subsectionpages {2}{11}}} -\@writefile{nav}{\headcommand {\sectionentry {2}{Polynom Ansatz}{12}{Polynom Ansatz}{0}}} -\@writefile{snm}{\beamer@slide {ft_discrete}{12}} -\newlabel{ft_discrete}{{5}{12}{Polynom Ansatz}{Doc-Start}{}} -\@writefile{nav}{\headcommand {\slideentry {2}{0}{1}{12/12}{}{0}}} -\@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@framepages {12}{12}}} -\HyPL@Entry{12<>} -\@writefile{nav}{\headcommand {\slideentry {2}{0}{2}{13/13}{}{0}}} -\@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@framepages {13}{13}}} -\HyPL@Entry{13<>} -\@writefile{nav}{\headcommand {\slideentry {2}{0}{3}{14/15}{}{0}}} -\@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@framepages {14}{15}}} -\HyPL@Entry{15<>} -\@writefile{nav}{\headcommand {\slideentry {2}{0}{4}{16/16}{}{0}}} +\@writefile{toc}{\beamer@sectionintoc {2}{Polynom Ansatz}{3}{0}{2}} +\@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@sectionpages {2}{2}}} +\@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@subsectionpages {2}{2}}} +\@writefile{nav}{\headcommand {\sectionentry {2}{Polynom Ansatz}{3}{Polynom Ansatz}{0}}} +\@writefile{nav}{\headcommand {\slideentry {2}{0}{1}{3/3}{}{0}}} +\@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@framepages {3}{3}}} +\HyPL@Entry{3<>} +\@writefile{nav}{\headcommand {\slideentry {2}{0}{2}{4/5}{}{0}}} +\@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@framepages {4}{5}}} +\HyPL@Entry{5<>} +\@writefile{nav}{\headcommand {\slideentry {2}{0}{3}{6/6}{}{0}}} +\@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@framepages {6}{6}}} +\HyPL@Entry{6<>} +\@writefile{toc}{\beamer@sectionintoc {3}{Fourier Transformation}{7}{0}{3}} +\@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@sectionpages {3}{6}}} +\@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@subsectionpages {3}{6}}} +\@writefile{nav}{\headcommand {\sectionentry {3}{Fourier 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{\slideentry {4}{0}{2}{16/16}{}{0}}} \@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@framepages {16}{16}}} -\HyPL@Entry{16<>} -\@writefile{toc}{\beamer@sectionintoc {3}{Diskrete Fourien Transformation}{17}{0}{3}} -\@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@sectionpages {12}{16}}} -\@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@subsectionpages {12}{16}}} -\@writefile{nav}{\headcommand {\sectionentry {3}{Diskrete Fourien Transformation}{17}{Diskrete Fourien Transformation}{0}}} -\@writefile{nav}{\headcommand {\slideentry {3}{0}{1}{17/17}{}{0}}} -\@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@framepages {17}{17}}} -\@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@partpages {1}{17}}} -\@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@subsectionpages {17}{17}}} -\@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@sectionpages {17}{17}}} -\@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@documentpages {17}}} -\@writefile{nav}{\headcommand {\gdef \inserttotalframenumber {9}}} +\HyPL@Entry{16<>} +\@writefile{toc}{\beamer@sectionintoc {5}{Probleme und Fragen}{17}{0}{5}} +\@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@sectionpages {15}{16}}} +\@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@subsectionpages {15}{16}}} +\@writefile{nav}{\headcommand {\sectionentry {5}{Probleme und Fragen}{17}{Probleme und Fragen}{0}}} +\@writefile{nav}{\headcommand {\slideentry {5}{0}{1}{17/18}{}{0}}} +\@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@framepages {17}{18}}} +\@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@partpages {1}{18}}} +\@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@subsectionpages {17}{18}}} +\@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@sectionpages {17}{18}}} +\@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@documentpages {18}}} +\@writefile{nav}{\headcommand {\gdef \inserttotalframenumber {10}}} diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.log b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.log index 342b031..4e1c806 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.log +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.log @@ -1,4 +1,4 @@ -This is XeTeX, Version 3.14159265-2.6-0.999991 (TeX Live 2019/W32TeX) (preloaded format=xelatex 2019.10.25) 21 APR 2021 17:27 +This is XeTeX, Version 3.14159265-2.6-0.999991 (TeX Live 2019/W32TeX) (preloaded format=xelatex 2019.10.25) 21 APR 2021 18:18 entering extended mode restricted \write18 enabled. %&-line parsing enabled. @@ -974,139 +974,142 @@ Package hyperref Warning: Option `pdfsubject' has already been used, ] LaTeX Font Info: Trying to load font information for OT1+lmss on input line -31. +29. (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/lm/ot1lmss.fd File: ot1lmss.fd 2009/10/30 v1.6 Font defs for Latin Modern ) -LaTeX Font Info: Trying to load font information for OML+lmm on input line 3 -1. +LaTeX Font Info: Trying to load font information for OML+lmm on input line 2 +9. (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/lm/omllmm.fd File: omllmm.fd 2009/10/30 v1.6 Font defs for Latin Modern ) LaTeX Font Info: Trying to load font information for OMS+lmsy on input line -31. +29. (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/lm/omslmsy.fd File: omslmsy.fd 2009/10/30 v1.6 Font defs for Latin Modern ) LaTeX Font Info: Trying to load font information for OMX+lmex on input line -31. +29. (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/lm/omxlmex.fd File: omxlmex.fd 2009/10/30 v1.6 Font defs for Latin Modern ) LaTeX Font Info: External font `lmex10' loaded for size -(Font) <10.95> on input line 31. +(Font) <10.95> on input line 29. LaTeX Font Info: External font `lmex10' loaded for size -(Font) <8> on input line 31. +(Font) <8> on input line 29. LaTeX Font Info: External font `lmex10' loaded for size -(Font) <6> on input line 31. -LaTeX Font Info: Trying to load font information for U+msa on input line 31. +(Font) <6> on input line 29. +LaTeX Font Info: Trying to load font information for U+msa on input line 29. (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/umsa.fd File: umsa.fd 2013/01/14 v3.01 AMS symbols A ) -LaTeX Font Info: Trying to load font information for U+msb on input line 31. +LaTeX Font Info: Trying to load font information for U+msb on input line 29. (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/umsb.fd File: umsb.fd 2013/01/14 v3.01 AMS symbols B ) LaTeX Font Info: Font shape `T1/lmss/m/it' in size <10.95> not available -(Font) Font shape `T1/lmss/m/sl' tried instead on input line 31. +(Font) Font shape `T1/lmss/m/sl' tried instead on input line 29. LaTeX Font Info: Font shape `T1/lmss/m/it' in size <8> not available -(Font) Font shape `T1/lmss/m/sl' tried instead on input line 31. +(Font) Font shape `T1/lmss/m/sl' tried instead on input line 29. LaTeX Font Info: Font shape `T1/lmss/m/it' in size <6> not available -(Font) Font shape `T1/lmss/m/sl' tried instead on input line 31. +(Font) Font shape `T1/lmss/m/sl' tried instead on input line 29. [2 +] [3 + +] +File: images/polynom1.pdf Graphic file (type pdf) + + [4 + +] +File: images/polynom2.pdf Graphic file (type pdf) + + [5 + +] +[6 + +] [7 + ] File: images/fig1.pdf Graphic file (type pdf) -Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 57 +Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 105 [] -[3 +[8 ] File: images/fig2.pdf Graphic file (type pdf) -Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 57 +Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 105 [] -[4 +[9 ] File: images/fig3.pdf Graphic file (type pdf) -Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 57 +Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 105 [] -[5 +[10 ] File: images/fig4.pdf Graphic file (type pdf) -Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 57 +Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 105 [] -[6 +[11 ] File: images/fig5.pdf Graphic file (type pdf) -Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 57 +Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 105 [] -[7 +[12 ] File: images/fig6.pdf Graphic file (type pdf) -Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 57 +Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 105 [] -[8 +[13 ] File: images/fig7.pdf Graphic file (type pdf) -Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 57 +Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 105 [] -[9 - -] [10 +[14 -] [11 - -] [12 - -] [13 - -] -File: images/polynom1.pdf Graphic file (type pdf) - - [14 - -] -File: images/polynom2.pdf Graphic file (type pdf) - - [15 +] [15 ] [16 ] [17 +] [18 + ] \tf@nav=\write6 \openout6 = `RS.nav'. @@ -1117,21 +1120,21 @@ File: images/polynom2.pdf Graphic file (type pdf) \tf@snm=\write8 \openout8 = `RS.snm'. -Package atveryend Info: Empty hook `BeforeClearDocument' on input line 154. -Package atveryend Info: Empty hook `AfterLastShipout' on input line 154. +Package atveryend Info: Empty hook `BeforeClearDocument' on input line 160. +Package atveryend Info: Empty hook `AfterLastShipout' on input line 160. (./RS.aux) -Package atveryend Info: Empty hook `AtVeryEndDocument' on input line 154. -Package atveryend Info: Executing hook `AtEndAfterFileList' on input line 154. +Package atveryend Info: Empty hook `AtVeryEndDocument' on input line 160. +Package atveryend Info: Executing hook `AtEndAfterFileList' on input line 160. Package rerunfilecheck Info: File `RS.out' has not changed. -(rerunfilecheck) Checksum: 488F938CBAD5E8FAC29F906360775E5F. +(rerunfilecheck) Checksum: 74C688051BF542B3A11E9793A97790F4. ) Here is how much of TeX's memory you used: - 24397 strings out of 492483 - 452001 string characters out of 6132858 - 533692 words of memory out of 5000000 - 28375 multiletter control sequences out of 15000+600000 + 24400 strings out of 492483 + 451960 string characters out of 6132858 + 534889 words of memory out of 5000000 + 28378 multiletter control sequences out of 15000+600000 37892 words of font info for 41 fonts, out of 8000000 for 9000 1348 hyphenation exceptions out of 8191 58i,15n,61p,796b,549s stack positions out of 5000i,500n,10000p,200000b,80000s -Output written on RS.pdf (17 pages). +Output written on RS.pdf (18 pages). diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.nav b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.nav index 22ae94a..1d67391 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.nav +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.nav @@ -5,28 +5,36 @@ \headcommand {\sectionentry {1}{Einführung}{2}{Einführung}{0}} \headcommand {\slideentry {1}{0}{1}{2/2}{}{0}} \headcommand {\beamer@framepages {2}{2}} -\headcommand {\slideentry {1}{0}{2}{3/9}{}{0}} -\headcommand {\beamer@framepages {3}{9}} -\headcommand {\slideentry {1}{0}{3}{10/11}{}{0}} -\headcommand {\beamer@framepages {10}{11}} -\headcommand {\beamer@sectionpages {2}{11}} -\headcommand {\beamer@subsectionpages {2}{11}} -\headcommand {\sectionentry {2}{Polynom Ansatz}{12}{Polynom Ansatz}{0}} -\headcommand {\slideentry {2}{0}{1}{12/12}{}{0}} -\headcommand {\beamer@framepages {12}{12}} -\headcommand {\slideentry {2}{0}{2}{13/13}{}{0}} -\headcommand {\beamer@framepages {13}{13}} -\headcommand {\slideentry {2}{0}{3}{14/15}{}{0}} -\headcommand {\beamer@framepages {14}{15}} -\headcommand {\slideentry {2}{0}{4}{16/16}{}{0}} +\headcommand {\beamer@sectionpages {2}{2}} +\headcommand 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{\beamer@subsectionpages {17}{18}} +\headcommand {\beamer@sectionpages {17}{18}} +\headcommand {\beamer@documentpages {18}} +\headcommand {\gdef \inserttotalframenumber {10}} diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.out b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.out index 597a5f8..32b9a2c 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.out +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.out @@ -1,3 +1,5 @@ \BOOKMARK [2][]{Outline0.1}{Einführung}{}% 1 \BOOKMARK [2][]{Outline0.2}{Polynom\040Ansatz}{}% 2 -\BOOKMARK [2][]{Outline0.3}{Diskrete\040Fourien\040Transformation}{}% 3 +\BOOKMARK [2][]{Outline0.3}{Fourier\040Transformation}{}% 3 +\BOOKMARK [2][]{Outline0.4}{Diskrete\040Fourier\040Transformation}{}% 4 +\BOOKMARK [2][]{Outline0.5}{Probleme\040und\040Fragen}{}% 5 diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.pdf b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.pdf index f49671f..913bc42 100644 Binary files a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.pdf and b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.pdf differ diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.snm b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.snm index 8b82641..6607ea8 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.snm +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.snm @@ -1 +1 @@ -\beamer@slide {ft_discrete}{12} +\beamer@slide {ft_discrete}{15} diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.synctex.gz b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.synctex.gz index 96af4cc..001b5c8 100644 Binary files a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.synctex.gz and b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.synctex.gz differ diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.toc b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.toc index ff200c6..44c06ab 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.toc +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.toc @@ -1,4 +1,6 @@ \babel@toc {ngerman}{} \beamer@sectionintoc {1}{Einführung}{2}{0}{1} -\beamer@sectionintoc {2}{Polynom Ansatz}{12}{0}{2} -\beamer@sectionintoc {3}{Diskrete Fourien Transformation}{17}{0}{3} +\beamer@sectionintoc {2}{Polynom Ansatz}{3}{0}{2} +\beamer@sectionintoc {3}{Fourier Transformation}{7}{0}{3} +\beamer@sectionintoc {4}{Diskrete Fourier Transformation}{15}{0}{4} +\beamer@sectionintoc {5}{Probleme und Fragen}{17}{0}{5} -- cgit v1.2.1 From 308c797ad63e094b1553d6417d477b4b7e792358 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: michael-OST <75078383+michael-OST@users.noreply.github.com> Date: Wed, 21 Apr 2021 22:53:22 +0200 Subject: Update RS.tex --- buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex | 708 ++++++++++++++++++++++++- 1 file changed, 707 insertions(+), 1 deletion(-) diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex index 3d2be8f..400e654 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex @@ -17,9 +17,715 @@ \begin{frame}[plain] \maketitle \end{frame} - +%------------------------------------------------------------------------------- \begin{frame} \frametitle{Test} Ich mag Züge. \end{frame} + + \begin{frame} + \frametitle{Reed-Solomon in Endlichen Körpern} + + \begin{itemize} + \item Warum Endliche Körper? + + \qquad bessere Laufzeit + + \vspace{10pt} + + \item Nachricht = Nutzdaten + Fehlerkorrekturteil + + \vspace{10pt} + + \item den Fehlerkorrekturteil brauchen wir im Optimalfall nicht + + \vspace{10pt} + + \item Im Fehlerfall sollen wir aus der Nachricht ein Lokatorpolynom berechnen können, welches die Fehlerhaften Stellen beinhaltet + +% Wir sollten im Fehlerfall in der Lage sein, aus der Nachricht ein Lokatorpolynom zu berechnen, welches die Fehlerhaften Stellen beinhaltet + + \end{itemize} + +% TODO + +% erklärung und einführung der endlichen körper, was wollen wir erreichen? + +% wir versenden im endefekt mehr daten als unsere nachricht umfasst, damit die korrektur sichergestellt werden kann + +% sollten wir fehler bekommen, was uns die korrekturstellen mitgeteilt wird, dann ist es unsere aufgabe ein lokatorpolynom zu finden, welches uns verrät, auf welchen zeilen der Fehler aufgetreten ist + \end{frame} +%------------------------------------------------------------------------------- + \begin{frame} + \frametitle{Definition eines Beispiels} + + \begin{itemize} + + \item Endlicher Körper $q = 11$ + + \only<1->{ist eine Primzahl} + + \only<1->{beinhaltet die Zahlen $\mathbb{Z}_{11} = [0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]$} + + \vspace{10pt} + + \only<1->{\item Nachrichtenblock $n = q-1$} + + wird an den Empfänger gesendet + + \vspace{10pt} + + \only<1->{\item max. Fehler $z = 2$} + + maximale Anzahl von Fehler, die wir noch korrigieren können + + \vspace{10pt} + + \only<1->{\item Nutzlast $k = n -2t = 6$ Zahlen} + + Fehlerstellen $2t = 4$ Zahlen + + \only<1->{Nachricht $m = [0,0,0,0,4,7,2,5,8,1]$} + + \only<1->{als Polynom $m(X) = 4X^5 + 7X^4 + 2X^3 + 5X^2 + 8X + 1$} + + \end{itemize} + + \end{frame} +%------------------------------------------------------------------------------- + \begin{frame} + \frametitle{Codierung} + + \begin{itemize} + \item Ansatz aus den Komplexen Zahlen mit der Fouriertransformation + + \vspace{10pt} + + \item $\mathrm{e}$ existiert nicht in $\mathbb{Z}_{11}$ + + \vspace{10pt} + + \item wir suchen $a$ so, dass $a^i$ den gesamten Zahlenbereich von $\mathbb{Z}_{11}$ abdeckt + + $\mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\} = [a^0, a^1, a^2, a^3, a^4, a^5, a^6, a^7, a^8, a^9]$ + + \vspace{10pt} + + \item wir wählen $a = 8$ + + $\mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\} = [1,8,9,6,4,10,3,2,5,7]$ + + 8 ist eine Primitive Einheitswurzel + + \vspace{10pt} + + \item $m(8^0) = 4\cdot1 + 7\cdot1 + 2\cdot1 + 5\cdot1 + 8\cdot1 + 1 = 5$ + + $\Rightarrow$ \qquad können wir auch als Matrix schreiben + + \end{itemize} + + \end{frame} +%------------------------------------------------------------------------------- + \begin{frame} + \frametitle{Codierung} + + \begin{itemize} + \item Ãœbertragungsvektor $V$ + + \item $V = A \cdot m$ + + \end{itemize} + + \[ + V = \begin{pmatrix} + 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0\\ + 8^0& 8^1& 8^2& 8^3& 8^4& 8^5& 8^6& 8^7& 8^8& 8^9\\ + 8^0& 8^2& 8^4& 8^6& 8^8& 8^{10}& 8^{12}& 8^{14}& 8^{16}& 8^{18}\\ + 8^0& 8^3& 8^6& 8^9& 8^{12}& 8^{15}& 8^{18}& 8^{21}& 8^{24}& 8^{27}\\ + 8^0& 8^4& 8^8& 8^{12}& 8^{16}& 8^{20}& 8^{24}& 8^{28}& 8^{32}& 8^{36}\\ + 8^0& 8^5& 8^{10}& 8^{15}& 8^{20}& 8^{25}& 8^{30}& 8^{35}& 8^{40}& 8^{45}\\ + 8^0& 8^6& 8^{12}& 8^{18}& 8^{24}& 8^{30}& 8^{36}& 8^{42}& 8^{48}& 8^{54}\\ + 8^0& 8^7& 8^{14}& 8^{21}& 8^{28}& 8^{35}& 8^{42}& 8^{49}& 8^{56}& 8^{63}\\ + 8^0& 8^8& 8^{16}& 8^{24}& 8^{32}& 8^{40}& 8^{48}& 8^{56}& 8^{64}& 8^{72}\\ + 8^0& 8^9& 8^{18}& 8^{27}& 8^{36}& 8^{45}& 8^{54}& 8^{63}& 8^{72}& 8^{81}\\ + \end{pmatrix} + \cdot + \begin{pmatrix} + 1 \\ 8 \\ 5 \\ 2 \\ 7 \\ 4 \\ 0 \\ 0 \\ 0 \\ 0 \\ + \end{pmatrix} + \] + + \begin{itemize} + \item $V = [5,3,6,5,2,10,2,7,10,4]$ + \end{itemize} + + \end{frame} +%------------------------------------------------------------------------------- + \begin{frame} + \frametitle{Decodierung ohne Fehler} + + \begin{itemize} + \item Der Empfänger erhält den unveränderten Vektor $V = [5,3,6,5,2,10,2,7,10,4]$ + + \vspace{10pt} + + \item Wir suchen die Inverse der Matrix A + + \end{itemize} + + \begin{columns}[t] + \begin{column}{0.50\textwidth} + + Inverse der Fouriertransformation + \vspace{10pt} + \[ + F(\omega) = \int_{-\infty}^{\infty} f(t) \mathrm{e}^{-j\omega t} dt + \] + \vspace{10pt} + \[ + f(t) = \frac{1}{2 \pi} \int_{-\infty}^{\infty} F(\omega) \mathrm{e}^{j \omega t} d\omega + \] + + \end{column} + \begin{column}{0.50\textwidth} + + Inverse von a + \vspace{10pt} + \[ + 8^{1} \Rightarrow 8^{-1} + \] + + Inverse finden wir über den Eulkidischen Algorithmus + \vspace{10pt} + \end{column} + \end{columns} + + \end{frame} +%------------------------------------------------------------------------------- + \begin{frame} + \frametitle{Der Euklidische Algorithmus} + + \begin{columns}[t] + \begin{column}{0.50\textwidth} + + Recap aus der Vorlesung: + + Gegeben $a \in \mathbb{F}_p$, finde $b = a^{-1} \in \mathbb{F}_p$ + + \begin{tabular}{rcl} + $a b$ &$\equiv$& $1 \mod p$\\ + $a b$ &$=$& $1 + n p$\\ + $a b - n p$ &$=$& $1$\\ + &&\\ + $\operatorname{ggT}(a,p)$&$=$& $1$\\ + $sa + tp$&$=$& $1$\\ + $b$&$=$&$s$\\ + $n$&$=$&$-t$ + \end{tabular} + + \end{column} + \begin{column}{0.50\textwidth} + + \begin{center} + + \begin{tabular}{| c | c c | c | c c |} + \hline + $k$ & $a_i$ & $b_i$ & $q_i$ & $c_i$ & $d_i$\\ + \hline + & & & & $1$& $0$\\ + $0$& $8$& $11$& $0$& $0$& $1$\\ + $1$& $11$& $8$& $1$& $1$& $0$\\ + $2$& $8$& $3$& $2$& $-1$& $1$\\ + $3$& $3$& $2$& $1$& $3$& $-2$\\ + $4$& $2$& $1$& $2$& $-4$& $3$\\ + $5$& $1$& $0$& & $11$& $-8$\\ + \hline + \end{tabular} + + \vspace{10pt} + + \begin{tabular}{rcl} + $-4\cdot 8 + 3 \cdot 11$ &$=$& $1$\\ + $7 \cdot 8 + 3 \cdot 11$ &$=$& $1$\\ + $8^{-1}$ &$=$& $7$ + + \end{tabular} + + \end{center} + + \end{column} + \end{columns} + + \end{frame} +%------------------------------------------------------------------------------- + \begin{frame} + \frametitle{Decodirung mit Inverser Matrix} + + \begin{itemize} + \item $V = [5,3,6,5,2,10,2,7,10,4]$ + + \item $m = 1/10 \cdot A^{-1} \cdot V$ + + \item $m = 10 \cdot A^{-1} \cdot V$ + + \end{itemize} + + \[ + m = \begin{pmatrix} + 7^0& 7^0& 7^0& 7^0& 7^0& 7^0& 7^0& 7^0& 7^0& 7^0\\ + 7^0& 7^1& 7^2& 7^3& 7^4& 7^5& 7^6& 7^7& 7^8& 7^9\\ + 7^0& 7^2& 7^4& 7^6& 7^8& 7^{10}& 7^{12}& 7^{14}& 7^{16}& 7^{18}\\ + 7^0& 7^3& 7^6& 7^9& 7^{12}& 7^{15}& 7^{18}& 7^{21}& 7^{24}& 7^{27}\\ + 7^0& 7^4& 7^8& 7^{12}& 7^{16}& 7^{20}& 7^{24}& 7^{28}& 7^{32}& 7^{36}\\ + 7^0& 7^5& 7^{10}& 7^{15}& 7^{20}& 7^{25}& 7^{30}& 7^{35}& 7^{40}& 7^{45}\\ + 7^0& 7^6& 7^{12}& 7^{18}& 7^{24}& 7^{30}& 7^{36}& 7^{42}& 7^{48}& 7^{54}\\ + 7^0& 7^7& 7^{14}& 7^{21}& 7^{28}& 7^{35}& 7^{42}& 7^{49}& 7^{56}& 7^{63}\\ + 7^0& 7^8& 7^{16}& 7^{24}& 7^{32}& 7^{40}& 7^{48}& 7^{56}& 7^{64}& 7^{72}\\ + 7^0& 7^9& 7^{18}& 7^{27}& 7^{36}& 7^{45}& 7^{54}& 7^{63}& 7^{72}& 7^{81}\\ + \end{pmatrix} + \cdot + \begin{pmatrix} + 5 \\ 3 \\ 6 \\ 5 \\ 2 \\ 10 \\ 2 \\ 7 \\ 10 \\ 4 \\ + \end{pmatrix} + \] + + \begin{itemize} + \item $m = [0,0,0,0,4,7,2,5,8,1]$ + \end{itemize} + + \end{frame} +%------------------------------------------------------------------------------- + \begin{frame} + \frametitle{Decodierung mit Fehler - Ansatz} + + \begin{itemize} + \item Gesendet: $V = [5,3,6,5,2,10,2,7,10,4]$ + + \item Empfangen: $W = [5,3,6,8,2,10,2,7,1,4]$ + + \item Rücktransformation: $r = [\underbrace{5,7,4,10,}_{Fehlerstellen}5,4,5,7,6,7]$ + \end{itemize} + + Wie finden wir die Fehler? + + \begin{itemize} + \item $m(X) = 4X^5 + 7X^4 + 2X^3 + 5X^2 + 8X + 1$ + + \item $r(X) = 5X^9 + 7X^8 + 4X^7 + 10X^6 + 5X^5 + 4X^4 + 5X^3 + 7X^2 + 6X + 7$ + + \item $e(X) = r(X) - m(X)$ + \end{itemize} + + \begin{center} + + \begin{tabular}{c c c c c c c c c c c} + \hline + $i$& $0$& $1$& $2$& $3$& $4$& $5$& $6$& $7$& $8$& $9$\\ + \hline + $r(a^{i})$& $5$& $3$& $6$& $8$& $2$& $10$& $2$& $7$& $1$& $4$\\ + $m(a^{i})$& $5$& $3$& $6$& $5$& $2$& $10$& $2$& $7$& $10$& $4$\\ + $e(a^{i})$& $0$& $0$& $0$& $3$& $0$& $0$& $0$& $0$& $2$& $0$\\ + \hline + \end{tabular} + + \end{center} + + \begin{itemize} + \item Alle Stellen, die nicht Null sind, sind Fehler + \end{itemize} + + \end{frame} +%------------------------------------------------------------------------------- + \begin{frame} + \frametitle{Nullstellen des Fehlerpolynoms finden} + + \begin{itemize} + \item Satz von Fermat: $f(X) = X^{q-1}-1=0$ + + \vspace{10pt} + + \item $f(X) = X^{10}-1 = 0$ \qquad für $X = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]$ + + \vspace{10pt} + + \item $f(X) = (X-a^0)(X-a^1)(X-a^2)(X-a^3)(X-a^4)(X-a^5)(X-a^6) \cdot$ + + \qquad \qquad $(X-a^7)(X-a^8)(X-a^9)$ + + \vspace{10pt} + + \item $e(X) = (X-a^0)(X-a^1)(X-a^2) \qquad \qquad (X-a^4)(X-a^5)(X-a^6) \cdot$ + + \qquad \qquad $(X-a^7) \qquad \qquad (X-a^9) \cdot p(x)$ + + \vspace{10pt} + + \item $\operatorname{ggT}$ gibt uns eine Liste der Nullstellen, an denen es keine Fehler gegeben hat + + \vspace{10pt} + + $\operatorname{ggT}(f(X),e(X)) = (X-a^0)(X-a^1)(X-a^2) \qquad \qquad (X-a^4)(X-a^5)(X-a^6) \cdot$ + + \qquad \qquad \qquad \qquad $(X-a^7) \qquad \qquad (X-a^9)$ + + \end{itemize} + + \end{frame} +%------------------------------------------------------------------------------- + \begin{frame} + \frametitle{Nullstellen des Fehlerpolynoms finden} + + \begin{itemize} + + \item Satz von Fermat: $f(X) = X^{q-1}-1=0$ + + \vspace{10pt} + + \item $f(X) = X^{10}-1 = 0$ \qquad für $X = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]$ + + \vspace{10pt} + + \item $f(X) = (X-a^0)(X-a^1)(X-a^2)(X-a^3)(X-a^4)(X-a^5)(X-a^6) \cdot$ + + \qquad \qquad $(X-a^7)(X-a^8)(X-a^9)$ + + \vspace{10pt} + + \item $e(X) = (X-a^0)(X-a^1)(X-a^2) \qquad \qquad (X-a^4)(X-a^5)(X-a^6) \cdot$ + + \qquad \qquad $(X-a^7) \qquad \qquad (X-a^9) \cdot p(x)$ + + \vspace{10pt} + + \item $\operatorname{kgV}$ gibt uns eine Liste von aller Nullstellen, die wir in $e$ und $d$ zerlegen können + + \vspace{10pt} + + $\operatorname{kgV}(f(X),e(X)) = (X-a^0)(X-a^1)(X-a^2)(X-a^3)(X-a^4)(X-a^5)(X-a^6) \cdot $ + + \qquad \qquad \qquad \qquad $(X-a^7)(X-a^8)(X-a^9) \cdot q(X)$ + + $= d(X) \cdot e(X)$ + + \vspace{10pt} + + \item Lokatorpolynom $d(X) = (X-a^3)(X-a^8)$ + + \end{itemize} + + \end{frame} +%------------------------------------------------------------------------------- + \begin{frame} + \frametitle{kennen wir $e$?} + + \begin{itemize} + + \item $e$ ist unbekannt auf der Empfängerseite + + \vspace{10pt} + + \item $e(X) = r(X) - m(X)$ \qquad $\rightarrow$ \qquad $m(X)$ ist unbekannt? + + \vspace{10pt} + + \item $m$ ist nicht gänzlich unbekannt: $m = [0,0,0,0,?,?,?,?,?,?]$ + + In den bekannten Stellen liegt auch die Information, wo es Fehler gegeben hat + + \vspace{10pt} + + \item daraus folgt $e(X) = 5X^9 + 7X^8 + 4X^7 + 10X^6 + p(X)$ + + \vspace{10pt} + + \item $f(X) = X^{10} - 1 = X^{10} + 10$ + + \vspace{10pt} + + \item jetzt können wir den $\operatorname{ggT}$ von $f(X)$ und $e(X)$ berechnen + \end{itemize} + + \end{frame} +%------------------------------------------------------------------------------- + \begin{frame} + \frametitle{Der Euklidische Algorithmus (nochmal)} + + $\operatorname{ggT}(f(X),e(X))$ hat den Grad 8 + + \[ + \arraycolsep=1.4pt + \begin{array}{rcrcrcrcccrcrcrcrcrcrcrcrcr} + X^{10}& & & & & & &+& 10& & & & &:&5X^9&+&7X^8&+& 4X^7&+&10X^6&+&p(X)&=&9X&+&5\\ + X^{10}&+& 8X^9&+& 3X^8&+&2X^7&+& p(X)& & & & & & & & & & & & & & & & \\ \cline{1-9} + && 3X^9&+& 8X^8&+& 9X^7&+& p(X)& & & & & & & & & & & & \\ + && 3X^9&+& 2X^8&+& 9X^7&+& p(X)& & & & & & & & & & & & \\ \cline{3-9} + & & & &6X^8&+&0X^7&+&p(X)& & & & & & & & & & & & \\ + \end{array} + \] + + \[ + \arraycolsep=1.4pt + \begin{array}{rcrcrcrcccrcrcrcrcrcrcrcrcr} + 5X^9&+& 7X^8&+& 4X^7&+& 10X^6&+& p(X)& & & & &:&6X^8&+&0X^7& & & & & & &=&10X&+&3\\ + 5X^9&+& 0X^8&+& p(X)& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & \\ \cline{1-5} + && 7X^8&+& p(X)& & & & & & & & & & & & & & & & \\ + \end{array} + \] + + \vspace{10pt} + + $\operatorname{ggT}(f(X),e(X)) = 6X^8$ + + \vspace{10pt} + + $\operatorname{kgV}$ durch den erweiterten Euklidischen Algorithmus bestimmen + + \end{frame} + +%------------------------------------------------------------------------------- + \begin{frame} + \frametitle{Der Erweiterte Euklidische Algorithmus} + + \begin{center} + + \begin{tabular}{| c | c | c c |} + \hline + $k$ & $q_i$ & $e_i$ & $f_i$\\ + \hline + & & $0$& $1$\\ + $0$& $9X + 5$& $1$& $0$\\ + $1$& $10X + 3$& $9X+5$& $1$\\ + $2$& & $2X^2 + 0X + 5$& $10X + 3$\\ + \hline + \end{tabular} + + \end{center} + + \vspace{10pt} + + \begin{tabular}{ll} + Somit erhalten wir den Faktor& $d(X) = 2X^2 + 5$\\ + Faktorisiert erhalten wir& $d(X) = 2(X-5)(X-6)$\\ + Lokatorpolynom& $d(X) = (X-a^i)(X-a^i)$ + \end{tabular} + + \vspace{10pt} + + \begin{center} + $a^i = 5 \qquad \Rightarrow \qquad i = 3$ + + $a^i = 6 \qquad \Rightarrow \qquad i = 8$ + \end{center} + + $D = [3,8]$ + + \end{frame} +%------------------------------------------------------------------------------- + \begin{frame} + \frametitle{Rekonstruktion der Nachricht} + + \begin{itemize} + + \item $W = [5,3,6,8,2,10,2,7,1,4]$ + + \item $D = [3,8]$ + + \end{itemize} + + \[ + \begin{pmatrix} + 5 \\ 3 \\ 6 \\ 8 \\ 2 \\ 10 \\ 2 \\ 7 \\ 1 \\ 4 \\ + \end{pmatrix} + = + \begin{pmatrix} + 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0\\ + 8^0& 8^1& 8^2& 8^3& 8^4& 8^5& 8^6& 8^7& 8^8& 8^9\\ + 8^0& 8^2& 8^4& 8^6& 8^8& 8^{10}& 8^{12}& 8^{14}& 8^{16}& 8^{18}\\ + 8^0& 8^3& 8^6& 8^9& 8^{12}& 8^{15}& 8^{18}& 8^{21}& 8^{24}& 8^{27}\\ + 8^0& 8^4& 8^8& 8^{12}& 8^{16}& 8^{20}& 8^{24}& 8^{28}& 8^{32}& 8^{36}\\ + 8^0& 8^5& 8^{10}& 8^{15}& 8^{20}& 8^{25}& 8^{30}& 8^{35}& 8^{40}& 8^{45}\\ + 8^0& 8^6& 8^{12}& 8^{18}& 8^{24}& 8^{30}& 8^{36}& 8^{42}& 8^{48}& 8^{54}\\ + 8^0& 8^7& 8^{14}& 8^{21}& 8^{28}& 8^{35}& 8^{42}& 8^{49}& 8^{56}& 8^{63}\\ + 8^0& 8^8& 8^{16}& 8^{24}& 8^{32}& 8^{40}& 8^{48}& 8^{56}& 8^{64}& 8^{72}\\ + 8^0& 8^9& 8^{18}& 8^{27}& 8^{36}& 8^{45}& 8^{54}& 8^{63}& 8^{72}& 8^{81}\\ + \end{pmatrix} + \cdot + \begin{pmatrix} + m_0 \\ m_1 \\ m_2 \\ m_3 \\ m_4 \\ m_5 \\ m_6 \\ m_7 \\ m_8 \\ m_9 \\ + \end{pmatrix} + \] + + \begin{itemize} + \item Fehlerstellen entfernen + \end{itemize} + + \end{frame} +%------------------------------------------------------------------------------- + \begin{frame} + \frametitle{Rekonstruktion der Nachricht} + + \[ + \begin{pmatrix} + 5 \\ 3 \\ 6 \\ 2 \\ 10 \\ 2 \\ 7 \\ 4 \\ + \end{pmatrix} + = + \begin{pmatrix} + 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0\\ + 8^0& 8^1& 8^2& 8^3& 8^4& 8^5& 8^6& 8^7& 8^8& 8^9\\ + 8^0& 8^2& 8^4& 8^6& 8^8& 8^{10}& 8^{12}& 8^{14}& 8^{16}& 8^{18}\\ + 8^0& 8^4& 8^8& 8^{12}& 8^{16}& 8^{20}& 8^{24}& 8^{28}& 8^{32}& 8^{36}\\ + 8^0& 8^5& 8^{10}& 8^{15}& 8^{20}& 8^{25}& 8^{30}& 8^{35}& 8^{40}& 8^{45}\\ + 8^0& 8^6& 8^{12}& 8^{18}& 8^{24}& 8^{30}& 8^{36}& 8^{42}& 8^{48}& 8^{54}\\ + 8^0& 8^7& 8^{14}& 8^{21}& 8^{28}& 8^{35}& 8^{42}& 8^{49}& 8^{56}& 8^{63}\\ + 8^0& 8^9& 8^{18}& 8^{27}& 8^{36}& 8^{45}& 8^{54}& 8^{63}& 8^{72}& 8^{81}\\ + \end{pmatrix} + \cdot + \begin{pmatrix} + m_0 \\ m_1 \\ m_2 \\ m_3 \\ m_4 \\ m_5 \\ m_6 \\ m_7 \\ m_8 \\ m_9 \\ + \end{pmatrix} + \] + + \begin{itemize} + \item Nullstellen entfernen + \end{itemize} + + \end{frame} +%------------------------------------------------------------------------------- + \begin{frame} + \frametitle{Rekonstruktion der Nachricht} + + \[ + \begin{pmatrix} + 5 \\ 3 \\ 6 \\ 2 \\ 10 \\ 2 \\ 7 \\ 4 \\ + \end{pmatrix} + = + \begin{pmatrix} + 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0\\ + 8^0& 8^1& 8^2& 8^3& 8^4& 8^5\\ + 8^0& 8^2& 8^4& 8^6& 8^8& 8^{10}\\ + 8^0& 8^4& 8^8& 8^{12}& 8^{16}& 8^{20}\\ + 8^0& 8^5& 8^{10}& 8^{15}& 8^{20}& 8^{25}\\ + 8^0& 8^6& 8^{12}& 8^{18}& 8^{24}& 8^{30}\\ + 8^0& 8^7& 8^{14}& 8^{21}& 8^{28}& 8^{35}\\ + 8^0& 8^9& 8^{18}& 8^{27}& 8^{36}& 8^{45}\\ + \end{pmatrix} + \cdot + \begin{pmatrix} + m_0 \\ m_1 \\ m_2 \\ m_3 \\ m_4 \\ m_5 \\ + \end{pmatrix} + \] + + \vspace{5pt} + + \begin{itemize} + \item Matrix in eine Quadratische Form bringen + \end{itemize} + + \end{frame} +%------------------------------------------------------------------------------- + \begin{frame} + \frametitle{Rekonstruktion der Nachricht} + + \[ + \begin{pmatrix} + 5 \\ 3 \\ 6 \\ 2 \\ 10 \\ 2 \\ + \end{pmatrix} + = + \begin{pmatrix} + 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0\\ + 8^0& 8^1& 8^2& 8^3& 8^4& 8^5\\ + 8^0& 8^2& 8^4& 8^6& 8^8& 8^{10}\\ + 8^0& 8^4& 8^8& 8^{12}& 8^{16}& 8^{20}\\ + 8^0& 8^5& 8^{10}& 8^{15}& 8^{20}& 8^{25}\\ + 8^0& 8^6& 8^{12}& 8^{18}& 8^{24}& 8^{30}\\ + \end{pmatrix} + \cdot + \begin{pmatrix} + m_0 \\ m_1 \\ m_2 \\ m_3 \\ m_4 \\ m_5 \\ + \end{pmatrix} + \] + + \vspace{5pt} + + \begin{itemize} + \item Matrix Invertieren + \end{itemize} + + \end{frame} +%------------------------------------------------------------------------------- + \begin{frame} + \frametitle{Rekonstruktion der Nachricht} + + \[ + \begin{pmatrix} + 5 \\ 3 \\ 6 \\ 2 \\ 10 \\ 2 \\ + \end{pmatrix} + = + \begin{pmatrix} + 1& 1& 1& 1& 1& 1\\ + 1& 8& 9& 6& 4& 10\\ + 1& 9& 4& 3& 5& 1\\ + 1& 4& 5& 9& 3& 1\\ + 1& 10& 1& 10& 1& 10\\ + 1& 3& 9& 5& 4& 1\\ + \end{pmatrix} + \cdot + \begin{pmatrix} + m_0 \\ m_1 \\ m_2 \\ m_3 \\ m_4 \\ m_5 \\ + \end{pmatrix} + \] + + \begin{center} + $\Downarrow$ + \end{center} + \[ + \begin{pmatrix} + m_0 \\ m_1 \\ m_2 \\ m_3 \\ m_4 \\ m_5 \\ + \end{pmatrix} + = + \begin{pmatrix} + 6& 4& 4& 6& 2& 1\\ + 2& 7& 10& 3& 4& 7\\ + 1& 8& 9& 8& 3& 4\\ + 3& 6& 6& 4& 5& 9\\ + 10& 10& 9& 8& 1& 6\\ + 1& 9& 6& 4& 7& 6\\ + \end{pmatrix} + \cdot + \begin{pmatrix} + 5 \\ 3 \\ 6 \\ 2 \\ 10 \\ 2 \\ + \end{pmatrix} + \] + + \end{frame} +%------------------------------------------------------------------------------- + \begin{frame} + \frametitle{Rekonstruktion der Nachricht} + + \[ + \begin{pmatrix} + m_0 \\ m_1 \\ m_2 \\ m_3 \\ m_4 \\ m_5 \\ + \end{pmatrix} + = + \begin{pmatrix} + 6& 4& 4& 6& 2& 1\\ + 2& 7& 10& 3& 4& 7\\ + 1& 8& 9& 8& 3& 4\\ + 3& 6& 6& 4& 5& 9\\ + 10& 10& 9& 8& 1& 6\\ + 1& 9& 6& 4& 7& 6\\ + \end{pmatrix} + \cdot + \begin{pmatrix} + 5 \\ 3 \\ 6 \\ 2 \\ 10 \\ 2 \\ + \end{pmatrix} + \] + + \begin{itemize} + \item $m = [4,7,2,5,8,1]$ + \end{itemize} + + \end{frame} +%------------------------------------------------------------------------------- \end{document} \ No newline at end of file -- cgit v1.2.1 From 8473571bc77425cd198b4bba515a3f5fe10c8cd2 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: JODBaer Date: Wed, 21 Apr 2021 22:53:49 +0200 Subject: Style verbessert --- buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex | 17 +++++++++++------ 1 file changed, 11 insertions(+), 6 deletions(-) diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex index 1a1cefd..65f8431 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex @@ -64,12 +64,16 @@ &&\\ k & t & k+2t Werte eines Polynoms vom Grad k-1 \\ \hline + &&\\ + &&\\ + &Ausserdem können bis zu 2t Fehler erkannt werden!\\ \end{tabular} \end{center} - Ausserdem können bis zu 2t Fehler erkannt werden! + + \end{frame} -\section{Fourier Transformation} +\section{Diskrete Fourier Transformation} \begin{frame} \frametitle{Idee} \begin{itemize} @@ -104,7 +108,7 @@ \end{figure} \end{frame} -\section{Diskrete Fourier Transformation} + \begin{frame} \frametitle{Diskrete Fourier Transformation} Die Diskrete Fourier Transformation ist so gegeben: @@ -134,10 +138,10 @@ = \begin{pmatrix} w^0 & w^0 & w^0 & \dots &w^0 \\ - w^0 & w^1 &w^2 & \dots &w^n \\ - w^0 & w^2 &w^4 & \dots &w^{2n} \\ + w^0 & w^1 &w^2 & \dots &w^N \\ + w^0 & w^2 &w^4 & \dots &w^{2N} \\ \vdots & \vdots &\vdots &\ddots &\vdots \\ - w^0 & w^{1n}&w^{2n}& \dots &w^{n} \\ + w^0 & w^{1(N-1)}&w^{2(N-1)}& \dots &w^{(N-1)(N-1)} \\ \end{pmatrix} \begin{pmatrix} \textcolor{blue}{f_0} \\ @@ -154,6 +158,7 @@ Wie wird der Fehler lokalisiert? \only<2>{ + \newline Indem in einem Endlichen Körper gerechnet wird. } \end{frame} -- cgit v1.2.1 From 38d0c69842308be5f096375ff070c5233b395c4c Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: JODBaer Date: Thu, 22 Apr 2021 16:01:46 +0200 Subject: kleine korrekturen --- buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex | 45 +++++++++++++++----------- 1 file changed, 26 insertions(+), 19 deletions(-) diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex index eecd66b..618121c 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex @@ -19,14 +19,18 @@ \begin{frame}[plain] \maketitle \end{frame} - \section{Einführung} +%------------------------------------------------------------------------------- +\section{Einführung} \begin{frame} \frametitle{Einführung} \begin{itemize} \item Reed-Solomon-Code beschäftigt sich mit der Ãœbertragung von Daten und deren Fehler Erkennung. + \item Wird verwendet in: + \only<2>{CD, QR-Codes, Voyager-Sonde, etc.} \end{itemize} \end{frame} +%------------------------------------------------------------------------------- \section{Polynom Ansatz} \begin{frame} Beispiel 2, 1, 5 Versenden und auf 2 Fehler absichern. @@ -50,7 +54,7 @@ \includegraphics[scale = 1.2]{images/polynom2.pdf} \textcolor{green}{7} Zahlen versenden, um \textcolor{blue}{3} Zahlen gegen \textcolor{red}{2} Fehlern abzusichern.} \end{frame} - +%------------------------------------------------------------------------------- \begin{frame} \frametitle{Parameter} \begin{center} @@ -59,20 +63,24 @@ "Nutzlast" & Fehler & Versenden \\ \hline 3 & 2 & 7 Werte eines Polynoms vom Grad 2 \\ - 4 & 2 & 8 Werte eines Polynoms vom Grad 3 \\ - 3 & 2 & 7 Werte eines Polynoms vom Grad 2 \\ + 4 & 2 & 8 Werte eines Polynoms vom Grad 3 \\ +\only<2->{3}& +\only<2->{2}& +\only<2->{7 Werte eines Polynoms vom Grad 2} \\ &&\\ - k & t & k+2t Werte eines Polynoms vom Grad k-1 \\ +\only<3->{k} & +\only<3->{t} & +\only<3->{k+2t Werte eines Polynoms vom Grad k-1} \\ \hline &&\\ &&\\ - &Ausserdem können bis zu 2t Fehler erkannt werden!\\ + \multicolumn{3}{l} { + \only<4>{Ausserdem können bis zu 2t Fehler erkannt werden!} + } \end{tabular} - \end{center} - - - + \end{center} \end{frame} +%------------------------------------------------------------------------------- \section{Diskrete Fourier Transformation} \begin{frame} \frametitle{Idee} @@ -81,7 +89,7 @@ \item Danach Empfangen und Rücktransformieren. \end{itemize} \end{frame} - +%------------------------------------------------------------------------------- \begin{frame} \begin{figure} \only<1>{ @@ -107,8 +115,7 @@ } \end{figure} \end{frame} - - +%------------------------------------------------------------------------------- \begin{frame} \frametitle{Diskrete Fourier Transformation} Die Diskrete Fourier Transformation ist so gegeben: @@ -117,8 +124,8 @@ \hat{c}_{k} = \frac{1}{N} \sum_{n=0}^{N-1} {f}_n \cdot e^{-\frac{2\pi j}{N} \cdot kn} - \]. - + \] + Ersetzten als: \[ w = e^{-\frac{2\pi j}{N} k} \] @@ -128,14 +135,14 @@ \] \end{frame} - +%------------------------------------------------------------------------------- \begin{frame} \frametitle{Diskrete Fourier Transformation} \[ \begin{pmatrix} \hat{c}_1 \\\hat{c}_2 \\\hat{c}_3 \\ \vdots \\\hat{c}_n \end{pmatrix} - = + = \frac{1}{N} \begin{pmatrix} w^0 & w^0 & w^0 & \dots &w^0 \\ w^0 & w^1 &w^2 & \dots &w^N \\ @@ -152,7 +159,7 @@ \end{pmatrix} \] \end{frame} - +%------------------------------------------------------------------------------- \section{Probleme und Fragen} \begin{frame} \frametitle{Probleme und Fragen} @@ -163,7 +170,7 @@ Indem in einem Endlichen Körper gerechnet wird. } \end{frame} - +%------------------------------------------------------------------------------- \begin{frame} \frametitle{Reed-Solomon in Endlichen Körpern} -- cgit v1.2.1 From 9ce4fb55792c297989d1c001a621793303f31689 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: JODBaer Date: Thu, 22 Apr 2021 22:13:29 +0200 Subject: Verbesserungen und anmerkungen umgesetzt --- buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex | 56 ++++++++++++++------------ 1 file changed, 31 insertions(+), 25 deletions(-) diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex index 618121c..9811cf6 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex @@ -22,36 +22,38 @@ %------------------------------------------------------------------------------- \section{Einführung} \begin{frame} - \frametitle{Einführung} + \frametitle{Reed-Solomon-Code:} \begin{itemize} - \item Reed-Solomon-Code beschäftigt sich mit der Ãœbertragung von Daten - und deren Fehler Erkennung. - \item Wird verwendet in: - \only<2>{CD, QR-Codes, Voyager-Sonde, etc.} + \item \only<1>{Für Ãœbertragung von Daten} + \item \only<2->{Ermöglicht Korrektur von Ãœbertragungsfehler} + \item \only<3->{Wird verwendet in: CD, QR-Codes, Voyager-Sonde, etc.} \end{itemize} \end{frame} %------------------------------------------------------------------------------- \section{Polynom Ansatz} \begin{frame} - Beispiel 2, 1, 5 Versenden und auf 2 Fehler absichern. + \begin{itemize} + \item Beispiel $2, 1, 5$ versenden und auf 2 Fehler absichern + \end{itemize} \end{frame} \begin{frame} Ãœbertragen von - ${f}_2=$\textcolor{blue}{2}, ${f}_1$\textcolor{blue}{1}, ${f}_0$\textcolor{blue}{5} + ${f}_2=\textcolor{blue}{2}$, ${f}_1=\textcolor{blue}{1}$, ${f}_0=\textcolor{blue}{5}$ als $ p(w) = \textcolor{blue}{2}w^2 + \textcolor{blue}{1}w + \textcolor{blue}{5} $. \only<1>{ - Versende $ (p(1),p(2),...,p(7)) = (\textcolor{green}{8}, + Versende $ (p(1),p(2),\dots,p(7)) = (\textcolor{green}{8}, \textcolor{green}{15}, \textcolor{green}{26}, - \textcolor{green}{ 41}, \textcolor{green}{60}, + \textcolor{green}{41}, \textcolor{green}{60}, \textcolor{green}{83}, \textcolor{green}{110})$ \includegraphics[scale = 1.2]{images/polynom1.pdf}} \only<2>{ - Versende $ (p(1),p(2),...,p(7)) = (\textcolor{green}{8}, + Versende $ (p(1),p(2),\dots,p(7)) = (\textcolor{green}{8}, \textcolor{red}{50}, \textcolor{red}{37}, - \textcolor{green}{ 41}, \textcolor{green}{60}, + \textcolor{green}{41}, \textcolor{green}{60}, \textcolor{green}{83}, \textcolor{green}{110})$ \includegraphics[scale = 1.2]{images/polynom2.pdf} + \newline \textcolor{green}{7} Zahlen versenden, um \textcolor{blue}{3} Zahlen gegen \textcolor{red}{2} Fehlern abzusichern.} \end{frame} %------------------------------------------------------------------------------- @@ -60,22 +62,22 @@ \begin{center} \begin{tabular}{ c c c } \hline - "Nutzlast" & Fehler & Versenden \\ + ``Nutzlas´´ & Fehler & Versenden \\ \hline 3 & 2 & 7 Werte eines Polynoms vom Grad 2 \\ 4 & 2 & 8 Werte eines Polynoms vom Grad 3 \\ \only<2->{3}& -\only<2->{2}& -\only<2->{7 Werte eines Polynoms vom Grad 2} \\ +\only<2->{3}& +\only<3->{9 Werte eines Polynoms vom Grad 2} \\ &&\\ -\only<3->{k} & -\only<3->{t} & -\only<3->{k+2t Werte eines Polynoms vom Grad k-1} \\ +\only<4->{$k$} & +\only<4->{$t$} & +\only<4->{$k+2t$ Werte eines Polynoms vom Grad $k-1$} \\ \hline &&\\ &&\\ \multicolumn{3}{l} { - \only<4>{Ausserdem können bis zu 2t Fehler erkannt werden!} + \only<4>{Ausserdem können bis zu $2t$ Fehler erkannt werden!} } \end{tabular} \end{center} @@ -85,8 +87,9 @@ \begin{frame} \frametitle{Idee} \begin{itemize} - \item Idee mit Fourier Transformieren und dann senden. - \item Danach Empfangen und Rücktransformieren. + \item Fourier-transformieren + \item Ãœbertragung + \item Rücktransformieren \end{itemize} \end{frame} %------------------------------------------------------------------------------- @@ -118,14 +121,16 @@ %------------------------------------------------------------------------------- \begin{frame} \frametitle{Diskrete Fourier Transformation} - Die Diskrete Fourier Transformation ist so gegeben: + \begin{itemize} + \item Diskrete Fourier-Transformation gegeben durch: + \[ \label{ft_discrete} \hat{c}_{k} = \frac{1}{N} \sum_{n=0}^{N-1} {f}_n \cdot e^{-\frac{2\pi j}{N} \cdot kn} \] - Ersetzten als: + \item Ersetzte \[ w = e^{-\frac{2\pi j}{N} k} \] @@ -133,6 +138,7 @@ \[ \hat{c}_{k}=\frac{1}{N}( {f}_0 w^0 + {f}_1 w^1 + {f}_2 w^2 + \dots + {f}_{N-1} w^N) \] + \end{itemize} \end{frame} %------------------------------------------------------------------------------- @@ -145,8 +151,8 @@ = \frac{1}{N} \begin{pmatrix} w^0 & w^0 & w^0 & \dots &w^0 \\ - w^0 & w^1 &w^2 & \dots &w^N \\ - w^0 & w^2 &w^4 & \dots &w^{2N} \\ + w^0 & w^1 &w^2 & \dots &w^{N-1} \\ + w^0 & w^2 &w^4 & \dots &w^{2(N-1)} \\ \vdots & \vdots &\vdots &\ddots &\vdots \\ w^0 & w^{1(N-1)}&w^{2(N-1)}& \dots &w^{(N-1)(N-1)} \\ \end{pmatrix} @@ -167,7 +173,7 @@ Wie wird der Fehler lokalisiert? \only<2>{ \newline - Indem in einem Endlichen Körper gerechnet wird. + Indem in einem endlichen Körper gerechnet wird. } \end{frame} %------------------------------------------------------------------------------- -- cgit v1.2.1 From 5bca0960f8c9635375d2ca53c93d2bc5a2e37c10 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: JODBaer Date: Thu, 22 Apr 2021 22:59:07 +0200 Subject: Animation verbessert --- buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex | 37 ++++++++++++++------------ 1 file changed, 20 insertions(+), 17 deletions(-) diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex index 9811cf6..732cee5 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex @@ -24,9 +24,9 @@ \begin{frame} \frametitle{Reed-Solomon-Code:} \begin{itemize} - \item \only<1>{Für Ãœbertragung von Daten} - \item \only<2->{Ermöglicht Korrektur von Ãœbertragungsfehler} - \item \only<3->{Wird verwendet in: CD, QR-Codes, Voyager-Sonde, etc.} + \visible<1->{\item Für Ãœbertragung von Daten} + \visible<2->{\item Ermöglicht Korrektur von Ãœbertragungsfehler} + \visible<3->{\item Wird verwendet in: CD, QR-Codes, Voyager-Sonde, etc.} \end{itemize} \end{frame} %------------------------------------------------------------------------------- @@ -37,6 +37,7 @@ \end{itemize} \end{frame} \begin{frame} + \frametitle{Beispiel} Ãœbertragen von ${f}_2=\textcolor{blue}{2}$, ${f}_1=\textcolor{blue}{1}$, ${f}_0=\textcolor{blue}{5}$ als $ p(w) = \textcolor{blue}{2}w^2 + \textcolor{blue}{1}w + \textcolor{blue}{5} $. @@ -66,18 +67,18 @@ \hline 3 & 2 & 7 Werte eines Polynoms vom Grad 2 \\ 4 & 2 & 8 Werte eines Polynoms vom Grad 3 \\ -\only<2->{3}& -\only<2->{3}& -\only<3->{9 Werte eines Polynoms vom Grad 2} \\ +\visible<2->{3}& +\visible<2->{3}& +\visible<3->{9 Werte eines Polynoms vom Grad 2} \\ &&\\ -\only<4->{$k$} & -\only<4->{$t$} & -\only<4->{$k+2t$ Werte eines Polynoms vom Grad $k-1$} \\ +\visible<4->{$k$} & +\visible<4->{$t$} & +\visible<4->{$k+2t$ Werte eines Polynoms vom Grad $k-1$} \\ \hline &&\\ &&\\ \multicolumn{3}{l} { - \only<4>{Ausserdem können bis zu $2t$ Fehler erkannt werden!} + \visible<4>{Ausserdem können bis zu $2t$ Fehler erkannt werden!} } \end{tabular} \end{center} @@ -123,21 +124,23 @@ \frametitle{Diskrete Fourier Transformation} \begin{itemize} \item Diskrete Fourier-Transformation gegeben durch: - + \visible<1->{ \[ \label{ft_discrete} \hat{c}_{k} = \frac{1}{N} \sum_{n=0}^{N-1} {f}_n \cdot e^{-\frac{2\pi j}{N} \cdot kn} - \] + \]} + \visible<2->{ \item Ersetzte \[ w = e^{-\frac{2\pi j}{N} k} - \] - Wenn $N$ konstant: + \]} + \visible<3->{ + \item Wenn $N$ konstant: \[ \hat{c}_{k}=\frac{1}{N}( {f}_0 w^0 + {f}_1 w^1 + {f}_2 w^2 + \dots + {f}_{N-1} w^N) - \] + \]} \end{itemize} \end{frame} @@ -166,12 +169,12 @@ \] \end{frame} %------------------------------------------------------------------------------- -\section{Probleme und Fragen} + \begin{frame} \frametitle{Probleme und Fragen} Wie wird der Fehler lokalisiert? - \only<2>{ + \visible<2>{ \newline Indem in einem endlichen Körper gerechnet wird. } -- cgit v1.2.1 From 967ff1f33d3faaa1e344ff687aff6c07cde29b77 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: michael-OST <75078383+michael-OST@users.noreply.github.com> Date: Thu, 22 Apr 2021 23:33:02 +0200 Subject: Update RS.tex --- buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex | 288 ++++++++++++++----------- 1 file changed, 165 insertions(+), 123 deletions(-) diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex index 732cee5..61324f7 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex @@ -15,6 +15,7 @@ \date{26.04.2021} \subject{Mathematisches Seminar} \setbeamercovered{transparent} + %\setbeamercovered{invisible} \setbeamertemplate{navigation symbols}{} \begin{frame}[plain] \maketitle @@ -83,7 +84,11 @@ \end{tabular} \end{center} \end{frame} +<<<<<<< Updated upstream %------------------------------------------------------------------------------- +======= + +>>>>>>> Stashed changes \section{Diskrete Fourier Transformation} \begin{frame} \frametitle{Idee} @@ -179,26 +184,38 @@ Indem in einem endlichen Körper gerechnet wird. } \end{frame} +<<<<<<< Updated upstream %------------------------------------------------------------------------------- +======= + +\section{Reed-Solomon in Endlichen Körpern} + +>>>>>>> Stashed changes \begin{frame} \frametitle{Reed-Solomon in Endlichen Körpern} \begin{itemize} - \item Warum Endliche Körper? + \onslide<1->{\item Warum endliche Körper?} - \qquad bessere Laufzeit + \onslide<1->{\qquad konkrete Zahlen $\rightarrow$ keine Rundungsfehler} - \vspace{10pt} + \onslide<1->{\qquad digitale Fehlerkorrektur} - \item Nachricht = Nutzdaten + Fehlerkorrekturteil + \onslide<1->{\qquad bessere Laufzeit} \vspace{10pt} - \item den Fehlerkorrekturteil brauchen wir im Optimalfall nicht + \onslide<1->{\item Nachricht = Nutzdaten + Fehlerkorrekturteil} \vspace{10pt} - \item Im Fehlerfall sollen wir aus der Nachricht ein Lokatorpolynom berechnen können, welches die Fehlerhaften Stellen beinhaltet + \onslide<1->{\item aus Fehlerkorrekturteil die Fehlerstellen finden} + + \onslide<1->{\qquad $\Rightarrow$ gesucht ist ein Lokatorpolynom} + +% \vspace{10pt} + +% \onslide<1->{\item Im Fehlerfall sollen wir aus der Nachricht ein Lokatorpolynom berechnen können, welches die fehlerhaften Stellen beinhaltet} % Wir sollten im Fehlerfall in der Lage sein, aus der Nachricht ein Lokatorpolynom zu berechnen, welches die Fehlerhaften Stellen beinhaltet @@ -212,35 +229,35 @@ % sollten wir fehler bekommen, was uns die korrekturstellen mitgeteilt wird, dann ist es unsere aufgabe ein lokatorpolynom zu finden, welches uns verrät, auf welchen zeilen der Fehler aufgetreten ist \end{frame} -%------------------------------------------------------------------------------- +%------------------------------------------------------------------------------- \begin{frame} \frametitle{Definition eines Beispiels} \begin{itemize} - \item Endlicher Körper $q = 11$ + \only<1->{\item endlicher Körper $q = 11$} \only<1->{ist eine Primzahl} - \only<1->{beinhaltet die Zahlen $\mathbb{Z}_{11} = [0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]$} + \only<1->{beinhaltet die Zahlen $\mathbb{F}_{11} = \{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10\}$} \vspace{10pt} - \only<1->{\item Nachrichtenblock $n = q-1$} + \only<1->{\item Nachrichtenblock $=$ Nutzlast $+$ Fehlerkorrekturstellen - wird an den Empfänger gesendet + $n = q - 1 = 10$ Zahlen} \vspace{10pt} - \only<1->{\item max. Fehler $z = 2$} + \only<1->{\item Max.~Fehler $z = 2$ - maximale Anzahl von Fehler, die wir noch korrigieren können + maximale Anzahl von Fehler, die wir noch korrigieren können} \vspace{10pt} \only<1->{\item Nutzlast $k = n -2t = 6$ Zahlen} - Fehlerstellen $2t = 4$ Zahlen + \only<1->{Fehlerkorrkturstellen $2t = 4$ Zahlen} \only<1->{Nachricht $m = [0,0,0,0,4,7,2,5,8,1]$} @@ -250,52 +267,54 @@ \end{frame} %------------------------------------------------------------------------------- +\section{Codierung eines Beispiels} \begin{frame} \frametitle{Codierung} \begin{itemize} - \item Ansatz aus den Komplexen Zahlen mit der Fouriertransformation + \only<1->{\item Ansatz aus den komplexen Zahlen mit der diskreten Fouriertransformation} \vspace{10pt} - \item $\mathrm{e}$ existiert nicht in $\mathbb{Z}_{11}$ + \only<1->{\item Eulersche Zahl $\mathrm{e}$ existiert nicht in $\mathbb{F}_{11}$} \vspace{10pt} - \item wir suchen $a$ so, dass $a^i$ den gesamten Zahlenbereich von $\mathbb{Z}_{11}$ abdeckt + \only<1->{\item Wir suchen $a$ so, dass $a^i$ den gesamten Zahlenbereich von $\mathbb{F}_{11}$ abdecken - $\mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\} = [a^0, a^1, a^2, a^3, a^4, a^5, a^6, a^7, a^8, a^9]$ + $\mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\} = \{a^0, a^1, a^2, a^3, a^4, a^5, a^6, a^7, a^8, a^9\}$} \vspace{10pt} - \item wir wählen $a = 8$ + \only<1->{\item Wir wählen $a = 8$} - $\mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\} = [1,8,9,6,4,10,3,2,5,7]$ + \only<1->{$\mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\} = \{1,8,9,6,4,10,3,2,5,7\}$} - 8 ist eine Primitive Einheitswurzel + \only<1->{$8$ ist eine primitive Einheitswurzel} \vspace{10pt} - \item $m(8^0) = 4\cdot1 + 7\cdot1 + 2\cdot1 + 5\cdot1 + 8\cdot1 + 1 = 5$ + \only<1->{\item $m(8^0) = 4\cdot1 + 7\cdot1 + 2\cdot1 + 5\cdot1 + 8\cdot1 + 1 = 5$} - $\Rightarrow$ \qquad können wir auch als Matrix schreiben + \only<1->{$\Rightarrow$ \qquad können wir auch als Matrix schreiben} \end{itemize} \end{frame} -%------------------------------------------------------------------------------- +%------------------------------------------------------------------------------- \begin{frame} \frametitle{Codierung} \begin{itemize} - \item Ãœbertragungsvektor $V$ + \only<1->{\item Ãœbertragungsvektor $v$} - \item $V = A \cdot m$ + \only<1->{\item $v = A \cdot m$} \end{itemize} \[ - V = \begin{pmatrix} + \only<1->{ + v = \begin{pmatrix} 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0\\ 8^0& 8^1& 8^2& 8^3& 8^4& 8^5& 8^6& 8^7& 8^8& 8^9\\ 8^0& 8^2& 8^4& 8^6& 8^8& 8^{10}& 8^{12}& 8^{14}& 8^{16}& 8^{18}\\ @@ -311,29 +330,34 @@ \begin{pmatrix} 1 \\ 8 \\ 5 \\ 2 \\ 7 \\ 4 \\ 0 \\ 0 \\ 0 \\ 0 \\ \end{pmatrix} + } \] - + \only<1->{ \begin{itemize} - \item $V = [5,3,6,5,2,10,2,7,10,4]$ + \item $v = [5,3,6,5,2,10,2,7,10,4]$ \end{itemize} - + } \end{frame} %------------------------------------------------------------------------------- +\section{Decodierung ohne Fehler} \begin{frame} \frametitle{Decodierung ohne Fehler} \begin{itemize} - \item Der Empfänger erhält den unveränderten Vektor $V = [5,3,6,5,2,10,2,7,10,4]$ + \only<1->{\item Der Empfänger erhält den unveränderten Vektor + $v = [5,3,6,5,2,10,2,7,10,4]$} \vspace{10pt} - \item Wir suchen die Inverse der Matrix A + \only<1->{\item Wir suchen die Inverse der Matrix $A$} + + \vspace{10pt} \end{itemize} \begin{columns}[t] \begin{column}{0.50\textwidth} - + \only<1->{ Inverse der Fouriertransformation \vspace{10pt} \[ @@ -341,25 +365,26 @@ \] \vspace{10pt} \[ - f(t) = \frac{1}{2 \pi} \int_{-\infty}^{\infty} F(\omega) \mathrm{e}^{j \omega t} d\omega + \mathfrak{F}^{-1}(F(\omega)) = f(t) = \frac{1}{2 \pi} \int_{-\infty}^{\infty} F(\omega) \mathrm{e}^{j \omega t} d\omega \] - + } \end{column} \begin{column}{0.50\textwidth} - - Inverse von a + \only<1->{ + Inverse von $a$} \vspace{10pt} + \only<1->{ \[ 8^{1} \Rightarrow 8^{-1} \] - - Inverse finden wir über den Eulkidischen Algorithmus + } + \only<1->{Inverse finden wir über den Eulkidischen Algorithmus} \vspace{10pt} \end{column} \end{columns} \end{frame} -%------------------------------------------------------------------------------- +%------------------------------------------------------------------------------- \begin{frame} \frametitle{Der Euklidische Algorithmus} @@ -385,8 +410,8 @@ \begin{column}{0.50\textwidth} \begin{center} - - \begin{tabular}{| c | c c | c | c c |} + \only<1->{ + \begin{tabular}{| c | c c | c | r r |} \hline $k$ & $a_i$ & $b_i$ & $q_i$ & $c_i$ & $d_i$\\ \hline @@ -395,17 +420,17 @@ $1$& $11$& $8$& $1$& $1$& $0$\\ $2$& $8$& $3$& $2$& $-1$& $1$\\ $3$& $3$& $2$& $1$& $3$& $-2$\\ - $4$& $2$& $1$& $2$& $-4$& $3$\\ + $4$& $2$& $1$& $2$& \textcolor<3->{blue}{$-4$}& \textcolor<3->{red}{$3$}\\ $5$& $1$& $0$& & $11$& $-8$\\ \hline \end{tabular} - + } \vspace{10pt} \begin{tabular}{rcl} - $-4\cdot 8 + 3 \cdot 11$ &$=$& $1$\\ - $7 \cdot 8 + 3 \cdot 11$ &$=$& $1$\\ - $8^{-1}$ &$=$& $7$ + \only<1->{$\textcolor{blue}{-4} \cdot 8 + \textcolor{red}{3} \cdot 11$ &$=$& $1$}\\ + \only<1->{$7 \cdot 8 + 3 \cdot 11$ &$=$& $1$}\\ + \only<1->{$8^{-1}$ &$=$& $7$} \end{tabular} @@ -417,17 +442,17 @@ \end{frame} %------------------------------------------------------------------------------- \begin{frame} - \frametitle{Decodirung mit Inverser Matrix} + \frametitle{Decodierung mit Inverser Matrix} \begin{itemize} - \item $V = [5,3,6,5,2,10,2,7,10,4]$ + \only<1->{\item $v = [5,3,6,5,2,10,2,7,10,4]$} - \item $m = 1/10 \cdot A^{-1} \cdot V$ + \only<1->{\item $m = 1/10 \cdot A^{-1} \cdot v$} - \item $m = 10 \cdot A^{-1} \cdot V$ + \only<1->{\item $m = 10 \cdot A^{-1} \cdot v$} \end{itemize} - + \only<1->{ \[ m = \begin{pmatrix} 7^0& 7^0& 7^0& 7^0& 7^0& 7^0& 7^0& 7^0& 7^0& 7^0\\ @@ -446,85 +471,95 @@ 5 \\ 3 \\ 6 \\ 5 \\ 2 \\ 10 \\ 2 \\ 7 \\ 10 \\ 4 \\ \end{pmatrix} \] - + } + \only<1->{ \begin{itemize} \item $m = [0,0,0,0,4,7,2,5,8,1]$ \end{itemize} - + } \end{frame} %------------------------------------------------------------------------------- +\section{Decodierung mit Fehler} \begin{frame} \frametitle{Decodierung mit Fehler - Ansatz} \begin{itemize} - \item Gesendet: $V = [5,3,6,5,2,10,2,7,10,4]$ + \only<1->{\item Gesendet: $v = [5,3,6,5,2,10,2,7,10,4]$} - \item Empfangen: $W = [5,3,6,8,2,10,2,7,1,4]$ + \only<1->{\item Empfangen: $w = [5,3,6,\textcolor{red}{8},2,10,2,7,\textcolor{red}{1},4]$} + + \only<1->{\item Rücktransformation: $r = [\underbrace{5,7,4,10,}_{Fehlerinfo}5,4,5,7,6,7]$} - \item Rücktransformation: $r = [\underbrace{5,7,4,10,}_{Fehlerstellen}5,4,5,7,6,7]$ \end{itemize} - Wie finden wir die Fehler? + \only<1->{Wie finden wir die Fehler?} + \only<1->{ \begin{itemize} \item $m(X) = 4X^5 + 7X^4 + 2X^3 + 5X^2 + 8X + 1$ \item $r(X) = 5X^9 + 7X^8 + 4X^7 + 10X^6 + 5X^5 + 4X^4 + 5X^3 + 7X^2 + 6X + 7$ + %\only<7->{\item $e(X) = r(X) - m(X)$} + \item $e(X) = r(X) - m(X)$ + \end{itemize} - + } + \begin{center} - + \only<1->{ \begin{tabular}{c c c c c c c c c c c} \hline $i$& $0$& $1$& $2$& $3$& $4$& $5$& $6$& $7$& $8$& $9$\\ \hline - $r(a^{i})$& $5$& $3$& $6$& $8$& $2$& $10$& $2$& $7$& $1$& $4$\\ - $m(a^{i})$& $5$& $3$& $6$& $5$& $2$& $10$& $2$& $7$& $10$& $4$\\ - $e(a^{i})$& $0$& $0$& $0$& $3$& $0$& $0$& $0$& $0$& $2$& $0$\\ + $r(a^{i})$& \only<1->{$5$& $3$& $6$& $8$& $2$& $10$& $2$& $7$& $1$& $4$}\\ + $m(a^{i})$& \only<1->{$5$& $3$& $6$& $5$& $2$& $10$& $2$& $7$& $10$& $4$}\\ + $e(a^{i})$& \only<1->{$0$& $0$& $0$& $3$& $0$& $0$& $0$& $0$& $2$& $0$}\\ \hline \end{tabular} - + } \end{center} - + + \only<1->{ \begin{itemize} \item Alle Stellen, die nicht Null sind, sind Fehler \end{itemize} - + } + \end{frame} -%------------------------------------------------------------------------------- +%------------------------------------------------------------------------------- \begin{frame} \frametitle{Nullstellen des Fehlerpolynoms finden} \begin{itemize} - \item Satz von Fermat: $f(X) = X^{q-1}-1=0$ + \only<1->{\item Satz von Fermat: $f(X) = X^{q-1}-1=0$} \vspace{10pt} - \item $f(X) = X^{10}-1 = 0$ \qquad für $X = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]$ + \only<1->{\item $f(X) = X^{10}-1 = 0$ \qquad für $X \in \{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10\}$} \vspace{10pt} - \item $f(X) = (X-a^0)(X-a^1)(X-a^2)(X-a^3)(X-a^4)(X-a^5)(X-a^6) \cdot$ + \only<1->{\item $f(X) = (X-a^0)(X-a^1)(X-a^2)(X-a^3)(X-a^4)(X-a^5)(X-a^6) \cdot$ - \qquad \qquad $(X-a^7)(X-a^8)(X-a^9)$ + \qquad \qquad $(X-a^7)(X-a^8)(X-a^9)$} \vspace{10pt} - \item $e(X) = (X-a^0)(X-a^1)(X-a^2) \qquad \qquad (X-a^4)(X-a^5)(X-a^6) \cdot$ + \only<1->{\item $e(X) = (X-a^0)(X-a^1)(X-a^2) \qquad \qquad (X-a^4)(X-a^5)(X-a^6) \cdot$ - \qquad \qquad $(X-a^7) \qquad \qquad (X-a^9) \cdot p(x)$ + \qquad \qquad $(X-a^7) \qquad \qquad (X-a^9) \cdot p(x)$} \vspace{10pt} - \item $\operatorname{ggT}$ gibt uns eine Liste der Nullstellen, an denen es keine Fehler gegeben hat + \only<1->{\item $\operatorname{ggT}$ gibt uns eine Liste der Nullstellen, an denen es keine Fehler gegeben hat} \vspace{10pt} - $\operatorname{ggT}(f(X),e(X)) = (X-a^0)(X-a^1)(X-a^2) \qquad \qquad (X-a^4)(X-a^5)(X-a^6) \cdot$ + \only<1->{$\operatorname{ggT}(f(X),e(X)) = (X-a^0)(X-a^1)(X-a^2) \qquad \qquad (X-a^4)(X-a^5)(X-a^6) \cdot$ - \qquad \qquad \qquad \qquad $(X-a^7) \qquad \qquad (X-a^9)$ + \qquad \qquad \qquad \qquad $(X-a^7) \qquad \qquad (X-a^9)$} \end{itemize} @@ -574,33 +609,33 @@ \end{frame} %------------------------------------------------------------------------------- \begin{frame} - \frametitle{kennen wir $e$?} + \frametitle{Kennen wir $e(X)$?} \begin{itemize} - \item $e$ ist unbekannt auf der Empfängerseite + \only<1->{\item $e(X)$ ist unbekannt auf der Empfängerseite} \vspace{10pt} - \item $e(X) = r(X) - m(X)$ \qquad $\rightarrow$ \qquad $m(X)$ ist unbekannt? + \only<1->{\item $e(X) = r(X) - m(X)$ \qquad $\rightarrow$ \qquad $m(X)$ ist unbekannt?} \vspace{10pt} - \item $m$ ist nicht gänzlich unbekannt: $m = [0,0,0,0,?,?,?,?,?,?]$ + \only<1->{\item $m$ ist nicht gänzlich unbekannt: $m = [0,0,0,0,?,?,?,?,?,?]$ - In den bekannten Stellen liegt auch die Information, wo es Fehler gegeben hat + In den bekannten Stellen liegt auch die Information, wo es Fehler gegeben hat} \vspace{10pt} - \item daraus folgt $e(X) = 5X^9 + 7X^8 + 4X^7 + 10X^6 + p(X)$ + \only<1->{\item Daraus folgt $e(X) = 5X^9 + 7X^8 + 4X^7 + 10X^6 + p(X)$} \vspace{10pt} - \item $f(X) = X^{10} - 1 = X^{10} + 10$ + \only<1->{\item $f(X) = X^{10} - 1 = X^{10} + 10$} \vspace{10pt} - \item jetzt können wir den $\operatorname{ggT}$ von $f(X)$ und $e(X)$ berechnen + \only<1->{\item Jetzt können wir den $\operatorname{ggT}$ von $f(X)$ und $e(X)$ berechnen} \end{itemize} \end{frame} @@ -608,8 +643,8 @@ \begin{frame} \frametitle{Der Euklidische Algorithmus (nochmal)} - $\operatorname{ggT}(f(X),e(X))$ hat den Grad 8 - + \only<1->{$\operatorname{ggT}(f(X),e(X))$ hat den Grad $8$} + \only<1->{ \[ \arraycolsep=1.4pt \begin{array}{rcrcrcrcccrcrcrcrcrcrcrcrcr} @@ -620,7 +655,8 @@ & & & &6X^8&+&0X^7&+&p(X)& & & & & & & & & & & & \\ \end{array} \] - + } + \only<1->{ \[ \arraycolsep=1.4pt \begin{array}{rcrcrcrcccrcrcrcrcrcrcrcrcr} @@ -629,14 +665,14 @@ && 7X^8&+& p(X)& & & & & & & & & & & & & & & & \\ \end{array} \] - + } \vspace{10pt} - $\operatorname{ggT}(f(X),e(X)) = 6X^8$ + \only<1->{$\operatorname{ggT}(f(X),e(X)) = 6X^8$} \vspace{10pt} - $\operatorname{kgV}$ durch den erweiterten Euklidischen Algorithmus bestimmen + \only<1->{ $\operatorname{kgV}$ durch den erweiterten Euklidischen Algorithmus bestimmen } \end{frame} @@ -653,7 +689,7 @@ & & $0$& $1$\\ $0$& $9X + 5$& $1$& $0$\\ $1$& $10X + 3$& $9X+5$& $1$\\ - $2$& & $2X^2 + 0X + 5$& $10X + 3$\\ + $2$& & \textcolor<2->{blue}{$2X^2 + 0X + 5$}& $10X + 3$\\ \hline \end{tabular} @@ -662,49 +698,54 @@ \vspace{10pt} \begin{tabular}{ll} - Somit erhalten wir den Faktor& $d(X) = 2X^2 + 5$\\ - Faktorisiert erhalten wir& $d(X) = 2(X-5)(X-6)$\\ - Lokatorpolynom& $d(X) = (X-a^i)(X-a^i)$ + \only<1->{Somit erhalten wir den Faktor& $d(X) = 2X^2 + 5$\\} + \only<1->{Faktorisiert erhalten wir& $d(X) = 2(X-5)(X-6)$\\} + \only<1->{Lokatorpolynom& $d(X) = (X-a^i)(X-a^i)$} \end{tabular} \vspace{10pt} - + \only<1->{ \begin{center} $a^i = 5 \qquad \Rightarrow \qquad i = 3$ $a^i = 6 \qquad \Rightarrow \qquad i = 8$ \end{center} - - $D = [3,8]$ + } + \only<1->{$d(X) = (X-a^3)(X-a^8)$} \end{frame} -%------------------------------------------------------------------------------- +%------------------------------------------------------------------------------- +\section{Nachricht Rekonstruieren} \begin{frame} \frametitle{Rekonstruktion der Nachricht} \begin{itemize} - \item $W = [5,3,6,8,2,10,2,7,1,4]$ + \only<1->{\item $w = [5,3,6,8,2,10,2,7,1,4]$} - \item $D = [3,8]$ + \only<1->{\item $d(X) = (X-\textcolor<4->{red}{a^3})(X-\textcolor<4->{red}{a^8})$} \end{itemize} - + \only<1->{ \[ + \textcolor{gray}{ \begin{pmatrix} - 5 \\ 3 \\ 6 \\ 8 \\ 2 \\ 10 \\ 2 \\ 7 \\ 1 \\ 4 \\ + a^0 \\ a^1 \\ a^2 \\ \textcolor<4->{red}{a^3} \\ a^4 \\ a^5 \\ a^6 \\ a^7 \\ \textcolor<4->{red}{a^8} \\ a^9 \\ + \end{pmatrix}} + \begin{pmatrix} + 5 \\ 3 \\ 6 \\ \textcolor<4->{red}{8} \\ 2 \\ 10 \\ 2 \\ 7 \\ \textcolor<4->{red}{1} \\ 4 \\ \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0\\ 8^0& 8^1& 8^2& 8^3& 8^4& 8^5& 8^6& 8^7& 8^8& 8^9\\ 8^0& 8^2& 8^4& 8^6& 8^8& 8^{10}& 8^{12}& 8^{14}& 8^{16}& 8^{18}\\ - 8^0& 8^3& 8^6& 8^9& 8^{12}& 8^{15}& 8^{18}& 8^{21}& 8^{24}& 8^{27}\\ + \textcolor<4->{red}{8^0}& \textcolor<4->{red}{8^3}& \textcolor<4->{red}{8^6}& \textcolor<4->{red}{8^9}& \textcolor<4->{red}{8^{12}}& \textcolor<4->{red}{8^{15}}& \textcolor<4->{red}{8^{18}}& \textcolor<4->{red}{8^{21}}& \textcolor<4->{red}{8^{24}}& \textcolor<4->{red}{8^{27}}\\ 8^0& 8^4& 8^8& 8^{12}& 8^{16}& 8^{20}& 8^{24}& 8^{28}& 8^{32}& 8^{36}\\ 8^0& 8^5& 8^{10}& 8^{15}& 8^{20}& 8^{25}& 8^{30}& 8^{35}& 8^{40}& 8^{45}\\ 8^0& 8^6& 8^{12}& 8^{18}& 8^{24}& 8^{30}& 8^{36}& 8^{42}& 8^{48}& 8^{54}\\ 8^0& 8^7& 8^{14}& 8^{21}& 8^{28}& 8^{35}& 8^{42}& 8^{49}& 8^{56}& 8^{63}\\ - 8^0& 8^8& 8^{16}& 8^{24}& 8^{32}& 8^{40}& 8^{48}& 8^{56}& 8^{64}& 8^{72}\\ + \textcolor<4->{red}{8^0}& \textcolor<4->{red}{8^8}& \textcolor<4->{red}{8^{16}}& \textcolor<4->{red}{8^{24}}& \textcolor<4->{red}{8^{32}}& \textcolor<4->{red}{8^{40}}& \textcolor<4->{red}{8^{48}}& \textcolor<4->{red}{8^{56}}& \textcolor<4->{red}{8^{64}}& \textcolor<4->{red}{8^{72}}\\ 8^0& 8^9& 8^{18}& 8^{27}& 8^{36}& 8^{45}& 8^{54}& 8^{63}& 8^{72}& 8^{81}\\ \end{pmatrix} \cdot @@ -712,13 +753,14 @@ m_0 \\ m_1 \\ m_2 \\ m_3 \\ m_4 \\ m_5 \\ m_6 \\ m_7 \\ m_8 \\ m_9 \\ \end{pmatrix} \] - + } + \only<1->{ \begin{itemize} \item Fehlerstellen entfernen \end{itemize} - + } \end{frame} -%------------------------------------------------------------------------------- +%------------------------------------------------------------------------------- \begin{frame} \frametitle{Rekonstruktion der Nachricht} @@ -728,25 +770,25 @@ \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} - 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0\\ - 8^0& 8^1& 8^2& 8^3& 8^4& 8^5& 8^6& 8^7& 8^8& 8^9\\ - 8^0& 8^2& 8^4& 8^6& 8^8& 8^{10}& 8^{12}& 8^{14}& 8^{16}& 8^{18}\\ - 8^0& 8^4& 8^8& 8^{12}& 8^{16}& 8^{20}& 8^{24}& 8^{28}& 8^{32}& 8^{36}\\ - 8^0& 8^5& 8^{10}& 8^{15}& 8^{20}& 8^{25}& 8^{30}& 8^{35}& 8^{40}& 8^{45}\\ - 8^0& 8^6& 8^{12}& 8^{18}& 8^{24}& 8^{30}& 8^{36}& 8^{42}& 8^{48}& 8^{54}\\ - 8^0& 8^7& 8^{14}& 8^{21}& 8^{28}& 8^{35}& 8^{42}& 8^{49}& 8^{56}& 8^{63}\\ - 8^0& 8^9& 8^{18}& 8^{27}& 8^{36}& 8^{45}& 8^{54}& 8^{63}& 8^{72}& 8^{81}\\ + 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& \textcolor<3->{green}{8^0}& \textcolor<3->{green}{8^0}& \textcolor<3->{green}{8^0}& \textcolor<3->{green}{8^0}\\ + 8^0& 8^1& 8^2& 8^3& 8^4& 8^5& \textcolor<3->{green}{8^6}& \textcolor<3->{green}{8^7}& \textcolor<3->{green}{8^8}& \textcolor<3->{green}{8^9}\\ + 8^0& 8^2& 8^4& 8^6& 8^8& 8^{10}& \textcolor<3->{green}{8^{12}}& \textcolor<3->{green}{8^{14}}& \textcolor<3->{green}{8^{16}}& \textcolor<3->{green}{8^{18}}\\ + 8^0& 8^4& 8^8& 8^{12}& 8^{16}& 8^{20}& \textcolor<3->{green}{8^{24}}& \textcolor<3->{green}{8^{28}}& \textcolor<3->{green}{8^{32}}& \textcolor<3->{green}{8^{36}}\\ + 8^0& 8^5& 8^{10}& 8^{15}& 8^{20}& 8^{25}& \textcolor<3->{green}{8^{30}}& \textcolor<3->{green}{8^{35}}& \textcolor<3->{green}{8^{40}}& \textcolor<3->{green}{8^{45}}\\ + 8^0& 8^6& 8^{12}& 8^{18}& 8^{24}& 8^{30}& \textcolor<3->{green}{8^{36}}& \textcolor<3->{green}{8^{42}}& \textcolor<3->{green}{8^{48}}& \textcolor<3->{green}{8^{54}}\\ + 8^0& 8^7& 8^{14}& 8^{21}& 8^{28}& 8^{35}& \textcolor<3->{green}{8^{42}}& \textcolor<3->{green}{8^{49}}& \textcolor<3->{green}{8^{56}}& \textcolor<3->{green}{8^{63}}\\ + 8^0& 8^9& 8^{18}& 8^{27}& 8^{36}& 8^{45}& \textcolor<3->{green}{8^{54}}& \textcolor<3->{green}{8^{63}}& \textcolor<3->{green}{8^{72}}& \textcolor<3->{green}{8^{81}}\\ \end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix} - m_0 \\ m_1 \\ m_2 \\ m_3 \\ m_4 \\ m_5 \\ m_6 \\ m_7 \\ m_8 \\ m_9 \\ + m_0 \\ m_1 \\ m_2 \\ m_3 \\ m_4 \\ m_5 \\ \textcolor<2->{green}{m_6} \\ \textcolor<2->{green}{m_7} \\ \textcolor<2->{green}{m_8} \\ \textcolor<2->{green}{m_9} \\ \end{pmatrix} \] - + \only<1->{ \begin{itemize} \item Nullstellen entfernen \end{itemize} - + } \end{frame} %------------------------------------------------------------------------------- \begin{frame} @@ -754,7 +796,7 @@ \[ \begin{pmatrix} - 5 \\ 3 \\ 6 \\ 2 \\ 10 \\ 2 \\ 7 \\ 4 \\ + 5 \\ 3 \\ 6 \\ 2 \\ 10 \\ 2 \\ \textcolor<2->{red}{7} \\ \textcolor<2->{red}{4} \\ \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} @@ -764,8 +806,8 @@ 8^0& 8^4& 8^8& 8^{12}& 8^{16}& 8^{20}\\ 8^0& 8^5& 8^{10}& 8^{15}& 8^{20}& 8^{25}\\ 8^0& 8^6& 8^{12}& 8^{18}& 8^{24}& 8^{30}\\ - 8^0& 8^7& 8^{14}& 8^{21}& 8^{28}& 8^{35}\\ - 8^0& 8^9& 8^{18}& 8^{27}& 8^{36}& 8^{45}\\ + \textcolor<2->{red}{8^0}& \textcolor<2->{red}{8^7}& \textcolor<2->{red}{8^{14}}& \textcolor<2->{red}{8^{21}}& \textcolor<2->{red}{8^{28}}& \textcolor<2->{red}{8^{35}}\\ + \textcolor<2->{red}{8^0}& \textcolor<2->{red}{8^9}& \textcolor<2->{red}{8^{18}}& \textcolor<2->{red}{8^{27}}& \textcolor<2->{red}{8^{36}}& \textcolor<2->{red}{8^{45}}\\ \end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix} @@ -774,11 +816,11 @@ \] \vspace{5pt} - + \only<1->{ \begin{itemize} \item Matrix in eine Quadratische Form bringen \end{itemize} - + } \end{frame} %------------------------------------------------------------------------------- \begin{frame} -- cgit v1.2.1 From 8c6a8e56c125c238dc64c21d1269fcdc7542c5cd Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: JODBaer Date: Thu, 22 Apr 2021 23:45:32 +0200 Subject: =?UTF-8?q?merge=20lines=20gel=C3=B6scht?= MIME-Version: 1.0 Content-Type: text/plain; charset=UTF-8 Content-Transfer-Encoding: 8bit --- buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex | 9 +++------ 1 file changed, 3 insertions(+), 6 deletions(-) diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex index 61324f7..943f2da 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex @@ -84,11 +84,9 @@ \end{tabular} \end{center} \end{frame} -<<<<<<< Updated upstream + %------------------------------------------------------------------------------- -======= ->>>>>>> Stashed changes \section{Diskrete Fourier Transformation} \begin{frame} \frametitle{Idee} @@ -184,13 +182,12 @@ Indem in einem endlichen Körper gerechnet wird. } \end{frame} -<<<<<<< Updated upstream + %------------------------------------------------------------------------------- -======= + \section{Reed-Solomon in Endlichen Körpern} ->>>>>>> Stashed changes \begin{frame} \frametitle{Reed-Solomon in Endlichen Körpern} -- cgit v1.2.1 From 179ea16b001b6640e9b720d53ffc06f3e2389ff2 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: JODBaer Date: Fri, 23 Apr 2021 00:30:36 +0200 Subject: appostroph verbessert --- buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex | 2 +- 1 file changed, 1 insertion(+), 1 deletion(-) diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex index 943f2da..d09d77d 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex @@ -64,7 +64,7 @@ \begin{center} \begin{tabular}{ c c c } \hline - ``Nutzlas´´ & Fehler & Versenden \\ + ``Nutzlast'' & Fehler & Versenden \\ \hline 3 & 2 & 7 Werte eines Polynoms vom Grad 2 \\ 4 & 2 & 8 Werte eines Polynoms vom Grad 3 \\ -- cgit v1.2.1 From ded210e33924d4c078e5a0d899c0585d7f987565 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: JODBaer Date: Fri, 23 Apr 2021 12:58:40 +0200 Subject: Folien Verbesserungen animation --- buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.aux | 167 +++++++++++----- buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.log | 212 ++++++++++++++++----- buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.nav | 117 ++++++++---- buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.out | 9 +- buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.pdf | Bin 135643 -> 207741 bytes buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.snm | 2 +- .../reedsolomon/RS presentation/RS.synctex.gz | Bin 22450 -> 203648 bytes buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex | 24 +-- buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.toc | 11 +- 9 files changed, 388 insertions(+), 154 deletions(-) diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.aux b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.aux index 005172f..065ba66 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.aux +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.aux @@ -26,52 +26,121 @@ \@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@sectionpages {1}{1}}} \@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@subsectionpages {1}{1}}} \@writefile{nav}{\headcommand {\sectionentry {1}{Einführung}{2}{Einführung}{0}}} -\@writefile{nav}{\headcommand {\slideentry {1}{0}{1}{2/2}{}{0}}} -\@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@framepages {2}{2}}} -\HyPL@Entry{2<>} -\@writefile{toc}{\beamer@sectionintoc {2}{Polynom Ansatz}{3}{0}{2}} -\@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@sectionpages {2}{2}}} -\@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@subsectionpages {2}{2}}} -\@writefile{nav}{\headcommand {\sectionentry {2}{Polynom Ansatz}{3}{Polynom Ansatz}{0}}} -\@writefile{nav}{\headcommand {\slideentry {2}{0}{1}{3/3}{}{0}}} -\@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@framepages {3}{3}}} -\HyPL@Entry{3<>} -\@writefile{nav}{\headcommand {\slideentry {2}{0}{2}{4/5}{}{0}}} -\@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@framepages {4}{5}}} -\HyPL@Entry{5<>} -\@writefile{nav}{\headcommand {\slideentry {2}{0}{3}{6/6}{}{0}}} -\@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@framepages {6}{6}}} -\HyPL@Entry{6<>} -\@writefile{toc}{\beamer@sectionintoc {3}{Fourier Transformation}{7}{0}{3}} -\@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@sectionpages {3}{6}}} -\@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@subsectionpages {3}{6}}} -\@writefile{nav}{\headcommand {\sectionentry {3}{Fourier Transformation}{7}{Fourier Transformation}{0}}} -\@writefile{nav}{\headcommand {\slideentry {3}{0}{1}{7/7}{}{0}}} -\@writefile{nav}{\headcommand {\beamer@framepages {7}{7}}} -\HyPL@Entry{7<>} 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3.14159265-2.6-0.999991 (TeX Live 2019/W32TeX) (preloaded format=xelatex 2019.10.25) 23 APR 2021 10:48 entering extended mode restricted \write18 enabled. %&-line parsing enabled. @@ -974,141 +974,252 @@ Package hyperref Warning: Option `pdfsubject' has already been used, ] LaTeX Font Info: Trying to load font information for OT1+lmss on input line -29. +32. (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/lm/ot1lmss.fd File: ot1lmss.fd 2009/10/30 v1.6 Font defs for Latin Modern ) -LaTeX Font Info: Trying to load font information for OML+lmm on input line 2 -9. +LaTeX Font Info: Trying to load font information for OML+lmm on input line 3 +2. (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/lm/omllmm.fd File: omllmm.fd 2009/10/30 v1.6 Font defs for Latin Modern ) LaTeX Font Info: Trying to load font information for OMS+lmsy on input line -29. +32. (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/lm/omslmsy.fd File: omslmsy.fd 2009/10/30 v1.6 Font defs for Latin Modern ) LaTeX Font Info: Trying to load font information for OMX+lmex on input line -29. +32. (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/lm/omxlmex.fd File: omxlmex.fd 2009/10/30 v1.6 Font defs for Latin Modern ) LaTeX Font Info: External font `lmex10' loaded for size -(Font) <10.95> on input line 29. +(Font) <10.95> on input line 32. LaTeX Font Info: External font `lmex10' loaded for size -(Font) <8> on input line 29. +(Font) <8> on input line 32. LaTeX Font Info: External font `lmex10' loaded for size -(Font) <6> on input line 29. -LaTeX Font Info: Trying to load font information for U+msa on input line 29. +(Font) <6> on input line 32. +LaTeX Font Info: Trying to load font information for U+msa on input line 32. (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/umsa.fd File: umsa.fd 2013/01/14 v3.01 AMS symbols A ) -LaTeX Font Info: Trying to load font information for U+msb on input line 29. +LaTeX Font Info: Trying to load font information for U+msb on input line 32. (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/umsb.fd File: umsb.fd 2013/01/14 v3.01 AMS symbols B ) LaTeX Font Info: Font shape `T1/lmss/m/it' in size <10.95> not available -(Font) Font shape `T1/lmss/m/sl' tried instead on input line 29. +(Font) Font shape `T1/lmss/m/sl' tried instead on input line 32. LaTeX Font Info: Font shape `T1/lmss/m/it' in size <8> not available -(Font) Font shape `T1/lmss/m/sl' tried instead on input line 29. +(Font) Font shape `T1/lmss/m/sl' tried instead on input line 32. LaTeX Font Info: Font shape `T1/lmss/m/it' in size <6> not available -(Font) Font shape `T1/lmss/m/sl' tried instead on input line 29. +(Font) Font shape `T1/lmss/m/sl' tried instead on input line 32. [2 ] [3 +] [4 + +] [5 + +] +[6 + ] File: images/polynom1.pdf Graphic file (type pdf) - [4 + [7 ] File: images/polynom2.pdf Graphic file (type pdf) - [5 + [8 -] -[6 +] [9 -] [7 +] [10 + +] [11 + +] [12 + +] [13 ] File: images/fig1.pdf Graphic file (type pdf) -Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 105 +Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 124 [] -[8 +[14 ] File: images/fig2.pdf Graphic file (type pdf) -Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 105 +Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 124 [] -[9 +[15 ] File: images/fig3.pdf Graphic file (type pdf) -Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 105 +Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 124 [] -[10 +[16 ] File: images/fig4.pdf Graphic file (type pdf) -Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 105 +Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 124 [] -[11 +[17 ] File: images/fig5.pdf Graphic file (type pdf) -Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 105 +Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 124 [] -[12 +[18 ] File: images/fig6.pdf Graphic file (type pdf) -Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 105 +Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 124 [] -[13 +[19 ] File: images/fig7.pdf Graphic file (type pdf) -Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 105 +Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 124 [] -[14 +[20 + +] [21 + +] [22 + +] [23 + +] [24 + +] [25 + +] [26 + +] [27 + +] [28 + +] +LaTeX Font Info: Trying to load font information for T1+lmr on input line 30 +0. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/lm/t1lmr.fd +File: t1lmr.fd 2009/10/30 v1.6 Font defs for Latin Modern +) [29 + +] [30 + +] +LaTeX Font Info: Trying to load font information for U+euf on input line 383 +. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/ueuf.fd +File: ueuf.fd 2013/01/14 v3.01 Euler Fraktur +) +Overfull \hbox (1.42268pt too wide) detected at line 383 +\U/euf/m/n/10.95 F[]\OT1/lmss/m/n/10.95 (\T1/lmss/m/sl/10.95 F\OT1/lmss/m/n/10. +95 (\OML/lmm/m/it/10.95 !\OT1/lmss/m/n/10.95 )) = \T1/lmss/m/sl/10.95 f\OT1/lms +s/m/n/10.95 (\T1/lmss/m/sl/10.95 t\OT1/lmss/m/n/10.95 ) = [] [][] \T1/lmss/m/sl +/10.95 F\OT1/lmss/m/n/10.95 (\OML/lmm/m/it/10.95 !\OT1/lmss/m/n/10.95 )\T1/lmr/ +m/n/10.95 e[]\T1/lmss/m/sl/10.95 d\OML/lmm/m/it/10.95 ! + [] + +[31 -] [15 +] [32 -] [16 +] [33 -] [17 +] [34 -] [18 +] [35 + +] [36 + +] [37 + +] [38 + +] +LaTeX Font Info: External font `lmex10' loaded for size +(Font) <14.4> on input line 638. +LaTeX Font Info: External font `lmex10' loaded for size +(Font) <10> on input line 638. +LaTeX Font Info: External font `lmex10' loaded for size +(Font) <7> on input line 638. +LaTeX Font Info: Font shape `T1/lmss/m/it' in size <14.4> not available +(Font) Font shape `T1/lmss/m/sl' tried instead on input line 638. +LaTeX Font Info: Font shape `T1/lmss/m/it' in size <10> not available +(Font) Font shape `T1/lmss/m/sl' tried instead on input line 638. +LaTeX Font Info: Font shape `T1/lmss/m/it' in size <7> not available +(Font) Font shape `T1/lmss/m/sl' tried instead on input line 638. + [39 + +] +Overfull \hbox (2.91844pt too wide) detected at line 674 +[] + [] + +[40 + +] [41 + +] [42 + +] [43 + +] [44 + +] [45 + +] [46 + +] [47 + +] [48 + +] [49 + +] [50 + +] [51 + +] [52 + +] [53 + +] [54 ] \tf@nav=\write6 @@ -1120,21 +1231,22 @@ Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 105 \tf@snm=\write8 \openout8 = `RS.snm'. -Package atveryend Info: Empty hook `BeforeClearDocument' on input line 160. -Package atveryend Info: Empty hook `AfterLastShipout' on input line 160. - (./RS.aux) -Package atveryend Info: Empty hook `AtVeryEndDocument' on input line 160. -Package atveryend Info: Executing hook `AtEndAfterFileList' on input line 160. +Package atveryend Info: Empty hook `BeforeClearDocument' on input line 928. +Package atveryend Info: Empty hook `AfterLastShipout' on input line 928. + +(./RS.aux) +Package atveryend Info: Empty hook `AtVeryEndDocument' on input line 928. +Package atveryend Info: Executing hook `AtEndAfterFileList' on input line 928. Package rerunfilecheck Info: File `RS.out' has not changed. -(rerunfilecheck) Checksum: 74C688051BF542B3A11E9793A97790F4. +(rerunfilecheck) Checksum: CBEDF1F633104E8EE4EB074E401487DA. ) Here is how much of TeX's memory you used: - 24400 strings out of 492483 - 451960 string characters out of 6132858 - 534889 words of memory out of 5000000 - 28378 multiletter control sequences out of 15000+600000 - 37892 words of font info for 41 fonts, out of 8000000 for 9000 + 24528 strings out of 492483 + 453801 string characters out of 6132858 + 557615 words of memory out of 5000000 + 28488 multiletter control sequences out of 15000+600000 + 82614 words of font info for 73 fonts, out of 8000000 for 9000 1348 hyphenation exceptions out of 8191 - 58i,15n,61p,796b,549s stack positions out of 5000i,500n,10000p,200000b,80000s + 58i,15n,61p,796b,566s stack positions out of 5000i,500n,10000p,200000b,80000s -Output written on RS.pdf (18 pages). +Output written on RS.pdf (54 pages). diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.nav b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.nav index 1d67391..f288963 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.nav +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.nav @@ -3,38 +3,85 @@ \headcommand {\beamer@sectionpages {1}{1}} \headcommand {\beamer@subsectionpages {1}{1}} \headcommand {\sectionentry {1}{Einführung}{2}{Einführung}{0}} -\headcommand {\slideentry {1}{0}{1}{2/2}{}{0}} -\headcommand {\beamer@framepages {2}{2}} -\headcommand {\beamer@sectionpages {2}{2}} -\headcommand {\beamer@subsectionpages {2}{2}} -\headcommand {\sectionentry {2}{Polynom Ansatz}{3}{Polynom Ansatz}{0}} -\headcommand {\slideentry {2}{0}{1}{3/3}{}{0}} -\headcommand {\beamer@framepages {3}{3}} -\headcommand {\slideentry {2}{0}{2}{4/5}{}{0}} -\headcommand {\beamer@framepages {4}{5}} -\headcommand {\slideentry {2}{0}{3}{6/6}{}{0}} -\headcommand {\beamer@framepages {6}{6}} -\headcommand {\beamer@sectionpages {3}{6}} -\headcommand 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[2][]{Outline0.3}{Diskrete\040Fourier\040Transformation}{}% 3 +\BOOKMARK [2][]{Outline0.4}{Reed-Solomon in Endlichen Körpern}{}% 4 +\BOOKMARK [2][]{Outline0.5}{Codierung\040eines\040Beispiels}{}% 5 +\BOOKMARK [2][]{Outline0.6}{Decodierung\040ohne\040Fehler}{}% 6 +\BOOKMARK [2][]{Outline0.7}{Decodierung\040mit\040Fehler}{}% 7 +\BOOKMARK [2][]{Outline0.8}{Nachricht\040Rekonstruieren}{}% 8 diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.pdf b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.pdf index 913bc42..d9d6693 100644 Binary files a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.pdf and b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.pdf differ diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.snm b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.snm index 6607ea8..86859c9 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.snm +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.snm @@ -1 +1 @@ -\beamer@slide {ft_discrete}{15} +\beamer@slide {ft_discrete}{21} diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.synctex.gz b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.synctex.gz index 001b5c8..04bd239 100644 Binary files a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.synctex.gz and b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.synctex.gz differ diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex index d09d77d..7b2c4da 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex @@ -43,18 +43,18 @@ ${f}_2=\textcolor{blue}{2}$, ${f}_1=\textcolor{blue}{1}$, ${f}_0=\textcolor{blue}{5}$ als $ p(w) = \textcolor{blue}{2}w^2 + \textcolor{blue}{1}w + \textcolor{blue}{5} $. - \only<1>{ - Versende $ (p(1),p(2),\dots,p(7)) = (\textcolor{green}{8}, - \textcolor{green}{15}, \textcolor{green}{26}, - \textcolor{green}{41}, \textcolor{green}{60}, - \textcolor{green}{83}, \textcolor{green}{110})$ - \includegraphics[scale = 1.2]{images/polynom1.pdf}} - \only<2>{ - Versende $ (p(1),p(2),\dots,p(7)) = (\textcolor{green}{8}, - \textcolor{red}{50}, \textcolor{red}{37}, - \textcolor{green}{41}, \textcolor{green}{60}, - \textcolor{green}{83}, \textcolor{green}{110})$ - \includegraphics[scale = 1.2]{images/polynom2.pdf} + + Versende $ (p(1),p(2),\dots,p(7))$ + \visible<2->{ = (\textcolor{green}{8},} + \only<2>{\textcolor{green}{15},} + \only<3>{\textcolor{red}{50},} + \only<2>{\textcolor{green}{26},} + \only<3>{\textcolor{red}{37},} + \visible<2->{\textcolor{green}{41}, \textcolor{green}{60}, + \textcolor{green}{83}, \textcolor{green}{110})} + \only<2>{\includegraphics[scale = 1.2]{images/polynom1.pdf}} + \only<3>{\includegraphics[scale = 1.2]{images/polynom2.pdf}} + \visible<3>{ \newline \textcolor{green}{7} Zahlen versenden, um \textcolor{blue}{3} Zahlen gegen \textcolor{red}{2} Fehlern abzusichern.} \end{frame} diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.toc b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.toc index 44c06ab..095b5e6 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.toc +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.toc @@ -1,6 +1,9 @@ \babel@toc {ngerman}{} \beamer@sectionintoc {1}{Einführung}{2}{0}{1} -\beamer@sectionintoc {2}{Polynom Ansatz}{3}{0}{2} -\beamer@sectionintoc {3}{Fourier Transformation}{7}{0}{3} -\beamer@sectionintoc {4}{Diskrete Fourier Transformation}{15}{0}{4} -\beamer@sectionintoc {5}{Probleme und Fragen}{17}{0}{5} +\beamer@sectionintoc {2}{Polynom Ansatz}{5}{0}{2} +\beamer@sectionintoc {3}{Diskrete Fourier Transformation}{13}{0}{3} +\beamer@sectionintoc {4}{Reed-Solomon in Endlichen Körpern}{27}{0}{4} +\beamer@sectionintoc {5}{Codierung eines Beispiels}{29}{0}{5} +\beamer@sectionintoc {6}{Decodierung ohne Fehler}{31}{0}{6} +\beamer@sectionintoc {7}{Decodierung mit Fehler}{36}{0}{7} +\beamer@sectionintoc {8}{Nachricht Rekonstruieren}{43}{0}{8} -- cgit v1.2.1 From 0a80be4477602e2d909e5eda40dae485ec6acd56 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: JODBaer Date: Fri, 23 Apr 2021 13:02:38 +0200 Subject: Read me erstellt --- buch/papers/reedsolomon/RS presentation/README.txt | 1 + 1 file changed, 1 insertion(+) create mode 100644 buch/papers/reedsolomon/RS presentation/README.txt diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/README.txt b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/README.txt new file mode 100644 index 0000000..4d0620f --- /dev/null +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/README.txt @@ -0,0 +1 @@ +Dies ist die Presentation des Reed-Solomon-Code \ No newline at end of file -- cgit v1.2.1 From d1b6d92a02d9c44b3860b73d5660c5c6863de0df Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: michael-OST <75078383+michael-OST@users.noreply.github.com> Date: Fri, 23 Apr 2021 21:19:34 +0200 Subject: handout added --- buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex | 290 +++---- .../reedsolomon/RS presentation/RS_handout.tex | 921 +++++++++++++++++++++ 2 files changed, 1069 insertions(+), 142 deletions(-) create mode 100644 buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS_handout.tex diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex index 943f2da..c215e66 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS.tex @@ -14,8 +14,8 @@ \institute{OST Ostschweizer Fachhochschule} \date{26.04.2021} \subject{Mathematisches Seminar} - \setbeamercovered{transparent} - %\setbeamercovered{invisible} + %\setbeamercovered{transparent} + \setbeamercovered{invisible} \setbeamertemplate{navigation symbols}{} \begin{frame}[plain] \maketitle @@ -64,22 +64,22 @@ \begin{center} \begin{tabular}{ c c c } \hline - ``Nutzlas´´ & Fehler & Versenden \\ + Nutzlas & Fehler & Versenden \\ \hline 3 & 2 & 7 Werte eines Polynoms vom Grad 2 \\ 4 & 2 & 8 Werte eines Polynoms vom Grad 3 \\ -\visible<2->{3}& -\visible<2->{3}& -\visible<3->{9 Werte eines Polynoms vom Grad 2} \\ +\visible<1->{3}& +\visible<1->{3}& +\visible<1->{9 Werte eines Polynoms vom Grad 2} \\ &&\\ -\visible<4->{$k$} & -\visible<4->{$t$} & -\visible<4->{$k+2t$ Werte eines Polynoms vom Grad $k-1$} \\ +\visible<1->{$k$} & +\visible<1->{$t$} & +\visible<1->{$k+2t$ Werte eines Polynoms vom Grad $k-1$} \\ \hline &&\\ &&\\ \multicolumn{3}{l} { - \visible<4>{Ausserdem können bis zu $2t$ Fehler erkannt werden!} + \visible<1>{Ausserdem können bis zu $2t$ Fehler erkannt werden!} } \end{tabular} \end{center} @@ -194,21 +194,21 @@ \begin{itemize} \onslide<1->{\item Warum endliche Körper?} - \onslide<1->{\qquad konkrete Zahlen $\rightarrow$ keine Rundungsfehler} + \onslide<2->{\qquad konkrete Zahlen $\rightarrow$ keine Rundungsfehler} - \onslide<1->{\qquad digitale Fehlerkorrektur} + \onslide<3->{\qquad digitale Fehlerkorrektur} - \onslide<1->{\qquad bessere Laufzeit} + %\onslide<4->{\qquad bessere Laufzeit} \vspace{10pt} - \onslide<1->{\item Nachricht = Nutzdaten + Fehlerkorrekturteil} + \onslide<4->{\item Nachricht = Nutzdaten + Fehlerkorrekturteil} \vspace{10pt} - \onslide<1->{\item aus Fehlerkorrekturteil die Fehlerstellen finden} + \onslide<5->{\item aus Fehlerkorrekturteil die Fehlerstellen finden} - \onslide<1->{\qquad $\Rightarrow$ gesucht ist ein Lokatorpolynom} + \onslide<6->{\qquad $\Rightarrow$ gesucht ist ein Lokatorpolynom} % \vspace{10pt} @@ -232,33 +232,33 @@ \begin{itemize} - \only<1->{\item endlicher Körper $q = 11$} + \onslide<1->{\item endlicher Körper $q = 11$} - \only<1->{ist eine Primzahl} + \onslide<2->{ist eine Primzahl} - \only<1->{beinhaltet die Zahlen $\mathbb{F}_{11} = \{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10\}$} + \onslide<3->{beinhaltet die Zahlen $\mathbb{F}_{11} = \{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10\}$} \vspace{10pt} - \only<1->{\item Nachrichtenblock $=$ Nutzlast $+$ Fehlerkorrekturstellen + \onslide<4->{\item Nachrichtenblock $=$ Nutzlast $+$ Fehlerkorrekturstellen} - $n = q - 1 = 10$ Zahlen} + \onslide<5->{$n = q - 1 = 10$ Zahlen} \vspace{10pt} - \only<1->{\item Max.~Fehler $z = 2$ + \onslide<6->{\item Max.~Fehler $t = 2$} - maximale Anzahl von Fehler, die wir noch korrigieren können} + \onslide<7->{maximale Anzahl von Fehler, die wir noch korrigieren können} \vspace{10pt} - \only<1->{\item Nutzlast $k = n -2t = 6$ Zahlen} + \onslide<8->{\item Nutzlast $k = n -2t = 6$ Zahlen} - \only<1->{Fehlerkorrkturstellen $2t = 4$ Zahlen} + \onslide<9->{Fehlerkorrkturstellen $2t = 4$ Zahlen} - \only<1->{Nachricht $m = [0,0,0,0,4,7,2,5,8,1]$} + \onslide<10->{Nachricht $m = [0,0,0,0,4,7,2,5,8,1]$} - \only<1->{als Polynom $m(X) = 4X^5 + 7X^4 + 2X^3 + 5X^2 + 8X + 1$} + \onslide<11->{als Polynom $m(X) = 4X^5 + 7X^4 + 2X^3 + 5X^2 + 8X + 1$} \end{itemize} @@ -269,31 +269,31 @@ \frametitle{Codierung} \begin{itemize} - \only<1->{\item Ansatz aus den komplexen Zahlen mit der diskreten Fouriertransformation} + \onslide<1->{\item Ansatz aus den komplexen Zahlen mit der diskreten Fouriertransformation} \vspace{10pt} - \only<1->{\item Eulersche Zahl $\mathrm{e}$ existiert nicht in $\mathbb{F}_{11}$} + \onslide<2->{\item Eulersche Zahl $\mathrm{e}$ existiert nicht in $\mathbb{F}_{11}$} \vspace{10pt} - \only<1->{\item Wir suchen $a$ so, dass $a^i$ den gesamten Zahlenbereich von $\mathbb{F}_{11}$ abdecken + \onslide<3->{\item Wir suchen $a$ so, dass $a^i$ den gesamten Zahlenbereich von $\mathbb{F}_{11}$ abdecken} - $\mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\} = \{a^0, a^1, a^2, a^3, a^4, a^5, a^6, a^7, a^8, a^9\}$} + \onslide<4->{$\mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\} = \{a^0, a^1, a^2, a^3, a^4, a^5, a^6, a^7, a^8, a^9\}$} \vspace{10pt} - \only<1->{\item Wir wählen $a = 8$} + \onslide<5->{\item Wir wählen $a = 8$} - \only<1->{$\mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\} = \{1,8,9,6,4,10,3,2,5,7\}$} + \onslide<6->{$\mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\} = \{1,8,9,6,4,10,3,2,5,7\}$} - \only<1->{$8$ ist eine primitive Einheitswurzel} + \onslide<7->{$8$ ist eine primitive Einheitswurzel} \vspace{10pt} - \only<1->{\item $m(8^0) = 4\cdot1 + 7\cdot1 + 2\cdot1 + 5\cdot1 + 8\cdot1 + 1 = 5$} + \onslide<8->{\item $m(8^0) = 4\cdot1 + 7\cdot1 + 2\cdot1 + 5\cdot1 + 8\cdot1 + 1 = 5$} - \only<1->{$\Rightarrow$ \qquad können wir auch als Matrix schreiben} + \onslide<9->{$\Rightarrow$ \qquad können wir auch als Matrix schreiben} \end{itemize} @@ -303,14 +303,14 @@ \frametitle{Codierung} \begin{itemize} - \only<1->{\item Ãœbertragungsvektor $v$} + \onslide<1->{\item Ãœbertragungsvektor $v$} - \only<1->{\item $v = A \cdot m$} + \onslide<2->{\item $v = A \cdot m$} \end{itemize} \[ - \only<1->{ + \onslide<3->{ v = \begin{pmatrix} 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0\\ 8^0& 8^1& 8^2& 8^3& 8^4& 8^5& 8^6& 8^7& 8^8& 8^9\\ @@ -329,11 +329,11 @@ \end{pmatrix} } \] - \only<1->{ + \begin{itemize} - \item $v = [5,3,6,5,2,10,2,7,10,4]$ + \onslide<4->{\item $v = [5,3,6,5,2,10,2,7,10,4]$} \end{itemize} - } + \end{frame} %------------------------------------------------------------------------------- \section{Decodierung ohne Fehler} @@ -341,41 +341,44 @@ \frametitle{Decodierung ohne Fehler} \begin{itemize} - \only<1->{\item Der Empfänger erhält den unveränderten Vektor - $v = [5,3,6,5,2,10,2,7,10,4]$} + \onslide<1->{\item Der Empfänger erhält den unveränderten Vektor $v = [5,3,6,5,2,10,2,7,10,4]$} \vspace{10pt} - \only<1->{\item Wir suchen die Inverse der Matrix $A$} + \onslide<2->{\item Wir suchen die Inverse der Matrix $A$} \vspace{10pt} \end{itemize} \begin{columns}[t] - \begin{column}{0.50\textwidth} - \only<1->{ - Inverse der Fouriertransformation + \begin{column}{0.55\textwidth} + \onslide<3->{ Inverse der Fouriertransformation} \vspace{10pt} + \onslide<4->{ \[ F(\omega) = \int_{-\infty}^{\infty} f(t) \mathrm{e}^{-j\omega t} dt \] + } \vspace{10pt} + \onslide<5->{ \[ \mathfrak{F}^{-1}(F(\omega)) = f(t) = \frac{1}{2 \pi} \int_{-\infty}^{\infty} F(\omega) \mathrm{e}^{j \omega t} d\omega \] } \end{column} - \begin{column}{0.50\textwidth} - \only<1->{ - Inverse von $a$} + \begin{column}{0.45\textwidth} + \onslide<6->{Inverse von $a$} + \vspace{10pt} - \only<1->{ + + \onslide<7->{ \[ 8^{1} \Rightarrow 8^{-1} \] } - \only<1->{Inverse finden wir über den Eulkidischen Algorithmus} + + \onslide<8->{Inverse finden wir über den Eulkidischen Algorithmus} \vspace{10pt} \end{column} \end{columns} @@ -407,7 +410,7 @@ \begin{column}{0.50\textwidth} \begin{center} - \only<1->{ + \onslide<1->{ \begin{tabular}{| c | c c | c | r r |} \hline $k$ & $a_i$ & $b_i$ & $q_i$ & $c_i$ & $d_i$\\ @@ -417,17 +420,18 @@ $1$& $11$& $8$& $1$& $1$& $0$\\ $2$& $8$& $3$& $2$& $-1$& $1$\\ $3$& $3$& $2$& $1$& $3$& $-2$\\ - $4$& $2$& $1$& $2$& \textcolor<3->{blue}{$-4$}& \textcolor<3->{red}{$3$}\\ + $4$& $2$& $1$& $2$& \textcolor<2->{blue}{$-4$}& \textcolor<2->{red}{$3$}\\ $5$& $1$& $0$& & $11$& $-8$\\ \hline \end{tabular} } + \vspace{10pt} \begin{tabular}{rcl} - \only<1->{$\textcolor{blue}{-4} \cdot 8 + \textcolor{red}{3} \cdot 11$ &$=$& $1$}\\ - \only<1->{$7 \cdot 8 + 3 \cdot 11$ &$=$& $1$}\\ - \only<1->{$8^{-1}$ &$=$& $7$} + \onslide<3->{$\textcolor{blue}{-4} \cdot 8 + \textcolor{red}{3} \cdot 11$ &$=$& $1$}\\ + \onslide<4->{$7 \cdot 8 + 3 \cdot 11$ &$=$& $1$}\\ + \onslide<5->{$8^{-1}$ &$=$& $7$} \end{tabular} @@ -442,16 +446,16 @@ \frametitle{Decodierung mit Inverser Matrix} \begin{itemize} - \only<1->{\item $v = [5,3,6,5,2,10,2,7,10,4]$} + \onslide<1->{\item $v = [5,3,6,5,2,10,2,7,10,4]$} - \only<1->{\item $m = 1/10 \cdot A^{-1} \cdot v$} + \onslide<2->{\item $m = 1/10 \cdot A^{-1} \cdot v$} - \only<1->{\item $m = 10 \cdot A^{-1} \cdot v$} + \onslide<3->{\item $m = 10 \cdot A^{-1} \cdot v$} \end{itemize} - \only<1->{ + \onslide<4->{ \[ - m = \begin{pmatrix} + m = 10 \cdot \begin{pmatrix} 7^0& 7^0& 7^0& 7^0& 7^0& 7^0& 7^0& 7^0& 7^0& 7^0\\ 7^0& 7^1& 7^2& 7^3& 7^4& 7^5& 7^6& 7^7& 7^8& 7^9\\ 7^0& 7^2& 7^4& 7^6& 7^8& 7^{10}& 7^{12}& 7^{14}& 7^{16}& 7^{18}\\ @@ -469,11 +473,11 @@ \end{pmatrix} \] } - \only<1->{ + \begin{itemize} - \item $m = [0,0,0,0,4,7,2,5,8,1]$ + \onslide<5->{\item $m = [0,0,0,0,4,7,2,5,8,1]$} \end{itemize} - } + \end{frame} %------------------------------------------------------------------------------- \section{Decodierung mit Fehler} @@ -481,48 +485,46 @@ \frametitle{Decodierung mit Fehler - Ansatz} \begin{itemize} - \only<1->{\item Gesendet: $v = [5,3,6,5,2,10,2,7,10,4]$} + \onslide<1->{\item Gesendet: $v = [5,3,6,5,2,10,2,7,10,4]$} - \only<1->{\item Empfangen: $w = [5,3,6,\textcolor{red}{8},2,10,2,7,\textcolor{red}{1},4]$} + \onslide<2->{\item Empfangen: $w = [5,3,6,\textcolor{red}{8},2,10,2,7,\textcolor{red}{1},4]$} - \only<1->{\item Rücktransformation: $r = [\underbrace{5,7,4,10,}_{Fehlerinfo}5,4,5,7,6,7]$} + \onslide<3->{\item Rücktransformation: $r = [\underbrace{5,7,4,10,}_{Fehlerinfo}5,4,5,7,6,7]$} \end{itemize} - \only<1->{Wie finden wir die Fehler?} + \onslide<4->{Wie finden wir die Fehler?} - \only<1->{ \begin{itemize} - \item $m(X) = 4X^5 + 7X^4 + 2X^3 + 5X^2 + 8X + 1$ + \onslide<5->{\item $m(X) = 4X^5 + 7X^4 + 2X^3 + 5X^2 + 8X + 1$} - \item $r(X) = 5X^9 + 7X^8 + 4X^7 + 10X^6 + 5X^5 + 4X^4 + 5X^3 + 7X^2 + 6X + 7$ + \onslide<6->{\item $r(X) = 5X^9 + 7X^8 + 4X^7 + 10X^6 + 5X^5 + 4X^4 + 5X^3 + 7X^2 + 6X + 7$} %\only<7->{\item $e(X) = r(X) - m(X)$} - \item $e(X) = r(X) - m(X)$ + \onslide<7->{\item $e(X) = r(X) - m(X)$} \end{itemize} - } \begin{center} - \only<1->{ + \onslide<8->{ \begin{tabular}{c c c c c c c c c c c} \hline $i$& $0$& $1$& $2$& $3$& $4$& $5$& $6$& $7$& $8$& $9$\\ \hline - $r(a^{i})$& \only<1->{$5$& $3$& $6$& $8$& $2$& $10$& $2$& $7$& $1$& $4$}\\ - $m(a^{i})$& \only<1->{$5$& $3$& $6$& $5$& $2$& $10$& $2$& $7$& $10$& $4$}\\ - $e(a^{i})$& \only<1->{$0$& $0$& $0$& $3$& $0$& $0$& $0$& $0$& $2$& $0$}\\ + $r(a^{i})$& \onslide<9->{$5$& $3$& $6$& $8$& $2$& $10$& $2$& $7$& $1$& $4$}\\ + $m(a^{i})$& \onslide<10->{$5$& $3$& $6$& $5$& $2$& $10$& $2$& $7$& $10$& $4$}\\ + $e(a^{i})$& \onslide<11->{$0$& $0$& $0$& $3$& $0$& $0$& $0$& $0$& $2$& $0$}\\ \hline \end{tabular} } \end{center} - \only<1->{ + \begin{itemize} - \item Alle Stellen, die nicht Null sind, sind Fehler + \onslide<12->{\item Alle Stellen, die nicht Null sind, sind Fehler} \end{itemize} - } + \end{frame} %------------------------------------------------------------------------------- @@ -530,31 +532,31 @@ \frametitle{Nullstellen des Fehlerpolynoms finden} \begin{itemize} - \only<1->{\item Satz von Fermat: $f(X) = X^{q-1}-1=0$} + \onslide<1->{\item Satz von Fermat: $f(X) = X^{q-1}-1=0$} \vspace{10pt} - \only<1->{\item $f(X) = X^{10}-1 = 0$ \qquad für $X \in \{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10\}$} + \onslide<2->{\item $f(X) = X^{10}-1 = 0$ \qquad für $X \in \{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10\}$} \vspace{10pt} - \only<1->{\item $f(X) = (X-a^0)(X-a^1)(X-a^2)(X-a^3)(X-a^4)(X-a^5)(X-a^6) \cdot$ + \onslide<3->{\item $f(X) = (X-a^0)(X-a^1)(X-a^2)(X-a^3)(X-a^4)(X-a^5)(X-a^6) \cdot$ \qquad \qquad $(X-a^7)(X-a^8)(X-a^9)$} \vspace{10pt} - \only<1->{\item $e(X) = (X-a^0)(X-a^1)(X-a^2) \qquad \qquad (X-a^4)(X-a^5)(X-a^6) \cdot$ + \onslide<4->{\item $e(X) = (X-a^0)(X-a^1)(X-a^2) \qquad \qquad (X-a^4)(X-a^5)(X-a^6) \cdot$ \qquad \qquad $(X-a^7) \qquad \qquad (X-a^9) \cdot p(x)$} \vspace{10pt} - \only<1->{\item $\operatorname{ggT}$ gibt uns eine Liste der Nullstellen, an denen es keine Fehler gegeben hat} + \onslide<5->{\item $\operatorname{ggT}$ gibt uns eine Liste der Nullstellen, an denen es keine Fehler gegeben hat} \vspace{10pt} - \only<1->{$\operatorname{ggT}(f(X),e(X)) = (X-a^0)(X-a^1)(X-a^2) \qquad \qquad (X-a^4)(X-a^5)(X-a^6) \cdot$ + \onslide<6->{$\operatorname{ggT}(f(X),e(X)) = (X-a^0)(X-a^1)(X-a^2) \qquad \qquad (X-a^4)(X-a^5)(X-a^6) \cdot$ \qquad \qquad \qquad \qquad $(X-a^7) \qquad \qquad (X-a^9)$} @@ -567,39 +569,39 @@ \begin{itemize} - \item Satz von Fermat: $f(X) = X^{q-1}-1=0$ + \onslide<1->{\item Satz von Fermat: $f(X) = X^{q-1}-1=0$} \vspace{10pt} - \item $f(X) = X^{10}-1 = 0$ \qquad für $X = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]$ + \onslide<1->{\item $f(X) = X^{10}-1 = 0$ \qquad für $X = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]$} \vspace{10pt} - \item $f(X) = (X-a^0)(X-a^1)(X-a^2)(X-a^3)(X-a^4)(X-a^5)(X-a^6) \cdot$ + \onslide<1->{\item $f(X) = (X-a^0)(X-a^1)(X-a^2)(X-a^3)(X-a^4)(X-a^5)(X-a^6) \cdot$ - \qquad \qquad $(X-a^7)(X-a^8)(X-a^9)$ + \qquad \qquad $(X-a^7)(X-a^8)(X-a^9)$} \vspace{10pt} - \item $e(X) = (X-a^0)(X-a^1)(X-a^2) \qquad \qquad (X-a^4)(X-a^5)(X-a^6) \cdot$ + \onslide<1->{\item $e(X) = (X-a^0)(X-a^1)(X-a^2) \qquad \qquad (X-a^4)(X-a^5)(X-a^6) \cdot$ - \qquad \qquad $(X-a^7) \qquad \qquad (X-a^9) \cdot p(x)$ + \qquad \qquad $(X-a^7) \qquad \qquad (X-a^9) \cdot p(x)$} \vspace{10pt} - \item $\operatorname{kgV}$ gibt uns eine Liste von aller Nullstellen, die wir in $e$ und $d$ zerlegen können + \onslide<1->{\item $\operatorname{kgV}$ gibt uns eine Liste von aller Nullstellen, die wir in $e$ und $d$ zerlegen können} \vspace{10pt} - $\operatorname{kgV}(f(X),e(X)) = (X-a^0)(X-a^1)(X-a^2)(X-a^3)(X-a^4)(X-a^5)(X-a^6) \cdot $ + \onslide<2->{$\operatorname{kgV}(f(X),e(X)) = (X-a^0)(X-a^1)(X-a^2)(X-a^3)(X-a^4)(X-a^5)(X-a^6) \cdot $ - \qquad \qquad \qquad \qquad $(X-a^7)(X-a^8)(X-a^9) \cdot q(X)$ + \qquad \qquad \qquad \qquad $(X-a^7)(X-a^8)(X-a^9) \cdot q(X)$} - $= d(X) \cdot e(X)$ + \onslide<3->{$= d(X) \cdot e(X)$} \vspace{10pt} - \item Lokatorpolynom $d(X) = (X-a^3)(X-a^8)$ + \onslide<4->{\item Lokatorpolynom $d(X) = (X-a^3)(X-a^8)$} \end{itemize} @@ -610,29 +612,29 @@ \begin{itemize} - \only<1->{\item $e(X)$ ist unbekannt auf der Empfängerseite} + \onslide<1->{\item $e(X)$ ist unbekannt auf der Empfängerseite} \vspace{10pt} - \only<1->{\item $e(X) = r(X) - m(X)$ \qquad $\rightarrow$ \qquad $m(X)$ ist unbekannt?} + \onslide<2->{\item $e(X) = r(X) - m(X)$ \qquad $\rightarrow$ \qquad $m(X)$ ist unbekannt?} \vspace{10pt} - \only<1->{\item $m$ ist nicht gänzlich unbekannt: $m = [0,0,0,0,?,?,?,?,?,?]$ + \onslide<3->{\item $m$ ist nicht gänzlich unbekannt: $m = [0,0,0,0,?,?,?,?,?,?]$ In den bekannten Stellen liegt auch die Information, wo es Fehler gegeben hat} \vspace{10pt} - \only<1->{\item Daraus folgt $e(X) = 5X^9 + 7X^8 + 4X^7 + 10X^6 + p(X)$} + \onslide<4->{\item Daraus folgt $e(X) = 5X^9 + 7X^8 + 4X^7 + 10X^6 + p(X)$} \vspace{10pt} - \only<1->{\item $f(X) = X^{10} - 1 = X^{10} + 10$} + \onslide<5->{\item $f(X) = X^{10} - 1 = X^{10} + 10$} \vspace{10pt} - \only<1->{\item Jetzt können wir den $\operatorname{ggT}$ von $f(X)$ und $e(X)$ berechnen} + \onslide<6->{\item Jetzt können wir den $\operatorname{ggT}$ von $f(X)$ und $e(X)$ berechnen} \end{itemize} \end{frame} @@ -640,8 +642,8 @@ \begin{frame} \frametitle{Der Euklidische Algorithmus (nochmal)} - \only<1->{$\operatorname{ggT}(f(X),e(X))$ hat den Grad $8$} - \only<1->{ + \onslide<1->{$\operatorname{ggT}(f(X),e(X))$ hat den Grad $8$} + \onslide<2->{ \[ \arraycolsep=1.4pt \begin{array}{rcrcrcrcccrcrcrcrcrcrcrcrcr} @@ -653,7 +655,7 @@ \end{array} \] } - \only<1->{ + \onslide<3->{ \[ \arraycolsep=1.4pt \begin{array}{rcrcrcrcccrcrcrcrcrcrcrcrcr} @@ -665,11 +667,11 @@ } \vspace{10pt} - \only<1->{$\operatorname{ggT}(f(X),e(X)) = 6X^8$} + \onslide<4->{$\operatorname{ggT}(f(X),e(X)) = 6X^8$} \vspace{10pt} - \only<1->{ $\operatorname{kgV}$ durch den erweiterten Euklidischen Algorithmus bestimmen } + \onslide<5->{ $\operatorname{kgV}$ durch den erweiterten Euklidischen Algorithmus bestimmen } \end{frame} @@ -695,20 +697,22 @@ \vspace{10pt} \begin{tabular}{ll} - \only<1->{Somit erhalten wir den Faktor& $d(X) = 2X^2 + 5$\\} - \only<1->{Faktorisiert erhalten wir& $d(X) = 2(X-5)(X-6)$\\} - \only<1->{Lokatorpolynom& $d(X) = (X-a^i)(X-a^i)$} + \onslide<3->{Somit erhalten wir den Faktor& $d(X) = 2X^2 + 5$\\} + \onslide<4->{Faktorisiert erhalten wir& $d(X) = 2(X-5)(X-6)$\\} + \onslide<5->{Lokatorpolynom& $d(X) = (X-a^i)(X-a^i)$} \end{tabular} \vspace{10pt} - \only<1->{ + + \onslide<6->{ \begin{center} $a^i = 5 \qquad \Rightarrow \qquad i = 3$ $a^i = 6 \qquad \Rightarrow \qquad i = 8$ \end{center} - } - \only<1->{$d(X) = (X-a^3)(X-a^8)$} + } + + \onslide<7->{$d(X) = (X-a^3)(X-a^8)$} \end{frame} %------------------------------------------------------------------------------- @@ -718,12 +722,12 @@ \begin{itemize} - \only<1->{\item $w = [5,3,6,8,2,10,2,7,1,4]$} + \onslide<1->{\item $w = [5,3,6,\textcolor{red}{8},2,10,2,7,\textcolor{red}{1},4]$} - \only<1->{\item $d(X) = (X-\textcolor<4->{red}{a^3})(X-\textcolor<4->{red}{a^8})$} + \onslide<2->{\item $d(X) = (X-\textcolor<4->{red}{a^3})(X-\textcolor<4->{red}{a^8})$} \end{itemize} - \only<1->{ + \onslide<3->{ \[ \textcolor{gray}{ \begin{pmatrix} @@ -751,11 +755,11 @@ \end{pmatrix} \] } - \only<1->{ + \begin{itemize} - \item Fehlerstellen entfernen + \onslide<5->{\item Fehlerstellen entfernen} \end{itemize} - } + \end{frame} %------------------------------------------------------------------------------- \begin{frame} @@ -767,25 +771,25 @@ \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} - 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& \textcolor<3->{green}{8^0}& \textcolor<3->{green}{8^0}& \textcolor<3->{green}{8^0}& \textcolor<3->{green}{8^0}\\ - 8^0& 8^1& 8^2& 8^3& 8^4& 8^5& \textcolor<3->{green}{8^6}& \textcolor<3->{green}{8^7}& \textcolor<3->{green}{8^8}& \textcolor<3->{green}{8^9}\\ - 8^0& 8^2& 8^4& 8^6& 8^8& 8^{10}& \textcolor<3->{green}{8^{12}}& \textcolor<3->{green}{8^{14}}& \textcolor<3->{green}{8^{16}}& \textcolor<3->{green}{8^{18}}\\ - 8^0& 8^4& 8^8& 8^{12}& 8^{16}& 8^{20}& \textcolor<3->{green}{8^{24}}& \textcolor<3->{green}{8^{28}}& \textcolor<3->{green}{8^{32}}& \textcolor<3->{green}{8^{36}}\\ - 8^0& 8^5& 8^{10}& 8^{15}& 8^{20}& 8^{25}& \textcolor<3->{green}{8^{30}}& \textcolor<3->{green}{8^{35}}& \textcolor<3->{green}{8^{40}}& \textcolor<3->{green}{8^{45}}\\ - 8^0& 8^6& 8^{12}& 8^{18}& 8^{24}& 8^{30}& \textcolor<3->{green}{8^{36}}& \textcolor<3->{green}{8^{42}}& \textcolor<3->{green}{8^{48}}& \textcolor<3->{green}{8^{54}}\\ - 8^0& 8^7& 8^{14}& 8^{21}& 8^{28}& 8^{35}& \textcolor<3->{green}{8^{42}}& \textcolor<3->{green}{8^{49}}& \textcolor<3->{green}{8^{56}}& \textcolor<3->{green}{8^{63}}\\ - 8^0& 8^9& 8^{18}& 8^{27}& 8^{36}& 8^{45}& \textcolor<3->{green}{8^{54}}& \textcolor<3->{green}{8^{63}}& \textcolor<3->{green}{8^{72}}& \textcolor<3->{green}{8^{81}}\\ + 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& \textcolor<4->{green}{8^0}& \textcolor<4->{green}{8^0}& \textcolor<4->{green}{8^0}& \textcolor<4->{green}{8^0}\\ + 8^0& 8^1& 8^2& 8^3& 8^4& 8^5& \textcolor<4->{green}{8^6}& \textcolor<4->{green}{8^7}& \textcolor<4->{green}{8^8}& \textcolor<4->{green}{8^9}\\ + 8^0& 8^2& 8^4& 8^6& 8^8& 8^{10}& \textcolor<4->{green}{8^{12}}& \textcolor<4->{green}{8^{14}}& \textcolor<4->{green}{8^{16}}& \textcolor<4->{green}{8^{18}}\\ + 8^0& 8^4& 8^8& 8^{12}& 8^{16}& 8^{20}& \textcolor<4->{green}{8^{24}}& \textcolor<4->{green}{8^{28}}& \textcolor<4->{green}{8^{32}}& \textcolor<4->{green}{8^{36}}\\ + 8^0& 8^5& 8^{10}& 8^{15}& 8^{20}& 8^{25}& \textcolor<4->{green}{8^{30}}& \textcolor<4->{green}{8^{35}}& \textcolor<4->{green}{8^{40}}& \textcolor<4->{green}{8^{45}}\\ + 8^0& 8^6& 8^{12}& 8^{18}& 8^{24}& 8^{30}& \textcolor<4->{green}{8^{36}}& \textcolor<4->{green}{8^{42}}& \textcolor<4->{green}{8^{48}}& \textcolor<4->{green}{8^{54}}\\ + 8^0& 8^7& 8^{14}& 8^{21}& 8^{28}& 8^{35}& \textcolor<4->{green}{8^{42}}& \textcolor<4->{green}{8^{49}}& \textcolor<4->{green}{8^{56}}& \textcolor<4->{green}{8^{63}}\\ + 8^0& 8^9& 8^{18}& 8^{27}& 8^{36}& 8^{45}& \textcolor<4->{green}{8^{54}}& \textcolor<4->{green}{8^{63}}& \textcolor<4->{green}{8^{72}}& \textcolor<4->{green}{8^{81}}\\ \end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix} m_0 \\ m_1 \\ m_2 \\ m_3 \\ m_4 \\ m_5 \\ \textcolor<2->{green}{m_6} \\ \textcolor<2->{green}{m_7} \\ \textcolor<2->{green}{m_8} \\ \textcolor<2->{green}{m_9} \\ \end{pmatrix} \] - \only<1->{ + \begin{itemize} - \item Nullstellen entfernen + \onslide<3->{\item Nullstellen entfernen} \end{itemize} - } + \end{frame} %------------------------------------------------------------------------------- \begin{frame} @@ -793,7 +797,7 @@ \[ \begin{pmatrix} - 5 \\ 3 \\ 6 \\ 2 \\ 10 \\ 2 \\ \textcolor<2->{red}{7} \\ \textcolor<2->{red}{4} \\ + 5 \\ 3 \\ 6 \\ 2 \\ 10 \\ 2 \\ \textcolor<3->{red}{7} \\ \textcolor<3->{red}{4} \\ \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} @@ -803,8 +807,8 @@ 8^0& 8^4& 8^8& 8^{12}& 8^{16}& 8^{20}\\ 8^0& 8^5& 8^{10}& 8^{15}& 8^{20}& 8^{25}\\ 8^0& 8^6& 8^{12}& 8^{18}& 8^{24}& 8^{30}\\ - \textcolor<2->{red}{8^0}& \textcolor<2->{red}{8^7}& \textcolor<2->{red}{8^{14}}& \textcolor<2->{red}{8^{21}}& \textcolor<2->{red}{8^{28}}& \textcolor<2->{red}{8^{35}}\\ - \textcolor<2->{red}{8^0}& \textcolor<2->{red}{8^9}& \textcolor<2->{red}{8^{18}}& \textcolor<2->{red}{8^{27}}& \textcolor<2->{red}{8^{36}}& \textcolor<2->{red}{8^{45}}\\ + \textcolor<3->{red}{8^0}& \textcolor<3->{red}{8^7}& \textcolor<3->{red}{8^{14}}& \textcolor<3->{red}{8^{21}}& \textcolor<3->{red}{8^{28}}& \textcolor<3->{red}{8^{35}}\\ + \textcolor<3->{red}{8^0}& \textcolor<3->{red}{8^9}& \textcolor<3->{red}{8^{18}}& \textcolor<3->{red}{8^{27}}& \textcolor<3->{red}{8^{36}}& \textcolor<3->{red}{8^{45}}\\ \end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix} @@ -813,11 +817,11 @@ \] \vspace{5pt} - \only<1->{ + \begin{itemize} - \item Matrix in eine Quadratische Form bringen + \onslide<2->{\item Matrix in eine Quadratische Form bringen} \end{itemize} - } + \end{frame} %------------------------------------------------------------------------------- \begin{frame} @@ -845,7 +849,7 @@ \vspace{5pt} \begin{itemize} - \item Matrix Invertieren + \onslide<2->{\item Matrix Invertieren} \end{itemize} \end{frame} @@ -873,9 +877,10 @@ \] \begin{center} - $\Downarrow$ + \onslide<2->{$\Downarrow$} \end{center} \[ + \onslide<3->{ \begin{pmatrix} m_0 \\ m_1 \\ m_2 \\ m_3 \\ m_4 \\ m_5 \\ \end{pmatrix} @@ -892,6 +897,7 @@ \begin{pmatrix} 5 \\ 3 \\ 6 \\ 2 \\ 10 \\ 2 \\ \end{pmatrix} + } \] \end{frame} @@ -919,7 +925,7 @@ \] \begin{itemize} - \item $m = [4,7,2,5,8,1]$ + \onslide<2->{\item $m = [4,7,2,5,8,1]$} \end{itemize} \end{frame} diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS_handout.tex b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS_handout.tex new file mode 100644 index 0000000..863b3a2 --- /dev/null +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS_handout.tex @@ -0,0 +1,921 @@ +\documentclass[11pt,aspectratio=169]{beamer} +\usepackage[utf8]{inputenc} +\usepackage[T1]{fontenc} +\usepackage{lmodern} +\usepackage[ngerman]{babel} +\usepackage{tikz} +\usetheme{Hannover} + +\begin{document} + \author{Joshua Bär und Michael Steiner} + \title{Reed-Solomon-Code} + \subtitle{} + \logo{} + \institute{OST Ostschweizer Fachhochschule} + \date{26.04.2021} + \subject{Mathematisches Seminar} + %\setbeamercovered{transparent} + \setbeamercovered{invisible} + \setbeamertemplate{navigation symbols}{} + \begin{frame}[plain] + \maketitle + \end{frame} +%------------------------------------------------------------------------------- +\section{Einführung} + \begin{frame} + \frametitle{Reed-Solomon-Code:} + \begin{itemize} + \visible<1->{\item Für Ãœbertragung von Daten} + \visible<2->{\item Ermöglicht Korrektur von Ãœbertragungsfehler} + \visible<3->{\item Wird verwendet in: CD, QR-Codes, Voyager-Sonde, etc.} + \end{itemize} + \end{frame} +%------------------------------------------------------------------------------- +\section{Polynom Ansatz} + \begin{frame} + \begin{itemize} + \item Beispiel $2, 1, 5$ versenden und auf 2 Fehler absichern + \end{itemize} + \end{frame} + \begin{frame} + \frametitle{Beispiel} + Ãœbertragen von + ${f}_2=\textcolor{blue}{2}$, ${f}_1=\textcolor{blue}{1}$, ${f}_0=\textcolor{blue}{5}$ + als $ p(w) = \textcolor{blue}{2}w^2 + \textcolor{blue}{1}w + \textcolor{blue}{5} $. + + \only<1>{ + Versende $ (p(1),p(2),\dots,p(7)) = (\textcolor{green}{8}, + \textcolor{green}{15}, \textcolor{green}{26}, + \textcolor{green}{41}, \textcolor{green}{60}, + \textcolor{green}{83}, \textcolor{green}{110})$ + \includegraphics[scale = 1.2]{images/polynom1.pdf}} + \only<2>{ + Versende $ (p(1),p(2),\dots,p(7)) = (\textcolor{green}{8}, + \textcolor{red}{50}, \textcolor{red}{37}, + \textcolor{green}{41}, \textcolor{green}{60}, + \textcolor{green}{83}, \textcolor{green}{110})$ + \includegraphics[scale = 1.2]{images/polynom2.pdf} + \newline + \textcolor{green}{7} Zahlen versenden, um \textcolor{blue}{3} Zahlen gegen \textcolor{red}{2} Fehlern abzusichern.} + \end{frame} +%------------------------------------------------------------------------------- + \begin{frame} + \frametitle{Parameter} + \begin{center} + \begin{tabular}{ c c c } + \hline + Nutzlas & Fehler & Versenden \\ + \hline + 3 & 2 & 7 Werte eines Polynoms vom Grad 2 \\ + 4 & 2 & 8 Werte eines Polynoms vom Grad 3 \\ +\visible<1->{3}& +\visible<1->{3}& +\visible<1->{9 Werte eines Polynoms vom Grad 2} \\ + &&\\ +\visible<1->{$k$} & +\visible<1->{$t$} & +\visible<1->{$k+2t$ Werte eines Polynoms vom Grad $k-1$} \\ + \hline + &&\\ + &&\\ + \multicolumn{3}{l} { + \visible<1>{Ausserdem können bis zu $2t$ Fehler erkannt werden!} + } + \end{tabular} + \end{center} + \end{frame} + +%------------------------------------------------------------------------------- + +\section{Diskrete Fourier Transformation} + \begin{frame} + \frametitle{Idee} + \begin{itemize} + \item Fourier-transformieren + \item Ãœbertragung + \item Rücktransformieren + \end{itemize} + \end{frame} +%------------------------------------------------------------------------------- + \begin{frame} + \begin{figure} + \only<1>{ + \includegraphics[width=0.9\linewidth]{images/fig1.pdf} + } + \only<2>{ + \includegraphics[width=0.9\linewidth]{images/fig2.pdf} + } + \only<3>{ + \includegraphics[width=0.9\linewidth]{images/fig3.pdf} + } + \only<4>{ + \includegraphics[width=0.9\linewidth]{images/fig4.pdf} + } + \only<5>{ + \includegraphics[width=0.9\linewidth]{images/fig5.pdf} + } + \only<6>{ + \includegraphics[width=0.9\linewidth]{images/fig6.pdf} + } + \only<7>{ + \includegraphics[width=0.9\linewidth]{images/fig7.pdf} + } + \end{figure} + \end{frame} +%------------------------------------------------------------------------------- + \begin{frame} + \frametitle{Diskrete Fourier Transformation} + \begin{itemize} + \item Diskrete Fourier-Transformation gegeben durch: + \visible<1->{ + \[ + \label{ft_discrete} + \hat{c}_{k} + = \frac{1}{N} \sum_{n=0}^{N-1} + {f}_n \cdot e^{-\frac{2\pi j}{N} \cdot kn} + \]} + \visible<2->{ + \item Ersetzte + \[ + w = e^{-\frac{2\pi j}{N} k} + \]} + \visible<3->{ + \item Wenn $N$ konstant: + \[ + \hat{c}_{k}=\frac{1}{N}( {f}_0 w^0 + {f}_1 w^1 + {f}_2 w^2 + \dots + {f}_{N-1} w^N) + \]} + \end{itemize} + \end{frame} + +%------------------------------------------------------------------------------- + \begin{frame} + \frametitle{Diskrete Fourier Transformation} + \[ + \begin{pmatrix} + \hat{c}_1 \\\hat{c}_2 \\\hat{c}_3 \\ \vdots \\\hat{c}_n + \end{pmatrix} + = \frac{1}{N} + \begin{pmatrix} + w^0 & w^0 & w^0 & \dots &w^0 \\ + w^0 & w^1 &w^2 & \dots &w^{N-1} \\ + w^0 & w^2 &w^4 & \dots &w^{2(N-1)} \\ + \vdots & \vdots &\vdots &\ddots &\vdots \\ + w^0 & w^{1(N-1)}&w^{2(N-1)}& \dots &w^{(N-1)(N-1)} \\ + \end{pmatrix} + \begin{pmatrix} + \textcolor{blue}{f_0} \\ + \textcolor{blue}{f_1} \\ + \textcolor{blue}{f_2} \\ + \vdots \\ + 0 \\ + \end{pmatrix} + \] + \end{frame} +%------------------------------------------------------------------------------- + + \begin{frame} + \frametitle{Probleme und Fragen} + + Wie wird der Fehler lokalisiert? + \visible<2>{ + \newline + Indem in einem endlichen Körper gerechnet wird. + } + \end{frame} + +%------------------------------------------------------------------------------- + + +\section{Reed-Solomon in Endlichen Körpern} + + \begin{frame} + \frametitle{Reed-Solomon in Endlichen Körpern} + + \begin{itemize} + \item Warum endliche Körper? + + \qquad konkrete Zahlen $\rightarrow$ keine Rundungsfehler + + \qquad digitale Fehlerkorrektur + + %\onslide<4->{\qquad bessere Laufzeit} + + \vspace{10pt} + + \item Nachricht = Nutzdaten + Fehlerkorrekturteil + + \vspace{10pt} + + \item aus Fehlerkorrekturteil die Fehlerstellen finden + + \qquad $\Rightarrow$ gesucht ist ein Lokatorpolynom + +% \vspace{10pt} + +% \onslide<1->{\item Im Fehlerfall sollen wir aus der Nachricht ein Lokatorpolynom berechnen können, welches die fehlerhaften Stellen beinhaltet} + +% Wir sollten im Fehlerfall in der Lage sein, aus der Nachricht ein Lokatorpolynom zu berechnen, welches die Fehlerhaften Stellen beinhaltet + + \end{itemize} + +% TODO + +% erklärung und einführung der endlichen körper, was wollen wir erreichen? + +% wir versenden im endefekt mehr daten als unsere nachricht umfasst, damit die korrektur sichergestellt werden kann + +% sollten wir fehler bekommen, was uns die korrekturstellen mitgeteilt wird, dann ist es unsere aufgabe ein lokatorpolynom zu finden, welches uns verrät, auf welchen zeilen der Fehler aufgetreten ist + \end{frame} +%------------------------------------------------------------------------------- + \begin{frame} + \frametitle{Definition eines Beispiels} + + \begin{itemize} + + \item endlicher Körper $q = 11$ + + ist eine Primzahl + + beinhaltet die Zahlen $\mathbb{F}_{11} = \{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10\}$ + + \vspace{10pt} + + \item Nachrichtenblock $=$ Nutzlast $+$ Fehlerkorrekturstellen + + $n = q - 1 = 10$ Zahlen + + \vspace{10pt} + + \item Max.~Fehler $t = 2$ + + maximale Anzahl von Fehler, die wir noch korrigieren können + + \vspace{10pt} + + \item Nutzlast $k = n -2t = 6$ Zahlen + + Fehlerkorrkturstellen $2t = 4$ Zahlen + + Nachricht $m = [0,0,0,0,4,7,2,5,8,1]$ + + als Polynom $m(X) = 4X^5 + 7X^4 + 2X^3 + 5X^2 + 8X + 1$ + + \end{itemize} + + \end{frame} +%------------------------------------------------------------------------------- +\section{Codierung eines Beispiels} + \begin{frame} + \frametitle{Codierung} + + \begin{itemize} + \item Ansatz aus den komplexen Zahlen mit der diskreten Fouriertransformation + + \vspace{10pt} + + \item Eulersche Zahl $\mathrm{e}$ existiert nicht in $\mathbb{F}_{11}$ + + \vspace{10pt} + + \item Wir suchen $a$ so, dass $a^i$ den gesamten Zahlenbereich von $\mathbb{F}_{11}$ abdecken + + $\mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\} = \{a^0, a^1, a^2, a^3, a^4, a^5, a^6, a^7, a^8, a^9\}$ + + \vspace{10pt} + + \item Wir wählen $a = 8$ + + $\mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\} = \{1,8,9,6,4,10,3,2,5,7\}$ + + $8$ ist eine primitive Einheitswurzel + + \vspace{10pt} + + \item $m(8^0) = 4\cdot1 + 7\cdot1 + 2\cdot1 + 5\cdot1 + 8\cdot1 + 1 = 5$ + + $\Rightarrow$ \qquad können wir auch als Matrix schreiben + + \end{itemize} + + \end{frame} +%------------------------------------------------------------------------------- + \begin{frame} + \frametitle{Codierung} + + \begin{itemize} + \item Ãœbertragungsvektor $v$ + + \item $v = A \cdot m$ + + \end{itemize} + + \[ + v = \begin{pmatrix} + 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0\\ + 8^0& 8^1& 8^2& 8^3& 8^4& 8^5& 8^6& 8^7& 8^8& 8^9\\ + 8^0& 8^2& 8^4& 8^6& 8^8& 8^{10}& 8^{12}& 8^{14}& 8^{16}& 8^{18}\\ + 8^0& 8^3& 8^6& 8^9& 8^{12}& 8^{15}& 8^{18}& 8^{21}& 8^{24}& 8^{27}\\ + 8^0& 8^4& 8^8& 8^{12}& 8^{16}& 8^{20}& 8^{24}& 8^{28}& 8^{32}& 8^{36}\\ + 8^0& 8^5& 8^{10}& 8^{15}& 8^{20}& 8^{25}& 8^{30}& 8^{35}& 8^{40}& 8^{45}\\ + 8^0& 8^6& 8^{12}& 8^{18}& 8^{24}& 8^{30}& 8^{36}& 8^{42}& 8^{48}& 8^{54}\\ + 8^0& 8^7& 8^{14}& 8^{21}& 8^{28}& 8^{35}& 8^{42}& 8^{49}& 8^{56}& 8^{63}\\ + 8^0& 8^8& 8^{16}& 8^{24}& 8^{32}& 8^{40}& 8^{48}& 8^{56}& 8^{64}& 8^{72}\\ + 8^0& 8^9& 8^{18}& 8^{27}& 8^{36}& 8^{45}& 8^{54}& 8^{63}& 8^{72}& 8^{81}\\ + \end{pmatrix} + \cdot + \begin{pmatrix} + 1 \\ 8 \\ 5 \\ 2 \\ 7 \\ 4 \\ 0 \\ 0 \\ 0 \\ 0 \\ + \end{pmatrix} + \] + + \begin{itemize} + \item $v = [5,3,6,5,2,10,2,7,10,4]$ + \end{itemize} + + \end{frame} +%------------------------------------------------------------------------------- +\section{Decodierung ohne Fehler} + \begin{frame} + \frametitle{Decodierung ohne Fehler} + + \begin{itemize} + \item Der Empfänger erhält den unveränderten Vektor $v = [5,3,6,5,2,10,2,7,10,4]$ + + \vspace{10pt} + + \item Wir suchen die Inverse der Matrix $A$ + + \vspace{10pt} + + \end{itemize} + + \begin{columns}[t] + \begin{column}{0.55\textwidth} + Inverse der Fouriertransformation + \vspace{10pt} + + \[ + F(\omega) = \int_{-\infty}^{\infty} f(t) \mathrm{e}^{-j\omega t} dt + \] + + \vspace{10pt} + + \[ + \mathfrak{F}^{-1}(F(\omega)) = f(t) = \frac{1}{2 \pi} \int_{-\infty}^{\infty} F(\omega) \mathrm{e}^{j \omega t} d\omega + \] + + \end{column} + \begin{column}{0.45\textwidth} + Inverse von $a$ + + \vspace{10pt} + + \[ + 8^{1} \Rightarrow 8^{-1} + \] + + Inverse finden wir über den Eulkidischen Algorithmus + \vspace{10pt} + \end{column} + \end{columns} + + \end{frame} +%------------------------------------------------------------------------------- + \begin{frame} + \frametitle{Der Euklidische Algorithmus} + + \begin{columns}[t] + \begin{column}{0.50\textwidth} + + Recap aus der Vorlesung: + + Gegeben $a \in \mathbb{F}_p$, finde $b = a^{-1} \in \mathbb{F}_p$ + + \begin{tabular}{rcl} + $a b$ &$\equiv$& $1 \mod p$\\ + $a b$ &$=$& $1 + n p$\\ + $a b - n p$ &$=$& $1$\\ + &&\\ + $\operatorname{ggT}(a,p)$&$=$& $1$\\ + $sa + tp$&$=$& $1$\\ + $b$&$=$&$s$\\ + $n$&$=$&$-t$ + \end{tabular} + + \end{column} + \begin{column}{0.50\textwidth} + + \begin{center} + + \begin{tabular}{| c | c c | c | r r |} + \hline + $k$ & $a_i$ & $b_i$ & $q_i$ & $c_i$ & $d_i$\\ + \hline + & & & & $1$& $0$\\ + $0$& $8$& $11$& $0$& $0$& $1$\\ + $1$& $11$& $8$& $1$& $1$& $0$\\ + $2$& $8$& $3$& $2$& $-1$& $1$\\ + $3$& $3$& $2$& $1$& $3$& $-2$\\ + $4$& $2$& $1$& $2$& \textcolor{blue}{$-4$}& \textcolor{red}{$3$}\\ + $5$& $1$& $0$& & $11$& $-8$\\ + \hline + \end{tabular} + + + \vspace{10pt} + + \begin{tabular}{rcl} + $\textcolor{blue}{-4} \cdot 8 + \textcolor{red}{3} \cdot 11$ &$=$& $1$\\ + $7 \cdot 8 + 3 \cdot 11$ &$=$& $1$\\ + $8^{-1}$ &$=$& $7$ + + \end{tabular} + + \end{center} + + \end{column} + \end{columns} + + \end{frame} +%------------------------------------------------------------------------------- + \begin{frame} + \frametitle{Decodierung mit Inverser Matrix} + + \begin{itemize} + \item $v = [5,3,6,5,2,10,2,7,10,4]$ + + \item $m = 1/10 \cdot A^{-1} \cdot v$ + + \item $m = 10 \cdot A^{-1} \cdot v$ + + \end{itemize} + + \[ + m = 10 \cdot \begin{pmatrix} + 7^0& 7^0& 7^0& 7^0& 7^0& 7^0& 7^0& 7^0& 7^0& 7^0\\ + 7^0& 7^1& 7^2& 7^3& 7^4& 7^5& 7^6& 7^7& 7^8& 7^9\\ + 7^0& 7^2& 7^4& 7^6& 7^8& 7^{10}& 7^{12}& 7^{14}& 7^{16}& 7^{18}\\ + 7^0& 7^3& 7^6& 7^9& 7^{12}& 7^{15}& 7^{18}& 7^{21}& 7^{24}& 7^{27}\\ + 7^0& 7^4& 7^8& 7^{12}& 7^{16}& 7^{20}& 7^{24}& 7^{28}& 7^{32}& 7^{36}\\ + 7^0& 7^5& 7^{10}& 7^{15}& 7^{20}& 7^{25}& 7^{30}& 7^{35}& 7^{40}& 7^{45}\\ + 7^0& 7^6& 7^{12}& 7^{18}& 7^{24}& 7^{30}& 7^{36}& 7^{42}& 7^{48}& 7^{54}\\ + 7^0& 7^7& 7^{14}& 7^{21}& 7^{28}& 7^{35}& 7^{42}& 7^{49}& 7^{56}& 7^{63}\\ + 7^0& 7^8& 7^{16}& 7^{24}& 7^{32}& 7^{40}& 7^{48}& 7^{56}& 7^{64}& 7^{72}\\ + 7^0& 7^9& 7^{18}& 7^{27}& 7^{36}& 7^{45}& 7^{54}& 7^{63}& 7^{72}& 7^{81}\\ + \end{pmatrix} + \cdot + \begin{pmatrix} + 5 \\ 3 \\ 6 \\ 5 \\ 2 \\ 10 \\ 2 \\ 7 \\ 10 \\ 4 \\ + \end{pmatrix} + \] + + \begin{itemize} + \item $m = [0,0,0,0,4,7,2,5,8,1]$ + \end{itemize} + + \end{frame} +%------------------------------------------------------------------------------- +\section{Decodierung mit Fehler} + \begin{frame} + \frametitle{Decodierung mit Fehler - Ansatz} + + \begin{itemize} + \item Gesendet: $v = [5,3,6,5,2,10,2,7,10,4]$ + + \item Empfangen: $w = [5,3,6,\textcolor{red}{8},2,10,2,7,\textcolor{red}{1},4]$ + + \item Rücktransformation: $r = [\underbrace{5,7,4,10,}_{Fehlerinfo}5,4,5,7,6,7]$ + + \end{itemize} + + Wie finden wir die Fehler? + + \begin{itemize} + \item $m(X) = 4X^5 + 7X^4 + 2X^3 + 5X^2 + 8X + 1$ + + \item $r(X) = 5X^9 + 7X^8 + 4X^7 + 10X^6 + 5X^5 + 4X^4 + 5X^3 + 7X^2 + 6X + 7$ + + \item $e(X) = r(X) - m(X)$ + + \end{itemize} + + \begin{center} + + \begin{tabular}{c c c c c c c c c c c} + \hline + $i$& $0$& $1$& $2$& $3$& $4$& $5$& $6$& $7$& $8$& $9$\\ + \hline + $r(a^{i})$& $5$& $3$& $6$& $8$& $2$& $10$& $2$& $7$& $1$& $4$\\ + $m(a^{i})$& $5$& $3$& $6$& $5$& $2$& $10$& $2$& $7$& $10$& $4$\\ + $e(a^{i})$& $0$& $0$& $0$& $3$& $0$& $0$& $0$& $0$& $2$& $0$\\ + \hline + \end{tabular} + + \end{center} + + \begin{itemize} + \item Alle Stellen, die nicht Null sind, sind Fehler + \end{itemize} + + + \end{frame} +%------------------------------------------------------------------------------- + \begin{frame} + \frametitle{Nullstellen des Fehlerpolynoms finden} + + \begin{itemize} + \item Satz von Fermat: $f(X) = X^{q-1}-1=0$ + + \vspace{10pt} + + \item $f(X) = X^{10}-1 = 0$ \qquad für $X \in \{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10\}$ + + \vspace{10pt} + + \item $f(X) = (X-a^0)(X-a^1)(X-a^2)(X-a^3)(X-a^4)(X-a^5)(X-a^6) \cdot$ + + \qquad \qquad $(X-a^7)(X-a^8)(X-a^9)$ + + \vspace{10pt} + + \item $e(X) = (X-a^0)(X-a^1)(X-a^2) \qquad \qquad (X-a^4)(X-a^5)(X-a^6) \cdot$ + + \qquad \qquad $(X-a^7) \qquad \qquad (X-a^9) \cdot p(x)$ + + \vspace{10pt} + + \item $\operatorname{ggT}$ gibt uns eine Liste der Nullstellen, an denen es keine Fehler gegeben hat + + \vspace{10pt} + + $\operatorname{ggT}(f(X),e(X)) = (X-a^0)(X-a^1)(X-a^2) \qquad \qquad (X-a^4)(X-a^5)(X-a^6) \cdot$ + + \qquad \qquad \qquad \qquad $(X-a^7) \qquad \qquad (X-a^9)$ + + \end{itemize} + + \end{frame} +%------------------------------------------------------------------------------- + \begin{frame} + \frametitle{Nullstellen des Fehlerpolynoms finden} + + \begin{itemize} + + \item Satz von Fermat: $f(X) = X^{q-1}-1=0$ + + \vspace{10pt} + + \item $f(X) = X^{10}-1 = 0$ \qquad für $X = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]$ + + \vspace{10pt} + + \item $f(X) = (X-a^0)(X-a^1)(X-a^2)(X-a^3)(X-a^4)(X-a^5)(X-a^6) \cdot$ + + \qquad \qquad $(X-a^7)(X-a^8)(X-a^9)$ + + \vspace{10pt} + + \item $e(X) = (X-a^0)(X-a^1)(X-a^2) \qquad \qquad (X-a^4)(X-a^5)(X-a^6) \cdot$ + + \qquad \qquad $(X-a^7) \qquad \qquad (X-a^9) \cdot p(x)$ + + \vspace{10pt} + + \item $\operatorname{kgV}$ gibt uns eine Liste von aller Nullstellen, die wir in $e$ und $d$ zerlegen können + + \vspace{10pt} + + $\operatorname{kgV}(f(X),e(X)) = (X-a^0)(X-a^1)(X-a^2)(X-a^3)(X-a^4)(X-a^5)(X-a^6) \cdot $ + + \qquad \qquad \qquad \qquad $(X-a^7)(X-a^8)(X-a^9) \cdot q(X)$ + + $= d(X) \cdot e(X)$ + + \vspace{10pt} + + \item Lokatorpolynom $d(X) = (X-a^3)(X-a^8)$ + + \end{itemize} + + \end{frame} +%------------------------------------------------------------------------------- + \begin{frame} + \frametitle{Kennen wir $e(X)$?} + + \begin{itemize} + + \item $e(X)$ ist unbekannt auf der Empfängerseite + + \vspace{10pt} + + \item $e(X) = r(X) - m(X)$ \qquad $\rightarrow$ \qquad $m(X)$ ist unbekannt? + + \vspace{10pt} + + \item $m$ ist nicht gänzlich unbekannt: $m = [0,0,0,0,?,?,?,?,?,?]$ + + In den bekannten Stellen liegt auch die Information, wo es Fehler gegeben hat + + \vspace{10pt} + + \item Daraus folgt $e(X) = 5X^9 + 7X^8 + 4X^7 + 10X^6 + p(X)$ + + \vspace{10pt} + + \item $f(X) = X^{10} - 1 = X^{10} + 10$ + + \vspace{10pt} + + \item Jetzt können wir den $\operatorname{ggT}$ von $f(X)$ und $e(X)$ berechnen + \end{itemize} + + \end{frame} +%------------------------------------------------------------------------------- + \begin{frame} + \frametitle{Der Euklidische Algorithmus (nochmal)} + + $\operatorname{ggT}(f(X),e(X))$ hat den Grad $8$ + + \[ + \arraycolsep=1.4pt + \begin{array}{rcrcrcrcccrcrcrcrcrcrcrcrcr} + X^{10}& & & & & & &+& 10& & & & &:&5X^9&+&7X^8&+& 4X^7&+&10X^6&+&p(X)&=&9X&+&5\\ + X^{10}&+& 8X^9&+& 3X^8&+&2X^7&+& p(X)& & & & & & & & & & & & & & & & \\ \cline{1-9} + && 3X^9&+& 8X^8&+& 9X^7&+& p(X)& & & & & & & & & & & & \\ + && 3X^9&+& 2X^8&+& 9X^7&+& p(X)& & & & & & & & & & & & \\ \cline{3-9} + & & & &6X^8&+&0X^7&+&p(X)& & & & & & & & & & & & \\ + \end{array} + \] + + \[ + \arraycolsep=1.4pt + \begin{array}{rcrcrcrcccrcrcrcrcrcrcrcrcr} + 5X^9&+& 7X^8&+& 4X^7&+& 10X^6&+& p(X)& & & & &:&6X^8&+&0X^7& & & & & & &=&10X&+&3\\ + 5X^9&+& 0X^8&+& p(X)& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & \\ \cline{1-5} + && 7X^8&+& p(X)& & & & & & & & & & & & & & & & \\ + \end{array} + \] + + \vspace{10pt} + + $\operatorname{ggT}(f(X),e(X)) = 6X^8$ + + \vspace{10pt} + + $\operatorname{kgV}$ durch den erweiterten Euklidischen Algorithmus bestimmen + + \end{frame} + +%------------------------------------------------------------------------------- + \begin{frame} + \frametitle{Der Erweiterte Euklidische Algorithmus} + + \begin{center} + + \begin{tabular}{| c | c | c c |} + \hline + $k$ & $q_i$ & $e_i$ & $f_i$\\ + \hline + & & $0$& $1$\\ + $0$& $9X + 5$& $1$& $0$\\ + $1$& $10X + 3$& $9X+5$& $1$\\ + $2$& & \textcolor{blue}{$2X^2 + 0X + 5$}& $10X + 3$\\ + \hline + \end{tabular} + + \end{center} + + \vspace{10pt} + + \begin{tabular}{ll} + Somit erhalten wir den Faktor& $d(X) = 2X^2 + 5$\\ + Faktorisiert erhalten wir& $d(X) = 2(X-5)(X-6)$\\ + Lokatorpolynom& $d(X) = (X-a^i)(X-a^i)$ + \end{tabular} + + \vspace{10pt} + + \begin{center} + $a^i = 5 \qquad \Rightarrow \qquad i = 3$ + + $a^i = 6 \qquad \Rightarrow \qquad i = 8$ + \end{center} + + + $d(X) = (X-a^3)(X-a^8)$ + + \end{frame} +%------------------------------------------------------------------------------- +\section{Nachricht Rekonstruieren} + \begin{frame} + \frametitle{Rekonstruktion der Nachricht} + + \begin{itemize} + + \item $w = [5,3,6,\textcolor{red}{8},2,10,2,7,\textcolor{red}{1},4]$ + + \item $d(X) = (X-\textcolor{red}{a^3})(X-\textcolor{red}{a^8})$ + + \end{itemize} + + \[ + \textcolor{gray}{ + \begin{pmatrix} + a^0 \\ a^1 \\ a^2 \\ \textcolor{red}{a^3} \\ a^4 \\ a^5 \\ a^6 \\ a^7 \\ \textcolor{red}{a^8} \\ a^9 \\ + \end{pmatrix}} + \begin{pmatrix} + 5 \\ 3 \\ 6 \\ \textcolor{red}{8} \\ 2 \\ 10 \\ 2 \\ 7 \\ \textcolor{red}{1} \\ 4 \\ + \end{pmatrix} + = + \begin{pmatrix} + 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0\\ + 8^0& 8^1& 8^2& 8^3& 8^4& 8^5& 8^6& 8^7& 8^8& 8^9\\ + 8^0& 8^2& 8^4& 8^6& 8^8& 8^{10}& 8^{12}& 8^{14}& 8^{16}& 8^{18}\\ + \textcolor{red}{8^0}& \textcolor{red}{8^3}& \textcolor{red}{8^6}& \textcolor{red}{8^9}& \textcolor{red}{8^{12}}& \textcolor{red}{8^{15}}& \textcolor{red}{8^{18}}& \textcolor{red}{8^{21}}& \textcolor{red}{8^{24}}& \textcolor{red}{8^{27}}\\ + 8^0& 8^4& 8^8& 8^{12}& 8^{16}& 8^{20}& 8^{24}& 8^{28}& 8^{32}& 8^{36}\\ + 8^0& 8^5& 8^{10}& 8^{15}& 8^{20}& 8^{25}& 8^{30}& 8^{35}& 8^{40}& 8^{45}\\ + 8^0& 8^6& 8^{12}& 8^{18}& 8^{24}& 8^{30}& 8^{36}& 8^{42}& 8^{48}& 8^{54}\\ + 8^0& 8^7& 8^{14}& 8^{21}& 8^{28}& 8^{35}& 8^{42}& 8^{49}& 8^{56}& 8^{63}\\ + \textcolor{red}{8^0}& \textcolor{red}{8^8}& \textcolor{red}{8^{16}}& \textcolor{red}{8^{24}}& \textcolor{red}{8^{32}}& \textcolor{red}{8^{40}}& \textcolor{red}{8^{48}}& \textcolor{red}{8^{56}}& \textcolor{red}{8^{64}}& \textcolor{red}{8^{72}}\\ + 8^0& 8^9& 8^{18}& 8^{27}& 8^{36}& 8^{45}& 8^{54}& 8^{63}& 8^{72}& 8^{81}\\ + \end{pmatrix} + \cdot + \begin{pmatrix} + m_0 \\ m_1 \\ m_2 \\ m_3 \\ m_4 \\ m_5 \\ m_6 \\ m_7 \\ m_8 \\ m_9 \\ + \end{pmatrix} + \] + + \begin{itemize} + \item Fehlerstellen entfernen + \end{itemize} + + \end{frame} +%------------------------------------------------------------------------------- + \begin{frame} + \frametitle{Rekonstruktion der Nachricht} + + \[ + \begin{pmatrix} + 5 \\ 3 \\ 6 \\ 2 \\ 10 \\ 2 \\ 7 \\ 4 \\ + \end{pmatrix} + = + \begin{pmatrix} + 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& \textcolor{green}{8^0}& \textcolor{green}{8^0}& \textcolor{green}{8^0}& \textcolor{green}{8^0}\\ + 8^0& 8^1& 8^2& 8^3& 8^4& 8^5& \textcolor{green}{8^6}& \textcolor{green}{8^7}& \textcolor{green}{8^8}& \textcolor{green}{8^9}\\ + 8^0& 8^2& 8^4& 8^6& 8^8& 8^{10}& \textcolor{green}{8^{12}}& \textcolor{green}{8^{14}}& \textcolor{green}{8^{16}}& \textcolor{green}{8^{18}}\\ + 8^0& 8^4& 8^8& 8^{12}& 8^{16}& 8^{20}& \textcolor{green}{8^{24}}& \textcolor{green}{8^{28}}& \textcolor{green}{8^{32}}& \textcolor{green}{8^{36}}\\ + 8^0& 8^5& 8^{10}& 8^{15}& 8^{20}& 8^{25}& \textcolor{green}{8^{30}}& \textcolor{green}{8^{35}}& \textcolor{green}{8^{40}}& \textcolor{green}{8^{45}}\\ + 8^0& 8^6& 8^{12}& 8^{18}& 8^{24}& 8^{30}& \textcolor{green}{8^{36}}& \textcolor{green}{8^{42}}& \textcolor{green}{8^{48}}& \textcolor{green}{8^{54}}\\ + 8^0& 8^7& 8^{14}& 8^{21}& 8^{28}& 8^{35}& \textcolor{green}{8^{42}}& \textcolor{green}{8^{49}}& \textcolor{green}{8^{56}}& \textcolor{green}{8^{63}}\\ + 8^0& 8^9& 8^{18}& 8^{27}& 8^{36}& 8^{45}& \textcolor{green}{8^{54}}& \textcolor{green}{8^{63}}& \textcolor{green}{8^{72}}& \textcolor{green}{8^{81}}\\ + \end{pmatrix} + \cdot + \begin{pmatrix} + m_0 \\ m_1 \\ m_2 \\ m_3 \\ m_4 \\ m_5 \\ \textcolor{green}{m_6} \\ \textcolor{green}{m_7} \\ \textcolor{green}{m_8} \\ \textcolor{green}{m_9} \\ + \end{pmatrix} + \] + + \begin{itemize} + \item Nullstellen entfernen + \end{itemize} + + \end{frame} +%------------------------------------------------------------------------------- + \begin{frame} + \frametitle{Rekonstruktion der Nachricht} + + \[ + \begin{pmatrix} + 5 \\ 3 \\ 6 \\ 2 \\ 10 \\ 2 \\ \textcolor{red}{7} \\ \textcolor{red}{4} \\ + \end{pmatrix} + = + \begin{pmatrix} + 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0\\ + 8^0& 8^1& 8^2& 8^3& 8^4& 8^5\\ + 8^0& 8^2& 8^4& 8^6& 8^8& 8^{10}\\ + 8^0& 8^4& 8^8& 8^{12}& 8^{16}& 8^{20}\\ + 8^0& 8^5& 8^{10}& 8^{15}& 8^{20}& 8^{25}\\ + 8^0& 8^6& 8^{12}& 8^{18}& 8^{24}& 8^{30}\\ + \textcolor{red}{8^0}& \textcolor{red}{8^7}& \textcolor{red}{8^{14}}& \textcolor{red}{8^{21}}& \textcolor{red}{8^{28}}& \textcolor{red}{8^{35}}\\ + \textcolor{red}{8^0}& \textcolor{red}{8^9}& \textcolor{red}{8^{18}}& \textcolor{red}{8^{27}}& \textcolor{red}{8^{36}}& \textcolor{red}{8^{45}}\\ + \end{pmatrix} + \cdot + \begin{pmatrix} + m_0 \\ m_1 \\ m_2 \\ m_3 \\ m_4 \\ m_5 \\ + \end{pmatrix} + \] + + \vspace{5pt} + + \begin{itemize} + \item Matrix in eine Quadratische Form bringen + \end{itemize} + + \end{frame} +%------------------------------------------------------------------------------- + \begin{frame} + \frametitle{Rekonstruktion der Nachricht} + + \[ + \begin{pmatrix} + 5 \\ 3 \\ 6 \\ 2 \\ 10 \\ 2 \\ + \end{pmatrix} + = + \begin{pmatrix} + 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0\\ + 8^0& 8^1& 8^2& 8^3& 8^4& 8^5\\ + 8^0& 8^2& 8^4& 8^6& 8^8& 8^{10}\\ + 8^0& 8^4& 8^8& 8^{12}& 8^{16}& 8^{20}\\ + 8^0& 8^5& 8^{10}& 8^{15}& 8^{20}& 8^{25}\\ + 8^0& 8^6& 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\end{pmatrix} + \cdot + \begin{pmatrix} + 5 \\ 3 \\ 6 \\ 2 \\ 10 \\ 2 \\ + \end{pmatrix} + \] + + \end{frame} +%------------------------------------------------------------------------------- + \begin{frame} + \frametitle{Rekonstruktion der Nachricht} + + \[ + \begin{pmatrix} + m_0 \\ m_1 \\ m_2 \\ m_3 \\ m_4 \\ m_5 \\ + \end{pmatrix} + = + \begin{pmatrix} + 6& 4& 4& 6& 2& 1\\ + 2& 7& 10& 3& 4& 7\\ + 1& 8& 9& 8& 3& 4\\ + 3& 6& 6& 4& 5& 9\\ + 10& 10& 9& 8& 1& 6\\ + 1& 9& 6& 4& 7& 6\\ + \end{pmatrix} + \cdot + \begin{pmatrix} + 5 \\ 3 \\ 6 \\ 2 \\ 10 \\ 2 \\ + \end{pmatrix} + \] + + \begin{itemize} + \item $m = [4,7,2,5,8,1]$ + \end{itemize} + + \end{frame} +%------------------------------------------------------------------------------- + +\end{document} -- cgit v1.2.1 From df810d1315cfb1c4b876d5145846d6ea70753141 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: JODBaer Date: Sat, 24 Apr 2021 15:27:05 +0200 Subject: Handout animation deleted --- .../reedsolomon/RS presentation/RS_handout.aux | 143 +++ .../reedsolomon/RS presentation/RS_handout.log | 1198 ++++++++++++++++++++ .../reedsolomon/RS presentation/RS_handout.nav | 85 ++ .../reedsolomon/RS presentation/RS_handout.out | 8 + .../reedsolomon/RS presentation/RS_handout.pdf | Bin 0 -> 172860 bytes .../reedsolomon/RS presentation/RS_handout.snm | 1 + .../RS presentation/RS_handout.synctex.gz | Bin 0 -> 132775 bytes .../reedsolomon/RS presentation/RS_handout.tex | 58 +- .../reedsolomon/RS presentation/RS_handout.toc | 9 + 9 files changed, 1466 insertions(+), 36 deletions(-) create mode 100644 buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS_handout.aux create mode 100644 buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS_handout.log create mode 100644 buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS_handout.nav create mode 100644 buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS_handout.out create mode 100644 buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS_handout.pdf create mode 100644 buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS_handout.snm create mode 100644 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+Package xcolor Info: Model `HTML' substituted by `rgb' on input line 1366. +Package xcolor Info: Model `Hsb' substituted by `hsb' on input line 1367. +Package xcolor Info: Model `tHsb' substituted by `hsb' on input line 1368. +Package xcolor Info: Model `HSB' substituted by `hsb' on input line 1369. +Package xcolor Info: Model `Gray' substituted by `gray' on input line 1370. +Package xcolor Info: Model `wave' substituted by `hsb' on input line 1371. +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcore.code.tex +Package: pgfcore 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmath.code.tex +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathcalc.code.tex +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathutil.code.tex) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathparser.code.tex +\pgfmath@dimen=\dimen140 +\pgfmath@count=\count116 +\pgfmath@box=\box37 +\pgfmath@toks=\toks23 +\pgfmath@stack@operand=\toks24 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+(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfint.code.tex) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorepoints.code.tex +File: pgfcorepoints.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgf@picminx=\dimen141 +\pgf@picmaxx=\dimen142 +\pgf@picminy=\dimen143 +\pgf@picmaxy=\dimen144 +\pgf@pathminx=\dimen145 +\pgf@pathmaxx=\dimen146 +\pgf@pathminy=\dimen147 +\pgf@pathmaxy=\dimen148 +\pgf@xx=\dimen149 +\pgf@xy=\dimen150 +\pgf@yx=\dimen151 +\pgf@yy=\dimen152 +\pgf@zx=\dimen153 +\pgf@zy=\dimen154 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorepathconstruct.cod +e.tex +File: pgfcorepathconstruct.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgf@path@lastx=\dimen155 +\pgf@path@lasty=\dimen156 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorepathusage.code.te +x +File: pgfcorepathusage.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgf@shorten@end@additional=\dimen157 +\pgf@shorten@start@additional=\dimen158 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorescopes.code.tex +File: pgfcorescopes.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgfpic=\box38 +\pgf@hbox=\box39 +\pgf@layerbox@main=\box40 +\pgf@picture@serial@count=\count118 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcoregraphicstate.code +.tex +File: pgfcoregraphicstate.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgflinewidth=\dimen159 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcoretransformations.c +ode.tex +File: pgfcoretransformations.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgf@pt@x=\dimen160 +\pgf@pt@y=\dimen161 +\pgf@pt@temp=\dimen162 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorequick.code.tex +File: pgfcorequick.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcoreobjects.code.tex +File: pgfcoreobjects.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +) 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+(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcoretransparency.code +.tex +File: pgfcoretransparency.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorepatterns.code.tex +File: pgfcorepatterns.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorerdf.code.tex +File: pgfcorerdf.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +))) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/xxcolor.sty +Package: xxcolor 2003/10/24 ver 0.1 +\XC@nummixins=\count121 +\XC@countmixins=\count122 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/oberdiek/atbegshi.sty +Package: atbegshi 2016/06/09 v1.18 At begin shipout hook (HO) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/oberdiek/infwarerr.sty +Package: infwarerr 2016/05/16 v1.4 Providing info/warning/error messages (HO) +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/oberdiek/ltxcmds.sty +Package: ltxcmds 2016/05/16 v1.23 LaTeX kernel commands for general use (HO) +)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/hyperref/hyperref.sty +Package: hyperref 2019/09/28 v7.00a Hypertext links for LaTeX + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/oberdiek/hobsub-hyperref.sty +Package: hobsub-hyperref 2016/05/16 v1.14 Bundle oberdiek, subset hyperref (HO) + + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/oberdiek/hobsub-generic.sty +Package: hobsub-generic 2016/05/16 v1.14 Bundle oberdiek, subset generic (HO) +Package: hobsub 2016/05/16 v1.14 Construct package bundles (HO) +Package hobsub Info: Skipping package `infwarerr' (already loaded). +Package hobsub Info: Skipping package `ltxcmds' (already loaded). +Package: ifluatex 2016/05/16 v1.4 Provides the ifluatex switch (HO) +Package ifluatex Info: LuaTeX not detected. +Package hobsub Info: Skipping package `ifvtex' (already loaded). +Package: intcalc 2016/05/16 v1.2 Expandable calculations with integers (HO) +Package hobsub Info: Skipping package `ifpdf' (already loaded). +Package: etexcmds 2016/05/16 v1.6 Avoid name clashes with e-TeX commands (HO) +Package: kvsetkeys 2016/05/16 v1.17 Key value parser (HO) +Package: kvdefinekeys 2016/05/16 v1.4 Define keys (HO) +Package: pdftexcmds 2019/07/25 v0.30 Utility functions of pdfTeX for LuaTeX (HO +) +Package pdftexcmds Info: LuaTeX not detected. +Package pdftexcmds Info: pdfTeX >= 1.30 not detected. +Package pdftexcmds Info: \pdf@primitive is available. +Package pdftexcmds Info: \pdf@ifprimitive is available. +Package pdftexcmds Info: \pdfdraftmode not found. +Package: pdfescape 2016/05/16 v1.14 Implements pdfTeX's escape features (HO) +Package: bigintcalc 2016/05/16 v1.4 Expandable calculations on big integers (HO +) +Package: bitset 2016/05/16 v1.2 Handle bit-vector datatype (HO) +Package: uniquecounter 2016/05/16 v1.3 Provide unlimited unique counter (HO) +) +Package hobsub Info: Skipping package `hobsub' (already loaded). +Package: letltxmacro 2016/05/16 v1.5 Let assignment for LaTeX macros (HO) +Package: hopatch 2016/05/16 v1.3 Wrapper for package hooks (HO) +Package: xcolor-patch 2016/05/16 xcolor patch +Package: atveryend 2016/05/16 v1.9 Hooks at the very end of document (HO) +Package hobsub Info: Skipping package `atbegshi' (already loaded). +Package: refcount 2016/05/16 v3.5 Data extraction from label references (HO) +Package: hycolor 2016/05/16 v1.8 Color options for hyperref/bookmark (HO) +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/oberdiek/auxhook.sty +Package: auxhook 2016/05/16 v1.4 Hooks for auxiliary files (HO) +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/oberdiek/kvoptions.sty +Package: kvoptions 2016/05/16 v3.12 Key value format for package options (HO) +) +\@linkdim=\dimen165 +\Hy@linkcounter=\count123 +\Hy@pagecounter=\count124 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/hyperref/pd1enc.def +File: pd1enc.def 2019/09/28 v7.00a Hyperref: PDFDocEncoding definition (HO) +) +\Hy@SavedSpaceFactor=\count125 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/latexconfig/hyperref.cfg +File: hyperref.cfg 2002/06/06 v1.2 hyperref configuration of TeXLive +) +Package hyperref Info: Option `bookmarks' set `true' on input line 4414. +Package hyperref Info: Option `bookmarksopen' set `true' on input line 4414. +Package hyperref Info: Option `implicit' set `false' on input line 4414. +Package hyperref Info: Hyper figures OFF on input line 4540. +Package hyperref Info: Link nesting OFF on input line 4545. +Package hyperref Info: Hyper index ON on input line 4548. +Package hyperref Info: Plain pages OFF on input line 4555. +Package hyperref Info: Backreferencing OFF on input line 4560. +Package hyperref Info: Implicit mode OFF; no redefinition of LaTeX internals. +Package hyperref Info: Bookmarks ON on input line 4793. +\c@Hy@tempcnt=\count126 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/url/url.sty +\Urlmuskip=\muskip10 +Package: url 2013/09/16 ver 3.4 Verb mode for urls, etc. +) +LaTeX Info: Redefining \url on input line 5152. +\XeTeXLinkMargin=\dimen166 +\Fld@menulength=\count127 +\Field@Width=\dimen167 +\Fld@charsize=\dimen168 +Package hyperref Info: Hyper figures OFF on input line 6423. +Package hyperref Info: Link nesting OFF on input line 6428. +Package hyperref Info: Hyper index ON on input line 6431. +Package hyperref Info: backreferencing OFF on input line 6438. +Package hyperref Info: Link coloring OFF on input line 6443. +Package hyperref Info: Link coloring with OCG OFF on input line 6448. +Package hyperref Info: PDF/A mode OFF on input line 6453. +LaTeX Info: Redefining \ref on input line 6493. +LaTeX Info: Redefining \pageref on input line 6497. +\Hy@abspage=\count128 + + +Package hyperref Message: Stopped early. + +) +Package hyperref Info: Driver (autodetected): hxetex. + (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/hyperref/hxetex.def +File: hxetex.def 2019/09/28 v7.00a Hyperref driver for XeTeX + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/hyperref/puenc.def +File: puenc.def 2019/09/28 v7.00a Hyperref: PDF Unicode definition (HO) +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/oberdiek/stringenc.sty +Package: stringenc 2016/05/16 v1.11 Convert strings between diff. encodings (HO +) +) +\pdfm@box=\box42 +\c@Hy@AnnotLevel=\count129 +\HyField@AnnotCount=\count130 +\Fld@listcount=\count131 +\c@bookmark@seq@number=\count132 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/oberdiek/rerunfilecheck.sty +Package: rerunfilecheck 2016/05/16 v1.8 Rerun checks for auxiliary files (HO) +Package uniquecounter Info: New unique counter `rerunfilecheck' on input line 2 +82. +)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/oberdiek/se-ascii-print.def +File: se-ascii-print.def 2016/05/16 v1.11 stringenc: Printable ASCII characters + +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbaserequires.sty +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbasecompatibility.sty) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbasefont.sty +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/amssymb.sty +Package: amssymb 2013/01/14 v3.01 AMS font symbols + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/amsfonts.sty +Package: amsfonts 2013/01/14 v3.01 Basic AMSFonts support +\@emptytoks=\toks26 +\symAMSa=\mathgroup4 +\symAMSb=\mathgroup5 +LaTeX Font Info: Redeclaring math symbol \hbar on input line 98. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathfrak' in version `bold' +(Font) U/euf/m/n --> U/euf/b/n on input line 106. +)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/sansmathaccent/sansmathaccent.sty +Package: sansmathaccent 2013/03/28 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/filehook/filehook.sty +Package: filehook 2019/10/03 v0.6 Hooks for input files +))) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbasetranslator.sty +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/translator/translator.sty +Package: translator 2019-05-31 v1.12a Easy translation of strings in LaTeX +)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbasemisc.sty) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbasetwoscreens.sty) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbaseoverlay.sty +\beamer@argscount=\count133 +\beamer@lastskipcover=\skip44 +\beamer@trivlistdepth=\count134 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbasetitle.sty) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbasesection.sty +\c@lecture=\count135 +\c@part=\count136 +\c@section=\count137 +\c@subsection=\count138 +\c@subsubsection=\count139 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbaseframe.sty +\beamer@framebox=\box43 +\beamer@frametitlebox=\box44 +\beamer@zoombox=\box45 +\beamer@zoomcount=\count140 +\beamer@zoomframecount=\count141 +\beamer@frametextheight=\dimen169 +\c@subsectionslide=\count142 +\beamer@frametopskip=\skip45 +\beamer@framebottomskip=\skip46 +\beamer@frametopskipautobreak=\skip47 +\beamer@framebottomskipautobreak=\skip48 +\beamer@envbody=\toks27 +\framewidth=\dimen170 +\c@framenumber=\count143 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbaseverbatim.sty +\beamer@verbatimfileout=\write4 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbaseframesize.sty +\beamer@splitbox=\box46 +\beamer@autobreakcount=\count144 +\beamer@autobreaklastheight=\dimen171 +\beamer@frametitletoks=\toks28 +\beamer@framesubtitletoks=\toks29 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbaseframecomponents.sty +\beamer@footins=\box47 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbasecolor.sty) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbasenotes.sty +\beamer@frameboxcopy=\box48 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbasetoc.sty) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbasetemplates.sty +\beamer@sbttoks=\toks30 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbaseauxtemplates.sty +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbaseboxes.sty +\bmb@box=\box49 +\bmb@colorbox=\box50 +\bmb@boxshadow=\box51 +\bmb@boxshadowball=\box52 +\bmb@boxshadowballlarge=\box53 +\bmb@temp=\dimen172 +\bmb@dima=\dimen173 +\bmb@dimb=\dimen174 +\bmb@prevheight=\dimen175 +) +\beamer@blockheadheight=\dimen176 +)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbaselocalstructure.sty +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/tools/enumerate.sty +Package: enumerate 2015/07/23 v3.00 enumerate extensions (DPC) +\@enLab=\toks31 +) +\c@figure=\count145 +\c@table=\count146 +\abovecaptionskip=\skip49 +\belowcaptionskip=\skip50 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbasenavigation.sty +\beamer@section@min@dim=\dimen177 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbasetheorems.sty +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsmath.sty +Package: amsmath 2019/04/01 v2.17c AMS math features +\@mathmargin=\skip51 + +For additional information on amsmath, use the `?' option. +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amstext.sty +Package: amstext 2000/06/29 v2.01 AMS text + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsgen.sty +File: amsgen.sty 1999/11/30 v2.0 generic functions +\@emptytoks=\toks32 +\ex@=\dimen178 +)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsbsy.sty +Package: amsbsy 1999/11/29 v1.2d Bold Symbols +\pmbraise@=\dimen179 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsopn.sty +Package: amsopn 2016/03/08 v2.02 operator names +) +\inf@bad=\count147 +LaTeX Info: Redefining \frac on input line 227. +\uproot@=\count148 +\leftroot@=\count149 +LaTeX Info: Redefining \overline on input line 389. +\classnum@=\count150 +\DOTSCASE@=\count151 +LaTeX Info: Redefining \ldots on input line 486. +LaTeX Info: Redefining \dots on input line 489. +LaTeX Info: Redefining \cdots on input line 610. +\Mathstrutbox@=\box54 +\strutbox@=\box55 +\big@size=\dimen180 +LaTeX Font Info: Redeclaring font encoding OML on input line 733. +LaTeX Font Info: Redeclaring font encoding OMS on input line 734. +\macc@depth=\count152 +\c@MaxMatrixCols=\count153 +\dotsspace@=\muskip11 +\c@parentequation=\count154 +\dspbrk@lvl=\count155 +\tag@help=\toks33 +\row@=\count156 +\column@=\count157 +\maxfields@=\count158 +\andhelp@=\toks34 +\eqnshift@=\dimen181 +\alignsep@=\dimen182 +\tagshift@=\dimen183 +\tagwidth@=\dimen184 +\totwidth@=\dimen185 +\lineht@=\dimen186 +\@envbody=\toks35 +\multlinegap=\skip52 +\multlinetaggap=\skip53 +\mathdisplay@stack=\toks36 +LaTeX Info: Redefining \[ on input line 2855. +LaTeX Info: Redefining \] on input line 2856. +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/amscls/amsthm.sty +Package: amsthm 2017/10/31 v2.20.4 +\thm@style=\toks37 +\thm@bodyfont=\toks38 +\thm@headfont=\toks39 +\thm@notefont=\toks40 +\thm@headpunct=\toks41 +\thm@preskip=\skip54 +\thm@postskip=\skip55 +\thm@headsep=\skip56 +\dth@everypar=\toks42 +) +\c@theorem=\count159 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerbasethemes.sty)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerthemedefault.sty +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerfontthemedefault.sty) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamercolorthemedefault.sty) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerinnerthemedefault.sty +\beamer@dima=\dimen187 +\beamer@dimb=\dimen188 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerouterthemedefault.sty))) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/base/inputenc.sty +Package: inputenc 2018/08/11 v1.3c Input encoding file +\inpenc@prehook=\toks43 +\inpenc@posthook=\toks44 + + +Package inputenc Warning: inputenc package ignored with utf8 based engines. + +) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/base/fontenc.sty +Package: fontenc 2018/08/11 v2.0j Standard LaTeX package + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/base/t1enc.def +File: t1enc.def 2018/08/11 v2.0j Standard LaTeX file +LaTeX Font Info: Redeclaring font encoding T1 on input line 48. +) +LaTeX Font Info: Trying to load font information for T1+lmss on input line 1 +05. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/lm/t1lmss.fd +File: t1lmss.fd 2009/10/30 v1.6 Font defs for Latin Modern +)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/lm/lmodern.sty +Package: lmodern 2009/10/30 v1.6 Latin Modern Fonts +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `operators' in version `normal' +(Font) OT1/cmr/m/n --> OT1/lmr/m/n on input line 22. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `letters' in version `normal' +(Font) OML/cmm/m/it --> OML/lmm/m/it on input line 23. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `symbols' in version `normal' +(Font) OMS/cmsy/m/n --> OMS/lmsy/m/n on input line 24. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `largesymbols' in version `normal' +(Font) OMX/cmex/m/n --> OMX/lmex/m/n on input line 25. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `operators' in version `bold' +(Font) OT1/cmr/bx/n --> OT1/lmr/bx/n on input line 26. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `letters' in version `bold' +(Font) OML/cmm/b/it --> OML/lmm/b/it on input line 27. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `symbols' in version `bold' +(Font) OMS/cmsy/b/n --> OMS/lmsy/b/n on input line 28. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `largesymbols' in version `bold' +(Font) OMX/cmex/m/n --> OMX/lmex/m/n on input line 29. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathbf' in version `normal' +(Font) OT1/cmr/bx/n --> OT1/lmr/bx/n on input line 31. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathsf' in version `normal' +(Font) OT1/cmss/m/n --> OT1/lmss/m/n on input line 32. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathit' in version `normal' +(Font) OT1/cmr/m/it --> OT1/lmr/m/it on input line 33. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathtt' in version `normal' +(Font) OT1/cmtt/m/n --> OT1/lmtt/m/n on input line 34. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathbf' in version `bold' +(Font) OT1/cmr/bx/n --> OT1/lmr/bx/n on input line 35. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathsf' in version `bold' +(Font) OT1/cmss/bx/n --> OT1/lmss/bx/n on input line 36. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathit' in version `bold' +(Font) OT1/cmr/bx/it --> OT1/lmr/bx/it on input line 37. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathtt' in version `bold' +(Font) OT1/cmtt/m/n --> OT1/lmtt/m/n on input line 38. +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/babel/babel.sty +Package: babel 2019/10/15 3.35 The Babel package + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/babel/switch.def +File: switch.def 2019/10/15 3.35 Babel switching mechanism +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/babel-german/ngerman.ldf +Language: ngerman 2018/12/08 v2.11 German support for babel (post-1996 orthogra +phy) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/babel-german/ngermanb.ldf +Language: ngermanb 2018/12/08 v2.11 German support for babel (post-1996 orthogr +aphy) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/babel/babel.def +File: babel.def 2019/10/15 3.35 Babel common definitions +\babel@savecnt=\count160 +\U@D=\dimen189 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/babel/xebabel.def +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/babel/txtbabel.def)) +LaTeX Info: Redefining \textlatin on input line 2185. +\bbl@dirlevel=\count161 +) +Package babel Info: Making " an active character on input line 121. +))) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/pgf/frontendlayer/tikz.sty +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/pgf/basiclayer/pgf.sty +Package: pgf 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/modules/pgfmoduleshapes.code.tex +File: pgfmoduleshapes.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgfnodeparttextbox=\box56 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/modules/pgfmoduleplot.code.tex +File: pgfmoduleplot.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/pgf/compatibility/pgfcomp-version-0-65.st +y +Package: pgfcomp-version-0-65 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgf@nodesepstart=\dimen190 +\pgf@nodesepend=\dimen191 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/pgf/compatibility/pgfcomp-version-1-18.st +y +Package: pgfcomp-version-1-18 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +)) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgffor.sty +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgfkeys.sty +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgfkeys.code.tex)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/pgf/math/pgfmath.sty +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmath.code.tex)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgffor.code.tex +Package: pgffor 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmath.code.tex) +\pgffor@iter=\dimen192 +\pgffor@skip=\dimen193 +\pgffor@stack=\toks45 +\pgffor@toks=\toks46 +)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/tikz.code.tex +Package: tikz 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/pgflibraryplothandlers.co +de.tex +File: pgflibraryplothandlers.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgf@plot@mark@count=\count162 +\pgfplotmarksize=\dimen194 +) +\tikz@lastx=\dimen195 +\tikz@lasty=\dimen196 +\tikz@lastxsaved=\dimen197 +\tikz@lastysaved=\dimen198 +\tikz@lastmovetox=\dimen199 +\tikz@lastmovetoy=\dimen256 +\tikzleveldistance=\dimen257 +\tikzsiblingdistance=\dimen258 +\tikz@figbox=\box57 +\tikz@figbox@bg=\box58 +\tikz@tempbox=\box59 +\tikz@tempbox@bg=\box60 +\tikztreelevel=\count163 +\tikznumberofchildren=\count164 +\tikznumberofcurrentchild=\count165 +\tikz@fig@count=\count166 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/modules/pgfmodulematrix.code.tex +File: pgfmodulematrix.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgfmatrixcurrentrow=\count167 +\pgfmatrixcurrentcolumn=\count168 +\pgf@matrix@numberofcolumns=\count169 +) +\tikz@expandcount=\count170 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzli +brarytopaths.code.tex +File: tikzlibrarytopaths.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +))) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerthemeHannover.sty +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerouterthemesidebar.sty +\beamer@sidebarwidth=\dimen259 +\beamer@headheight=\dimen260 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamercolorthemeseahorse.sty) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/beamer/beamerinnerthemecircles.sty)) +(./RS_handout.aux) +\openout1 = `RS_handout.aux'. + +LaTeX Font Info: Checking defaults for OML/cmm/m/it on input line 9. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 9. +LaTeX Font Info: Checking defaults for T1/cmr/m/n on input line 9. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 9. +LaTeX Font Info: Checking defaults for OT1/cmr/m/n on input line 9. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 9. +LaTeX Font Info: Checking defaults for OMS/cmsy/m/n on input line 9. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 9. +LaTeX Font Info: Checking defaults for TU/lmr/m/n on input line 9. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 9. +LaTeX Font Info: Checking defaults for OMX/cmex/m/n on input line 9. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 9. +LaTeX Font Info: Checking defaults for U/cmr/m/n on input line 9. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 9. +LaTeX Font Info: Checking defaults for PD1/pdf/m/n on input line 9. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 9. +LaTeX Font Info: Checking defaults for PU/pdf/m/n on input line 9. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 9. + +*geometry* driver: auto-detecting +*geometry* detected driver: xetex +*geometry* verbose mode - [ preamble ] result: +* driver: xetex +* paper: custom +* layout: +* layoutoffset:(h,v)=(0.0pt,0.0pt) +* modes: includehead includefoot +* h-part:(L,W,R)=(59.22636pt, 381.79135pt, 14.22636pt) +* v-part:(T,H,B)=(0.0pt, 256.0748pt, 0.0pt) +* \paperwidth=455.24408pt +* \paperheight=256.0748pt +* \textwidth=381.79135pt +* \textheight=227.62207pt +* \oddsidemargin=-13.04362pt +* \evensidemargin=-13.04362pt +* \topmargin=-72.26999pt +* \headheight=14.22636pt +* \headsep=0.0pt +* \topskip=11.0pt +* \footskip=14.22636pt +* \marginparwidth=4.0pt 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version `normal' +(Font) OT1/lmr/m/n --> OT1/cmss/m/n on input line 9. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `operators' in version `bold' +(Font) OT1/lmr/bx/n --> OT1/cmss/bx/n on input line 9. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `operators' in version `normal' +(Font) OT1/cmss/m/n --> OT1/lmss/m/n on input line 9. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `operators' in version `bold' +(Font) OT1/cmss/bx/n --> OT1/lmss/bx/n on input line 9. +\symnumbers=\mathgroup6 +\sympureletters=\mathgroup7 +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathrm' in version `normal' +(Font) OT1/lmss/m/n --> T1/lmr/m/n on input line 9. +LaTeX Font Info: Redeclaring math alphabet \mathbf on input line 9. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathbf' in version `normal' +(Font) OT1/lmr/bx/n --> T1/lmss/bx/n on input line 9. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathbf' in version `bold' +(Font) OT1/lmr/bx/n --> T1/lmss/bx/n on input line 9. +LaTeX Font Info: Redeclaring math alphabet \mathsf on input line 9. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathsf' in version `normal' +(Font) OT1/lmss/m/n --> T1/lmss/m/n on input line 9. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathsf' in version `bold' +(Font) OT1/lmss/bx/n --> T1/lmss/m/n on input line 9. +LaTeX Font Info: Redeclaring math alphabet \mathit on input line 9. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathit' in version `normal' +(Font) OT1/lmr/m/it --> T1/lmss/m/it on input line 9. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathit' in version `bold' +(Font) OT1/lmr/bx/it --> T1/lmss/m/it on input line 9. +LaTeX Font Info: Redeclaring math alphabet \mathtt on input line 9. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathtt' in version `normal' +(Font) OT1/lmtt/m/n --> T1/lmtt/m/n on input line 9. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathtt' in version `bold' +(Font) OT1/lmtt/m/n --> T1/lmtt/m/n on input line 9. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `numbers' in version `bold' +(Font) T1/lmss/m/n --> T1/lmss/bx/n on input line 9. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `pureletters' in version `bold' +(Font) T1/lmss/m/it --> T1/lmss/bx/it on input line 9. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathrm' in version `bold' +(Font) OT1/lmss/bx/n --> T1/lmr/bx/n on input line 9. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathbf' in version `bold' +(Font) T1/lmss/bx/n --> T1/lmss/bx/n on input line 9. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathsf' in version `bold' +(Font) T1/lmss/m/n --> T1/lmss/bx/n on input line 9. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathit' in version `bold' +(Font) T1/lmss/m/it --> T1/lmss/bx/it on input line 9. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathtt' in version `bold' +(Font) T1/lmtt/m/n --> T1/lmtt/bx/n on input line 9. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/translator/translator-basic-dictionary-En +glish.dict +Dictionary: translator-basic-dictionary, Language: English +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/translator/translator-bibliography-dictio +nary-English.dict +Dictionary: translator-bibliography-dictionary, Language: English +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/translator/translator-environment-diction +ary-English.dict +Dictionary: translator-environment-dictionary, Language: English +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/translator/translator-months-dictionary-E +nglish.dict +Dictionary: translator-months-dictionary, Language: English +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/translator/translator-numbers-dictionary- +English.dict +Dictionary: translator-numbers-dictionary, Language: English +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/translator/translator-theorem-dictionary- +English.dict +Dictionary: translator-theorem-dictionary, Language: English +) (./RS_handout.nav) + +Package hyperref Warning: Option `pdfauthor' has already been used, +(hyperref) setting the option has no effect on input line 10. + + +Package hyperref Warning: Option `pdfsubject' has already been used, +(hyperref) setting the option has no effect on input line 16. + +[1 + +] +LaTeX Font Info: Trying to load font information for OT1+lmss on input line +32. + (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/lm/ot1lmss.fd +File: ot1lmss.fd 2009/10/30 v1.6 Font defs for Latin Modern +) +LaTeX Font Info: Trying to load font information for OML+lmm on input line 3 +2. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/lm/omllmm.fd +File: omllmm.fd 2009/10/30 v1.6 Font defs for Latin Modern +) +LaTeX Font Info: Trying to load font information for OMS+lmsy on input line +32. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/lm/omslmsy.fd +File: omslmsy.fd 2009/10/30 v1.6 Font defs for Latin Modern +) +LaTeX Font Info: Trying to load font information for OMX+lmex on input line +32. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/lm/omxlmex.fd +File: omxlmex.fd 2009/10/30 v1.6 Font defs for Latin Modern +) +LaTeX Font Info: External font `lmex10' loaded for size +(Font) <10.95> on input line 32. +LaTeX Font Info: External font `lmex10' loaded for size +(Font) <8> on input line 32. +LaTeX Font Info: External font `lmex10' loaded for size +(Font) <6> on input line 32. +LaTeX Font Info: Trying to load font information for U+msa on input line 32. + + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/umsa.fd +File: umsa.fd 2013/01/14 v3.01 AMS symbols A +) +LaTeX Font Info: Trying to load font information for U+msb on input line 32. + + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/umsb.fd +File: umsb.fd 2013/01/14 v3.01 AMS symbols B +) +LaTeX Font Info: Font shape `T1/lmss/m/it' in size <10.95> not available +(Font) Font shape `T1/lmss/m/sl' tried instead on input line 32. +LaTeX Font Info: Font shape `T1/lmss/m/it' in size <8> not available +(Font) Font shape `T1/lmss/m/sl' tried instead on input line 32. +LaTeX Font Info: Font shape `T1/lmss/m/it' in size <6> not available +(Font) Font shape `T1/lmss/m/sl' tried instead on input line 32. + [2 + +] +File: images/polynom2.pdf Graphic file (type pdf) + + [3 + +] [4 + +] [5 + +] +File: images/fig1.pdf Graphic file (type pdf) + + +Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 111 + [] + +[6 + +] +File: images/fig2.pdf Graphic file (type pdf) + + +Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 111 + [] + +[7 + +] +File: images/fig3.pdf Graphic file (type pdf) + + +Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 111 + [] + +[8 + +] +File: images/fig4.pdf Graphic file (type pdf) + + +Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 111 + [] + +[9 + +] +File: images/fig5.pdf Graphic file (type pdf) + + +Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 111 + [] + +[10 + +] +File: images/fig6.pdf Graphic file (type pdf) + + +Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 111 + [] + +[11 + +] +File: images/fig7.pdf Graphic file (type pdf) + + +Overfull \vbox (14.63716pt too high) detected at line 111 + [] + +[12 + +] [13 + +] [14 + +] [15 + +] [16 + +] [17 + +] +LaTeX Font Info: Trying to load font information for T1+lmr on input line 28 +6. + (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/lm/t1lmr.fd +File: t1lmr.fd 2009/10/30 v1.6 Font defs for Latin Modern +) [18 + +] [19 + +] +LaTeX Font Info: Trying to load font information for U+euf on input line 368 +. + (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/ueuf.fd +File: ueuf.fd 2013/01/14 v3.01 Euler Fraktur +) [20 + +] +[21 + +] [22 + +] [23 + +] [24 + +] [25 + +] +LaTeX Font Info: External font `lmex10' loaded for size +(Font) <14.4> on input line 618. +LaTeX Font Info: External font `lmex10' loaded for size +(Font) <10> on input line 618. +LaTeX Font Info: External font `lmex10' loaded for size +(Font) <7> on input line 618. +LaTeX Font Info: Font shape `T1/lmss/m/it' in size <14.4> not available +(Font) Font shape `T1/lmss/m/sl' tried instead on input line 618. +LaTeX Font Info: Font shape `T1/lmss/m/it' in size <10> not available +(Font) Font shape `T1/lmss/m/sl' tried instead on input line 618. +LaTeX Font Info: Font shape `T1/lmss/m/it' in size <7> not available +(Font) Font shape `T1/lmss/m/sl' tried instead on input line 618. + [26 + +] +Overfull \hbox (2.91844pt too wide) detected at line 653 +[] + [] + +[27 + +] [28 + +] [29 + +] [30 + +] [31 + +] [32 + +] [33 + +] [34 + +] +\tf@nav=\write6 +\openout6 = `RS_handout.nav'. + +\tf@toc=\write7 +\openout7 = `RS_handout.toc'. + +\tf@snm=\write8 +\openout8 = `RS_handout.snm'. + +Package atveryend Info: Empty hook `BeforeClearDocument' on input line 907. +Package atveryend Info: Empty hook `AfterLastShipout' on input line 907. + (./RS_handout.aux) +Package atveryend Info: Empty hook `AtVeryEndDocument' on input line 907. +Package atveryend Info: Executing hook `AtEndAfterFileList' on input line 907. +Package rerunfilecheck Info: File `RS_handout.out' has not changed. +(rerunfilecheck) Checksum: CBEDF1F633104E8EE4EB074E401487DA. + ) +Here is how much of TeX's memory you used: + 24519 strings out of 492483 + 453771 string characters out of 6132858 + 551669 words of memory out of 5000000 + 28480 multiletter control sequences out of 15000+600000 + 82614 words of font info for 73 fonts, out of 8000000 for 9000 + 1348 hyphenation exceptions out of 8191 + 58i,15n,61p,804b,549s stack positions out of 5000i,500n,10000p,200000b,80000s + +Output written on RS_handout.pdf (34 pages). diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS_handout.nav b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS_handout.nav new file mode 100644 index 0000000..b6e8a36 --- /dev/null +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS_handout.nav @@ -0,0 +1,85 @@ +\headcommand {\slideentry {0}{0}{1}{1/1}{}{0}} +\headcommand {\beamer@framepages {1}{1}} +\headcommand {\beamer@sectionpages {1}{1}} +\headcommand {\beamer@subsectionpages {1}{1}} +\headcommand {\sectionentry {1}{Einführung}{2}{Einführung}{0}} +\headcommand {\slideentry {1}{0}{1}{2/2}{}{0}} +\headcommand {\beamer@framepages {2}{2}} +\headcommand {\beamer@sectionpages {2}{2}} 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a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS_handout.out b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS_handout.out new file mode 100644 index 0000000..364319e --- /dev/null +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS_handout.out @@ -0,0 +1,8 @@ +\BOOKMARK [2][]{Outline0.1}{Einführung}{}% 1 +\BOOKMARK [2][]{Outline0.2}{Polynom\040Ansatz}{}% 2 +\BOOKMARK [2][]{Outline0.3}{Diskrete\040Fourier\040Transformation}{}% 3 +\BOOKMARK [2][]{Outline0.4}{Reed-Solomon in Endlichen Körpern}{}% 4 +\BOOKMARK [2][]{Outline0.5}{Codierung\040eines\040Beispiels}{}% 5 +\BOOKMARK [2][]{Outline0.6}{Decodierung\040ohne\040Fehler}{}% 6 +\BOOKMARK [2][]{Outline0.7}{Decodierung\040mit\040Fehler}{}% 7 +\BOOKMARK [2][]{Outline0.8}{Nachricht\040Rekonstruieren}{}% 8 diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS_handout.pdf b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS_handout.pdf new file mode 100644 index 0000000..382049d Binary files /dev/null and b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS_handout.pdf differ diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS_handout.snm b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS_handout.snm new file mode 100644 index 0000000..1796304 --- /dev/null +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS_handout.snm @@ -0,0 +1 @@ +\beamer@slide {ft_discrete}{13} diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS_handout.synctex.gz b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS_handout.synctex.gz new file mode 100644 index 0000000..c28a28a Binary files /dev/null and b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS_handout.synctex.gz differ diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS_handout.tex b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS_handout.tex index 863b3a2..1cbb6ef 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS_handout.tex +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS_handout.tex @@ -25,38 +25,29 @@ \begin{frame} \frametitle{Reed-Solomon-Code:} \begin{itemize} - \visible<1->{\item Für Ãœbertragung von Daten} - \visible<2->{\item Ermöglicht Korrektur von Ãœbertragungsfehler} - \visible<3->{\item Wird verwendet in: CD, QR-Codes, Voyager-Sonde, etc.} + \item Für Ãœbertragung von Daten + \item Ermöglicht Korrektur von Ãœbertragungsfehler + \item Wird verwendet in: CD, QR-Codes, Voyager-Sonde, etc. \end{itemize} \end{frame} %------------------------------------------------------------------------------- \section{Polynom Ansatz} \begin{frame} \begin{itemize} - \item Beispiel $2, 1, 5$ versenden und auf 2 Fehler absichern + \item $2, 1, 5$ versenden und auf 2 Fehler absichern \end{itemize} - \end{frame} - \begin{frame} \frametitle{Beispiel} Ãœbertragen von ${f}_2=\textcolor{blue}{2}$, ${f}_1=\textcolor{blue}{1}$, ${f}_0=\textcolor{blue}{5}$ als $ p(w) = \textcolor{blue}{2}w^2 + \textcolor{blue}{1}w + \textcolor{blue}{5} $. - - \only<1>{ - Versende $ (p(1),p(2),\dots,p(7)) = (\textcolor{green}{8}, - \textcolor{green}{15}, \textcolor{green}{26}, - \textcolor{green}{41}, \textcolor{green}{60}, - \textcolor{green}{83}, \textcolor{green}{110})$ - \includegraphics[scale = 1.2]{images/polynom1.pdf}} - \only<2>{ - Versende $ (p(1),p(2),\dots,p(7)) = (\textcolor{green}{8}, - \textcolor{red}{50}, \textcolor{red}{37}, - \textcolor{green}{41}, \textcolor{green}{60}, - \textcolor{green}{83}, \textcolor{green}{110})$ - \includegraphics[scale = 1.2]{images/polynom2.pdf} - \newline - \textcolor{green}{7} Zahlen versenden, um \textcolor{blue}{3} Zahlen gegen \textcolor{red}{2} Fehlern abzusichern.} + \newline + Versende $ (p(1),p(2),\dots,p(7)) = (\textcolor{green}{8}, + \textcolor{red}{50}, \textcolor{red}{37}, + \textcolor{green}{41}, \textcolor{green}{60}, + \textcolor{green}{83}, \textcolor{green}{110})$ + \includegraphics[scale = 1.2]{images/polynom2.pdf} + \newline + \textcolor{green}{7} Zahlen versenden, um \textcolor{blue}{3} Zahlen gegen \textcolor{red}{2} Fehlern abzusichern. \end{frame} %------------------------------------------------------------------------------- \begin{frame} @@ -68,18 +59,14 @@ \hline 3 & 2 & 7 Werte eines Polynoms vom Grad 2 \\ 4 & 2 & 8 Werte eines Polynoms vom Grad 3 \\ -\visible<1->{3}& -\visible<1->{3}& -\visible<1->{9 Werte eines Polynoms vom Grad 2} \\ + 3& 3& 9 Werte eines Polynoms vom Grad 2 \\ &&\\ -\visible<1->{$k$} & -\visible<1->{$t$} & -\visible<1->{$k+2t$ Werte eines Polynoms vom Grad $k-1$} \\ + $k$ & $t$ & $k+2t$ Werte eines Polynoms vom Grad $k-1$ \\ \hline &&\\ &&\\ \multicolumn{3}{l} { - \visible<1>{Ausserdem können bis zu $2t$ Fehler erkannt werden!} + Ausserdem können bis zu $2t$ Fehler erkannt werden! } \end{tabular} \end{center} @@ -127,23 +114,23 @@ \frametitle{Diskrete Fourier Transformation} \begin{itemize} \item Diskrete Fourier-Transformation gegeben durch: - \visible<1->{ + \[ \label{ft_discrete} \hat{c}_{k} = \frac{1}{N} \sum_{n=0}^{N-1} {f}_n \cdot e^{-\frac{2\pi j}{N} \cdot kn} - \]} - \visible<2->{ + \] + \item Ersetzte \[ w = e^{-\frac{2\pi j}{N} k} - \]} - \visible<3->{ + \] + \item Wenn $N$ konstant: \[ \hat{c}_{k}=\frac{1}{N}( {f}_0 w^0 + {f}_1 w^1 + {f}_2 w^2 + \dots + {f}_{N-1} w^N) - \]} + \] \end{itemize} \end{frame} @@ -177,10 +164,9 @@ \frametitle{Probleme und Fragen} Wie wird der Fehler lokalisiert? - \visible<2>{ \newline Indem in einem endlichen Körper gerechnet wird. - } + \end{frame} %------------------------------------------------------------------------------- diff --git a/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS_handout.toc b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS_handout.toc new file mode 100644 index 0000000..ce1bdc2 --- /dev/null +++ b/buch/papers/reedsolomon/RS presentation/RS_handout.toc @@ -0,0 +1,9 @@ +\babel@toc {ngerman}{} +\beamer@sectionintoc {1}{Einführung}{2}{0}{1} +\beamer@sectionintoc {2}{Polynom Ansatz}{3}{0}{2} +\beamer@sectionintoc {3}{Diskrete Fourier Transformation}{5}{0}{3} +\beamer@sectionintoc {4}{Reed-Solomon in Endlichen Körpern}{16}{0}{4} +\beamer@sectionintoc {5}{Codierung eines Beispiels}{18}{0}{5} +\beamer@sectionintoc {6}{Decodierung ohne Fehler}{20}{0}{6} +\beamer@sectionintoc {7}{Decodierung mit Fehler}{23}{0}{7} +\beamer@sectionintoc {8}{Nachricht Rekonstruieren}{29}{0}{8} -- cgit v1.2.1 From dd7bd6ca3b6517435dfc6b740ab96f51aa15ac2e Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: michael-OST <75078383+michael-OST@users.noreply.github.com> Date: Sun, 16 May 2021 16:03:36 +0200 Subject: edit main.tex add chapters --- buch/papers/reedsolomon/main.tex | 10 +++++++++- 1 file changed, 9 insertions(+), 1 deletion(-) diff --git a/buch/papers/reedsolomon/main.tex b/buch/papers/reedsolomon/main.tex index 8219b63..a7485cd 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/main.tex +++ b/buch/papers/reedsolomon/main.tex @@ -3,7 +3,7 @@ % % (c) 2020 Hochschule Rapperswil % -\chapter{Thema\label{chapter:reedsolomon}} +\chapter{Reed-Solomon-Code\label{chapter:reedsolomon}} \lhead{Thema} \begin{refsection} \chapterauthor{Joshua Bär und Michael Steiner} @@ -27,10 +27,18 @@ Bilden Sie auch für Formeln kurze Zeilen, einerseits der besseren Ãœbersicht wegen, aber auch um GIT die Arbeit zu erleichtern. \end{itemize} +% Joshua \input{papers/reedsolomon/teil0.tex} \input{papers/reedsolomon/teil1.tex} \input{papers/reedsolomon/teil2.tex} \input{papers/reedsolomon/teil3.tex} +% Michael +\input{papers/reedsolomon/endlichekoerper} +\input{papers/reedsolomon/codebsp} +\input{papers/reedsolomon/decohnefehler} +\input{papers/reedsolomon/decmitfehler} +\input{papers/reedsolomon/rekonstruktion} + \printbibliography[heading=subbibliography] \end{refsection} -- cgit v1.2.1 From 898274b6cb5f825fe710eec58349799cdc5f6bc3 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: michael-OST <75078383+michael-OST@users.noreply.github.com> Date: Sun, 16 May 2021 16:04:13 +0200 Subject: create endlichekoerper.tex added chapter description --- buch/papers/reedsolomon/endlichekoerper.tex | 23 +++++++++++++++++++++++ 1 file changed, 23 insertions(+) create mode 100644 buch/papers/reedsolomon/endlichekoerper.tex diff --git a/buch/papers/reedsolomon/endlichekoerper.tex b/buch/papers/reedsolomon/endlichekoerper.tex new file mode 100644 index 0000000..8ccd918 --- /dev/null +++ b/buch/papers/reedsolomon/endlichekoerper.tex @@ -0,0 +1,23 @@ +% +% teil1.tex -- Beispiel-File für das Paper +% +% (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +% +\section{Reed-Solomon in Endlichen Körpern +\label{reedsolomon:section:endlichekoerper}} +\rhead{Problemstellung} + +TODO: + +Das rechnen in endlichen Körpern bietet einige Vorteile: + +\begin{itemize} + \item Konkrete Zahlen: In endlichen Körpern gibt es weder rationale noch komplexe Zahlen. Zudem beschränken sich die möglichen Rechenoperationen auf das Addieren und Multiplizieren. Somit können wir nur ganze Zahlen als Resultat erhalten. + + \item Digitale Fehlerkorrektur: lässt sich nur in endlichen Körpern umsetzen. + +\end{itemize} + +Um jetzt eine Nachricht in den endlichen Körpern zu konstruieren legen wir fest, dass diese Nachricht aus einem Nutzdatenteil und einem Fehlerkorrekturteil bestehen muss. Somit ist die zu übertragende Nachricht immer grösser als die Daten, die wir übertragen wollen. Zudem müssen wir einen Weg finden, den Fehlerkorrekturteil so aus den Nutzdaten zu berechnen, dass wir die Nutzdaten auf der Empfängerseite wieder rekonstruieren können, sollte es zu einer fehlerhaften Ãœbertragung kommen. + +Nun stellt sich die Frage, wie wir eine Fehlerhafte Nachricht korrigieren können, ohne ihren ursprünglichen Inhalt zu kennen. Der Reed-Solomon-Code erzielt dies, indem aus dem Fehlerkorrekturteil ein sogenanntes "Lokatorpolynom" generiert werden kann. Dieses Polynom gibt dem Emfänger an, welche Stellen in der Nachricht feherhaft sind. -- cgit v1.2.1 From 46fa4763d730b1312741eefb8a2981c73389ccae Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: michael-OST <75078383+michael-OST@users.noreply.github.com> Date: Mon, 17 May 2021 19:32:32 +0200 Subject: update of codebsp started, restetabelle 1&2 created --- buch/papers/reedsolomon/codebsp.tex | 71 +++++++++++++++++++++++++++++++ buch/papers/reedsolomon/restetabelle1.tex | 24 +++++++++++ buch/papers/reedsolomon/restetabelle2.tex | 24 +++++++++++ 3 files changed, 119 insertions(+) create mode 100644 buch/papers/reedsolomon/codebsp.tex create mode 100644 buch/papers/reedsolomon/restetabelle1.tex create mode 100644 buch/papers/reedsolomon/restetabelle2.tex diff --git a/buch/papers/reedsolomon/codebsp.tex b/buch/papers/reedsolomon/codebsp.tex new file mode 100644 index 0000000..e9359f9 --- /dev/null +++ b/buch/papers/reedsolomon/codebsp.tex @@ -0,0 +1,71 @@ +% +% teil3.tex -- Beispiel-File für Teil 3 +% +% (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +% +\section{Codierung eines Beispiels +\label{reedsolomon:section:codebsp}} +\rhead{Koerper Festlegen} + +Um die Funktionsweise eines Reed-Solomon-Codes besser zu verstehen werden wir die einzelnen Probleme und ihre Lösungen anhand eines Beispiels betrachten. +Da wir in Endlichen Körpern Rechnen werden wir zuerst solch ein Körper festlegen. Dabei müssen wir die \textcolor{red}{Definition 4.6} berücksichtigen, die besagt, dass nur Primzahlen für endliche Körper in Frage kommen. +Wir legen für unser Beispiel den endlichen Körper $q = 11$ fest. +Alle folgenden Berechnungen wurden mit den beiden Restetabellen \textcolor{red}{xx} und \textcolor{red}{yy} durchgeführt. + +% die beiden Restetabellen von F_11 +%\input{papers/reedsolomon/restetabelle1} +%\input{papers/reedsolomon/restetabelle2} + + + + + +\textbf{DUMP} + +Da Körper laut der \textcolor{red}{Definition 4.6} eine Primzahl sein muss, + + +Dieser Körper sollte jedoch über eine nullteilerfreie Restetabelle verfügen. Somit kommen nur Primzahlen als Körper in frage. + + + Für das Beispiel wählen wir die Zahl $11$. + + uns zu aller erst auf ein sochen Körper festlegen. + +Um die Funktionsweise eines Reed-Solomon-Codes besser zu verstehen werden wir dies anhand eines Beispiels betrachten. + +Um die Nachfolgende Rechenwege besser zu verstehen, werden wir die einzelnen Rechenschritte anhand eines Beispiels betrachten. + + + + +Als erstes muss festgelegt werden, in welchem endlichen Körper gerechnet werden soll. +Da die Restetabelle eines Körpers nullteilerfrei sein soll, kommen so nur Primzahlen in Frage. +Für das Beispiel verwenden wir den Körper $\mathbb{F}_{11}$. So wählen wir + + +$q = 11$ + + +und beinhaltet die Zahlen + + +$Z_{11} = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]$ + +\subsection{De finibus bonorum et malorum +\label{reedsolomon:subsection:malorum}} +At vero eos et accusamus et iusto odio dignissimos ducimus qui +blanditiis praesentium voluptatum deleniti atque corrupti quos +dolores et quas molestias excepturi sint occaecati cupiditate non +provident, similique sunt in culpa qui officia deserunt mollitia +animi, id est laborum et dolorum fuga. Et harum quidem rerum facilis +est et expedita distinctio. Nam libero tempore, cum soluta nobis +est eligendi optio cumque nihil impedit quo minus id quod maxime +placeat facere possimus, omnis voluptas assumenda est, omnis dolor +repellendus. Temporibus autem quibusdam et aut officiis debitis aut +rerum necessitatibus saepe eveniet ut et voluptates repudiandae +sint et molestiae non recusandae. Itaque earum rerum hic tenetur a +sapiente delectus, ut aut reiciendis voluptatibus maiores alias +consequatur aut perferendis doloribus asperiores repellat. + + diff --git a/buch/papers/reedsolomon/restetabelle1.tex b/buch/papers/reedsolomon/restetabelle1.tex new file mode 100644 index 0000000..a5055c0 --- /dev/null +++ b/buch/papers/reedsolomon/restetabelle1.tex @@ -0,0 +1,24 @@ +% created by Michael Steiner +% +% Restetabelle von F_11: Addition +\begin{figure} +\begin{center} +\begin{tabular}{|>{$}c<{$}|>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}|} +\hline ++&0&1&2&3&4&5&6&7&8&9&10\\ +\hline +0&0&1&2&3&4&5&6&7&8&9&10\\ +1&1&2&3&4&5&6&7&8&9&10&0\\ +2&2&3&4&5&6&7&8&9&10&0&1\\ +3&3&4&5&6&7&8&9&10&0&1&2\\ +4&4&5&6&7&8&9&10&0&1&2&3\\ +5&5&6&7&8&9&10&0&1&2&3&4\\ +6&6&7&8&9&10&0&1&2&3&4&5\\ +7&7&8&9&10&0&1&2&3&4&5&6\\ +8&8&9&10&0&1&2&3&4&5&6&7\\ +9&9&10&0&1&2&3&4&5&6&7&8\\ +10&10&0&1&2&3&4&5&6&7&8&9\\ +\hline +\end{tabular} +\end{center} +\end{figure} \ No newline at end of file diff --git a/buch/papers/reedsolomon/restetabelle2.tex b/buch/papers/reedsolomon/restetabelle2.tex new file mode 100644 index 0000000..887c981 --- /dev/null +++ b/buch/papers/reedsolomon/restetabelle2.tex @@ -0,0 +1,24 @@ +% created by Michael Steiner +% +% Restetabelle von F_11: Multiplikation +\begin{figure} +\begin{center} +\begin{tabular}{|>{$}c<{$}|>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}|} +\hline +\cdot&0&1&2&3&4&5&6&7&8&9&10\\ +\hline +0&0&0&0&0&0&0&0&0&0&0&0\\ +1&0&1&2&3&4&5&6&7&8&9&10\\ +2&0&2&4&6&8&10&1&3&5&7&9\\ +3&0&3&6&9&1&4&7&10&2&5&8\\ +4&0&4&8&1&5&9&2&6&10&3&7\\ +5&0&5&10&4&9&3&8&2&7&1&6\\ +6&0&6&1&7&2&8&3&9&4&10&5\\ +7&0&7&3&10&6&2&9&5&1&8&4\\ +8&0&8&5&2&10&7&4&1&9&6&3\\ +9&0&9&7&5&3&1&10&8&6&4&2\\ +10&0&10&9&8&7&6&5&4&3&2&1\\ +\hline +\end{tabular} +\end{center} +\end{figure} \ No newline at end of file -- cgit v1.2.1 From 55fc006b2133da4f79eb6eb5179d584c130824a2 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: michael-OST <75078383+michael-OST@users.noreply.github.com> Date: Tue, 18 May 2021 18:29:59 +0200 Subject: updated codebsp.tex, created decohnefehler.tex (with blindtext) --- buch/papers/reedsolomon/codebsp.tex | 174 +++++++++++++++++++++--------- buch/papers/reedsolomon/decohnefehler.tex | 40 +++++++ 2 files changed, 161 insertions(+), 53 deletions(-) create mode 100644 buch/papers/reedsolomon/decohnefehler.tex diff --git a/buch/papers/reedsolomon/codebsp.tex b/buch/papers/reedsolomon/codebsp.tex index e9359f9..5b67c43 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/codebsp.tex +++ b/buch/papers/reedsolomon/codebsp.tex @@ -11,61 +11,129 @@ Um die Funktionsweise eines Reed-Solomon-Codes besser zu verstehen werden wir di Da wir in Endlichen Körpern Rechnen werden wir zuerst solch ein Körper festlegen. Dabei müssen wir die \textcolor{red}{Definition 4.6} berücksichtigen, die besagt, dass nur Primzahlen für endliche Körper in Frage kommen. Wir legen für unser Beispiel den endlichen Körper $q = 11$ fest. Alle folgenden Berechnungen wurden mit den beiden Restetabellen \textcolor{red}{xx} und \textcolor{red}{yy} durchgeführt. +Aus den Tabellen folgt auch, dass uns nur die Zahlen \[\mathbb{F}_{11} = \{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10\}\] zur Verfügung stehen. % die beiden Restetabellen von F_11 %\input{papers/reedsolomon/restetabelle1} %\input{papers/reedsolomon/restetabelle2} - - - - -\textbf{DUMP} - -Da Körper laut der \textcolor{red}{Definition 4.6} eine Primzahl sein muss, - - -Dieser Körper sollte jedoch über eine nullteilerfreie Restetabelle verfügen. Somit kommen nur Primzahlen als Körper in frage. - - - Für das Beispiel wählen wir die Zahl $11$. - - uns zu aller erst auf ein sochen Körper festlegen. - -Um die Funktionsweise eines Reed-Solomon-Codes besser zu verstehen werden wir dies anhand eines Beispiels betrachten. - -Um die Nachfolgende Rechenwege besser zu verstehen, werden wir die einzelnen Rechenschritte anhand eines Beispiels betrachten. - - - - -Als erstes muss festgelegt werden, in welchem endlichen Körper gerechnet werden soll. -Da die Restetabelle eines Körpers nullteilerfrei sein soll, kommen so nur Primzahlen in Frage. -Für das Beispiel verwenden wir den Körper $\mathbb{F}_{11}$. So wählen wir - - -$q = 11$ - - -und beinhaltet die Zahlen - - -$Z_{11} = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]$ - -\subsection{De finibus bonorum et malorum -\label{reedsolomon:subsection:malorum}} -At vero eos et accusamus et iusto odio dignissimos ducimus qui -blanditiis praesentium voluptatum deleniti atque corrupti quos -dolores et quas molestias excepturi sint occaecati cupiditate non -provident, similique sunt in culpa qui officia deserunt mollitia -animi, id est laborum et dolorum fuga. Et harum quidem rerum facilis -est et expedita distinctio. Nam libero tempore, cum soluta nobis -est eligendi optio cumque nihil impedit quo minus id quod maxime -placeat facere possimus, omnis voluptas assumenda est, omnis dolor -repellendus. Temporibus autem quibusdam et aut officiis debitis aut -rerum necessitatibus saepe eveniet ut et voluptates repudiandae -sint et molestiae non recusandae. Itaque earum rerum hic tenetur a -sapiente delectus, ut aut reiciendis voluptatibus maiores alias -consequatur aut perferendis doloribus asperiores repellat. - - +Die grösse des endlichen Körpers legt auch fest, wie gross unsere Nachricht $n$ bestehend aus Nutzdatenteil und Fehlerkorrekturteil sein kann und beträgt in unserem Beispiel +\[ +n = q - 1 = 10 \text{ Zahlen}. +\] + +Im nächsten Schritt bestimmen wir, wie viele Fehler $t$ maximal während der Ãœbertragung auftreten dürfen, damit wir sie noch korrigieren können. +Unser Beispielcode sollte in der Lage sein +\[ +t = 2 +\] +Fehlerstellen korrigieren zu können. + +Die Grösse des Nutzdatenteils hängt von der Grösse der Nachricht sowie der Anzahl der Fehlerkorrekturstellen. Je robuster der Code sein muss, desto weniger Platz für Nutzdaten $k$ bleibt in der Nachricht übrig. +Bei maximal 2 Fehler können wir noch +\[ +k = n - 2t = 6\text{ Zahlen} +\] +übertragen. + +Zusammenfassend haben wir einen Codeblock mit der Länge von 10 Zahlen definiert, der 6 Zahlen als Nutzlast beinhaltet und in der Lage ist aus 2 fehlerhafte Stellen im Block die ursprünglichen Nutzdaten rekonstruieren kann. Zudem werden wir im weiteren feststellen, dass dieser Code maximal 4 Fehlerstellen erkennen, diese aber nicht rekonstruieren kann. + +Wir legen nun die Nachricht +\[ +m = [0,0,0,0,4,7,2,5,8,1] +\] +fest, die wir gerne an einen Empfänger übertragen möchten, wobei die vorderen vier Nullstellen für die Fehlerkorrektur zuständig sind. +Die Nachricht können wir auch als Polynom +\[ +m(X) = 4X^5 + 7X^4 + 2X^3 + 5X^2 + 8X + 1 +\] +darstellen. + +\subsection{Der Ansatz der diskreten Fouriertransformation + \label{reedsolomon:subsection:diskFT}} + +In einem vorherigen Kapitel (???) haben wir schon einmal die diskrete Fouriertransformation zum Codieren einer Nachricht verwendet. In den endlichen Körpern wird dies jedoch nicht gelingen, da die Eulerische Zahl $\mathrm{e}$ in $\mathbb{F}_{11}$ nicht existiert. +Wir suchen also eine Zahl $a^i$, die in endlichen Körpern existiert und den gesamten Zahlenbereich von $\mathbb{F}_{11}$ abdecken kann. +Dazu schreiben wir +\[ +\mathbb{F}_{11} = \{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10\} +\] +um in +\[ +\mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\} = \{a^0, a^1, a^2, a^3, a^4, a^5, a^6, a^7, a^8, a^9\}. +\] + +Wenn wir alle möglichen Werte für $a$ einsetzen, also + +%\begin{align} +%a = 0 : \qquad \mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\} = \{0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0\} \\ +%a = 1 : \qquad \mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\} = \{1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1\} \\ +%a = 2 : \qquad \mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\} = \{1, 2, 4, 8, 5, 10, 9, 7, 3, 6\} \\ +%a = 3 : \qquad \mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\} = \{1, 3, 9, 5, 4, 1, 3, 9, 5, 4\} \\ +%a = 4 : \qquad \mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\} = \{1, 4, 5, 9, 3, 1, 4, 5, 9, 3\} \\ +%a = 5 : \qquad \mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\} = \{1, 5, 3, 4, 9, 1, 5, 3, 4, 9\} \\ +%a = 6 : \qquad \mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\} = \{1, 6, 3, 7, 9, 10, 5, 8, 4, 2\} \\ +%a = 7 : \qquad \mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\} = \{1, 7, 5, 2, 3, 10, 4, 6, 9, 8\} \\ +%a = 8 : \qquad \mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\} = \{1, 8, 9, 6, 4, 10, 3, 2, 5, 7\} \\ +%a = 9 : \qquad \mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\} = \{1, 9, 4, 3, 5, 1, 9, 4, 3, 5\} \\ +%a = 10 : \qquad \mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\} = \{1, 10, 1, 10, 1, 10, 1, 10, 1, 10\} +%\end{align} + +\begin{center} +\begin{tabular}{c r c l} +%$a = 0 :$& $\qquad \mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\}$ &$=$& $\{0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0\}$ \\ +$a = 1 :$& $\qquad \mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\}$ &$=$& $\{1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1\}$ \\ +$a = 2 :$& $\qquad \mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\}$ &$=$& $\{1, 2, 4, 8, 5, 10, 9, 7, 3, 6\}$ \\ +$a = 3 :$& $\qquad \mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\}$ &$=$& $\{1, 3, 9, 5, 4, 1, 3, 9, 5, 4\}$ \\ +$a = 4 :$& $\qquad \mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\}$ &$=$& $\{1, 4, 5, 9, 3, 1, 4, 5, 9, 3\}$ \\ +$a = 5 :$& $\qquad \mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\}$ &$=$& $\{1, 5, 3, 4, 9, 1, 5, 3, 4, 9\}$ \\ +$a = 6 :$& $\qquad \mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\}$ &$=$& $\{1, 6, 3, 7, 9, 10, 5, 8, 4, 2\}$ \\ +$a = 7 :$& $\qquad \mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\}$ &$=$& $\{1, 7, 5, 2, 3, 10, 4, 6, 9, 8\}$ \\ +$a = 8 :$& $\qquad \mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\}$ &$=$& $\{1, 8, 9, 6, 4, 10, 3, 2, 5, 7\}$ \\ +$a = 9 :$& $\qquad \mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\}$ &$=$& $\{1, 9, 4, 3, 5, 1, 9, 4, 3, 5\}$ \\ +$a = 10 :$& $\qquad \mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\}$ &$=$& $\{1, 10, 1, 10, 1, 10, 1, 10, 1, 10\}$ +\end{tabular} +\end{center} + +so fällt uns auf, dass die Zahlen $2,6,7,8$ tatsächlich den gesamten Zahlenraum von $\mathbb{F}_{11}$ abbilden. Solche Zahlen werden \em Primitive Einheitswurzel \em genannt. +Für das Beispiel wählen wir die Zahl $a^i = 8$. +Damit wir unsere Nachricht codieren können, müssen wir $8^i$ in $m(X)$ einsetzen. + +\begin{center} + \begin{tabular}{c} + $m(8^0) = 4 \cdot 1 + 7 \cdot 1 + 2 \cdot 1 + 5 \cdot 1 + 8 \cdot 1 + 1 = 5$ \\ + $m(8^1) = 4 \cdot 8 + 7 \cdot 8 + 2 \cdot 8 + 5 \cdot 8 + 8 \cdot 8 + 1 = 3$ \\ + \vdots + \end{tabular} +\end{center} + +Für eine elegantere Formulierung stellen wir das ganze als Matrix dar, wobei $m$ unser Nachrichtenvektor, $A$ die Transformationsmatrix und $v$ unser Ãœbertragungsvektor ist. + +\[ +v = A \cdot m \qquad \Rightarrow \qquad v = \begin{pmatrix} + 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0\\ + 8^0& 8^1& 8^2& 8^3& 8^4& 8^5& 8^6& 8^7& 8^8& 8^9\\ + 8^0& 8^2& 8^4& 8^6& 8^8& 8^{10}& 8^{12}& 8^{14}& 8^{16}& 8^{18}\\ + 8^0& 8^3& 8^6& 8^9& 8^{12}& 8^{15}& 8^{18}& 8^{21}& 8^{24}& 8^{27}\\ + 8^0& 8^4& 8^8& 8^{12}& 8^{16}& 8^{20}& 8^{24}& 8^{28}& 8^{32}& 8^{36}\\ + 8^0& 8^5& 8^{10}& 8^{15}& 8^{20}& 8^{25}& 8^{30}& 8^{35}& 8^{40}& 8^{45}\\ + 8^0& 8^6& 8^{12}& 8^{18}& 8^{24}& 8^{30}& 8^{36}& 8^{42}& 8^{48}& 8^{54}\\ + 8^0& 8^7& 8^{14}& 8^{21}& 8^{28}& 8^{35}& 8^{42}& 8^{49}& 8^{56}& 8^{63}\\ + 8^0& 8^8& 8^{16}& 8^{24}& 8^{32}& 8^{40}& 8^{48}& 8^{56}& 8^{64}& 8^{72}\\ + 8^0& 8^9& 8^{18}& 8^{27}& 8^{36}& 8^{45}& 8^{54}& 8^{63}& 8^{72}& 8^{81}\\ +\end{pmatrix} +\cdot +\begin{pmatrix} + 1 \\ 8 \\ 5 \\ 2 \\ 7 \\ 4 \\ 0 \\ 0 \\ 0 \\ 0 \\ +\end{pmatrix} +\] + +Somit bekommen wir für unseren Ãœbertragungsvektor +\[ +v = [5,3,6,5,2,10,2,7,10,4], +\] +den wir jetzt über einen beliebigen Nachrichtenkanal versenden können. + +\textbf{NOTES} + +warum wird 0 weggelassen? diff --git a/buch/papers/reedsolomon/decohnefehler.tex b/buch/papers/reedsolomon/decohnefehler.tex new file mode 100644 index 0000000..832d63f --- /dev/null +++ b/buch/papers/reedsolomon/decohnefehler.tex @@ -0,0 +1,40 @@ +% +% teil3.tex -- Beispiel-File für Teil 3 +% +% (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +% +\section{Decodierung ohne Fehler +\label{reedsolomon:section:decohnefehler}} +\rhead{Teil 3} +Sed ut perspiciatis unde omnis iste natus error sit voluptatem +accusantium doloremque laudantium, totam rem aperiam, eaque ipsa +quae ab illo inventore veritatis et quasi architecto beatae vitae +dicta sunt explicabo. Nemo enim ipsam voluptatem quia voluptas sit +aspernatur aut odit aut fugit, sed quia consequuntur magni dolores +eos qui ratione voluptatem sequi nesciunt. Neque porro quisquam +est, qui dolorem ipsum quia dolor sit amet, consectetur, adipisci +velit, sed quia non numquam eius modi tempora incidunt ut labore +et dolore magnam aliquam quaerat voluptatem. Ut enim ad minima +veniam, quis nostrum exercitationem ullam corporis suscipit laboriosam, +nisi ut aliquid ex ea commodi consequatur? Quis autem vel eum iure +reprehenderit qui in ea voluptate velit esse quam nihil molestiae +consequatur, vel illum qui dolorem eum fugiat quo voluptas nulla +pariatur? + +\subsection{De finibus bonorum et malorum +\label{reedsolomon:subsection:malorum}} +At vero eos et accusamus et iusto odio dignissimos ducimus qui +blanditiis praesentium voluptatum deleniti atque corrupti quos +dolores et quas molestias excepturi sint occaecati cupiditate non +provident, similique sunt in culpa qui officia deserunt mollitia +animi, id est laborum et dolorum fuga. Et harum quidem rerum facilis +est et expedita distinctio. Nam libero tempore, cum soluta nobis +est eligendi optio cumque nihil impedit quo minus id quod maxime +placeat facere possimus, omnis voluptas assumenda est, omnis dolor +repellendus. Temporibus autem quibusdam et aut officiis debitis aut +rerum necessitatibus saepe eveniet ut et voluptates repudiandae +sint et molestiae non recusandae. Itaque earum rerum hic tenetur a +sapiente delectus, ut aut reiciendis voluptatibus maiores alias +consequatur aut perferendis doloribus asperiores repellat. + + -- cgit v1.2.1 From 9c25485518e7f80050a8ee2a12b94abb009c9a58 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: michael-OST <75078383+michael-OST@users.noreply.github.com> Date: Tue, 18 May 2021 21:14:36 +0200 Subject: finished first final version of decohnefehler.tex --- buch/papers/reedsolomon/decohnefehler.tex | 128 ++++++++++++++++++++++-------- 1 file changed, 97 insertions(+), 31 deletions(-) diff --git a/buch/papers/reedsolomon/decohnefehler.tex b/buch/papers/reedsolomon/decohnefehler.tex index 832d63f..90f8ba8 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/decohnefehler.tex +++ b/buch/papers/reedsolomon/decohnefehler.tex @@ -5,36 +5,102 @@ % \section{Decodierung ohne Fehler \label{reedsolomon:section:decohnefehler}} -\rhead{Teil 3} -Sed ut perspiciatis unde omnis iste natus error sit voluptatem -accusantium doloremque laudantium, totam rem aperiam, eaque ipsa -quae ab illo inventore veritatis et quasi architecto beatae vitae -dicta sunt explicabo. Nemo enim ipsam voluptatem quia voluptas sit -aspernatur aut odit aut fugit, sed quia consequuntur magni dolores -eos qui ratione voluptatem sequi nesciunt. Neque porro quisquam -est, qui dolorem ipsum quia dolor sit amet, consectetur, adipisci -velit, sed quia non numquam eius modi tempora incidunt ut labore -et dolore magnam aliquam quaerat voluptatem. Ut enim ad minima -veniam, quis nostrum exercitationem ullam corporis suscipit laboriosam, -nisi ut aliquid ex ea commodi consequatur? Quis autem vel eum iure -reprehenderit qui in ea voluptate velit esse quam nihil molestiae -consequatur, vel illum qui dolorem eum fugiat quo voluptas nulla -pariatur? - -\subsection{De finibus bonorum et malorum -\label{reedsolomon:subsection:malorum}} -At vero eos et accusamus et iusto odio dignissimos ducimus qui -blanditiis praesentium voluptatum deleniti atque corrupti quos -dolores et quas molestias excepturi sint occaecati cupiditate non -provident, similique sunt in culpa qui officia deserunt mollitia -animi, id est laborum et dolorum fuga. Et harum quidem rerum facilis -est et expedita distinctio. Nam libero tempore, cum soluta nobis -est eligendi optio cumque nihil impedit quo minus id quod maxime -placeat facere possimus, omnis voluptas assumenda est, omnis dolor -repellendus. Temporibus autem quibusdam et aut officiis debitis aut -rerum necessitatibus saepe eveniet ut et voluptates repudiandae -sint et molestiae non recusandae. Itaque earum rerum hic tenetur a -sapiente delectus, ut aut reiciendis voluptatibus maiores alias -consequatur aut perferendis doloribus asperiores repellat. +\rhead{fehlerlose rekonstruktion} +Im ersten Teil zur Decodierung des Ãœbertragungsvektor betrachten wir den Ãœbertragungskanal als fehlerfrei. +Wir erhalten also unseren Ãœbertragungsvektor +\[ +v = [5,3,6,5,2,10,2,7,10,4]. +\] +Gesucht ist nun einen Weg, mit dem wir auf unseren Nachrichtenvektor zurückrechnen können. +Ein banaler Ansatz ist das Invertieren der Glechung +\[ +v = A \cdot m \qquad \Rightarrow \qquad m = A^{-1} \cdot v. +\] +Nur stellt sich dann die Frage, wie wir auf die Inverse der Matix $A$ kommen. +Dazu können wir wiederum den Ansatz der Fouriertransformation uns zur Hilfe nehmen, +jedoch betrachten wir jetzt deren Inverse. +Definiert ist sie als +\[ +F(\omega) = \int_{-\infty}^{\infty} f(t) \mathrm{e}^{-j\omega t} dt \qquad \Rightarrow \qquad \mathfrak{F}^{-1}(F(\omega)) = f(t) = \frac{1}{2 \pi} \int_{-\infty}^{\infty} F(\omega) \mathrm{e}^{j \omega t} d\omega. +\] + +In unserem Fall suchen wir also eine inverse für die Primitive Einheitswurzel $a$, also +\[ +8^1 \qquad \Rightarrow \qquad 8^{-1}. +\] + +Im Abschnitt \textcolor{red}{4.1} haben wir den euklidischen Algorithmus kennengelernt, den wir auf unseren Fall anwenden können. + +\subsection{Der Euklidische Algorithmus +\label{reedsolomon:subsection:eukAlgo}} + +Die Funktionsweise des euklidischen Algorithmus ist im Kapitel \textcolor{red}{4.1} ausführlich beschrieben. +Für unsere Anwendung wählen wir die Parameter $a_i = 8$ und $b_i = 11$. +Daraus erhalten wir + +\begin{center} + +\begin{tabular}{| c | c c | c | r r |} + \hline + $k$ & $a_i$ & $b_i$ & $q_i$ & $c_i$ & $d_i$\\ + \hline + & & & & $1$& $0$\\ + $0$& $8$& $11$& $0$& $0$& $1$\\ + $1$& $11$& $8$& $1$& $1$& $0$\\ + $2$& $8$& $3$& $2$& $-1$& $1$\\ + $3$& $3$& $2$& $1$& $3$& $-2$\\ + $4$& $2$& $1$& $2$& \textcolor{blue}{$-4$}& \textcolor{red}{$3$}\\ + $5$& $1$& $0$& & $11$& $-8$\\ + \hline +\end{tabular} + +\end{center} +\begin{center} + +\begin{tabular}{rcl} + $\textcolor{blue}{-4} \cdot 8 + \textcolor{red}{3} \cdot 11$ &$=$& $1$\\ + $7 \cdot 8 + 3 \cdot 11$ &$=$& $1$\\ + $8^{-1}$ &$=$& $7$ + +\end{tabular} + +\end{center} + +als Inverse der Primitiven Einheitswurzel. + +Nun haben wir fast alles für die Rücktransformation beisammen. Wie auch bei der Inversen Fouriertransformation haben wir nun einen Vorfaktor +\[ +m = \textcolor{red}{s} \cdot A^{-1} \cdot v +\] +den wir noch bestimmen müssen. +Glücklicherweise lässt der sich analog wie bei der Inversen Fouriertransformation bestimmen und beträgt +\[ +s = \frac{1}{10}. +\] +Da $\frac{1}{10} = 10^{-1}$ entspricht können wir $s$ ebenfalls mit dem euklidischen Algorithmus bestimmen und stellen fest, dass $10^{-1} = 10$ ergibt. +Somit lässt sich den Nachrichtenvektor einfach bestimmen mit +\[ +m = 10 \cdot A^{-1} \cdot v \qquad \Rightarrow \qquad m = 10 \cdot \begin{pmatrix} + 7^0& 7^0& 7^0& 7^0& 7^0& 7^0& 7^0& 7^0& 7^0& 7^0\\ + 7^0& 7^1& 7^2& 7^3& 7^4& 7^5& 7^6& 7^7& 7^8& 7^9\\ + 7^0& 7^2& 7^4& 7^6& 7^8& 7^{10}& 7^{12}& 7^{14}& 7^{16}& 7^{18}\\ + 7^0& 7^3& 7^6& 7^9& 7^{12}& 7^{15}& 7^{18}& 7^{21}& 7^{24}& 7^{27}\\ + 7^0& 7^4& 7^8& 7^{12}& 7^{16}& 7^{20}& 7^{24}& 7^{28}& 7^{32}& 7^{36}\\ + 7^0& 7^5& 7^{10}& 7^{15}& 7^{20}& 7^{25}& 7^{30}& 7^{35}& 7^{40}& 7^{45}\\ + 7^0& 7^6& 7^{12}& 7^{18}& 7^{24}& 7^{30}& 7^{36}& 7^{42}& 7^{48}& 7^{54}\\ + 7^0& 7^7& 7^{14}& 7^{21}& 7^{28}& 7^{35}& 7^{42}& 7^{49}& 7^{56}& 7^{63}\\ + 7^0& 7^8& 7^{16}& 7^{24}& 7^{32}& 7^{40}& 7^{48}& 7^{56}& 7^{64}& 7^{72}\\ + 7^0& 7^9& 7^{18}& 7^{27}& 7^{36}& 7^{45}& 7^{54}& 7^{63}& 7^{72}& 7^{81}\\ +\end{pmatrix} +\cdot +\begin{pmatrix} + 5 \\ 3 \\ 6 \\ 5 \\ 2 \\ 10 \\ 2 \\ 7 \\ 10 \\ 4 \\ +\end{pmatrix} +\] +und wir erhalten +\[ +m = [0,0,0,0,4,7,2,5,8,1] +\] +als unsere Nachricht zurück. \ No newline at end of file -- cgit v1.2.1 From 5294c40d558e93a034d43846e98176291fb32692 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: michael-OST <75078383+michael-OST@users.noreply.github.com> Date: Mon, 24 May 2021 14:28:24 +0200 Subject: update decohnefehler.tex, create decmitfehler.tex --- buch/papers/reedsolomon/decmitfehler.tex | 16 ++++++++++++++++ buch/papers/reedsolomon/decohnefehler.tex | 2 +- 2 files changed, 17 insertions(+), 1 deletion(-) create mode 100644 buch/papers/reedsolomon/decmitfehler.tex diff --git a/buch/papers/reedsolomon/decmitfehler.tex b/buch/papers/reedsolomon/decmitfehler.tex new file mode 100644 index 0000000..fead10e --- /dev/null +++ b/buch/papers/reedsolomon/decmitfehler.tex @@ -0,0 +1,16 @@ +% +% teil3.tex -- Beispiel-File für Teil 3 +% +% (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +% +\section{Decodierung mit Fehler +\label{reedsolomon:section:decmitfehler}} +\rhead{fehlerhafte rekonstruktion} +moin + + +\subsection{Der Satz von Fermat +\label{reedsolomon:subsection:fermat}} +wer ist fermat? + + diff --git a/buch/papers/reedsolomon/decohnefehler.tex b/buch/papers/reedsolomon/decohnefehler.tex index 90f8ba8..6ca577a 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/decohnefehler.tex +++ b/buch/papers/reedsolomon/decohnefehler.tex @@ -80,7 +80,7 @@ Glücklicherweise lässt der sich analog wie bei der Inversen Fouriertransformat s = \frac{1}{10}. \] Da $\frac{1}{10} = 10^{-1}$ entspricht können wir $s$ ebenfalls mit dem euklidischen Algorithmus bestimmen und stellen fest, dass $10^{-1} = 10$ ergibt. -Somit lässt sich den Nachrichtenvektor einfach bestimmen mit +Somit lässt sich der Nachrichtenvektor einfach bestimmen mit \[ m = 10 \cdot A^{-1} \cdot v \qquad \Rightarrow \qquad m = 10 \cdot \begin{pmatrix} 7^0& 7^0& 7^0& 7^0& 7^0& 7^0& 7^0& 7^0& 7^0& 7^0\\ -- cgit v1.2.1 From 60bfb41261f51cf20ce65a9242c2624b31d74e75 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: michael-OST <75078383+michael-OST@users.noreply.github.com> Date: Mon, 24 May 2021 17:17:56 +0200 Subject: decmitfehler.tex updated --- buch/papers/reedsolomon/decmitfehler.tex | 185 ++++++++++++++++++++++++++++++- 1 file changed, 183 insertions(+), 2 deletions(-) diff --git a/buch/papers/reedsolomon/decmitfehler.tex b/buch/papers/reedsolomon/decmitfehler.tex index fead10e..923c1c5 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/decmitfehler.tex +++ b/buch/papers/reedsolomon/decmitfehler.tex @@ -6,11 +6,192 @@ \section{Decodierung mit Fehler \label{reedsolomon:section:decmitfehler}} \rhead{fehlerhafte rekonstruktion} -moin +Im zweiten Teil zur Decodierung betrachten wir den Fall, dass unser Ãœbertragungskanal nicht fehlerfrei ist. +Wir legen daher den Fehlervektor +\[ +u = [0, 0, 0, 3, 0, 0, 0, 0, 2, 0] +\] +fest, den wir zu unserem Ãœbertragungsvektor als Fehler dazu addieren und somit +\begin{center} + +\begin{tabular}{c | c r } + $v$ & & $[5,3,6,5,2,10,2,7,10,4]$\\ + $u$ & $+$ & $[0,0,0,3,0,0,0,0,2,0]$\\ + \hline + $w$ & & $[5,3,6,8,2,10,2,7,1,4]$\\ +\end{tabular} + +% alternative design +%\begin{tabular}{c | c cccccccccccc } +% $v$ & & $[$&$5,$&$3,$&$6,$&$5,$&$2,$&$10,$&$2,$&$7,$&$10,$&$4$&$]$\\ +% $u$ & $+$ & $[$&$0,$&$0,$&$0,$&$3,$&$0,$&$0,$&$0,$&$0,$&$2,$&$0$&$]$\\ +% \hline +% $w$ & & $[$&$5,$&$3,$&$6,$&$8,$&$2,$&$10,$&$2,$&$7,$&$1,$&$4$&$]$\\ +%\end{tabular} + +\end{center} +als Ãœbertragungsvektor auf der Empfängerseite erhalten. + +Wenn wir den Ãœbertragungsvektor jetzt Rücktransformieren wie im vorherigen Kapitel erhalten wir +\[ +r = [\underbrace{5,7,4,10,}_{Fehlerinfo}5,4,5,7,6,7]. +\] +Im Vergleich zum vorherigen Kapitel sind die Fehlerkorrekturstellen jetzt $\neq 0$, was bedeutet, dass wir diesen Ãœbertragungsvektor fehlerhaft empfangen haben und sich die Nachricht jetzt nicht mehr so einfach decodieren lässt. + +% warum wir die fehler suchen +Da Reed-Solomon-Codes in der Lage sind, eine Nachricht aus weniger Stellen zu rekonstruieren als wir ursprünglich haben, so müssen wir nur die Fehlerhaften Stellen finden und eliminieren, damit wir unsere Nutzdaten rekonstruieren können. +Damit stellt sich die Frage, wie wir die Fehlerstellen $e$ finden. +Dafür wählen wir einen Primitiven Ansatz mit +\begin{align} + m(X) & = 4X^5 + 7X^4 + 2X^3 + 5X^2 + 8X + 1 \\ + r(X) & = 5X^9 + 7X^8 + 4X^7 + 10X^6 + 5X^5 + 4X^4 + 5X^3 + 7X^2 + 6X + 7 \\ + e(X) & = r(X) - m(X). +\end{align} +Setzen wir jetzt unsere Einheitswurzel für $X$ ein, so erhalten wir +\begin{center} +\begin{tabular}{c c c c c c c c c c c} + \hline + $i$& $0$& $1$& $2$& $3$& $4$& $5$& $6$& $7$& $8$& $9$\\ + \hline + $r(a^{i})$& $5$& $3$& $6$& $8$& $2$& $10$& $2$& $7$& $1$& $4$\\ + $m(a^{i})$& $5$& $3$& $6$& $5$& $2$& $10$& $2$& $7$& $10$& $4$\\ + $e(a^{i})$& $0$& $0$& $0$& $3$& $0$& $0$& $0$& $0$& $2$& $0$\\ + \hline +\end{tabular} +\end{center} +und damit die Information, dass an allen Stellen, die nicht Null sind, Fehler enthalten. +Um jetzt alle nicht Nullstellen zu finden, wenden wir den Satz von Fermat an. \subsection{Der Satz von Fermat \label{reedsolomon:subsection:fermat}} -wer ist fermat? +Der Satz von Fermat besagt, dass für +\[ +f(X) = X^{q-1} -1 = 0 +\] +gilt, egal was wir für $q$ einsetzen. + +Für unser Beispiel erhalten wir +\[ +f(X) = X^{10}-1 = 0 \qquad \text{für } X = \{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10\} +\] +und können $f(X)$ auch umschreiben in +\[ +f(X) = (X-a^0)(X-a^1)(X-a^2)(X-a^3)(X-a^4)(X-a^5)(X-a^6)(X-a^7)(X-a^8)(X-a^9). +\] +Zur Ãœberprüfung können wir unsere Einheitswurzel in $a$ einsetzen und werden sehen, dass wir für $f(X) = 0$ erhalten werden. +Nach der gleichen Ãœberlegung können wir jetzt auch $e(X)$ darstellen als +\[ +e(X) = (X-a^0)(X-a^1)(X-a^2) \qquad \qquad (X-a^4)(X-a^5)(X-a^6)(X-a^7) \qquad \qquad (X-a^9) \cdot p(x), +\] +wobei $p(X)$ das Restpolynom ist und die Fehlerstellen beinhaltet. +Wenn wir jetzt den grössten gemeinsamen Teiler von $f(X)$ und $e(X)$ berechnen, so erhalten wir mit +\[ +\operatorname{ggT}(f(X),e(X)) = (X-a^0)(X-a^1)(X-a^2) \qquad \qquad (X-a^4)(X-a^5)(X-a^6)(X-a^7) \qquad \qquad (X-a^9) +\] +eine Liste von Nullstellen, an denen es keine Fehler gegeben hat. +Da wir uns jedoch für eine Liste mit Nullstellen interessieren, an denen es Fehler gegeben hat berechnen wir stattdessen das kgV von $f(X)$ und $e(X)$ als +\[ +\operatorname{kgV}(f(X),e(X)) = (X-a^0)(X-a^1)(X-a^2)(X-a^3)(X-a^4)(X-a^5)(X-a^6)(X-a^7)(X-a^8)(X-a^9) \cdot q(X). +\] +Wir können das Resultat noch zerlegen in +\[ +\operatorname{kgV}(f(X),e(X)) = d(X) \cdot e(X). +\] +Somit muss $d(X)$ eine Liste von Nullstellen enthalten an denen es Fehler gegeben hat. +\[ +d(X) = (X-a^3)(X-a^8) +\] + + +und ist damit unser gesuchtes Lokatorpolynom. + +Das einzige Problem was jetzt noch bleibt ist, dass wir $e(X)$ berechnet haben aus +\[ +e(X) = r(X) - m(X), +\] +wobei $m(X)$ auf der Empfängerseite unbekannt ist. +Es sieht danach aus, das wir diesen Lösungsansatz nicht verwenden können, da uns ein entscheidender Teil fehlt. +Bei einer näheren Betrachtung von $m(X)$ fällt uns aber auf, dass wir doch etwas über $m(X)$ wissen. +Wir kennen nämlich die ersten vier Stellen, da diese für die Fehlerkorrektur zuständig sind und daher Null sein müssen. +\[ +m = [0,0,0,0,?,?,?,?,?,?] +\] +An genau diesen Stellen liegt auch die Information, wo unsere Fehlerstellen liegen, was uns ermöglicht, den Teil von $e(X)$ zu berechnen, der uns auch interessiert. + +Wir können $e(X)$ also bestimmen als +\[ +e(X) = 5X^9 + 7X^8 + 4X^7 + 10X^6 + p(X) +\] +wobei $p(X)$ wiederum ein unbekanntes Restpolynom ist und +\[ +f(X) = X^{10} - 1 = X^{10} + 10 +\] +ist können wir so in einer ersten Instanz den grössten gemeinsamen Teiler von $f(X)$ und $e(X)$ berechnen. +Dafür nehmen wir uns wiederum den Euklidischen Algorithmus zur Hilfe und berechnen so + +\[ +\arraycolsep=1.4pt +\begin{array}{rcrcrcrcccrcrcrcrcrcrcrcrcr} + X^{10}& & & & & & &+& 10& & & & &:&5X^9&+&7X^8&+& 4X^7&+&10X^6&+&p(X)&=&9X&+&5\\ + X^{10}&+& 8X^9&+& 3X^8&+&2X^7&+& p(X)& & & & & & & & & & & & & & & & \\ \cline{1-9} + && 3X^9&+& 8X^8&+& 9X^7&+& p(X)& & & & & & & & & & & & \\ + && 3X^9&+& 2X^8&+& 9X^7&+& p(X)& & & & & & & & & & & & \\ \cline{3-9} + & & & &6X^8&+&0X^7&+&p(X)& & & & & & & & & & & & \\ +\end{array} +\] + +\[ +\arraycolsep=1.4pt +\begin{array}{rcrcrcrcccrcrcrcrcrcrcrcrcr} + 5X^9&+& 7X^8&+& 4X^7&+& 10X^6&+& p(X)& & & & &:&6X^8&+&0X^7& & & & & & &=&10X&+&3\\ + 5X^9&+& 0X^8&+& p(X)& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & \\ \cline{1-5} + && 7X^8&+& p(X)& & & & & & & & & & & & & & & & \\ +\end{array} +\] +und erhalten +\[ +\operatorname{ggT}(f(X),e(X)) = 6X^8 +\] +Mit den Resultaten, die wir vom Rechenweg des grössten gemeinsamen Teiler erhalten haben können wir jetzt auch das kleinste Gemeinsame Vielfache berechnen. Eine detailliertere Vorgehensweise findet man in Kapitel ???. +Aus diesem erweiterten Euklidischen Algorithmus erhalten wir +\begin{center} + + \begin{tabular}{| c | c | c c |} + \hline + $k$ & $q_i$ & $e_i$ & $f_i$\\ + \hline + & & $0$& $1$\\ + $0$& $9X + 5$& $1$& $0$\\ + $1$& $10X + 3$& $9X+5$& $1$\\ + $2$& & \textcolor{blue}{$2X^2 + 0X + 5$}& $10X + 3$\\ + \hline + \end{tabular} + +\end{center} +und erhalten auf diesem Weg den Faktor +\[ +d(X) = 2X^2 + 5, +\] +den wir in +\[ +d(X) = 2(X-5)(X-6) +\] +zerlegen können. +Da die unbekannten Stellen im Lokatorpolynom +\[ +d(X) = (X-a^i)(X-a^i) +\] +sind, müssen wir nur noch $i$ berechnen als +\begin{center} + $a^i = 5 \qquad \Rightarrow \qquad i = 3$ + + $a^i = 6 \qquad \Rightarrow \qquad i = 8$. +\end{center} +Somit erhalten wir schliesslich +\[ +d(X) = (X-a^3)(X-a^8) +\] +als unser Lokatorpolynom mit den Fehlerhaften Stellen. \ No newline at end of file -- cgit v1.2.1 From 81527bd39cb20969fa3a84c85a843bca511dcb51 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: michael-OST <75078383+michael-OST@users.noreply.github.com> Date: Mon, 24 May 2021 17:18:21 +0200 Subject: created rekonstruktion.tex --- buch/papers/reedsolomon/rekonstruktion.tex | 40 ++++++++++++++++++++++++++++++ 1 file changed, 40 insertions(+) create mode 100644 buch/papers/reedsolomon/rekonstruktion.tex diff --git a/buch/papers/reedsolomon/rekonstruktion.tex b/buch/papers/reedsolomon/rekonstruktion.tex new file mode 100644 index 0000000..a3edba4 --- /dev/null +++ b/buch/papers/reedsolomon/rekonstruktion.tex @@ -0,0 +1,40 @@ +% +% teil3.tex -- Beispiel-File für Teil 3 +% +% (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +% +\section{Nachricht Rekonstruieren +\label{reedsolomon:section:rekonstruktion}} +\rhead{Teil 3} +Sed ut perspiciatis unde omnis iste natus error sit voluptatem +accusantium doloremque laudantium, totam rem aperiam, eaque ipsa +quae ab illo inventore veritatis et quasi architecto beatae vitae +dicta sunt explicabo. Nemo enim ipsam voluptatem quia voluptas sit +aspernatur aut odit aut fugit, sed quia consequuntur magni dolores +eos qui ratione voluptatem sequi nesciunt. Neque porro quisquam +est, qui dolorem ipsum quia dolor sit amet, consectetur, adipisci +velit, sed quia non numquam eius modi tempora incidunt ut labore +et dolore magnam aliquam quaerat voluptatem. Ut enim ad minima +veniam, quis nostrum exercitationem ullam corporis suscipit laboriosam, +nisi ut aliquid ex ea commodi consequatur? Quis autem vel eum iure +reprehenderit qui in ea voluptate velit esse quam nihil molestiae +consequatur, vel illum qui dolorem eum fugiat quo voluptas nulla +pariatur? + +\subsection{De finibus bonorum et malorum +\label{reedsolomon:subsection:malorum}} +At vero eos et accusamus et iusto odio dignissimos ducimus qui +blanditiis praesentium voluptatum deleniti atque corrupti quos +dolores et quas molestias excepturi sint occaecati cupiditate non +provident, similique sunt in culpa qui officia deserunt mollitia +animi, id est laborum et dolorum fuga. Et harum quidem rerum facilis +est et expedita distinctio. Nam libero tempore, cum soluta nobis +est eligendi optio cumque nihil impedit quo minus id quod maxime +placeat facere possimus, omnis voluptas assumenda est, omnis dolor +repellendus. Temporibus autem quibusdam et aut officiis debitis aut +rerum necessitatibus saepe eveniet ut et voluptates repudiandae +sint et molestiae non recusandae. Itaque earum rerum hic tenetur a +sapiente delectus, ut aut reiciendis voluptatibus maiores alias +consequatur aut perferendis doloribus asperiores repellat. + + -- cgit v1.2.1 From 337c10d8861718c88b1c8e4d365a4dd7d678153a Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Alain Date: Wed, 26 May 2021 12:08:46 +0200 Subject: initeur --- buch/buch-blx.bib | 11 + buch/buch.aux | 956 +++++++ buch/buch.bbl | 20 + buch/buch.blg | 74 + buch/buch.idx | 167 ++ buch/buch.log | 3498 ++++++++++++++++++++++++++ buch/buch.out | 234 ++ buch/buch.pdf | Bin 0 -> 1412544 bytes buch/buch.run.xml | 521 ++++ buch/buch.synctex.gz | Bin 0 -> 2189601 bytes buch/buch.toc | 394 +++ buch/buch1-blx.aux | 15 + buch/buch10-blx.aux | 13 + buch/buch11-blx.aux | 13 + buch/buch2-blx.aux | 13 + buch/buch3-blx.aux | 13 + buch/buch4-blx.aux | 13 + buch/buch5-blx.aux | 13 + buch/buch6-blx.aux | 12 + buch/buch7-blx.aux | 13 + buch/buch8-blx.aux | 13 + buch/buch9-blx.aux | 13 + buch/papers/ifs/main.log | 6045 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ buch/papers/ifs/main.tex | 6 +- buch/papers/ifs/teil0.tex | 18 +- buch/papers/ifs/teil1.tex | 11 +- 26 files changed, 12075 insertions(+), 24 deletions(-) create mode 100644 buch/buch-blx.bib create mode 100644 buch/buch.aux create mode 100644 buch/buch.bbl create mode 100644 buch/buch.blg create mode 100644 buch/buch.idx create mode 100644 buch/buch.log create mode 100644 buch/buch.out create mode 100644 buch/buch.pdf create mode 100644 buch/buch.run.xml create mode 100644 buch/buch.synctex.gz create mode 100644 buch/buch.toc create mode 100644 buch/buch1-blx.aux create mode 100644 buch/buch10-blx.aux create mode 100644 buch/buch11-blx.aux create mode 100644 buch/buch2-blx.aux create mode 100644 buch/buch3-blx.aux create mode 100644 buch/buch4-blx.aux create mode 100644 buch/buch5-blx.aux create mode 100644 buch/buch6-blx.aux create mode 100644 buch/buch7-blx.aux create mode 100644 buch/buch8-blx.aux create mode 100644 buch/buch9-blx.aux create mode 100644 buch/papers/ifs/main.log diff --git a/buch/buch-blx.bib b/buch/buch-blx.bib new file mode 100644 index 0000000..21bae92 --- /dev/null +++ b/buch/buch-blx.bib @@ -0,0 +1,11 @@ +@Comment{$ biblatex control file $} +@Comment{$ biblatex bcf format version 3.6 $} +% Do not modify this file! +% +% This is an auxiliary file used by the 'biblatex' package. +% This file may safely be deleted. It will be recreated as +% required. + +@Control{biblatex-control, + options = {3.6:0:0:1:0:1:1:0:0:0:0:1:3:1:3:1:0:0:3:1:77:+:+:nty}, +} diff --git a/buch/buch.aux b/buch/buch.aux new file mode 100644 index 0000000..bf0f5a4 --- /dev/null +++ b/buch/buch.aux @@ -0,0 +1,956 @@ +\relax +\providecommand\hyper@newdestlabel[2]{} +\catcode `"\active +\providecommand\HyperFirstAtBeginDocument{\AtBeginDocument} +\HyperFirstAtBeginDocument{\ifx\hyper@anchor\@undefined +\global\let\oldcontentsline\contentsline +\gdef\contentsline#1#2#3#4{\oldcontentsline{#1}{#2}{#3}} +\global\let\oldnewlabel\newlabel +\gdef\newlabel#1#2{\newlabelxx{#1}#2} +\gdef\newlabelxx#1#2#3#4#5#6{\oldnewlabel{#1}{{#2}{#3}}} +\AtEndDocument{\ifx\hyper@anchor\@undefined +\let\contentsline\oldcontentsline +\let\newlabel\oldnewlabel +\fi} +\fi} +\global\let\hyper@last\relax +\gdef\HyperFirstAtBeginDocument#1{#1} +\providecommand\HyField@AuxAddToFields[1]{} +\providecommand\HyField@AuxAddToCoFields[2]{} +\bibstyle{biblatex} +\bibdata{buch-blx,chapters/references,papers/verkehr/references,papers/multiplikation/references,papers/punktgruppen/references,papers/reedsolomon/references,papers/ifs/references,papers/mceliece/references,papers/clifford/references,papers/spannung/references,papers/erdbeben/references} +\citation{biblatex-control} +\abx@aux@refcontext{nty/global//global/global} +\providecommand \oddpage@label [2]{} +\@writefile{toc}{\boolfalse {citerequest}\boolfalse {citetracker}\boolfalse {pagetracker}\boolfalse {backtracker}\relax } +\@writefile{lof}{\boolfalse {citerequest}\boolfalse {citetracker}\boolfalse {pagetracker}\boolfalse {backtracker}\relax } +\@writefile{lot}{\boolfalse {citerequest}\boolfalse {citetracker}\boolfalse {pagetracker}\boolfalse {backtracker}\relax } +\babel@aux{ngerman}{} +\abx@aux@refsection{1}{1} +\abx@aux@cite{buch:repo} +\abx@aux@segm{1}{0}{buch:repo} +\newlabel{refsection:1}{{}{1}{\contentsname \@mkboth {\MakeUppercase \contentsname }{\MakeUppercase \contentsname }}{chapter*.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {part}{I\hspace {1em}Grundlagen}{3}{part.1}\protected@file@percent } +\newlabel{chapter:einleitung}{{I}{5}{Einleitung}{chapter*.3}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {chapter}{Einleitung}{5}{chapter*.3}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {chapter}{\numberline {1}Zahlen }{9}{chapter.1}\protected@file@percent } +\@writefile{lof}{\addvspace {10\p@ }} +\@writefile{lot}{\addvspace {10\p@ }} +\newlabel{buch:chapter:zahlen}{{1}{9}{Zahlen}{chapter.1}{}} +\newlabel{buch:section:natuerliche-zahlen}{{1.1}{9}{Natürliche Zahlen}{section.1.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {1.1}Nat\IeC {\"u}rliche Zahlen }{9}{section.1.1}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Peano-Axiome}{9}{section*.4}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Vollst\IeC {\"a}ndige Induktion}{10}{section*.5}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Addition}{10}{section*.6}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Multiplikation}{10}{section*.7}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:zahlen:multiplikation-rekursion}{{1.1}{10}{Multiplikation}{equation.1.1.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Rechenregeln}{10}{section*.8}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Teilbarkeit}{11}{section*.9}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Konstruktion der nat\IeC {\"u}rlichen Zahlen aus der Mengenlehre}{11}{section*.10}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Nat\IeC {\"u}rliche Zahlen als \IeC {\"A}quivalenzklassen}{12}{section*.11}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:section:ganze-zahlen}{{1.2}{12}{Ganze Zahlen}{section.1.2}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {1.2}Ganze Zahlen }{12}{section.1.2}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Paare von nat\IeC {\"u}rlichen Zahlen}{12}{section*.12}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:zahlen:ganze-rechenregeln}{{1.2}{13}{Paare von natürlichen Zahlen}{equation.1.2.2}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{\IeC {\"A}quivalenzrelation}{13}{section*.13}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:zahlen:ganz-aquivalenz}{{1.3}{13}{Äquivalenzrelation}{equation.1.2.3}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Entgegengesetzter Wert}{13}{section*.14}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:zahlen:eqn:entgegengesetzt}{{1.4}{13}{Entgegengesetzter Wert}{equation.1.2.4}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{L\IeC {\"o}sung von Gleichungen}{13}{section*.15}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Ring}{14}{section*.16}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:section:rationale-zahlen}{{1.3}{14}{Rationale Zahlen}{section.1.3}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {1.3}Rationale Zahlen }{14}{section.1.3}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Br\IeC {\"u}che}{14}{section*.17}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{K\IeC {\"u}rzen}{15}{section*.18}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Kehrwert}{15}{section*.19}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{L\IeC {\"o}sung von linearen Gleichungen}{15}{section*.20}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{K\IeC {\"o}rper}{15}{section*.21}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:section:reelle-zahlen}{{1.4}{16}{Reelle Zahlen}{section.1.4}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {1.4}Reelle Zahlen }{16}{section.1.4}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:section:komplexe-zahlen}{{1.5}{16}{Komplexe Zahlen}{section.1.5}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {1.5}Komplexe Zahlen }{16}{section.1.5}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:zahlen:eqn:igleichung}{{1.5}{16}{Komplexe Zahlen}{equation.1.5.5}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Imagin\IeC {\"a}re und komplexe Zahlen}{17}{section*.22}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:zahlen:cregeln}{{1.6}{17}{Imaginäre und komplexe Zahlen}{equation.1.5.6}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Real- und Imagin\IeC {\"a}rteil}{17}{section*.23}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Komplexe Konjugation}{17}{section*.24}\protected@file@percent } +\abx@aux@cite{buch:ebbinghaus} +\abx@aux@segm{1}{0}{buch:ebbinghaus} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Betrag}{18}{section*.25}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Division}{18}{section*.26}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Gausssche Zahlenebene}{18}{section*.27}\protected@file@percent } +\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {1.1}{\ignorespaces Argument und Betrag einer komplexen Zahl $z=a+ib$ in der Gaussschen Zahlenebene \relax }}{19}{figure.caption.28}\protected@file@percent } +\providecommand*\caption@xref[2]{\@setref\relax\@undefined{#1}} +\newlabel{buch:zahlen:cfig}{{1.1}{19}{Argument und Betrag einer komplexen Zahl $z=a+ib$ in der Gaussschen Zahlenebene \relax }{figure.caption.28}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Geometrische Interpretation der Rechenoperationen}{19}{section*.29}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Algebraische Vollst\IeC {\"a}ndigkeit}{19}{section*.30}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Quaternionen und Octonionen}{20}{section*.31}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:zahlen:eqn:quaternionenregeln}{{1.7}{20}{Quaternionen und Octonionen}{equation.1.5.7}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {chapter}{\numberline {2}Vektoren und Matrizen }{23}{chapter.2}\protected@file@percent } +\@writefile{lof}{\addvspace {10\p@ }} +\@writefile{lot}{\addvspace {10\p@ }} +\newlabel{buch:chapter:vektoren-und-matrizen}{{2}{23}{Vektoren und Matrizen}{chapter.2}{}} +\newlabel{buch:grundlagen:section:linearealgebra}{{2.1}{23}{Lineare Algebra}{section.2.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {2.1}Lineare Algebra }{23}{section.2.1}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:grundlagen:subsection:vektoren}{{2.1.1}{23}{Vektoren}{subsection.2.1.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {2.1.1}Vektoren }{23}{subsection.2.1.1}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Zeilen- und Spaltenvektoren}{23}{section*.32}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:vektoren-und-matrizen:eqn:vrgesetze}{{2.1}{24}{Zeilen- und Spaltenvektoren}{equation.2.1.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Standardbasisvektoren}{24}{section*.33}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Vektorraum}{24}{section*.34}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Gleichungssysteme in Vektorform}{25}{section*.35}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:vektoren-und-matrizen:eqn:vektorform}{{2.2}{25}{Gleichungssysteme in Vektorform}{equation.2.1.2}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Lineare Abh\IeC {\"a}ngigkeit}{26}{section*.36}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:vektoren-und-matrizen:eqn:linabhkomb}{{2.3}{26}{Lineare Abhängigkeit}{equation.2.1.3}{}} +\newlabel{buch:vektoren-und-matrizen:eqn:linabhkomb}{{2.1.1}{26}{Lineare Abhängigkeit}{equation.2.1.3}{}} +\newlabel{buch:vektoren-und-matrizen:eqn:linabhdef}{{2.4}{26}{}{equation.2.1.4}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Basis}{26}{section*.37}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Unterr\IeC {\"a}ume}{26}{section*.38}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:grundlagen:subsection:matrizen}{{2.1.2}{27}{Matrizen}{subsection.2.1.2}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {2.1.2}Matrizen }{27}{subsection.2.1.2}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Definition einer Matrix}{27}{section*.39}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Addition und Multiplikation mit Skalaren}{27}{section*.40}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Multiplikation}{28}{section*.41}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:vektoren-unbd-matrizen:eqn:matrixmultiplikation}{{2.5}{28}{}{equation.2.1.5}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Einheitsmatrix}{28}{section*.42}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:grundlagen:subsection:gleichungssyteme}{{2.1.3}{28}{Gleichungssysteme}{subsection.2.1.3}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {2.1.3}Gleichungssysteme }{28}{subsection.2.1.3}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Eindeutige L\IeC {\"o}sung}{28}{section*.43}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:grundlagen:eqn:homogenessystem}{{2.6}{28}{Eindeutige Lösung}{equation.2.1.6}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Inhomogene und homogene Gleichungssysteme}{29}{section*.44}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Gauss-Algorithmus}{29}{section*.45}\protected@file@percent } +\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {2.1}{\ignorespaces Zweckm\IeC {\"a}ssiger Ablauf der Berechnung des Gauss-Algorithmus. Falls in einer Spalte kein weiteres von $0$ verschiedenes Pivotelement zur Verf\IeC {\"u}gung steht, wird die Zeile \IeC {\"u}bersprungen. Weisse Felder enthalten $0$, dunkelgraue $1$. Die roten Kreise bezeichnen Pivot-Elemente, die blauen Felder die mit einer Zeilensubtraktion zu $0$ gemacht werden sollen. \relax }}{30}{figure.caption.46}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:grundlagen:fig:gaussalgorithmus}{{2.1}{30}{Zweckmässiger Ablauf der Berechnung des Gauss-Algorithmus. Falls in einer Spalte kein weiteres von $0$ verschiedenes Pivotelement zur Verfügung steht, wird die Zeile übersprungen. Weisse Felder enthalten $0$, dunkelgraue $1$. Die roten Kreise bezeichnen Pivot-Elemente, die blauen Felder die mit einer Zeilensubtraktion zu $0$ gemacht werden sollen. \relax }{figure.caption.46}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{L\IeC {\"o}sungsmenge}{31}{section*.47}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Inverse Matrix}{31}{section*.48}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Determinante}{32}{section*.49}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:grundlagen:subsection:lineare-abbildungen}{{2.1.4}{32}{Lineare Abbildungen}{subsection.2.1.4}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {2.1.4}Lineare Abbildungen }{32}{subsection.2.1.4}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Definition}{32}{section*.50}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Matrix}{33}{section*.51}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Basiswechsel}{33}{section*.52}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:vektoren-und-matrizen:eqn:basiswechselgleichung}{{2.8}{33}{Basiswechsel}{equation.2.1.8}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Umkehrabbbildung}{34}{section*.53}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Kern und Bild}{34}{section*.54}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Rang und Defekt}{35}{section*.55}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Quotient}{35}{section*.56}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:section:skalarprodukt}{{2.2}{35}{Skalarprodukt}{section.2.2}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {2.2}Skalarprodukt }{35}{section.2.2}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:bilinearformen}{{2.2.1}{36}{Bilinearformen und Skalarprodukte}{subsection.2.2.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {2.2.1}Bilinearformen und Skalarprodukte }{36}{subsection.2.2.1}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Symmetrische bilineare Funktionen}{36}{section*.57}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Positiv definite Bilinearformen und Skalarprodukt}{36}{section*.58}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Dreiecksungleichung}{37}{section*.59}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Polarformel}{38}{section*.60}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:grundlagen:eqn:polarformel}{{2.9}{38}{Polarformel}{equation.2.2.9}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Komplexe Vektorr\IeC {\"a}ume und Sesquilinearformen}{38}{section*.61}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:orthonormalbasis}{{2.2.2}{39}{Orthognormalbasis}{subsection.2.2.2}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {2.2.2}Orthognormalbasis }{39}{subsection.2.2.2}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Gram-Matrix}{39}{section*.62}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Orthonormalbasis}{39}{section*.63}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:grundlagen:eqn:koordinaten-in-orthonormalbasis}{{2.10}{39}{Orthonormalbasis}{equation.2.2.10}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Gram-Schmidt-Orthonormalisierung}{39}{section*.64}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Orthogonalisierung}{40}{section*.65}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:grundlagen:eqn:orthogonal-basiszerlegung}{{2.11}{40}{Orthogonalisierung}{equation.2.2.11}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Orthonormalbasen in komplexen Vektorr\IeC {\"a}umen}{40}{section*.66}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:grundlagen:definition:selstadjungiert}{{2.22}{40}{}{satz.2.22}{}} +\newlabel{buch:subsection:symmetrisch-und-selbstadjungiert}{{2.2.3}{40}{Symmetrische und selbstadjungierte Abbilungen}{subsection.2.2.3}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {2.2.3}Symmetrische und selbstadjungierte Abbilungen }{40}{subsection.2.2.3}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Symmetrische Abbildungen}{41}{section*.67}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Selbstadjungierte Abbildungen}{41}{section*.68}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Die Adjungierte}{41}{section*.69}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:orthogonale-und-unitaere-matrizen}{{2.2.4}{42}{Orthogonale und unitäre Matrizen}{subsection.2.2.4}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {2.2.4}Orthogonale und unit\IeC {\"a}re Matrizen }{42}{subsection.2.2.4}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:orthogonale-unterraeume}{{2.2.5}{42}{Orthogonale Unterräume}{subsection.2.2.5}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {2.2.5}Orthogonale Unterr\IeC {\"a}ume }{42}{subsection.2.2.5}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:andere-normen}{{2.2.6}{42}{Andere Normen auf Vektorräumen}{subsection.2.2.6}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {2.2.6}Andere Normen auf Vektorr\IeC {\"a}umen }{42}{subsection.2.2.6}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{$l^1$-Norm}{42}{section*.70}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{$l^\infty $-Norm}{43}{section*.71}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Operatornorm}{43}{section*.72}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Normen auf Funktionenr\IeC {\"a}umen}{44}{section*.73}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:section:algebraische-Strukturen}{{2.3}{44}{Algebraische Strukturen}{section.2.3}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {2.3}Algebraische Strukturen }{44}{section.2.3}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:grundlagen:subsection:gruppen}{{2.3.1}{44}{Gruppen}{subsection.2.3.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {2.3.1}Gruppen }{44}{subsection.2.3.1}\protected@file@percent } +\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {2.2}{\ignorespaces \IeC {\"U}bersicht \IeC {\"u}ber die verschiedenen algebraischen Strukturen, die in Abschnitt~\ref {buch:section:algebraische-Strukturen} zusammengestellt werden. \relax }}{45}{figure.caption.74}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:vektorenmatrizen:fig:strukturen}{{2.2}{45}{Ãœbersicht über die verschiedenen algebraischen Strukturen, die in Abschnitt~\ref {buch:section:algebraische-Strukturen} zusammengestellt werden. \relax }{figure.caption.74}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Beispiele von Gruppen}{46}{section*.75}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Einige einfache Rechenregeln in Gruppen}{47}{section*.76}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:vektorenmatrizen:satz:gruppenregeln}{{2.33}{47}{}{satz.2.33}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Homomorphismen}{47}{section*.77}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Normalteiler}{48}{section*.78}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Faktorgruppen}{48}{section*.79}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Darstellungen}{49}{section*.80}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:vektorenmatrizen:def:darstellung}{{2.38}{49}{}{satz.2.38}{}} +\newlabel{buch:grundlagen:subsection:ringe}{{2.3.2}{49}{Ringe und Moduln}{subsection.2.3.2}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {2.3.2}Ringe und Moduln }{49}{subsection.2.3.2}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Definition eines Rings}{49}{section*.81}\protected@file@percent } +\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {2.3}{\ignorespaces Der Ring der ganzen Gausschen Zahlen besteht aus den ganzahligen Gitterpunkten in der Gausschen Zahlenebene \relax }}{50}{figure.caption.83}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:vektorenmatrizen:fig:ganzgauss}{{2.3}{50}{Der Ring der ganzen Gausschen Zahlen besteht aus den ganzahligen Gitterpunkten in der Gausschen Zahlenebene \relax }{figure.caption.83}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Beispiele von Ringen}{50}{section*.82}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Einheiten}{51}{section*.84}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Nullteiler}{51}{section*.85}\protected@file@percent } +\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {2.4}{\ignorespaces Ideale im Ring der ganzen Gaussschen Zahlen $\mathbb {Z}[i]$. F\IeC {\"u}r jedes Element $r\in \mathbb {Z}[i]$ ist die Menge $r\mathbb {Z}[i]$ ein ein Ideal in $\mathbb {Z}[i]$. Links das Ideal $(1+2i)\mathbb {Z}[i]$ (blau), rechts das Ideal $(1+i)\mathbb {Z}[i]$ (rot). \relax }}{52}{figure.caption.88}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:vektorenmatrizen:fig:ideale}{{2.4}{52}{Ideale im Ring der ganzen Gaussschen Zahlen $\mathbb {Z}[i]$. Für jedes Element $r\in \mathbb {Z}[i]$ ist die Menge $r\mathbb {Z}[i]$ ein ein Ideal in $\mathbb {Z}[i]$. Links das Ideal $(1+2i)\mathbb {Z}[i]$ (blau), rechts das Ideal $(1+i)\mathbb {Z}[i]$ (rot). \relax }{figure.caption.88}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Homomorphismus}{52}{section*.86}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Ideale}{52}{section*.87}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:grundlagen:subsection:algebren}{{2.3.3}{53}{Algebren}{subsection.2.3.3}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {2.3.3}Algebren }{53}{subsection.2.3.3}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:vektorenmatrizen:eqn:algebrakommutativ}{{2.12}{53}{Algebren}{equation.2.3.12}{}} +\newlabel{buch:vektorenmatrizen:eqn:algebralinear}{{2.13}{53}{Algebren}{equation.2.3.13}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Die Algebra der Funktionen $\Bbbk ^X$}{54}{section*.89}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Die Algebra der stetigen Funktionen $C([a,b])$}{54}{section*.90}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:koerper}{{2.3.4}{54}{Körper}{subsection.2.3.4}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {2.3.4}K\IeC {\"o}rper }{54}{subsection.2.3.4}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:section:hadamard-algebra}{{2.4}{55}{Hadamard-Algebra}{section.2.4}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {2.4}Hadamard-Algebra }{55}{section.2.4}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:vektorenmatrizen:subsection:hadamard-produkt}{{2.4.1}{55}{Hadamard-Produkt}{subsection.2.4.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {2.4.1}Hadamard-Produkt }{55}{subsection.2.4.1}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:vektorenmatrizen:subsection:vertraeglichkeit}{{2.4.2}{56}{Hadamard-Produkt und Matrizenalgebra}{subsection.2.4.2}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {2.4.2}Hadamard-Produkt und Matrizenalgebra }{56}{subsection.2.4.2}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Unvertr\IeC {\"a}glichkeit von Hadamard- und Matrizen-Produkt}{56}{section*.91}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Einbettung der Hadamard-Algebra ein eine Matrizenalgebra}{56}{section*.92}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Beispiel: Faltung und Fourier-Theorie}{57}{section*.93}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:vektorenmatrizen:subsection:weitere}{{2.4.3}{57}{Weitere Verknüpfungen}{subsection.2.4.3}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {2.4.3}Weitere Verkn\IeC {\"u}pfungen }{57}{subsection.2.4.3}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Transposition}{57}{section*.94}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Frobeniusnorm}{57}{section*.95}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Skalarprodukt}{58}{section*.96}\protected@file@percent } +\newlabel{1001}{{2.1}{58}{Ãœbungsaufgaben}{problemcounter.2.1}{}} +\newlabel{buch:1001:inverse}{{2.14}{59}{Ãœbungsaufgaben}{equation.2.4.14}{}} +\newlabel{1002}{{2.2}{59}{Ãœbungsaufgaben}{problemcounter.2.2}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {chapter}{\numberline {3}Polynome }{61}{chapter.3}\protected@file@percent } +\@writefile{lof}{\addvspace {10\p@ }} +\@writefile{lot}{\addvspace {10\p@ }} +\newlabel{buch:chapter:polynome}{{3}{61}{Polynome}{chapter.3}{}} +\newlabel{buch:eqn:polynome:polynom}{{3.1}{61}{Polynome}{equation.3.0.1}{}} +\newlabel{buch:eqn:polynome:beispiel}{{3.2}{61}{Polynome}{equation.3.0.2}{}} +\newlabel{buch:eqn:polynome:basic}{{3.3}{61}{Polynome}{equation.3.0.3}{}} +\newlabel{buch:eqn:polynome:faltung}{{3.4}{62}{Polynome}{equation.3.0.4}{}} +\newlabel{buch:section:polynome:definitionen}{{3.1}{62}{Definitionen}{section.3.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {3.1}Definitionen }{62}{section.3.1}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:polynome:skalare}{{3.1.1}{62}{Skalare}{subsection.3.1.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {3.1.1}Skalare }{62}{subsection.3.1.1}\protected@file@percent } +\newlabel{summenzeichenkonvention}{{3.1.1}{63}{Skalare}{satz.3.1}{}} +\newlabel{buch:subsection:polynome:ring}{{3.1.2}{63}{Der Polynomring}{subsection.3.1.2}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {3.1.2}Der Polynomring }{63}{subsection.3.1.2}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:polynome:grad}{{3.1.3}{64}{Grad}{subsection.3.1.3}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {3.1.3}Grad }{64}{subsection.3.1.3}\protected@file@percent } +\newlabel{lemma:rechenregelnfuerpolynomgrad}{{3.3}{64}{}{satz.3.3}{}} +\newlabel{buch:eqn:polynome:gradsumme}{{3.5}{64}{}{equation.3.1.5}{}} +\newlabel{buch:eqn:polynome:gradprodukt}{{3.6}{64}{}{equation.3.1.6}{}} +\newlabel{buch:eqn:polynome:gradskalar}{{3.7}{64}{}{equation.3.1.7}{}} +\newlabel{buch:eqn:definitionen:nullteilerbeispiel}{{3.8}{65}{Grad}{equation.3.1.8}{}} +\newlabel{buch:eqn:polynome:gradsummeexakt}{{3.9}{65}{}{equation.3.1.9}{}} +\newlabel{buch:eqn:polynome:gradproduktexakt}{{3.10}{65}{}{equation.3.1.10}{}} +\newlabel{buch:eqn:polynome:gradskalarexakt}{{3.11}{65}{}{equation.3.1.11}{}} +\newlabel{buch:def:definitionen:polynomfilterung}{{3.6}{65}{}{satz.3.6}{}} +\newlabel{buch:subsection:polynome:teilbarkeit}{{3.1.4}{66}{Teilbarkeit}{subsection.3.1.4}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {3.1.4}Teilbarkeit }{66}{subsection.3.1.4}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Polynomdivision}{66}{section*.98}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:polynome:eqn:divisionsaufgabe}{{3.12}{66}{Polynomdivision}{equation.3.1.12}{}} +\newlabel{buch:polynome:eqn:divisionsaufgabe}{{3.13}{67}{Polynomdivision}{equation.3.1.13}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Euklidische Ringe und Faktorzerlegung}{67}{section*.99}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:20-polynome:def:euklidischerring-2}{{2}{67}{}{Item.22}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Irreduzible Polynome}{68}{section*.100}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Faktorisierung in einem Polynomring}{68}{section*.101}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:polynome:potenzreihen}{{3.1.5}{68}{Formale Potenzreihen}{subsection.3.1.5}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {3.1.5}Formale Potenzreihen }{68}{subsection.3.1.5}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:section:polynome:vektoren}{{3.2}{68}{Polynome als Vektoren}{section.3.2}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {3.2}Polynome als Vektoren }{68}{section.3.2}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:polynome:beliebigergrad}{{3.2.1}{69}{Polynome beliebigen Grades}{subsection.3.2.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {3.2.1}Polynome beliebigen Grades }{69}{subsection.3.2.1}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:polynome:multiplikativestruktur}{{3.2.2}{70}{Multiplikative Struktur}{subsection.3.2.2}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {3.2.2}Multiplikative Struktur }{70}{subsection.3.2.2}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:polynome:section:matrizen}{{3.3}{70}{Polynommultiplikation mit Matrizen}{section.3.3}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {3.3}Polynommultiplikation mit Matrizen }{70}{section.3.3}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:polynome:section:minimalpolynom}{{3.4}{70}{Minimalpolynom}{section.3.4}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {3.4}Minimalpolynom }{70}{section.3.4}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {chapter}{\numberline {4}Endliche K\IeC {\"o}rper }{71}{chapter.4}\protected@file@percent } +\@writefile{lof}{\addvspace {10\p@ }} +\@writefile{lot}{\addvspace {10\p@ }} +\newlabel{buch:chapter:endliche-koerper}{{4}{71}{Endliche Körper}{chapter.4}{}} +\newlabel{buch:section:euklid}{{4.1}{71}{Der euklidische Algorithmus}{section.4.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {4.1}Der euklidische Algorithmus }{71}{section.4.1}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {4.1.1}Ganze Zahlen}{71}{subsection.4.1.1}\protected@file@percent } +\newlabel{lifting:euklid:raqb}{{4.1}{71}{Ganze Zahlen}{equation.4.1.1}{}} +\newlabel{buch:endlichekoerper:beispiel1}{{4.1.1}{72}{Ganze Zahlen}{equation.4.1.1}{}} +\newlabel{buch:endlichekoerper:subsection:matrixschreibweise}{{4.1.2}{73}{Matrixschreibweise}{subsection.4.1.2}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {4.1.2}Matrixschreibweise }{73}{subsection.4.1.2}\protected@file@percent } +\newlabel{lifting:euklid}{{4.2}{73}{Euklid}{satz.4.2}{}} +\newlabel{buch:endlichekoerper:subsection:matrixschreibweise}{{4.1.3}{74}{Vereinfachte Durchführung}{subsection.4.1.3}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {4.1.3}Vereinfachte Durchf\IeC {\"u}hrung }{74}{subsection.4.1.3}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:endlichekoerper:eqn:cdrekursion}{{4.2}{75}{Vereinfachte Durchführung}{equation.4.1.2}{}} +\newlabel{buch:endlichekoerper:eqn:cdinitial}{{4.3}{75}{Vereinfachte Durchführung}{equation.4.1.3}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {4.1.4}Polynome}{76}{subsection.4.1.4}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:section:galoiskoerper}{{4.2}{77}{Galois-Körper}{section.4.2}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {4.2}Galois-K\IeC {\"o}rper }{77}{section.4.2}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:arithmetik-modulo-p}{{4.2.1}{78}{Arithmetik modulo $p$}{subsection.4.2.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {4.2.1}Arithmetik modulo $p$ }{78}{subsection.4.2.1}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Restklassenring}{78}{section*.103}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Division in $\mathbb {Z}/n\mathbb {Z}$}{79}{section*.104}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:endliche-koerper:teilerfremd}{{4.4}{79}{Division in $\mathbb {Z}/n\mathbb {Z}$}{equation.4.2.4}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Der kleine Satz von Fermat}{80}{section*.105}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:endliche-koerper:satz:fermat}{{4.7}{80}{Kleiner Satz von Fermat}{satz.4.7}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Der Satz von Wilson}{81}{section*.106}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:charakteristik}{{4.2.2}{81}{Charakteristik}{subsection.4.2.2}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {4.2.2}Charakteristik }{81}{subsection.4.2.2}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Primk\IeC {\"o}rper}{82}{section*.107}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Teilbarkeit von Binomialkoeffizienten}{82}{section*.108}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:endliche-koerper:satz:binom}{{4.12}{82}{}{satz.4.12}{}} +\newlabel{buch:endliche-koerper:satz:binomk}{{4.13}{82}{}{satz.4.13}{}} +\newlabel{buch:endliche-koerper:eqn:a+b^p^k}{{4.5}{82}{}{equation.4.2.5}{}} +\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {4.1}{\ignorespaces Binomialkoeffizienten module $2$ im Pascal-Dreieck. Auf den rot hinterlegten Zeilen, die zu Exponenten der Form $2^k$ geh\IeC {\"o}ren, sind alle Koeffizienten ausser dem ersten und letzten durch $2$ teilbar. \relax }}{83}{figure.caption.109}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:endliche-koerper:fig:binomial2}{{4.1}{83}{Binomialkoeffizienten module $2$ im Pascal-Dreieck. Auf den rot hinterlegten Zeilen, die zu Exponenten der Form $2^k$ gehören, sind alle Koeffizienten ausser dem ersten und letzten durch $2$ teilbar. \relax }{figure.caption.109}{}} +\newlabel{buch:endliche-koerper:eqn:a+b^p}{{4.6}{83}{Teilbarkeit von Binomialkoeffizienten}{equation.4.2.6}{}} +\newlabel{buch:endliche-koerper:satz:binomFp}{{4.14}{83}{}{satz.4.14}{}} +\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {4.2}{\ignorespaces Binomialkoeffizienten module $5$ im Pascal-Dreieck. Die von $0$ verschiedenen Reste werden durch Farben dargestellt: $1=\text {schwarz}$, $2=\text {\color {farbe2}rot}$, $3=\text {\color {farbe3}gr\IeC {\"u}n}$, $4=\text {\color {farbe4}blau}$. Auf den gelb hinterlegten Zeilen, die zu Exponenten der Form $5^k$ geh\IeC {\"o}ren, sind alle Koeffizienten ausser dem ersten und letzten durch $5$ teilbar. \relax }}{84}{figure.caption.110}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:endliche-koerper:fig:binomial5}{{4.2}{84}{Binomialkoeffizienten module $5$ im Pascal-Dreieck. Die von $0$ verschiedenen Reste werden durch Farben dargestellt: $1=\text {schwarz}$, $2=\text {\color {farbe2}rot}$, $3=\text {\color {farbe3}grün}$, $4=\text {\color {farbe4}blau}$. Auf den gelb hinterlegten Zeilen, die zu Exponenten der Form $5^k$ gehören, sind alle Koeffizienten ausser dem ersten und letzten durch $5$ teilbar. \relax }{figure.caption.110}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Frobenius-Automorphismus}{84}{section*.111}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:endliche-koerper:fig:binomischeformel}{{4.7}{84}{Frobenius-Automorphismus}{equation.4.2.7}{}} +\newlabel{buch:section:wurzeln}{{4.3}{85}{Wurzeln}{section.4.3}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {4.3}Wurzeln }{85}{section.4.3}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:irreduziblepolynome}{{4.3.1}{85}{Irreduzible Polynome}{subsection.4.3.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {4.3.1}Irreduzible Polynome }{85}{subsection.4.3.1}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:koerpererweiterungen}{{4.3.2}{87}{Körpererweiterungen}{subsection.4.3.2}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {4.3.2}K\IeC {\"o}rpererweiterungen }{87}{subsection.4.3.2}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Erweiterung mit einem irreduziblen Polynom}{87}{section*.112}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:endlichekoerper:eqn:ausdruecke}{{4.8}{87}{Erweiterung mit einem irreduziblen Polynom}{equation.4.3.8}{}} +\newlabel{buch:endlichekoerper:eqn:reduktion}{{4.9}{87}{Erweiterung mit einem irreduziblen Polynom}{equation.4.3.9}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Matrixrealisierung der Multiplikation mit $\alpha $}{87}{section*.113}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Inverse}{88}{section*.114}\protected@file@percent } +\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {4.3}{\ignorespaces Additions- und Multiplikationstabelle f\IeC {\"u}r das Rechnen im Galois-K\IeC {\"o}rper $\mathbb {F}_7$. Die multiplikative Inverse eines Elements in $a\in \mathbb {F}_7^*$ findet man, indem man in der Multiplikationstabelle in der Zeile $a$ die Spalte mit der $1$ sucht, diese Spalte ist mit der multiplikativen Inversen von $a$ angeschrieben. \relax }}{90}{figure.caption.115}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:endlichekoerper:fig:additionmultiplikation}{{4.3}{90}{Additions- und Multiplikationstabelle für das Rechnen im Galois-Körper $\mathbb {F}_7$. Die multiplikative Inverse eines Elements in $a\in \mathbb {F}_7^*$ findet man, indem man in der Multiplikationstabelle in der Zeile $a$ die Spalte mit der $1$ sucht, diese Spalte ist mit der multiplikativen Inversen von $a$ angeschrieben. \relax }{figure.caption.115}{}} +\newlabel{buch:endlichekoerper:beispiel:inversemitmatrix}{{4.3.2}{90}{Inverse}{figure.caption.115}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Algebraische Konstruktion}{91}{section*.116}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Reduktion modulo $m$}{91}{section*.117}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Multiplikative Inverse}{92}{section*.118}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:zerfaellungskoerper}{{4.3.3}{94}{Zerfällungskörper}{subsection.4.3.3}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {4.3.3}Zerf\IeC {\"a}llungsk\IeC {\"o}rper }{94}{subsection.4.3.3}\protected@file@percent } +\newlabel{3004}{{4.1}{94}{Ãœbungsaufgaben}{problemcounter.4.1}{}} +\newlabel{3003}{{4.2}{96}{Ãœbungsaufgaben}{problemcounter.4.2}{}} +\newlabel{3002}{{4.3}{97}{Ãœbungsaufgaben}{problemcounter.4.3}{}} +\newlabel{3001}{{4.4}{97}{Ãœbungsaufgaben}{problemcounter.4.4}{}} +\newlabel{3005}{{4.5}{98}{Ãœbungsaufgaben}{problemcounter.4.5}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {chapter}{\numberline {5}Eigenwerte und Eigenvektoren }{101}{chapter.5}\protected@file@percent } +\@writefile{lof}{\addvspace {10\p@ }} +\@writefile{lot}{\addvspace {10\p@ }} +\newlabel{buch:chapter:eigenwerte-und-eigenvektoren}{{5}{101}{Eigenwerte und Eigenvektoren}{chapter.5}{}} +\newlabel{buch:section:grundlagen}{{5.1}{101}{Grundlagen}{section.5.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {5.1}Grundlagen }{101}{section.5.1}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:kern-und-bild}{{5.1.1}{101}{Kern und Bild von Matrixpotenzen}{subsection.5.1.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {5.1.1}Kern und Bild von Matrixpotenzen }{101}{subsection.5.1.1}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:eigenwerte:eqn:Jkchain}{{5.1}{102}{Kern und Bild von Matrixpotenzen}{equation.5.1.1}{}} +\newlabel{buch:eigenwerte:eqn:Kkchain}{{5.2}{102}{Kern und Bild von Matrixpotenzen}{equation.5.1.2}{}} +\newlabel{buch:eigenwerte:eqn:Jkchain}{{5.1.1}{102}{Kern und Bild von Matrixpotenzen}{equation.5.1.2}{}} +\newlabel{buch:eigenwerte:eqn:Kkchain}{{5.1.1}{102}{Kern und Bild von Matrixpotenzen}{equation.5.1.2}{}} +\newlabel{buch:eigenwerte:satz:ketten}{{5.2}{102}{}{satz.5.2}{}} +\newlabel{buch:eigenwerte:def:KundJ}{{5.4}{102}{}{satz.5.4}{}} +\newlabel{buch:subsection:invariante-unterraeume}{{5.1.2}{103}{Invariante Unterräume}{subsection.5.1.2}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {5.1.2}Invariante Unterr\IeC {\"a}ume }{103}{subsection.5.1.2}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:eigenwerte:satz:KJinvariant}{{5.6}{103}{}{satz.5.6}{}} +\newlabel{buch:eigenwerte:satz:fJinj}{{5.8}{103}{}{satz.5.8}{}} +\newlabel{buch:subsection:nilpotente-matrizen}{{5.1.3}{104}{Nilpotente Matrizen}{subsection.5.1.3}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {5.1.3}Nilpotente Matrizen }{104}{subsection.5.1.3}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:eigenwerte:satz:fJinj}{{5.1.3}{104}{Nilpotente Matrizen}{subsection.5.1.3}{}} +\newlabel{buch:eigenwerte:def:nilpotent}{{5.9}{104}{}{satz.5.9}{}} +\newlabel{buch:eigenwerte:satz:nnilpotent}{{5.10}{105}{}{satz.5.10}{}} +\newlabel{buch:eigenwerte:eqn:nnilpotent}{{5.3}{105}{}{equation.5.1.3}{}} +\newlabel{buch:eigenwerte:satz:allgnilpotent}{{5.12}{105}{}{satz.5.12}{}} +\newlabel{buch:eigenwerte:eqn:allgnilpotent}{{5.4}{105}{}{equation.5.1.4}{}} +\newlabel{buch:subsection:eigenwerte-und-eigenvektoren}{{5.1.4}{105}{Eigenwerte und Eigenvektoren}{subsection.5.1.4}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {5.1.4}Eigenwerte und Eigenvektoren }{105}{subsection.5.1.4}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:verallgemeinerte-eigenraeume}{{5.1.5}{107}{Verallgemeinerte Eigenräume}{subsection.5.1.5}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {5.1.5}Verallgemeinerte Eigenr\IeC {\"a}ume }{107}{subsection.5.1.5}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:zerlegung-in-invariante-unterraeume}{{5.1.6}{108}{Zerlegung in invariante Unterräume}{subsection.5.1.6}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {5.1.6}Zerlegung in invariante Unterr\IeC {\"a}ume }{108}{subsection.5.1.6}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:eigenwerte:satz:zerlegung-in-eigenraeume}{{5.17}{108}{}{satz.5.17}{}} +\newlabel{buch:subsection:das-charakteristische-polynom}{{5.1.7}{109}{Das charakteristische Polynom}{subsection.5.1.7}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {5.1.7}Das charakteristische Polynom }{109}{subsection.5.1.7}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:grundlagen:eqn:cayley-hamilton-beispiel}{{5.5}{110}{Das charakteristische Polynom}{equation.5.1.5}{}} +\newlabel{buch:section:normalformen}{{5.2}{111}{Normalformen}{section.5.2}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {5.2}Normalformen }{111}{section.5.2}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {5.2.1}Diagonalform}{111}{subsection.5.2.1}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:jordan-normalform}{{5.2.2}{111}{Jordan-Normalform}{subsection.5.2.2}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {5.2.2}Jordan-Normalform }{111}{subsection.5.2.2}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:eigenwerte:eqn:allgnilpotent}{{5.6}{112}{Jordan-Normalform}{equation.5.2.6}{}} +\newlabel{buch:eigenwerte:satz:jordannormalform}{{5.20}{113}{}{satz.5.20}{}} +\newlabel{buch:subsection:reelle-normalform}{{5.2.3}{114}{Reelle Normalform}{subsection.5.2.3}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {5.2.3}Reelle Normalform }{114}{subsection.5.2.3}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:obere-hessenberg-form}{{5.2.4}{114}{Obere Hessenberg-Form}{subsection.5.2.4}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {5.2.4}Obere Hessenberg-Form }{114}{subsection.5.2.4}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:section:funktionen-einer-matrix}{{5.3}{114}{Funktionen einer Matrix}{section.5.3}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {5.3}Funktionen einer Matrix }{114}{section.5.3}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:polynom-funktionen}{{5.3.1}{114}{Polynom-Funktionen}{subsection.5.3.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {5.3.1}Polynom-Funktionen }{114}{subsection.5.3.1}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:eigenwerte:eqn:Jnkpotenz}{{5.7}{114}{}{equation.5.3.7}{}} +\newlabel{buch:eigenwerte:eqn:Jnkpotenz}{{5.3.1}{115}{Polynom-Funktionen}{equation.5.3.7}{}} +\newlabel{buch:eigenwerte:eqn:nichtminimalpolynom}{{5.8}{116}{Polynom-Funktionen}{equation.5.3.8}{}} +\newlabel{buch:eigenwerte:satz:reduktion}{{5.26}{116}{}{satz.5.26}{}} +\newlabel{buch:subsection:approximation}{{5.3.2}{117}{Approximation von $f(A)$}{subsection.5.3.2}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {5.3.2}Approximation von $f(A)$ }{117}{subsection.5.3.2}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:potenzreihen}{{5.3.3}{118}{Potenzreihen}{subsection.5.3.3}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {5.3.3}Potenzreihen }{118}{subsection.5.3.3}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:eqn:gelfand-grenzwert}{{5.9}{118}{Potenzreihen}{equation.5.3.9}{}} +\newlabel{buch:definition:spektralradius}{{5.29}{118}{}{satz.5.29}{}} +\newlabel{buch:subsection:spektralradius}{{5.3.4}{118}{Gelfand-Radius und Eigenwerte}{subsection.5.3.4}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {5.3.4}Gelfand-Radius und Eigenwerte }{118}{subsection.5.3.4}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Spezialfall: Diagonalisierbare Matrizen}{118}{section*.121}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:spektralradius:eqn:eigenwerte}{{5.10}{119}{Spezialfall: Diagonalisierbare Matrizen}{equation.5.3.10}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Blockmatrizen}{119}{section*.122}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:spektralradius:eqn:blockmatrix}{{5.11}{119}{Blockmatrizen}{equation.5.3.11}{}} +\newlabel{buch:spektralradius:lemma:diagonalbloecke}{{5.30}{119}{}{satz.5.30}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Jordan-Bl\IeC {\"o}cke}{120}{section*.123}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:spektralradius:eqn:jordan}{{5.12}{120}{Jordan-Blöcke}{equation.5.3.12}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Iterationsfolgen}{120}{section*.124}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:spektralradius:satz:grenzwert}{{5.31}{120}{}{satz.5.31}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Der Satz von Gelfand}{121}{section*.125}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:satz:gelfand}{{5.32}{121}{Gelfand}{satz.5.32}{}} +\newlabel{buch:section:numerische-verfahren-eigenwerte}{{5.4}{122}{Numerische Verfahren zur Eigenwertbestimmung}{section.5.4}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {5.4}Numerische Verfahren zur Eigenwertbestimmung }{122}{section.5.4}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:section:spektraltheorie}{{5.5}{122}{Spektraltheorie}{section.5.5}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {5.5}Spektraltheorie }{122}{section.5.5}\protected@file@percent } +\newlabel{4001}{{5.1}{122}{Ãœbungsaufgaben}{problemcounter.5.1}{}} +\newlabel{4001:logvalue}{{5.13}{122}{Ãœbungsaufgaben}{equation.5.5.13}{}} +\newlabel{4002}{{5.2}{122}{Ãœbungsaufgaben}{problemcounter.5.2}{}} +\newlabel{4003}{{5.3}{123}{Ãœbungsaufgaben}{problemcounter.5.3}{}} +\newlabel{4003:potenz}{{5.14}{123}{Ãœbungsaufgaben}{equation.5.5.14}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {chapter}{\numberline {6}Permutationen }{125}{chapter.6}\protected@file@percent } +\@writefile{lof}{\addvspace {10\p@ }} +\@writefile{lot}{\addvspace {10\p@ }} +\newlabel{buch:chapter:permutationen}{{6}{125}{Permutationen}{chapter.6}{}} +\newlabel{buch:section:permutationen-einer-endlichen-menge}{{6.1}{125}{Permutationen einer endlichen Menge}{section.6.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {6.1}Permutationen einer endlichen Menge }{125}{section.6.1}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {6.1.1}Permutationen als $2\times n$-Matrizen}{125}{subsection.6.1.1}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:zyklenzerlegung}{{6.1.2}{126}{Zyklenzerlegung}{subsection.6.1.2}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {6.1.2}Zyklenzerlegung }{126}{subsection.6.1.2}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {6.1.3}Konjugierte Elemente in $S_n$}{127}{subsection.6.1.3}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:permutationen:eqn:konjpot}{{6.1}{127}{Konjugierte Elemente in $S_n$}{equation.6.1.1}{}} +\newlabel{buch:section:permutationen-und-transpositionen}{{6.2}{127}{Permutationen und Transpositionen}{section.6.2}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {6.2}Permutationen und Transpositionen }{127}{section.6.2}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {6.2.1}Zyklus und Permutationen aus Transpositionen}{128}{subsection.6.2.1}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {6.2.2}Signum einer Permutation}{128}{subsection.6.2.2}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:section:permutationsmatrizen}{{6.3}{129}{Permutationsmatrizen}{section.6.3}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {6.3}Permutationsmatrizen }{129}{section.6.3}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {6.3.1}Matrizen}{130}{subsection.6.3.1}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {6.3.2}Transpositionen}{130}{subsection.6.3.2}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {6.3.3}Determinante und Vorzeichen}{131}{subsection.6.3.3}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:section:determinante}{{6.4}{132}{Determinante}{section.6.4}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {6.4}Determinante }{132}{section.6.4}\protected@file@percent } +\newlabel{5001}{{6.1}{132}{Ãœbungsaufgaben}{problemcounter.6.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {chapter}{\numberline {7}Matrizengruppen }{133}{chapter.7}\protected@file@percent } +\@writefile{lof}{\addvspace {10\p@ }} +\@writefile{lot}{\addvspace {10\p@ }} +\newlabel{buch:chapter:matrizengruppen}{{7}{133}{Matrizengruppen}{chapter.7}{}} +\newlabel{buch:section:symmetrien}{{7.1}{133}{Symmetrien}{section.7.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {7.1}Symmetrien }{133}{section.7.1}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:section:lie-gruppen}{{7.2}{133}{Lie-Gruppen}{section.7.2}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {7.2}Lie-Gruppen }{133}{section.7.2}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:section:lie-algebren}{{7.3}{133}{Lie-Algebren}{section.7.3}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {7.3}Lie-Algebren }{133}{section.7.3}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:section:homogene-raeume}{{7.4}{133}{Homogene Räume}{section.7.4}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {7.4}Homogene R\IeC {\"a}ume }{133}{section.7.4}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {chapter}{\numberline {8}Graphen }{135}{chapter.8}\protected@file@percent } +\@writefile{lof}{\addvspace {10\p@ }} +\@writefile{lot}{\addvspace {10\p@ }} +\newlabel{buch:chapter:graphen}{{8}{135}{Graphen}{chapter.8}{}} +\newlabel{buch:section:beschreibung-von-graphen-mit-matrizen}{{8.1}{135}{Beschreibung von Graphen mit Matrizen}{section.8.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {8.1}Beschreibung von Graphen mit Matrizen }{135}{section.8.1}\protected@file@percent } +\newlabel{subsection:definition-von-graphen}{{8.1.1}{136}{Definition von Graphen}{subsection.8.1.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {8.1.1}Definition von Graphen }{136}{subsection.8.1.1}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Ungerichtete Graphen}{136}{section*.129}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:def:ungerichteter-graph}{{8.1}{136}{}{satz.8.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Gerichtete Graphen}{136}{section*.130}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:def:gerichteter-graph}{{8.2}{136}{}{satz.8.2}{}} +\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {8.1}{\ignorespaces Adjazenz-, Inzidenz- und Gradmatrix eines ungerichteten Graphen mit $5$ Knoten und $7$ Kanten. \relax }}{137}{figure.caption.132}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:graphen:fig:adjazenzu}{{8.1}{137}{Adjazenz-, Inzidenz- und Gradmatrix eines ungerichteten Graphen mit $5$ Knoten und $7$ Kanten. \relax }{figure.caption.132}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Adjazenzmatrix}{137}{section*.131}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:graphen:eqn:linkmatrix}{{8.1}{137}{Adjazenzmatrix}{equation.8.1.1}{}} +\newlabel{buch:graphen:eqn:linkmatrix}{{8.2}{137}{Adjazenzmatrix}{equation.8.1.2}{}} +\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {8.2}{\ignorespaces Adjazenz-, Inzidenz- und Gradmatrix eines gerichteten Graphen mit $5$ Knoten und $7$ Kanten. \relax }}{138}{figure.caption.133}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:graphen:fig:adjazenzd}{{8.2}{138}{Adjazenz-, Inzidenz- und Gradmatrix eines gerichteten Graphen mit $5$ Knoten und $7$ Kanten. \relax }{figure.caption.133}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Adjazenzmatrix und die Anzahl der Pfade}{138}{section*.134}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:graphen:pfade-der-laenge-n}{{8.3}{138}{}{satz.8.3}{}} +\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {8.3}{\ignorespaces Peterson-Graph mit zehn Knoten. \relax }}{139}{figure.caption.135}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:figure:peterson}{{8.3}{139}{Peterson-Graph mit zehn Knoten. \relax }{figure.caption.135}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Beschriftete Graphen}{140}{section*.136}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {8.1.2}Inzidenzmatrix}{140}{subsection.8.1.2}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Beschriftete Graphen}{140}{section*.137}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Inzidenzmatrix und Adjazenzmatrix}{141}{section*.138}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Gradmatrix}{141}{section*.139}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Gerichtete Graphen}{141}{section*.140}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Anwendung: Netlist}{141}{section*.141}\protected@file@percent } +\newlabel{subsection:adjazenz-und-laplace-matrix}{{8.1.3}{141}{Die Adjazenzmatrix und Laplace-Matrix}{subsection.8.1.3}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {8.1.3}Die Adjazenzmatrix und Laplace-Matrix }{141}{subsection.8.1.3}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:def:adjazenz-matrix}{{8.7}{142}{}{satz.8.7}{}} +\newlabel{buch:eqn:ajazenz-matrix}{{8.3}{142}{}{equation.8.1.3}{}} +\newlabel{buch:section:spektrale-graphentheorie}{{8.2}{142}{Spektrale Graphentheorie}{section.8.2}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {8.2}Spektrale Graphentheorie }{142}{section.8.2}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:section:wavelets-auf-graphen}{{8.3}{142}{Wavelets auf Graphen}{section.8.3}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {8.3}Wavelets auf Graphen }{142}{section.8.3}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {8.3.1}Funktionen auf einem Graphen und die Laplace-Matrix}{142}{subsection.8.3.1}\protected@file@percent } +\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {8.4}{\ignorespaces Beispiel Graph zur Illustration der verschiedenen Basen auf einem Graphen. \relax }}{143}{figure.caption.142}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:graphen:fig:kreis}{{8.4}{143}{Beispiel Graph zur Illustration der verschiedenen Basen auf einem Graphen. \relax }{figure.caption.142}{}} +\newlabel{buch:subsection:standardbasis-und-eigenbasis}{{8.3.2}{143}{Standardbasis und Eigenbasis}{subsection.8.3.2}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {8.3.2}Standardbasis und Eigenbasis }{143}{subsection.8.3.2}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:wavelet-basen}{{8.3.3}{144}{Wavelet-Basen}{subsection.8.3.3}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {8.3.3}Wavelet-Basen }{144}{subsection.8.3.3}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {chapter}{\numberline {9}Wahrscheinlichkeitsmatrizen }{145}{chapter.9}\protected@file@percent } +\@writefile{lof}{\addvspace {10\p@ }} +\@writefile{lot}{\addvspace {10\p@ }} +\newlabel{buch:chapter:wahrscheinlichkeit}{{9}{145}{Wahrscheinlichkeitsmatrizen}{chapter.9}{}} +\newlabel{buch:section:google-matrix}{{9.1}{145}{Google-Matrix}{section.9.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {9.1}Google-Matrix }{145}{section.9.1}\protected@file@percent } +\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {9.1}{\ignorespaces Modell-Internet als Beispiel f\IeC {\"u}r die Link-Matrix und die Google-Matrix. \relax }}{146}{figure.caption.143}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:figure:modellinternet}{{9.1}{146}{Modell-Internet als Beispiel für die Link-Matrix und die Google-Matrix. \relax }{figure.caption.143}{}} +\newlabel{buch:subsection:modell-fuer-webseitenbesucher}{{9.1.1}{146}{Ein Modell für Webseitenbesucher}{subsection.9.1.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {9.1.1}Ein Modell f\IeC {\"u}r Webseitenbesucher }{146}{subsection.9.1.1}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:wahrscheinlichkeitsinterpretation}{{9.1.2}{146}{Wahrscheinlichkeitsinterpretation}{subsection.9.1.2}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {9.1.2}Wahrscheinlichkeitsinterpretation }{146}{subsection.9.1.2}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Ereignisse und Wahrscheinlichkeiten}{146}{section*.144}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Bedingte Wahrscheinlichkeit}{147}{section*.145}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Totale Wahrscheinlichkeit}{147}{section*.146}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:google:eqn:totalewahrscheinlichkeit}{{9.1}{147}{Totale Wahrscheinlichkeit}{equation.9.1.1}{}} +\newlabel{buch:google:eqn:linkmatrixbeispiel}{{9.2}{148}{Totale Wahrscheinlichkeit}{equation.9.1.2}{}} +\newlabel{buch:subsection:freier-wille}{{9.1.3}{148}{``Freier Wille''}{subsection.9.1.3}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {9.1.3}``Freier Wille'' }{148}{subsection.9.1.3}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Erweiterung der Link-Matrix}{148}{section*.147}\protected@file@percent } +\abx@aux@cite{BRIN1998107} +\abx@aux@segm{1}{0}{BRIN1998107} +\newlabel{buch:google:eqn:composed}{{9.3}{149}{Erweiterung der Link-Matrix}{equation.9.1.3}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Die Google-Matrix}{149}{section*.148}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:google:eqn:composed}{{9.1.3}{149}{Die Google-Matrix}{section*.148}{}} +\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:eqn:google-matrix}{{9.4}{149}{Google-Matrix}{equation.9.1.4}{}} +\newlabel{buch:subsection:wahrscheinlichkeitsverteilung}{{9.1.4}{150}{Wahrscheinlichkeitsverteilung}{subsection.9.1.4}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {9.1.4}Wahrscheinlichkeitsverteilung }{150}{subsection.9.1.4}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Station\IeC {\"a}re Verteilung}{150}{section*.149}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:google:ewgleichung}{{9.5}{150}{Stationäre Verteilung}{equation.9.1.5}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Potenzverfahren}{151}{section*.150}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:section:diskrete-markov-ketten}{{9.2}{152}{Diskrete Markov-Ketten und Wahrscheinlichkeitsmatrizen}{section.9.2}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {9.2}Diskrete Markov-Ketten und Wahrscheinlichkeitsmatrizen }{152}{section.9.2}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {9.2.1}Markov-Eigenschaft}{152}{subsection.9.2.1}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:eqn:historybedingt}{{9.6}{152}{Markov-Eigenschaft}{equation.9.2.6}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Ged\IeC {\"a}chtnislosigkeit}{152}{section*.151}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Die Chapman-Kolmogorov-Gleichung}{153}{section*.152}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {9.2.2}Diskrete Markov-Kette}{153}{subsection.9.2.2}\protected@file@percent } +\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {9.2}{\ignorespaces Diskrete Markovkette mit Zust\IeC {\"a}nden $\mathcal {S}=\{1,2,3,\dots ,s\}$ und \IeC {\"U}bergangsmatrizen $T(n+1,n)$. \relax }}{154}{figure.caption.153}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:fig:diskretemarkovkette}{{9.2}{154}{Diskrete Markovkette mit Zuständen $\mathcal {S}=\{1,2,3,\dots ,s\}$ und Ãœbergangsmatrizen $T(n+1,n)$. \relax }{figure.caption.153}{}} +\newlabel{buch:section:permutationsmatrizen}{{9.2.2}{155}{Diskrete Markov-Kette}{Item.51}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Zustandswahrscheinlichkeiten}{155}{section*.154}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Zeitunabh\IeC {\"a}ngige \IeC {\"U}bergangswahrscheinlichkeiten}{155}{section*.155}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Station\IeC {\"a}re Verteilung}{155}{section*.156}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:section:permutationsmatrizen}{{9.2.2}{155}{Stationäre Verteilung}{satz.9.7}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Irreduzible Markov-Ketten}{156}{section*.157}\protected@file@percent } +\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {9.3}{\ignorespaces Diese Markov-Kette zerf\IeC {\"a}llt in verschiedene irreduzible Markov-Ketten, dere Zustandsmengen nicht miteinander kommunizieren. Solche Markov-Ketten k\IeC {\"o}nnen unabh\IeC {\"a}ngig voneinander studiert werden. \relax }}{157}{figure.caption.158}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:fig:markovzerfall}{{9.3}{157}{Diese Markov-Kette zerfällt in verschiedene irreduzible Markov-Ketten, dere Zustandsmengen nicht miteinander kommunizieren. Solche Markov-Ketten können unabhängig voneinander studiert werden. \relax }{figure.caption.158}{}} +\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {9.4}{\ignorespaces Die Konvexe Kombination von Vektoren $\mathaccentV {vec}17E{p}_1,\dots ,\mathaccentV {vec}17E{p}_n$ ist eine Summe der Form $\DOTSB \sum@ \slimits@ _{i=1}^n t_i\mathaccentV {vec}17E{p}_i$ wobei die $t_i\ge 0$ sind mit $\DOTSB \sum@ \slimits@ _{i=1}^nt_i=1$. F\IeC {\"u}r zwei Punkte bilden die konvexen Kombinationen die Verbindungsstrecke zwischen den Punkten, f\IeC {\"u}r drei Punkte in drei Dimensionen spannen die konvexen Kombinationen ein Dreieck auf. \relax }}{157}{figure.caption.160}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:fig:konvex}{{9.4}{157}{Die Konvexe Kombination von Vektoren $\vec {p}_1,\dots ,\vec {p}_n$ ist eine Summe der Form $\sum _{i=1}^n t_i\vec {p}_i$ wobei die $t_i\ge 0$ sind mit $\sum _{i=1}^nt_i=1$. Für zwei Punkte bilden die konvexen Kombinationen die Verbindungsstrecke zwischen den Punkten, für drei Punkte in drei Dimensionen spannen die konvexen Kombinationen ein Dreieck auf. \relax }{figure.caption.160}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Die konvexe Menge der station\IeC {\"a}ren Verteilungen}{158}{section*.159}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Grenzverteilung}{158}{section*.161}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Erwartungswert und Varianz}{159}{section*.162}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Erwartungswert von Werten auf \IeC {\"U}berg\IeC {\"a}ngen}{159}{section*.163}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:frage1}{{9.12}{159}{}{satz.9.12}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {9.2.3}Absorbierende Zust\IeC {\"a}nde}{160}{subsection.9.2.3}\protected@file@percent } +\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {9.5}{\ignorespaces Markov-Kette mit absorbierenden Zust\IeC {\"a}nden (blau hinterlegt). Erreicht die Markov-Kette einen absorbierenden Zustand, dann verbleibt sie f\IeC {\"u}r alle zuk\IeC {\"u}nftigen Zust\IeC {\"a}nde in diesem Zustand. \relax }}{161}{figure.caption.164}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:fig:abs}{{9.5}{161}{Markov-Kette mit absorbierenden Zuständen (blau hinterlegt). Erreicht die Markov-Kette einen absorbierenden Zustand, dann verbleibt sie für alle zukünftigen Zustände in diesem Zustand. \relax }{figure.caption.164}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Absorbtionszeit}{161}{section*.165}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:eqn:ankunftswahrscheinlichkeit}{{9.7}{161}{Absorbtionszeit}{equation.9.2.7}{}} +\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:eqn:telescope}{{9.8}{162}{Absorbtionszeit}{equation.9.2.8}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Wartezeit}{162}{section*.166}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:section:positive-vektoren-und-matrizen}{{9.3}{162}{Positive Vektoren und Matrizen}{section.9.3}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {9.3}Positive Vektoren und Matrizen }{162}{section.9.3}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:elementare-eigenschaften}{{9.3.1}{163}{Elementare Eigenschaften}{subsection.9.3.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {9.3.1}Elementare Eigenschaften }{163}{subsection.9.3.1}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:eqn:diffusion}{{9.9}{163}{Elementare Eigenschaften}{equation.9.3.9}{}} +\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {9.6}{\ignorespaces Die sechs Komponenten f\IeC {\"u}r $k=1$ bis $k=6$ der Vektoren $A^{n-1}e_1$ f\IeC {\"u}r die Matrix $A$ in \textup {\hbox {\mathsurround \z@ \normalfont (\ignorespaces \ref {buch:wahrscheinlichkeit:eqn:diffusion}\unskip \@@italiccorr )}} sind als S\IeC {\"a}ulen dargestellt. Sie zeigen, dass f\IeC {\"u}r gen\IeC {\"u}gend grosses $n$, alle Komponenten des Vektors $A^{n-1}e_1$ positiv werden. \relax }}{164}{figure.caption.167}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:fig:diffusion}{{9.6}{164}{Die sechs Komponenten für $k=1$ bis $k=6$ der Vektoren $A^{n-1}e_1$ für die Matrix $A$ in \eqref {buch:wahrscheinlichkeit:eqn:diffusion} sind als Säulen dargestellt. Sie zeigen, dass für genügend grosses $n$, alle Komponenten des Vektors $A^{n-1}e_1$ positiv werden. \relax }{figure.caption.167}{}} +\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:eqn:diffusionbloecke}{{9.10}{164}{Elementare Eigenschaften}{equation.9.3.10}{}} +\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {9.7}{\ignorespaces Die Vektoren $w\le u$ liegen im grauen Rechteck. Zwei nichtnegative Vektoren $u$ und $v$ mit $u>v$ haben keine gleichen Komponenten. Daher kann man $v$ mit einer Zahl $\vartheta =1+\varepsilon > 1$ strecken, so dass der gestreckte Vektor $(1+\varepsilon )v$ gerade noch im grauen Rechteck liegt: $u\ge (1+\varepsilon )v$. Streckung mit einem gr\IeC {\"o}sseren Faktor f\IeC {\"u}hrt dagegen aus dem Rechteck hinaus. \relax }}{165}{figure.caption.168}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:figure:trenn}{{9.7}{165}{Die Vektoren $w\le u$ liegen im grauen Rechteck. Zwei nichtnegative Vektoren $u$ und $v$ mit $u>v$ haben keine gleichen Komponenten. Daher kann man $v$ mit einer Zahl $\vartheta =1+\varepsilon > 1$ strecken, so dass der gestreckte Vektor $(1+\varepsilon )v$ gerade noch im grauen Rechteck liegt: $u\ge (1+\varepsilon )v$. Streckung mit einem grösseren Faktor führt dagegen aus dem Rechteck hinaus. \relax }{figure.caption.168}{}} +\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:satz:trenntrick}{{9.19}{165}{Trenntrick}{satz.9.19}{}} +\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:satz:vergleichstrick}{{9.20}{165}{Vergleichstrick}{satz.9.20}{}} +\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:eqn:Adpositiv}{{9.11}{165}{Elementare Eigenschaften}{equation.9.3.11}{}} +\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {9.8}{\ignorespaces Eine positive Matrix $A$ bildet nichtnegative Vektoren in positive Vektoren ab (Korollar~\ref {buch:wahrscheinlichkeit:satz:Au>0korollar}). Zwei verschiedene Vektoren auf einer Seitenfl\IeC {\"a}che erf\IeC {\"u}llen $u\ge v$, aber nicht $u>v$, da sie sich in der Koordinaten $x_2$ nicht unterscheiden. Die Bilder unter $A$ unterscheiden sich dann auch in $x_2$, es gilt $Au>Av$ (siehe auch Satz~\ref {buch:wahrscheinlichkeit:satz:vergleichstrick}) \relax }}{166}{figure.caption.169}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:fig:vergleich}{{9.8}{166}{Eine positive Matrix $A$ bildet nichtnegative Vektoren in positive Vektoren ab (Korollar~\ref {buch:wahrscheinlichkeit:satz:Au>0korollar}). Zwei verschiedene Vektoren auf einer Seitenfläche erfüllen $u\ge v$, aber nicht $u>v$, da sie sich in der Koordinaten $x_2$ nicht unterscheiden. Die Bilder unter $A$ unterscheiden sich dann auch in $x_2$, es gilt $Au>Av$ (siehe auch Satz~\ref {buch:wahrscheinlichkeit:satz:vergleichstrick}) \relax }{figure.caption.169}{}} +\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:satz:Au>0korollar}{{9.21}{166}{}{satz.9.21}{}} +\newlabel{buch:subsection:verallgemeinerte-dreiecksungleichung}{{9.3.2}{166}{Die verallgemeinerte Dreiecksungleichung}{subsection.9.3.2}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {9.3.2}Die verallgemeinerte Dreiecksungleichung }{166}{subsection.9.3.2}\protected@file@percent } +\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {9.9}{\ignorespaces Die verallgemeinerte Dreiecksungleichung von Satz~\ref {buch:wahrscheinlichkeit:satz:verallgemeinerte-dreiecksungleichung} besagt, dass die L\IeC {\"a}nge einer Summe von Vektoren (blau) h\IeC {\"o}chstens so gross ist wie die Summe der L\IeC {\"a}ngen, mit Gleichheit genau dann, wenn alle Vektoren die gleiche Richtung haben (rot). Hier dargestellt am Beispiel von Zahlen in der komplexen Zahlenebene. In dieser Form wird die verallgemeinerte Dreiecksungleichung in Satz~\ref {buch:wahrscheinlichkeit:satz:verallgdreieckC} \relax }}{167}{figure.caption.170}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:fig:dreieck}{{9.9}{167}{Die verallgemeinerte Dreiecksungleichung von Satz~\ref {buch:wahrscheinlichkeit:satz:verallgemeinerte-dreiecksungleichung} besagt, dass die Länge einer Summe von Vektoren (blau) höchstens so gross ist wie die Summe der Längen, mit Gleichheit genau dann, wenn alle Vektoren die gleiche Richtung haben (rot). Hier dargestellt am Beispiel von Zahlen in der komplexen Zahlenebene. In dieser Form wird die verallgemeinerte Dreiecksungleichung in Satz~\ref {buch:wahrscheinlichkeit:satz:verallgdreieckC} \relax }{figure.caption.170}{}} +\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:satz:verallgemeinerte-dreiecksungleichung}{{9.22}{167}{Verallgemeinerte Dreiecksungleichung}{satz.9.22}{}} +\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:satz:verallgdreieckC}{{9.23}{168}{}{satz.9.23}{}} +\newlabel{buch:subsection:der-satz-von-perron-frobenius}{{9.3.3}{168}{Der Satz von Perron-Frobenius}{subsection.9.3.3}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {9.3.3}Der Satz von Perron-Frobenius }{168}{subsection.9.3.3}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:satz:positivereigenvektor}{{9.25}{168}{}{satz.9.25}{}} +\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {9.10}{\ignorespaces Die Iteration einer positiven Matrix bildet den positiven Oktanten in immer enger werdende Kegel ab, die die Richtung des gesuchten Eigenvektors gemeinsam haben. \relax }}{169}{figure.caption.171}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:figure:positiv}{{9.10}{169}{Die Iteration einer positiven Matrix bildet den positiven Oktanten in immer enger werdende Kegel ab, die die Richtung des gesuchten Eigenvektors gemeinsam haben. \relax }{figure.caption.171}{}} +\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:eqn:pev1}{{9.12}{170}{Der Satz von Perron-Frobenius}{equation.9.3.12}{}} +\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:eqn:pev2}{{9.13}{170}{Der Satz von Perron-Frobenius}{equation.9.3.13}{}} +\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:satz:geometrischeinfach}{{9.27}{170}{}{satz.9.27}{}} +\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:satz:algebraischeinfach}{{9.28}{171}{}{satz.9.28}{}} +\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:satz:perron-frobenius}{{9.29}{171}{Perron-Frobenius}{satz.9.29}{}} +\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:satz:perron-frobenius2}{{9.30}{171}{}{satz.9.30}{}} +\newlabel{buch:section:paradoxon-von-parrondo}{{9.4}{172}{Das Paradoxon von Parrondo}{section.9.4}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {9.4}Das Paradoxon von Parrondo }{172}{section.9.4}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:teilspiele}{{9.4.1}{172}{Die beiden Teilspiele}{subsection.9.4.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {9.4.1}Die beiden Teilspiele }{172}{subsection.9.4.1}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Das Spiel $A$}{172}{section*.172}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Das Spiel $B$}{172}{section*.173}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:eqn:Bwahrscheinlichkeiten}{{9.14}{172}{Das Spiel $B$}{equation.9.4.14}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{\IeC {\"U}bergangsmatrix im Spiel $B$}{172}{section*.174}\protected@file@percent } +\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {9.11}{\ignorespaces Zustandsdiagramm f\IeC {\"u}r das Spiel $B$, Zust\IeC {\"a}nde sind die Dreierreste des Kapitals. \relax }}{173}{figure.caption.175}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:fig:spielB}{{9.11}{173}{Zustandsdiagramm für das Spiel $B$, Zustände sind die Dreierreste des Kapitals. \relax }{figure.caption.175}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Gewinnerwartung in einem Einzelspiel $B$}{173}{section*.176}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:eqn:Berwartungen}{{9.15}{173}{Gewinnerwartung in einem Einzelspiel $B$}{equation.9.4.15}{}} +\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:eqn:Beinzelerwartung}{{9.16}{173}{Gewinnerwartung in einem Einzelspiel $B$}{equation.9.4.16}{}} +\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:eqn:BodotEinzelerwartung}{{9.17}{174}{Gewinnerwartung in einem Einzelspiel $B$}{equation.9.4.17}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Das wiederholte Spiel $B$}{174}{section*.177}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:spielBP}{{9.18}{175}{Das wiederholte Spiel $B$}{equation.9.4.18}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Das modifizierte Spiel $\mathaccentV {tilde}07E{B}$}{175}{section*.178}\protected@file@percent } +\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {9.12}{\ignorespaces Zustandsdiagramm f\IeC {\"u}r das modifizerte Spiel $\mathaccentV {tilde}07E{B}$, Zust\IeC {\"a}nde sind die Dreierreste des Kapitals. Gegen\IeC {\"u}ber dem Spiel $B$ (Abbildung~\ref {buch:wahrscheinlichkeit:fig:spielB}) sind die Wahrscheinlichkeiten f\IeC {\"u}r Verlust um $\varepsilon $ vergr\IeC {\"o}ssert und die Wahrscheinlichkeiten f\IeC {\"u}r Gewinn um $\varepsilon $ verkleinert worden. \relax }}{176}{figure.caption.179}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:fig:spielBtile}{{9.12}{176}{Zustandsdiagramm für das modifizerte Spiel $\tilde {B}$, Zustände sind die Dreierreste des Kapitals. Gegenüber dem Spiel $B$ (Abbildung~\ref {buch:wahrscheinlichkeit:fig:spielB}) sind die Wahrscheinlichkeiten für Verlust um $\varepsilon $ vergrössert und die Wahrscheinlichkeiten für Gewinn um $\varepsilon $ verkleinert worden. \relax }{figure.caption.179}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Gewinnerwartung im modifizierten Einzelspiel}{176}{section*.180}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Iteration des modifizierten Spiels}{177}{section*.181}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:kombination}{{9.4.2}{177}{Kombination der Spiele}{subsection.9.4.2}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {9.4.2}Kombination der Spiele }{177}{subsection.9.4.2}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Das Spiel $C$}{178}{section*.182}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Das iterierte Spiel $C$}{178}{section*.183}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {chapter}{\numberline {10}Anwendungen in Kryptographie und Codierungstheorie }{179}{chapter.10}\protected@file@percent } +\@writefile{lof}{\addvspace {10\p@ }} +\@writefile{lot}{\addvspace {10\p@ }} +\newlabel{buch:chapter:kryptographie}{{10}{179}{Anwendungen in Kryptographie und Codierungstheorie}{chapter.10}{}} +\newlabel{buch:section:arithmetik-fuer-kryptographie}{{10.1}{179}{Arithmetik für die Kryptographie}{section.10.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {10.1}Arithmetik f\IeC {\"u}r die Kryptographie }{179}{section.10.1}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:potenzieren}{{10.1.1}{179}{Potenzieren}{subsection.10.1.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {10.1.1}Potenzieren }{179}{subsection.10.1.1}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:rechenoperationen-in-fp}{{10.1.2}{179}{Rechenoperationen in $\mathbb {F}_p$}{subsection.10.1.2}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {10.1.2}Rechenoperationen in $\mathbb {F}_p$ }{179}{subsection.10.1.2}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:rechenoperatione-in-f2l}{{10.1.3}{179}{Rechenoperationen in $\mathbb {F}_{2^l}$}{subsection.10.1.3}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {10.1.3}Rechenoperationen in $\mathbb {F}_{2^l}$ }{179}{subsection.10.1.3}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:section:kryptographie-und-endliche-koerper}{{10.2}{179}{Kryptographie und endliche Körper}{section.10.2}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {10.2}Kryptographie und endliche K\IeC {\"o}rper }{179}{section.10.2}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:potenzen-diskreter-logarithmus}{{10.2.1}{179}{Potenzen in $\mathbb {F}_p$ und diskreter Logarithmus}{subsection.10.2.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {10.2.1}Potenzen in $\mathbb {F}_p$ und diskreter Logarithmus }{179}{subsection.10.2.1}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:crypto:algo:divide-and-conquer}{{10.1}{179}{Divide-and-conquer}{satz.10.1}{}} +\newlabel{divide-and-conquer-1}{{1}{180}{Divide-and-conquer}{Item.52}{}} +\newlabel{divide-and-conquer-2}{{2}{180}{Divide-and-conquer}{Item.53}{}} +\newlabel{divide-and-conquer-3}{{2a}{180}{Divide-and-conquer}{Item.54}{}} +\newlabel{divide-and-conquer-4}{{2b}{180}{Divide-and-conquer}{Item.55}{}} +\newlabel{buch:crypto:algo:divide-and-conquer2}{{10.2}{181}{}{satz.10.2}{}} +\newlabel{buch:subsection:diffie-hellman}{{10.2.2}{181}{Diffie-Hellman-Schlüsseltausch}{subsection.10.2.2}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {10.2.2}Diffie-Hellman-Schl\IeC {\"u}sseltausch }{181}{subsection.10.2.2}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:elliptische-kurven}{{10.2.3}{181}{Elliptische Kurven}{subsection.10.2.3}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {10.2.3}Elliptische Kurven }{181}{subsection.10.2.3}\protected@file@percent } +\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {10.1}{\ignorespaces Schl\IeC {\"u}sselaustausch nach Diffie-Hellman. Die Kommunikationspartner $A$ und $B$ einigen sich \IeC {\"o}ffentlich auf $p\in \mathbb {N}$ und $g\in \mathbb {F}_p$. $A$ w\IeC {\"a}hlt dann einen privaten Schl\IeC {\"u}ssel $a\in \mathbb {N}$ und $B$ w\IeC {\"a}hlt $b\in \mathbb {N}$, sie tauschen dann $x=g^a$ und $y=g^b$ aus. $A$ erh\IeC {\"a}lt den gemeinsamen Schl\IeC {\"u}ssel aus $y^a$, $B$ erh\IeC {\"a}lt ihn aus $x^b$. \relax }}{182}{figure.caption.184}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:crypto:fig:dh}{{10.1}{182}{Schlüsselaustausch nach Diffie-Hellman. Die Kommunikationspartner $A$ und $B$ einigen sich öffentlich auf $p\in \mathbb {N}$ und $g\in \mathbb {F}_p$. $A$ wählt dann einen privaten Schlüssel $a\in \mathbb {N}$ und $B$ wählt $b\in \mathbb {N}$, sie tauschen dann $x=g^a$ und $y=g^b$ aus. $A$ erhält den gemeinsamen Schlüssel aus $y^a$, $B$ erhält ihn aus $x^b$. \relax }{figure.caption.184}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Elliptische Kurven}{182}{section*.185}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:crypto:eqn:ellipticcurve}{{10.1}{182}{Elliptische Kurven}{equation.10.2.1}{}} +\newlabel{buch:crypto:def:ellipticcurve}{{10.3}{182}{}{satz.10.3}{}} +\newlabel{buch:crypto:eqn:ell2}{{10.2}{183}{Elliptische Kurven}{equation.10.2.2}{}} +\newlabel{buch:crypto:ellvereinfacht}{{10.3}{183}{Elliptische Kurven}{equation.10.2.3}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Geometrische Definition der Gruppenoperation}{183}{section*.187}\protected@file@percent } +\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {10.2}{\ignorespaces Elliptische Kurve in $\mathbb {R}$ in der Form $v^2=u^3+Au+B$ mit Nullstellen $u_1$, $u_2$ und $u_3$ des kubischen Polynoms auf der rechten Seite. Die blauen Punkte und Geraden illustrieren die Definition der Gruppenoperation in der elliptischen Kurve. \relax }}{184}{figure.caption.186}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:crypto:fig:elliptischekurve}{{10.2}{184}{Elliptische Kurve in $\mathbb {R}$ in der Form $v^2=u^3+Au+B$ mit Nullstellen $u_1$, $u_2$ und $u_3$ des kubischen Polynoms auf der rechten Seite. Die blauen Punkte und Geraden illustrieren die Definition der Gruppenoperation in der elliptischen Kurve. \relax }{figure.caption.186}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Gruppenoperation, algebraische Konstruktion}{184}{section*.188}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:crypto:eqn:grupopgl}{{10.4}{184}{Gruppenoperation, algebraische Konstruktion}{equation.10.2.4}{}} +\newlabel{buch:crypto:eqn:x3}{{10.5}{185}{Gruppenoperation, algebraische Konstruktion}{equation.10.2.5}{}} +\newlabel{buch:crypto:eqn:y3}{{10.6}{185}{Gruppenoperation, algebraische Konstruktion}{equation.10.2.6}{}} +\newlabel{buch:crypto:eqn:tangente1}{{10.7}{185}{Gruppenoperation, algebraische Konstruktion}{equation.10.2.7}{}} +\newlabel{buch:crypto:eqn:rest1}{{10.8}{186}{Gruppenoperation, algebraische Konstruktion}{equation.10.2.8}{}} +\newlabel{buch:crypto:eqn:rest2}{{10.9}{186}{Gruppenoperation, algebraische Konstruktion}{equation.10.2.9}{}} +\newlabel{buch:crypto:eqn:rest2}{{10.2.3}{186}{Gruppenoperation, algebraische Konstruktion}{equation.10.2.9}{}} +\newlabel{buch:crypto:eqn:uv}{{10.10}{186}{Gruppenoperation, algebraische Konstruktion}{equation.10.2.10}{}} +\newlabel{buch:crypto:eqn:t}{{10.11}{186}{Gruppenoperation, algebraische Konstruktion}{equation.10.2.11}{}} +\newlabel{buch:crypto:eqn:t}{{10.2.3}{186}{Gruppenoperation, algebraische Konstruktion}{equation.10.2.11}{}} +\newlabel{buch:crypto:eqn:tangentechar2}{{10.12}{186}{Gruppenoperation, algebraische Konstruktion}{equation.10.2.12}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Beispiele}{187}{section*.189}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Diffie-Hellman in einer elliptischen Kurve}{187}{section*.190}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:section:aes}{{10.3}{187}{Advanced Encryption Standard -- AES}{section.10.3}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {10.3}Advanced Encryption Standard -- AES }{187}{section.10.3}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:section:reed-solomon}{{10.4}{187}{Fehlerkorrigierende Codes nach Reed-Solomon}{section.10.4}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {10.4}Fehlerkorrigierende Codes nach Reed-Solomon }{187}{section.10.4}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:was-ist-ein-code}{{10.4.1}{188}{Was ist ein Code?}{subsection.10.4.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {10.4.1}Was ist ein Code? }{188}{subsection.10.4.1}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:reed-solomon-code}{{10.4.2}{188}{Reed-Solomon-Code}{subsection.10.4.2}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {10.4.2}Reed-Solomon-Code }{188}{subsection.10.4.2}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:decodierung}{{10.4.3}{188}{Decodierung}{subsection.10.4.3}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {10.4.3}Decodierung }{188}{subsection.10.4.3}\protected@file@percent } +\newlabel{9001}{{10.1}{188}{Ãœbungsaufgaben}{problemcounter.10.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {chapter}{\numberline {11}Homologie }{189}{chapter.11}\protected@file@percent } +\@writefile{lof}{\addvspace {10\p@ }} +\@writefile{lot}{\addvspace {10\p@ }} +\newlabel{buch:chapter:homologie}{{11}{189}{Homologie}{chapter.11}{}} +\newlabel{buch:section:simplexe}{{11.1}{189}{Simplexe und simpliziale Komplexe}{section.11.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {11.1}Simplexe und simpliziale Komplexe }{189}{section.11.1}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:simplexe}{{11.1.1}{189}{Simplexe und Rand}{subsection.11.1.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {11.1.1}Simplexe und Rand }{189}{subsection.11.1.1}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Rand eines Dreiecks}{189}{section*.193}\protected@file@percent } +\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {11.1}{\ignorespaces Ein Dreieck $\triangle $ (rechts) und der Rand des Dreicks (links) sind mit den Methoden der Graphentheorie nicht unterschiedbar. Als topologische R\IeC {\"a}ume sind das Dreieck und sein Rand aber ganz klar unterschiedbar: In einem Dreieck ist jeder geschlossene Pfad in einen Punkt zusammenziehbar, aber die Randkurve ist nicht mehrzusammenziehbar, sobald man das innere des Dreiecks entfernt. \relax }}{190}{figure.caption.192}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:homologie:figure:zusammenziehbar}{{11.1}{190}{Ein Dreieck $\triangle $ (rechts) und der Rand des Dreicks (links) sind mit den Methoden der Graphentheorie nicht unterschiedbar. Als topologische Räume sind das Dreieck und sein Rand aber ganz klar unterschiedbar: In einem Dreieck ist jeder geschlossene Pfad in einen Punkt zusammenziehbar, aber die Randkurve ist nicht mehrzusammenziehbar, sobald man das innere des Dreiecks entfernt. \relax }{figure.caption.192}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Simplizes}{190}{section*.194}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:def:simplex}{{11.1}{190}{}{satz.11.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Rechnen mit Simplizes}{191}{section*.195}\protected@file@percent } +\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Rand eines Simplex}{191}{section*.196}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:def:randoperator}{{11.2}{191}{}{satz.11.2}{}} +\newlabel{buch:subsection:}{{11.1.2}{192}{Triangulation}{subsection.11.1.2}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {11.1.2}Triangulation }{192}{subsection.11.1.2}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:section:komplex}{{11.2}{192}{Kettenkomplexe}{section.11.2}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {11.2}Kettenkomplexe }{192}{section.11.2}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:randoperator-von-simplexen}{{11.2.1}{192}{Randoperator von Simplexen}{subsection.11.2.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {11.2.1}Randoperator von Simplexen }{192}{subsection.11.2.1}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:kettenkomplex}{{11.2.2}{192}{Kettenkomplexe und Morphismen}{subsection.11.2.2}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {11.2.2}Kettenkomplexe und Morphismen }{192}{subsection.11.2.2}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:section:homologie}{{11.3}{192}{Homologie}{section.11.3}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {11.3}Homologie }{192}{section.11.3}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:homologie-eines-kettenkomplexes}{{11.3.1}{192}{Homologie eines Kettenkomplexes}{subsection.11.3.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {11.3.1}Homologie eines Kettenkomplexes }{192}{subsection.11.3.1}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:induzierte-abbildung}{{11.3.2}{192}{Induzierte Abbildung}{subsection.11.3.2}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {11.3.2}Induzierte Abbildung }{192}{subsection.11.3.2}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:simplizialekomplexe}{{11.3.3}{192}{Homologie eines simplizialen Komplexes}{subsection.11.3.3}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {11.3.3}Homologie eines simplizialen Komplexes }{192}{subsection.11.3.3}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:section:mayervietoris}{{11.4}{192}{Exaktheit und die Mayer-Vietoris-Folge}{section.11.4}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {11.4}Exaktheit und die Mayer-Vietoris-Folge }{192}{section.11.4}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:exaktefolgen}{{11.4.1}{192}{Kurze exakte Folgen von Kettenkomplexen}{subsection.11.4.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {11.4.1}Kurze exakte Folgen von Kettenkomplexen }{192}{subsection.11.4.1}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:schlangenlemma}{{11.4.2}{192}{Schlangenlemma und lange exakte Folgen}{subsection.11.4.2}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {11.4.2}Schlangenlemma und lange exakte Folgen }{192}{subsection.11.4.2}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:mayervietoris}{{11.4.3}{192}{Mayer-Vietoris-Folge}{subsection.11.4.3}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {11.4.3}Mayer-Vietoris-Folge }{192}{subsection.11.4.3}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:section:fixpunkte}{{11.5}{192}{Fixpunkte}{section.11.5}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {11.5}Fixpunkte }{192}{section.11.5}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:lefshetz}{{11.5.1}{192}{Lefshetz-Spurformel}{subsection.11.5.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {11.5.1}Lefshetz-Spurformel }{192}{subsection.11.5.1}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:subsection:brower}{{11.5.2}{192}{Brower-Fixpunktsatz}{subsection.11.5.2}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {11.5.2}Brower-Fixpunktsatz }{192}{subsection.11.5.2}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:literatur}{{11.5.2}{193}{Brower-Fixpunktsatz}{subsection.11.5.2}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {part}{II\hspace {1em}Anwendungen und weiterf\IeC {\"u}hrende Themen}{193}{part.2}\protected@file@percent } +\newlabel{buch:uebersicht}{{II}{195}{Ãœbersicht}{chapter*.197}{}} +\abx@aux@refsection{2}{197} +\abx@aux@cite{verkehr:bibtex} +\abx@aux@segm{2}{0}{verkehr:bibtex} +\@writefile{toc}{\contentsline {chapter}{\numberline {12}Thema}{197}{chapter.12}\protected@file@percent } +\@writefile{lof}{\addvspace {10\p@ }} +\@writefile{lot}{\addvspace {10\p@ }} +\newlabel{chapter:verkehr}{{12}{197}{Thema}{chapter.12}{}} +\newlabel{refsection:2}{{12}{197}{Thema}{chapter.12}{}} +\newlabel{verkehr:section:teil0}{{12.1}{197}{Teil 0}{section.12.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {12.1}Teil 0}{197}{section.12.1}\protected@file@percent } +\newlabel{verkehr:section:teil1}{{12.2}{197}{Teil 1}{section.12.2}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {12.2}Teil 1 }{197}{section.12.2}\protected@file@percent } +\newlabel{verkehr:equation1}{{12.1}{198}{Teil 1}{equation.12.2.1}{}} +\newlabel{verkehr:subsection:finibus}{{12.2.1}{198}{De finibus bonorum et malorum}{subsection.12.2.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {12.2.1}De finibus bonorum et malorum }{198}{subsection.12.2.1}\protected@file@percent } +\newlabel{verkehr:section:teil2}{{12.3}{198}{Teil 2}{section.12.3}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {12.3}Teil 2 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{section}{\numberline {13.3}Teil 2 }{202}{section.13.3}\protected@file@percent } +\newlabel{multiplikation:subsection:bonorum}{{13.3.1}{202}{De finibus bonorum et malorum}{subsection.13.3.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {13.3.1}De finibus bonorum et malorum }{202}{subsection.13.3.1}\protected@file@percent } +\newlabel{multiplikation:section:teil3}{{13.4}{203}{Teil 3}{section.13.4}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {13.4}Teil 3 }{203}{section.13.4}\protected@file@percent } +\newlabel{multiplikation:subsection:malorum}{{13.4.1}{203}{De finibus bonorum et malorum}{subsection.13.4.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {13.4.1}De finibus bonorum et malorum }{203}{subsection.13.4.1}\protected@file@percent } +\abx@aux@refsection{4}{205} +\abx@aux@cite{punktgruppen:bibtex} +\abx@aux@segm{4}{0}{punktgruppen:bibtex} +\@writefile{toc}{\contentsline {chapter}{\numberline 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{chapter}{\numberline {16}Iterierte Funktionsschemata}{213}{chapter.16}\protected@file@percent } +\@writefile{lof}{\addvspace {10\p@ }} +\@writefile{lot}{\addvspace {10\p@ }} +\newlabel{chapter:ifs}{{16}{213}{Iterierte Funktionsschemata}{chapter.16}{}} +\newlabel{refsection:6}{{16}{213}{Iterierte Funktionsschemata}{chapter.16}{}} +\newlabel{ifs:section:teil0}{{16.1}{213}{Teil 0}{section.16.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {16.1}Teil 0}{213}{section.16.1}\protected@file@percent } +\newlabel{ifs:section:teil1}{{16.2}{213}{Teil 1}{section.16.2}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {16.2}Teil 1 }{213}{section.16.2}\protected@file@percent } +\newlabel{ifs:equation1}{{16.1}{213}{Teil 1}{equation.16.2.1}{}} +\newlabel{ifs:subsection:finibus}{{16.2.1}{214}{De finibus bonorum et malorum}{subsection.16.2.1}{}} +\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {16.2.1}De finibus bonorum et malorum 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line 99. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/graphics-def/pdftex.def +File: pdftex.def 2018/01/08 v1.0l Graphics/color driver for pdftex +)) +\Gin@req@height=\dimen124 +\Gin@req@width=\dimen125 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/fancyhdr/fancyhdr.sty +Package: fancyhdr 2019/01/31 v3.10 Extensive control of page headers and footer +s +\f@nch@headwidth=\skip49 +\f@nch@O@elh=\skip50 +\f@nch@O@erh=\skip51 +\f@nch@O@olh=\skip52 +\f@nch@O@orh=\skip53 +\f@nch@O@elf=\skip54 +\f@nch@O@erf=\skip55 +\f@nch@O@olf=\skip56 +\f@nch@O@orf=\skip57 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/base/textcomp.sty +Package: textcomp 2018/08/11 v2.0j Standard LaTeX package +Package textcomp Info: Sub-encoding information: +(textcomp) 5 = only ISO-Adobe without \textcurrency +(textcomp) 4 = 5 + \texteuro +(textcomp) 3 = 4 + \textohm +(textcomp) 2 = 3 + \textestimated + \textcurrency +(textcomp) 1 = TS1 - \textcircled - \t +(textcomp) 0 = TS1 (full) +(textcomp) Font families with sub-encoding setting 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defining Unicode char U+00AC (decimal 172) + defining Unicode char U+00AE (decimal 174) + defining Unicode char U+00AF (decimal 175) + defining Unicode char U+00B0 (decimal 176) + defining Unicode char U+00B1 (decimal 177) + defining Unicode char U+00B2 (decimal 178) + defining Unicode char U+00B3 (decimal 179) + defining Unicode char U+00B4 (decimal 180) + defining Unicode char U+00B5 (decimal 181) + defining Unicode char U+00B6 (decimal 182) + defining Unicode char U+00B7 (decimal 183) + defining Unicode char U+00B9 (decimal 185) + defining Unicode char U+00BA (decimal 186) + defining Unicode char U+00BC (decimal 188) + defining Unicode char U+00BD (decimal 189) + defining Unicode char U+00BE (decimal 190) + defining Unicode char U+00D7 (decimal 215) + defining Unicode char U+00F7 (decimal 247) + defining Unicode char U+0192 (decimal 402) + defining Unicode char U+02C7 (decimal 711) + defining Unicode char U+02D8 (decimal 728) + defining Unicode char U+02DD (decimal 733) + defining 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+Package textcomp Info: Setting cmtt sub-encoding to TS1/0 on input line 351. +Package textcomp Info: Setting cmvtt sub-encoding to TS1/0 on input line 352. +Package textcomp Info: Setting cmbr sub-encoding to TS1/0 on input line 353. +Package textcomp Info: Setting cmtl sub-encoding to TS1/0 on input line 354. +Package textcomp Info: Setting ccr sub-encoding to TS1/0 on input line 355. +Package textcomp Info: Setting ptm sub-encoding to TS1/4 on input line 356. +Package textcomp Info: Setting pcr sub-encoding to TS1/4 on input line 357. +Package textcomp Info: Setting phv sub-encoding to TS1/4 on input line 358. +Package textcomp Info: Setting ppl sub-encoding to TS1/3 on input line 359. +Package textcomp Info: Setting pag sub-encoding to TS1/4 on input line 360. +Package textcomp Info: Setting pbk sub-encoding to TS1/4 on input line 361. +Package textcomp Info: Setting pnc sub-encoding to TS1/4 on input line 362. +Package textcomp Info: Setting pzc sub-encoding to TS1/4 on input line 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on input line 376. +Package textcomp Info: Setting txss sub-encoding to TS1/0 on input line 377. +Package textcomp Info: Setting txtt sub-encoding to TS1/0 on input line 378. +Package textcomp Info: Setting lmr sub-encoding to TS1/0 on input line 379. +Package textcomp Info: Setting lmdh sub-encoding to TS1/0 on input line 380. +Package textcomp Info: Setting lmss sub-encoding to TS1/0 on input line 381. +Package textcomp Info: Setting lmssq sub-encoding to TS1/0 on input line 382. +Package textcomp Info: Setting lmvtt sub-encoding to TS1/0 on input line 383. +Package textcomp Info: Setting lmtt sub-encoding to TS1/0 on input line 384. +Package textcomp Info: Setting qhv sub-encoding to TS1/0 on input line 385. +Package textcomp Info: Setting qag sub-encoding to TS1/0 on input line 386. +Package textcomp Info: Setting qbk sub-encoding to TS1/0 on input line 387. +Package textcomp Info: Setting qcr sub-encoding to TS1/0 on input line 388. +Package textcomp Info: Setting qcs sub-encoding 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input line 21. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `operators' in version `bold' +(Font) OT1/txr/m/n --> OT1/txr/bx/n on input line 22. +\symitalic=\mathgroup6 +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `italic' in version `bold' +(Font) OT1/txr/m/it --> OT1/txr/bx/it on input line 26. +LaTeX Font Info: Redeclaring math alphabet \mathbf on input line 29. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathbf' in version `normal' +(Font) OT1/cmr/bx/n --> OT1/txr/bx/n on input line 29. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathbf' in version `bold' +(Font) OT1/cmr/bx/n --> OT1/txr/bx/n on input line 29. +LaTeX Font Info: Redeclaring math alphabet \mathit on input line 30. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathit' in version `normal' +(Font) OT1/cmr/m/it --> OT1/txr/m/it on input line 30. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathit' in version `bold' +(Font) OT1/cmr/bx/it --> OT1/txr/m/it on input line 30. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathit' in version `bold' +(Font) OT1/txr/m/it --> OT1/txr/bx/it on input line 31. +LaTeX Font Info: Redeclaring math alphabet \mathsf on input line 40. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathsf' in version `normal' +(Font) OT1/cmss/m/n --> OT1/txss/m/n on input line 40. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathsf' in version `bold' +(Font) OT1/cmss/bx/n --> OT1/txss/m/n on input line 40. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathsf' in version `bold' +(Font) OT1/txss/m/n --> OT1/txss/b/n on input line 41. +LaTeX Font Info: Redeclaring math alphabet \mathtt on input line 50. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathtt' in version `normal' +(Font) OT1/cmtt/m/n --> OT1/txtt/m/n on input line 50. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathtt' in version `bold' +(Font) OT1/cmtt/m/n --> OT1/txtt/m/n on input line 50. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathtt' in version `bold' +(Font) OT1/txtt/m/n --> OT1/txtt/b/n on input line 51. +LaTeX Font Info: Redeclaring symbol font `letters' on input line 58. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `letters' in version `normal' +(Font) OML/cmm/m/it --> OML/txmi/m/it on input line 58. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `letters' in version `bold' +(Font) OML/cmm/b/it --> OML/txmi/m/it on input line 58. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `letters' in version `bold' +(Font) OML/txmi/m/it --> OML/txmi/bx/it on input line 59. +\symlettersA=\mathgroup7 +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `lettersA' in version `bold' +(Font) U/txmia/m/it --> U/txmia/bx/it on input line 67. +LaTeX Font Info: Redeclaring math alphabet \mathfrak on input line 70. +LaTeX Font Info: Redeclaring symbol font `symbols' on input line 77. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `symbols' in version `normal' +(Font) OMS/cmsy/m/n --> OMS/txsy/m/n on input line 77. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `symbols' in version `bold' +(Font) OMS/cmsy/b/n --> OMS/txsy/m/n on input line 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+\symsymbolsC=\mathgroup8 +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `symbolsC' in version `bold' +(Font) U/txsyc/m/n --> U/txsyc/bx/n on input line 113. +LaTeX Font Info: Redeclaring symbol font `largesymbols' on input line 120. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `largesymbols' in version `normal' +(Font) OMX/cmex/m/n --> OMX/txex/m/n on input line 120. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `largesymbols' in version `bold' +(Font) OMX/cmex/m/n --> OMX/txex/m/n on input line 120. +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `largesymbols' in version `bold' +(Font) OMX/txex/m/n --> OMX/txex/bx/n on input line 121. +\symlargesymbolsA=\mathgroup9 +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `largesymbolsA' in version `bold' +(Font) U/txexa/m/n --> U/txexa/bx/n on input line 129. +LaTeX Info: Redefining \not on input line 1043. +LaTeX Info: Redefining \textsquare on input line 1063. +LaTeX Info: Redefining \openbox on input line 1064. +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/tools/bm.sty +Package: bm 2017/01/16 v1.2c Bold Symbol Support (DPC/FMi) +LaTeX Info: Redefining \bm on input line 207. +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/eepic/epic.sty +Enhancements to Picture Environment. Version 1.2 - Released June 1, 1986 +\@@multicnt=\count107 +\d@lta=\count108 +\@delta=\dimen126 +\@@delta=\dimen127 +\@gridcnt=\count109 +\@joinkind=\count110 +\@dotgap=\dimen128 +\@ddotgap=\dimen129 +\@x@diff=\count111 +\@y@diff=\count112 +\x@diff=\dimen130 +\y@diff=\dimen131 +\@dotbox=\box29 +\num@segments=\count113 +\num@segmentsi=\count114 +\@datafile=\read1 +) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/tools/verbatim.sty +Package: verbatim 2014/10/28 v1.5q LaTeX2e package for verbatim enhancements +\every@verbatim=\toks30 +\verbatim@line=\toks31 +\verbatim@in@stream=\read2 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/paralist/paralist.sty +Package: paralist 2017/01/22 v2.7 Extended list environments +\pltopsep=\skip58 +\plpartopsep=\skip59 +\plitemsep=\skip60 +\plparsep=\skip61 +\pl@lab=\toks32 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/base/makeidx.sty +Package: makeidx 2014/09/29 v1.0m Standard LaTeX package +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/tools/array.sty +Package: array 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+(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/oberdiek/kvoptions.sty +Package: kvoptions 2016/05/16 v3.12 Key value format for package options (HO) +) +\@linkdim=\dimen135 +\Hy@linkcounter=\count116 +\Hy@pagecounter=\count117 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/hyperref/pd1enc.def +File: pd1enc.def 2019/09/12 v6.88i Hyperref: PDFDocEncoding definition (HO) +Now handling font encoding PD1 ... +... no UTF-8 mapping file for font encoding PD1 +) +\Hy@SavedSpaceFactor=\count118 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/latexconfig/hyperref.cfg +File: hyperref.cfg 2002/06/06 v1.2 hyperref configuration of TeXLive +) +Package hyperref Info: Hyper figures OFF on input line 4550. +Package hyperref Info: Link nesting OFF on input line 4555. +Package hyperref Info: Hyper index ON on input line 4558. +Package hyperref Info: Plain pages OFF on input line 4565. +Package hyperref Info: Backreferencing OFF on input line 4570. +Package hyperref Info: Implicit mode ON; LaTeX internals redefined. +Package hyperref Info: Bookmarks ON on input line 4803. +\c@Hy@tempcnt=\count119 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/url/url.sty +\Urlmuskip=\muskip11 +Package: url 2013/09/16 ver 3.4 Verb mode for urls, etc. +) +LaTeX Info: Redefining \url on input line 5156. +\XeTeXLinkMargin=\dimen136 +\Fld@menulength=\count120 +\Field@Width=\dimen137 +\Fld@charsize=\dimen138 +Package hyperref Info: Hyper figures OFF on input line 6411. +Package hyperref Info: Link nesting OFF on input line 6416. +Package hyperref Info: Hyper index ON on input line 6419. +Package hyperref Info: backreferencing OFF on input line 6426. +Package hyperref Info: Link coloring OFF on input line 6431. +Package hyperref Info: Link coloring with OCG OFF on input line 6436. +Package hyperref Info: PDF/A mode OFF on input line 6441. +LaTeX Info: Redefining \ref on input line 6481. +LaTeX Info: Redefining \pageref on input line 6485. +\Hy@abspage=\count121 +\c@Item=\count122 +\c@Hfootnote=\count123 +) +Package hyperref Info: Driver (autodetected): hpdftex. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/hyperref/hpdftex.def +File: hpdftex.def 2019/09/12 v6.88i Hyperref driver for pdfTeX +\Fld@listcount=\count124 +\c@bookmark@seq@number=\count125 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/oberdiek/rerunfilecheck.sty +Package: rerunfilecheck 2016/05/16 v1.8 Rerun checks for auxiliary files (HO) +Package uniquecounter Info: New unique counter `rerunfilecheck' on input line 2 +82. +) +\Hy@SectionHShift=\skip66 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/subfigure/subfigure.sty +Package: subfigure 2002/03/15 v2.1.5 subfigure package +\subfigtopskip=\skip67 +\subfigcapskip=\skip68 +\subfigcaptopadj=\dimen139 +\subfigbottomskip=\skip69 +\subfigcapmargin=\dimen140 +\subfiglabelskip=\skip70 +\c@subfigure=\count126 +\c@lofdepth=\count127 +\c@subtable=\count128 +\c@lotdepth=\count129 + +**************************************** +* Local config file subfigure.cfg used * +**************************************** +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/subfigure/subfigure.cfg) +\subfig@top=\skip71 +\subfig@bottom=\skip72 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/pgf/frontendlayer/tikz.sty +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/pgf/basiclayer/pgf.sty +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgfrcs.sty +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgfutil-common.tex +\pgfutil@everybye=\toks34 +\pgfutil@tempdima=\dimen141 +\pgfutil@tempdimb=\dimen142 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgfutil-common-lists.tex) +) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgfutil-latex.def +\pgfutil@abb=\box32 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/ms/everyshi.sty +Package: everyshi 2001/05/15 v3.00 EveryShipout Package (MS) +)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgfrcs.code.tex +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/pgf.revision.tex) +Package: pgfrcs 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +)) +Package: pgf 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/pgf/basiclayer/pgfcore.sty +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/pgf/systemlayer/pgfsys.sty +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/systemlayer/pgfsys.code.tex +Package: pgfsys 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgfkeys.code.tex +\pgfkeys@pathtoks=\toks35 +\pgfkeys@temptoks=\toks36 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgfkeysfiltered.code.tex +\pgfkeys@tmptoks=\toks37 +)) +\pgf@x=\dimen143 +\pgf@y=\dimen144 +\pgf@xa=\dimen145 +\pgf@ya=\dimen146 +\pgf@xb=\dimen147 +\pgf@yb=\dimen148 +\pgf@xc=\dimen149 +\pgf@yc=\dimen150 +\pgf@xd=\dimen151 +\pgf@yd=\dimen152 +\w@pgf@writea=\write3 +\r@pgf@reada=\read3 +\c@pgf@counta=\count130 +\c@pgf@countb=\count131 +\c@pgf@countc=\count132 +\c@pgf@countd=\count133 +\t@pgf@toka=\toks38 +\t@pgf@tokb=\toks39 +\t@pgf@tokc=\toks40 +\pgf@sys@id@count=\count134 + (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/systemlayer/pgf.cfg +File: pgf.cfg 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +) +Driver file for pgf: pgfsys-pdftex.def + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/systemlayer/pgfsys-pdftex.def +File: pgfsys-pdftex.def 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/systemlayer/pgfsys-common-pdf.def +File: pgfsys-common-pdf.def 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +))) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/systemlayer/pgfsyssoftpath.code.tex +File: pgfsyssoftpath.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgfsyssoftpath@smallbuffer@items=\count135 +\pgfsyssoftpath@bigbuffer@items=\count136 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/systemlayer/pgfsysprotocol.code.tex +File: pgfsysprotocol.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +)) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/xcolor/xcolor.sty +Package: xcolor 2016/05/11 v2.12 LaTeX color extensions (UK) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/graphics-cfg/color.cfg +File: color.cfg 2016/01/02 v1.6 sample color configuration +) +Package xcolor Info: Driver file: pdftex.def on input line 225. +Package xcolor Info: Model `cmy' substituted by `cmy0' on input line 1348. +Package xcolor Info: Model `hsb' substituted by `rgb' on input line 1352. +Package xcolor Info: Model `RGB' extended on input line 1364. +Package xcolor Info: Model `HTML' substituted by `rgb' on input line 1366. +Package xcolor Info: Model `Hsb' substituted by `hsb' on input line 1367. +Package xcolor Info: Model `tHsb' substituted by `hsb' on input line 1368. +Package xcolor Info: Model `HSB' substituted by `hsb' on input line 1369. +Package xcolor Info: Model `Gray' substituted by `gray' on input line 1370. +Package xcolor Info: Model `wave' substituted by `hsb' on input line 1371. +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcore.code.tex +Package: pgfcore 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmath.code.tex +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathcalc.code.tex +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathutil.code.tex) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathparser.code.tex +\pgfmath@dimen=\dimen153 +\pgfmath@count=\count137 +\pgfmath@box=\box33 +\pgfmath@toks=\toks41 +\pgfmath@stack@operand=\toks42 +\pgfmath@stack@operation=\toks43 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfunctions.code.tex +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfunctions.basic.code.te +x) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfunctions.trigonometric +.code.tex) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfunctions.random.code.t +ex) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfunctions.comparison.co +de.tex) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfunctions.base.code.tex +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfunctions.round.code.te +x) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfunctions.misc.code.tex +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfunctions.integerarithm +etics.code.tex))) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfloat.code.tex +\c@pgfmathroundto@lastzeros=\count138 +)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfint.code.tex) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorepoints.code.tex +File: pgfcorepoints.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgf@picminx=\dimen154 +\pgf@picmaxx=\dimen155 +\pgf@picminy=\dimen156 +\pgf@picmaxy=\dimen157 +\pgf@pathminx=\dimen158 +\pgf@pathmaxx=\dimen159 +\pgf@pathminy=\dimen160 +\pgf@pathmaxy=\dimen161 +\pgf@xx=\dimen162 +\pgf@xy=\dimen163 +\pgf@yx=\dimen164 +\pgf@yy=\dimen165 +\pgf@zx=\dimen166 +\pgf@zy=\dimen167 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorepathconstruct.cod +e.tex +File: pgfcorepathconstruct.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgf@path@lastx=\dimen168 +\pgf@path@lasty=\dimen169 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorepathusage.code.te +x +File: pgfcorepathusage.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgf@shorten@end@additional=\dimen170 +\pgf@shorten@start@additional=\dimen171 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorescopes.code.tex +File: pgfcorescopes.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgfpic=\box34 +\pgf@hbox=\box35 +\pgf@layerbox@main=\box36 +\pgf@picture@serial@count=\count139 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcoregraphicstate.code +.tex +File: pgfcoregraphicstate.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgflinewidth=\dimen172 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcoretransformations.c +ode.tex +File: pgfcoretransformations.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgf@pt@x=\dimen173 +\pgf@pt@y=\dimen174 +\pgf@pt@temp=\dimen175 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorequick.code.tex +File: pgfcorequick.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcoreobjects.code.tex +File: pgfcoreobjects.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorepathprocessing.co +de.tex +File: pgfcorepathprocessing.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorearrows.code.tex +File: pgfcorearrows.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgfarrowsep=\dimen176 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcoreshade.code.tex +File: pgfcoreshade.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgf@max=\dimen177 +\pgf@sys@shading@range@num=\count140 +\pgf@shadingcount=\count141 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcoreimage.code.tex +File: pgfcoreimage.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcoreexternal.code.tex +File: pgfcoreexternal.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgfexternal@startupbox=\box37 +)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorelayers.code.tex +File: pgfcorelayers.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcoretransparency.code +.tex +File: pgfcoretransparency.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorepatterns.code.tex +File: pgfcorepatterns.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorerdf.code.tex +File: pgfcorerdf.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +))) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/modules/pgfmoduleshapes.code.te +x +File: pgfmoduleshapes.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgfnodeparttextbox=\box38 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/modules/pgfmoduleplot.code.tex +File: pgfmoduleplot.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/pgf/compatibility/pgfcomp-version-0-65.st +y +Package: pgfcomp-version-0-65 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgf@nodesepstart=\dimen178 +\pgf@nodesepend=\dimen179 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/pgf/compatibility/pgfcomp-version-1-18.st +y +Package: pgfcomp-version-1-18 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +)) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgffor.sty +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgfkeys.sty +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgfkeys.code.tex)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/pgf/math/pgfmath.sty +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmath.code.tex)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgffor.code.tex +Package: pgffor 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmath.code.tex) +\pgffor@iter=\dimen180 +\pgffor@skip=\dimen181 +\pgffor@stack=\toks44 +\pgffor@toks=\toks45 +)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/tikz.code.tex +Package: tikz 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/pgflibraryplothandlers.co +de.tex +File: pgflibraryplothandlers.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgf@plot@mark@count=\count142 +\pgfplotmarksize=\dimen182 +) +\tikz@lastx=\dimen183 +\tikz@lasty=\dimen184 +\tikz@lastxsaved=\dimen185 +\tikz@lastysaved=\dimen186 +\tikz@lastmovetox=\dimen187 +\tikz@lastmovetoy=\dimen188 +\tikzleveldistance=\dimen189 +\tikzsiblingdistance=\dimen190 +\tikz@figbox=\box39 +\tikz@figbox@bg=\box40 +\tikz@tempbox=\box41 +\tikz@tempbox@bg=\box42 +\tikztreelevel=\count143 +\tikznumberofchildren=\count144 +\tikznumberofcurrentchild=\count145 +\tikz@fig@count=\count146 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/modules/pgfmodulematrix.code.tex +File: pgfmodulematrix.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgfmatrixcurrentrow=\count147 +\pgfmatrixcurrentcolumn=\count148 +\pgf@matrix@numberofcolumns=\count149 +) +\tikz@expandcount=\count150 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzli +brarytopaths.code.tex +File: tikzlibrarytopaths.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +))) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/tikz-cd/tikz-cd.sty +Package: tikz-cd 2018/11/19 v0.9f Commutative diagrams with TikZ + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/tikz-cd/tikzlibrarycd.code.tex +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzli +brarymatrix.code.tex +File: tikzlibrarymatrix.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzli +braryquotes.code.tex +File: tikzlibraryquotes.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/pgflibraryarrows.meta.cod +e.tex +File: pgflibraryarrows.meta.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +\pgfarrowinset=\dimen191 +\pgfarrowlength=\dimen192 +\pgfarrowwidth=\dimen193 +\pgfarrowlinewidth=\dimen194 +))) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/pgfplots/pgfplots.sty +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/pgfplots.revision.tex) +Package: pgfplots 2018/03/28 v1.16 Data Visualization (1.16) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/pgfplots.code.tex +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/pgfplotscore.code.tex +\t@pgfplots@toka=\toks46 +\t@pgfplots@tokb=\toks47 +\t@pgfplots@tokc=\toks48 +\pgfplots@tmpa=\dimen195 +\c@pgfplots@coordindex=\count151 +\c@pgfplots@scanlineindex=\count152 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/sys/pgfplotssysgeneric.code.te +x)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/libs/pgfplotslibrary.code.tex) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/oldpgfcompatib/pgfplotsoldpgfs +upp_loader.code.tex +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/pgflibraryfpu.code.tex)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/util/pgfplotsutil.code.tex +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/liststructure/pgfplotsliststru +cture.code.tex) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/liststructure/pgfplotsliststru +ctureext.code.tex) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/liststructure/pgfplotsarray.co +de.tex +\c@pgfplotsarray@tmp=\count153 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/liststructure/pgfplotsmatrix.c +ode.tex) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/numtable/pgfplotstableshared.c +ode.tex +\c@pgfplotstable@counta=\count154 +\t@pgfplotstable@a=\toks49 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/liststructure/pgfplotsdeque.co +de.tex) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/util/pgfplotsbinary.code.tex +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/util/pgfplotsbinary.data.code. +tex)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/util/pgfplotsutil.verb.code.te +x) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/libs/pgflibrarypgfplots.surfsh +ading.code.tex +\c@pgfplotslibrarysurf@no=\count155 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/sys/pgflibrarypgfplots.surfsha +ding.pgfsys-pdftex.def))) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/util/pgfplotscolormap.code.tex +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/util/pgfplotscolor.code.tex)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/pgfplotsstackedplots.code.tex) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/pgfplotsplothandlers.code.tex +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/pgfplotsmeshplothandler.code.t +ex +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/pgfplotsmeshplotimage.code.tex +))) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/pgfplots.scaling.code.tex) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/pgfplotscoordprocessing.code.t +ex) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/pgfplots.errorbars.code.tex) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/pgfplots.markers.code.tex) 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+orations.pathmorphing.code.tex)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzli +brarydecorations.pathreplacing.code.tex +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/decorations/pgflibrarydec +orations.pathreplacing.code.tex)) +\pgfplots@numplots=\count157 +\pgfplots@xmin@reg=\dimen259 +\pgfplots@xmax@reg=\dimen260 +\pgfplots@ymin@reg=\dimen261 +\pgfplots@ymax@reg=\dimen262 +\pgfplots@zmin@reg=\dimen263 +\pgfplots@zmax@reg=\dimen264 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzli +braryplotmarks.code.tex +File: tikzlibraryplotmarks.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/pgflibraryplotmarks.code. +tex +File: pgflibraryplotmarks.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) +))) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/pgfplots/pgfplotstable.sty +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/pgfplots.revision.tex) +Package: pgfplotstable 2018/03/28 v1.16 Table 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+\l__xparse_v_nesting_int=\count361 +) +Package: siunitx 2018/05/17 v2.7s A comprehensive (SI) units package + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/l3packages/l3keys2e/l3keys2e.sty +Package: l3keys2e 2019-05-28 LaTeX2e option processing using LaTeX3 keys +) +\l__siunitx_tmp_box=\box89 +\l__siunitx_tmp_dim=\dimen351 +\l__siunitx_tmp_int=\count362 +\l__siunitx_number_mantissa_length_int=\count363 +\l__siunitx_number_uncert_length_int=\count364 +\l__siunitx_round_int=\count365 +\l__siunitx_process_decimal_int=\count366 +\l__siunitx_process_uncertainty_int=\count367 +\l__siunitx_process_fixed_int=\count368 +\l__siunitx_process_integer_min_int=\count369 +\l__siunitx_process_precision_int=\count370 +\l__siunitx_group_min_int=\count371 +\l__siunitx_angle_marker_box=\box90 +\l__siunitx_angle_unit_box=\box91 +\l__siunitx_angle_marker_dim=\dimen352 +\l__siunitx_angle_unit_dim=\dimen353 +\l__siunitx_unit_int=\count372 +\l__siunitx_unit_denominator_int=\count373 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Easy translation of strings in LaTeX +)) + +Package circuitikz Warning: You did not specify one of the voltage directions: +(circuitikz) oldvoltagedirection, nooldvoltagedirection, +(circuitikz) RPvoltages or EFvoltages +(circuitikz) Default directions may have changed, +(circuitikz) please check the manual. + +) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/tools/tabularx.sty +Package: tabularx 2016/02/03 v2.11b `tabularx' package (DPC) +\TX@col@width=\dimen363 +\TX@old@table=\dimen364 +\TX@old@col=\dimen365 +\TX@target=\dimen366 +\TX@delta=\dimen367 +\TX@cols=\count379 +\TX@ftn=\toks60 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/algorithmicx/algpseudocode.sty +Package: algpseudocode + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/base/ifthen.sty +Package: ifthen 2014/09/29 v1.1c Standard LaTeX ifthen package (DPC) +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/algorithmicx/algorithmicx.sty +Package: algorithmicx 2005/04/27 v1.2 Algorithmicx + +Document Style algorithmicx 1.2 - a greatly improved `algorithmic' style +\c@ALG@line=\count380 +\c@ALG@rem=\count381 +\c@ALG@nested=\count382 +\ALG@tlm=\skip83 +\ALG@thistlm=\skip84 +\c@ALG@Lnr=\count383 +\c@ALG@blocknr=\count384 +\c@ALG@storecount=\count385 +\c@ALG@tmpcounter=\count386 +\ALG@tmplength=\skip85 +) +Document Style - pseudocode environments for use with the `algorithmicx' style +) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/algorithms/algorithm.sty +Package: algorithm 2009/08/24 v0.1 Document Style `algorithm' - floating enviro +nment + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/float/float.sty +Package: float 2001/11/08 v1.3d Float enhancements (AL) +\c@float@type=\count387 +\float@exts=\toks61 +\float@box=\box96 +\@float@everytoks=\toks62 +\@floatcapt=\box97 +) +\@float@every@algorithm=\toks63 +\c@algorithm=\count388 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/was/gensymb.sty +Package: gensymb 2003/07/02 v1.0 (WaS) +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/mathtools/mathtools.sty +Package: mathtools 2019/07/31 v1.22 mathematical typesetting tools + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/tools/calc.sty +Package: calc 2017/05/25 v4.3 Infix arithmetic (KKT,FJ) +\calc@Acount=\count389 +\calc@Bcount=\count390 +\calc@Adimen=\dimen368 +\calc@Bdimen=\dimen369 +\calc@Askip=\skip86 +\calc@Bskip=\skip87 +LaTeX Info: Redefining \setlength on input line 80. +LaTeX Info: Redefining \addtolength on input line 81. +\calc@Ccount=\count391 +\calc@Cskip=\skip88 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/mathtools/mhsetup.sty +Package: mhsetup 2017/03/31 v1.3 programming setup (MH) +) +LaTeX Info: Thecontrolsequence`\('isalreadyrobust on input line 129. +LaTeX Info: Thecontrolsequence`\)'isalreadyrobust on input line 129. +LaTeX Info: Thecontrolsequence`\['isalreadyrobust on input line 129. +LaTeX Info: Thecontrolsequence`\]'isalreadyrobust on input line 129. +\g_MT_multlinerow_int=\count392 +\l_MT_multwidth_dim=\dimen370 +\origjot=\skip89 +\l_MT_shortvdotswithinadjustabove_dim=\dimen371 +\l_MT_shortvdotswithinadjustbelow_dim=\dimen372 +\l_MT_above_intertext_sep=\dimen373 +\l_MT_below_intertext_sep=\dimen374 +\l_MT_above_shortintertext_sep=\dimen375 +\l_MT_below_shortintertext_sep=\dimen376 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/tcolorbox/tcolorbox.sty +Package: tcolorbox 2019/09/19 version 4.21 text color boxes +\tcb@titlebox=\box98 +\tcb@upperbox=\box99 +\tcb@lowerbox=\box100 +\tcb@phantombox=\box101 +\c@tcbbreakpart=\count393 +\c@tcblayer=\count394 +\tcolorbox@number=\count395 +\tcb@temp=\box102 +\tcb@temp=\box103 +\tcb@temp=\box104 +\tcb@temp=\box105 +\tcb@out=\write5 +\tcb@record@out=\write6 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/tcolorbox/tcbraster.code.tex +Library (tcolorbox): 'tcbraster.code.tex' version '4.21' +\c@tcbrastercolumn=\count396 +\c@tcbrasterrow=\count397 +\c@tcbraster=\count398 +) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/tcolorbox/tcbskins.code.tex +Library (tcolorbox): 'tcbskins.code.tex' version '4.21' +\tcb@waterbox=\box106 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+(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/listings/listings.sty +\lst@mode=\count400 +\lst@gtempboxa=\box110 +\lst@token=\toks64 +\lst@length=\count401 +\lst@currlwidth=\dimen380 +\lst@column=\count402 +\lst@pos=\count403 +\lst@lostspace=\dimen381 +\lst@width=\dimen382 +\lst@newlines=\count404 +\lst@lineno=\count405 +\lst@maxwidth=\dimen383 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/listings/lstmisc.sty +File: lstmisc.sty 2019/09/10 1.8c (Carsten Heinz) +\c@lstnumber=\count406 +\lst@skipnumbers=\count407 +\lst@framebox=\box111 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/listings/listings.cfg +File: listings.cfg 2019/09/10 1.8c listings configuration +)) +Package: listings 2019/09/10 1.8c (Carsten Heinz) +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/caption/caption.sty +Package: caption 2019/09/01 v3.3d Customizing captions (AR) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/caption/caption3.sty +Package: caption3 2019/09/01 v1.8d caption3 kernel (AR) +Package caption3 Info: TeX engine: e-TeX on input line 64. +\captionmargin=\dimen384 +\captionmargin@=\dimen385 +\captionwidth=\dimen386 +\caption@tempdima=\dimen387 +\caption@indent=\dimen388 +\caption@parindent=\dimen389 +\caption@hangindent=\dimen390 +) +\c@caption@flags=\count408 +\c@ContinuedFloat=\count409 +Package caption Info: float package is loaded. +Package caption Info: hyperref package is loaded. +Package caption Info: listings package is loaded. +Package caption Info: subfigure package is loaded. +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/standalone/standalone.sty +Package: standalone 2018/03/26 v1.3a Package to include TeX sub-files with prea +mbles + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/tools/shellesc.sty +Package: shellesc 2016/06/07 v0.02a unified shell escape interface for LaTeX +Package shellesc Info: Restricted shell escape enabled on input line 69. +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/xkeyval/xkeyval.sty +Package: xkeyval 2014/12/03 v2.7a package option processing (HA) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/xkeyval/xkeyval.tex +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/xkeyval/xkvutils.tex +\XKV@toks=\toks65 +\XKV@tempa@toks=\toks66 +) +\XKV@depth=\count410 +File: xkeyval.tex 2014/12/03 v2.7a key=value parser (HA) +)) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/currfile/currfile.sty +Package: currfile 2015/04/23 v0.7c Provides the file path elements of the curre +nt input file + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/filehook/filehook.sty +Package: filehook 2019/08/19 v0.5e Hooks for input files +) +\c@currfiledepth=\count411 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/gincltex/gincltex.sty +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/svn-prov/svn-prov.sty +Package: svn-prov 2010/04/24 v3.1862 Package Date/Version from SVN Keywords +) +Package: gincltex 2011/09/04 v0.3 Include external LaTeX files like graphics + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/adjustbox/adjustbox.sty +Package: adjustbox 2019/01/04 v1.2 Adjusting TeX boxes (trim, clip, ...) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/adjustbox/adjcalc.sty +Package: adjcalc 2012/05/16 v1.1 Provides advanced setlength with multiple back +-ends (calc, etex, pgfmath) +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/adjustbox/trimclip.sty +Package: trimclip 2018/04/08 v1.1 Trim and clip general TeX material + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/collectbox/collectbox.sty +Package: collectbox 2012/05/17 v0.4b Collect macro arguments as boxes +\collectedbox=\box112 +) +\tc@llx=\dimen391 +\tc@lly=\dimen392 +\tc@urx=\dimen393 +\tc@ury=\dimen394 +Package trimclip Info: Using driver 'tc-pdftex.def'. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/adjustbox/tc-pdftex.def +File: tc-pdftex.def 2019/01/04 v2.2 Clipping driver for pdftex +)) +\adjbox@Width=\dimen395 +\adjbox@Height=\dimen396 +\adjbox@Depth=\dimen397 +\adjbox@Totalheight=\dimen398 +\adjbox@pwidth=\dimen399 +\adjbox@pheight=\dimen400 +\adjbox@pdepth=\dimen401 +\adjbox@ptotalheight=\dimen402 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/ifoddpage/ifoddpage.sty +Package: ifoddpage 2016/04/23 v1.1 Conditionals for odd/even page detection +\c@checkoddpage=\count412 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/varwidth/varwidth.sty +Package: varwidth 2009/03/30 ver 0.92; Variable-width minipages +\@vwid@box=\box113 +\sift@deathcycles=\count413 +\@vwid@loff=\dimen403 +\@vwid@roff=\dimen404 +)) +\gincltex@box=\box114 +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/filemod/filemod-expmin.sty +Package: filemod-expmin 2011/09/19 v1.2 Get and compare file modification times + (expandable; minimal) +))) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/biblatex/biblatex.sty +Package: biblatex 2019/08/31 v3.13a programmable bibliographies (PK/MW) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/logreq/logreq.sty +Package: logreq 2010/08/04 v1.0 xml request logger +\lrq@indent=\count414 + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/logreq/logreq.def +File: logreq.def 2010/08/04 v1.0 logreq spec v1.0 +)) 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+\blx@parenlevel@foot=\count453 +\blx@sectionciteorder@0=\count454 +\blx@entrysetcounter=\count455 +\labelnumberwidth=\skip90 +\labelalphawidth=\skip91 +\biblabelsep=\skip92 +\bibitemsep=\skip93 +\bibnamesep=\skip94 +\bibinitsep=\skip95 +\bibparsep=\skip96 +\bibhang=\skip97 +\blx@bcfin=\read6 +\blx@bcfout=\write7 +\blx@langwohyphens=\language85 +\c@mincomprange=\count456 +\c@maxcomprange=\count457 +\c@mincompwidth=\count458 +Package biblatex Info: Trying to load biblatex default data model... +Package biblatex Info: ... file 'blx-dm.def' found. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/biblatex/blx-dm.def +File: blx-dm.def 2019/08/31 v3.13a biblatex localization (PK/MW) +) +Package biblatex Info: Trying to load biblatex custom data model... +Package biblatex Info: ... file 'biblatex-dm.cfg' not found. +\c@afterword=\count459 +\c@savedafterword=\count460 +\c@annotator=\count461 +\c@savedannotator=\count462 +\c@author=\count463 +\c@savedauthor=\count464 +\c@bookauthor=\count465 +\c@savedbookauthor=\count466 +\c@commentator=\count467 +\c@savedcommentator=\count468 +\c@editor=\count469 +\c@savededitor=\count470 +\c@editora=\count471 +\c@savededitora=\count472 +\c@editorb=\count473 +\c@savededitorb=\count474 +\c@editorc=\count475 +\c@savededitorc=\count476 +\c@foreword=\count477 +\c@savedforeword=\count478 +\c@holder=\count479 +\c@savedholder=\count480 +\c@introduction=\count481 +\c@savedintroduction=\count482 +\c@namea=\count483 +\c@savednamea=\count484 +\c@nameb=\count485 +\c@savednameb=\count486 +\c@namec=\count487 +\c@savednamec=\count488 +\c@translator=\count489 +\c@savedtranslator=\count490 +\c@shortauthor=\count491 +\c@savedshortauthor=\count492 +\c@shorteditor=\count493 +\c@savedshorteditor=\count494 +\c@labelname=\count495 +\c@savedlabelname=\count496 +\c@institution=\count497 +\c@savedinstitution=\count498 +\c@lista=\count499 +\c@savedlista=\count500 +\c@listb=\count501 +\c@savedlistb=\count502 +\c@listc=\count503 +\c@savedlistc=\count504 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+\localshorteditorwidth=\skip111 +Package biblatex Info: Trying to load compatibility code... +Package biblatex Info: ... file 'blx-compat.def' found. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/biblatex/blx-compat.def +File: blx-compat.def 2019/08/31 v3.13a biblatex compatibility (PK/MW) +) +Package biblatex Info: Trying to load BibTeX backend compatibility... +Package biblatex Info: ... file 'blx-bibtex.def' found. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/biblatex/blx-bibtex.def +File: blx-bibtex.def 2019/08/31 v3.13a biblatex compatibility (PK/MW) + + +Package biblatex Warning: Using fall-back BibTeX(8) backend: +(biblatex) functionality may be reduced/unavailable. + +) +Package biblatex Info: Trying to load generic definitions... +Package biblatex Info: ... file 'biblatex.def' found. + (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/biblatex/biblatex.def +File: biblatex.def 2019/08/31 v3.13a biblatex compatibility (PK/MW) +\c@textcitecount=\count527 +\c@textcitetotal=\count528 +\c@textcitemaxnames=\count529 +\c@biburlbigbreakpenalty=\count530 +\c@biburlbreakpenalty=\count531 +\c@biburlnumpenalty=\count532 +\c@biburlucpenalty=\count533 +\c@biburllcpenalty=\count534 +\biburlbigskip=\muskip18 +\biburlnumskip=\muskip19 +\biburlucskip=\muskip20 +\biburllcskip=\muskip21 +\c@smartand=\count535 +) +Package biblatex Info: Trying to load bibliography style 'numeric'... +Package biblatex Info: ... file 'numeric.bbx' found. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/biblatex/bbx/numeric.bbx +File: numeric.bbx 2019/08/31 v3.13a biblatex bibliography style (PK/MW) +Package biblatex Info: Trying to load bibliography style 'standard'... +Package biblatex Info: ... file 'standard.bbx' found. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/biblatex/bbx/standard.bbx +File: standard.bbx 2019/08/31 v3.13a biblatex bibliography style (PK/MW) +\c@bbx:relatedcount=\count536 +\c@bbx:relatedtotal=\count537 +)) +Package biblatex Info: Trying to load citation style 'numeric'... +Package biblatex Info: ... file 'numeric.cbx' found. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/biblatex/cbx/numeric.cbx +File: numeric.cbx 2019/08/31 v3.13a biblatex citation style (PK/MW) +Package biblatex Info: Redefining '\cite'. +Package biblatex Info: Redefining '\parencite'. +Package biblatex Info: Redefining '\footcite'. +Package biblatex Info: Redefining '\footcitetext'. +Package biblatex Info: Redefining '\smartcite'. +Package biblatex Info: Redefining '\supercite'. +Package biblatex Info: Redefining '\textcite'. +Package biblatex Info: Redefining '\textcites'. +Package biblatex Info: Redefining '\cites'. +Package biblatex Info: Redefining '\parencites'. +Package biblatex Info: Redefining '\smartcites'. +) +Package biblatex Info: Trying to load configuration file... +Package biblatex Info: ... file 'biblatex.cfg' found. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/biblatex/biblatex.cfg +File: biblatex.cfg +)) +(./papers/common/addpackages.tex (./papers/verkehr/packages.tex) +(./papers/multiplikation/packages.tex) (./papers/punktgruppen/packages.tex) +(./papers/reedsolomon/packages.tex) (./papers/ifs/packages.tex) +(./papers/mceliece/packages.tex) (./papers/clifford/packages.tex) +(./papers/spannung/packages.tex) (./papers/erdbeben/packages.tex) +(./papers/munkres/packages.tex)) (./papers/common/addbibresources.tex) +\@indexfile=\write8 +\openout8 = `buch.idx'. + + +Writing index file buch.idx +Package biblatex Info: Trying to load language 'ngerman'... +Package biblatex Info: ... file 'ngerman.lbx' found. +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/biblatex/lbx/ngerman.lbx +File: ngerman.lbx 2019/08/31 v3.13a biblatex localization (PK/MW) +Package biblatex Info: Trying to load language 'german'... +Package biblatex Info: ... file 'german.lbx' found. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/biblatex/lbx/german.lbx +File: german.lbx 2019/08/31 v3.13a biblatex localization (PK/MW) +) +Package biblatex Info: Trying to load language 'german'... +Package biblatex Info: ... file 'german.lbx' found. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/biblatex/lbx/german.lbx +File: german.lbx 2019/08/31 v3.13a biblatex localization (PK/MW) +)) +Package biblatex Info: Trying to load language 'english'... +Package biblatex Info: ... file 'english.lbx' found. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/biblatex/lbx/english.lbx +File: english.lbx 2019/08/31 v3.13a biblatex localization (PK/MW) +) (./buch.aux + +LaTeX Warning: Label `buch:vektoren-und-matrizen:eqn:linabhkomb' multiply defin +ed. + + +LaTeX Warning: Label `buch:polynome:eqn:divisionsaufgabe' multiply defined. + + +LaTeX Warning: Label `buch:endlichekoerper:subsection:matrixschreibweise' multi +ply defined. + + +LaTeX Warning: Label `buch:eigenwerte:eqn:Jkchain' multiply defined. + + +LaTeX Warning: Label `buch:eigenwerte:eqn:Kkchain' multiply defined. + + +LaTeX Warning: Label `buch:eigenwerte:satz:fJinj' multiply defined. + + +LaTeX Warning: Label `buch:eigenwerte:eqn:allgnilpotent' multiply defined. + + +LaTeX Warning: Label `buch:eigenwerte:eqn:Jnkpotenz' multiply defined. + + +LaTeX Warning: Label `buch:graphen:eqn:linkmatrix' multiply defined. + + +LaTeX Warning: Label `buch:google:eqn:composed' multiply defined. + + +LaTeX Warning: Label `buch:section:permutationsmatrizen' multiply defined. + + +LaTeX Warning: Label `buch:section:permutationsmatrizen' multiply defined. + + +LaTeX Warning: Label `buch:crypto:eqn:rest2' multiply defined. + + +LaTeX Warning: Label `buch:crypto:eqn:t' multiply defined. + +) +\openout1 = `buch.aux'. + +LaTeX Font Info: Checking defaults for OML/txmi/m/it on input line 29. +LaTeX Font Info: Try loading font information for OML+txmi on input line 29. + + (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/omltxmi.fd +File: omltxmi.fd 2000/12/15 v3.1 +) +LaTeX Font Info: ... okay on input line 29. +LaTeX Font Info: Checking defaults for T1/cmr/m/n on input line 29. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 29. +LaTeX Font Info: Checking defaults for OT1/cmr/m/n on input line 29. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 29. +LaTeX Font Info: Checking defaults for OMS/txsy/m/n on input line 29. +LaTeX Font Info: Try loading font information for OMS+txsy on input line 29. + + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/omstxsy.fd +File: omstxsy.fd 2000/12/15 v3.1 +) +LaTeX Font Info: ... okay on input line 29. +LaTeX Font Info: Checking defaults for OMX/txex/m/n on input line 29. +LaTeX Font Info: Try loading font information for OMX+txex on input line 29. + + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/omxtxex.fd +File: omxtxex.fd 2000/12/15 v3.1 +) +LaTeX Font Info: ... okay on input line 29. +LaTeX Font Info: Checking defaults for U/txexa/m/n on input line 29. +LaTeX Font Info: Try loading font information for U+txexa on input line 29. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/utxexa.fd +File: utxexa.fd 2000/12/15 v3.1 +) +LaTeX Font Info: ... okay on input line 29. +LaTeX Font Info: Checking defaults for TS1/cmr/m/n on input line 29. +LaTeX Font Info: Try loading font information for TS1+cmr on input line 29. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/base/ts1cmr.fd +File: ts1cmr.fd 2014/09/29 v2.5h Standard LaTeX font definitions +) +LaTeX Font Info: ... okay on input line 29. +LaTeX Font Info: Checking defaults for PD1/pdf/m/n on input line 29. +LaTeX Font Info: ... okay on input line 29. +LaTeX Font Info: Try loading font information for T1+txr on input line 29. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/t1txr.fd +File: t1txr.fd 2000/12/15 v3.1 +) +*geometry* driver: auto-detecting +*geometry* detected driver: pdftex +*geometry* verbose mode - [ preamble ] result: +* driver: pdftex +* paper: custom +* layout: +* layoutoffset:(h,v)=(0.0pt,0.0pt) +* bindingoffset: 28.45274pt +* modes: twoside +* h-part:(L,W,R)=(22.7622pt, 398.33858pt, 34.14331pt) +* v-part:(T,H,B)=(59.75078pt, 569.05511pt, 54.06024pt) +* \paperwidth=483.69684pt +* \paperheight=682.86613pt +* \textwidth=398.33858pt +* \textheight=569.05511pt +* \oddsidemargin=-21.05504pt +* \evensidemargin=-38.12668pt +* \topmargin=-42.5867pt +* \headheight=15.0pt +* \headsep=18.06749pt +* \topskip=10.0pt +* \footskip=25.29494pt +* \marginparwidth=125.0pt +* \marginparsep=7.0pt +* \columnsep=10.0pt +* \skip\footins=9.0pt plus 4.0pt minus 2.0pt +* \hoffset=0.0pt +* \voffset=0.0pt +* \mag=1000 +* \@twocolumnfalse +* \@twosidetrue +* \@mparswitchtrue +* \@reversemarginfalse +* (1in=72.27pt=25.4mm, 1cm=28.453pt) + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/context/base/mkii/supp-pdf.mkii +[Loading MPS to PDF converter (version 2006.09.02).] +\scratchcounter=\count538 +\scratchdimen=\dimen405 +\scratchbox=\box115 +\nofMPsegments=\count539 +\nofMParguments=\count540 +\everyMPshowfont=\toks67 +\MPscratchCnt=\count541 +\MPscratchDim=\dimen406 +\MPnumerator=\count542 +\makeMPintoPDFobject=\count543 +\everyMPtoPDFconversion=\toks68 +) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/oberdiek/epstopdf-base.sty +Package: epstopdf-base 2016/05/15 v2.6 Base part for package epstopdf + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/oberdiek/grfext.sty +Package: grfext 2016/05/16 v1.2 Manage graphics extensions (HO) +) +Package epstopdf-base Info: Redefining graphics rule for `.eps' on input line 4 +38. +Package grfext Info: Graphics extension search list: +(grfext) [.pdf,.png,.jpg,.mps,.jpeg,.jbig2,.jb2,.PDF,.PNG,.JPG,.JPE +G,.JBIG2,.JB2,.eps] +(grfext) \AppendGraphicsExtensions on input line 456. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/latexconfig/epstopdf-sys.cfg +File: epstopdf-sys.cfg 2010/07/13 v1.3 Configuration of (r)epstopdf for TeX Liv +e +)) +\AtBeginShipoutBox=\box116 +Package hyperref Info: Link coloring OFF on input line 29. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/hyperref/nameref.sty +Package: nameref 2019/09/12 v2.45 Cross-referencing by name of section + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/oberdiek/gettitlestring.sty +Package: gettitlestring 2016/05/16 v1.5 Cleanup title references (HO) +) +\c@section@level=\count544 +) +LaTeX Info: Redefining \ref on input line 29. +LaTeX Info: Redefining \pageref on input line 29. +LaTeX Info: Redefining \nameref on input line 29. + +(./buch.out) (./buch.out) +\@outlinefile=\write9 +\openout9 = `buch.out'. + + ABD: EveryShipout initializing macros + +Package pgfplots Warning: running in backwards compatibility mode (unsuitable t +ick labels; missing features). Consider writing \pgfplotsset{compat=1.16} into +your preamble. + on input line 29. + +LaTeX Font Info: Try loading font information for OT1+txr on input line 29. +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/ot1txr.fd +File: ot1txr.fd 2000/12/15 v3.1 +) +LaTeX Font Info: Try loading font information for U+txsya on input line 29. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/utxsya.fd +File: utxsya.fd 2000/12/15 v3.1 +) +LaTeX Font Info: Try loading font information for U+txsyb on input line 29. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/utxsyb.fd +File: utxsyb.fd 2000/12/15 v3.1 +) +LaTeX Font Info: Try loading font information for U+txmia on input line 29. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/utxmia.fd +File: utxmia.fd 2000/12/15 v3.1 +) +LaTeX Font Info: Try loading font information for U+txsyc on input line 29. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/utxsyc.fd +File: utxsyc.fd 2000/12/15 v3.1 +) +LaTeX Font Info: Try loading font information for U+wasy on input line 29. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/wasysym/uwasy.fd +File: uwasy.fd 2003/10/30 v2.0 Wasy-2 symbol font definitions +) +Package xypdf Info: Line width: 0.56pt on input line 29. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/translator/translator-basic-dictionary-En +glish.dict +Dictionary: translator-basic-dictionary, Language: English +) +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/siunitx/siunitx-abbreviations.cfg +File: siunitx-abbreviations.cfg 2017/11/26 v2.7k siunitx: Abbreviated units +) +\symgns@font=\mathgroup11 +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `gns@font' in version `bold' +(Font) TS1/txr/m/n --> TS1/txr/bx/n on input line 29. +Package gensymb Info: Math companion symbols declared on input line 29. +LaTeX Info: Redefining \degree on input line 29. +LaTeX Info: Redefining \celsius on input line 29. +Package gensymb Info: Using text companion symbols for \degree, \celsius and \p +erthousand on input line 29. +LaTeX Info: Redefining \ohm on input line 29. +Package gensymb Info: Using \textohm for \ohm on input line 29. +LaTeX Info: Redefining \micro on input line 29. +Package gensymb Info: Using \textmu for \micro on input line 29. +\c@lstlisting=\count545 +Package caption Info: Begin \AtBeginDocument code. +Package caption Info: End \AtBeginDocument code. +Package biblatex Info: Input encoding 'utf8' detected. +Package biblatex Info: Automatic encoding selection. +(biblatex) Assuming data encoding 'utf8'. +Package biblatex Info: Input encoding 'utf8' specified. +Package biblatex Info: Data encoding 'utf8' specified. +(biblatex) No need to reencode data. +\openout7 = `buch-blx.bib'. + +Package biblatex Info: Trying to load bibliographic data... +Package biblatex Info: ... file 'buch.bbl' found. + +(./buch.bbl) +Package biblatex Info: ... file 'buch1-blx.bbl' not found. + +No file buch1-blx.bbl. +Package biblatex Info: ... file 'buch2-blx.bbl' not found. +No file buch2-blx.bbl. +Package biblatex Info: ... file 'buch3-blx.bbl' not found. +No file buch3-blx.bbl. +Package biblatex Info: ... file 'buch4-blx.bbl' not found. +No file buch4-blx.bbl. +Package biblatex Info: ... file 'buch5-blx.bbl' not found. +No file buch5-blx.bbl. +Package biblatex Info: ... file 'buch6-blx.bbl' not found. +No file buch6-blx.bbl. +Package biblatex Info: ... file 'buch7-blx.bbl' not found. +No file buch7-blx.bbl. +Package biblatex Info: ... file 'buch8-blx.bbl' not found. +No file buch8-blx.bbl. +Package biblatex Info: ... file 'buch9-blx.bbl' not found. +No file buch9-blx.bbl. +Package biblatex Info: ... file 'buch10-blx.bbl' not found. +No file buch10-blx.bbl. +Package biblatex Info: ... file 'buch11-blx.bbl' not found. +No file buch11-blx.bbl. +Package biblatex Info: Reference section=0 on input line 29. +Package biblatex Info: Reference segment=0 on input line 29. +LaTeX Font Info: Try loading font information for OT1+txss on input line 29. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/ot1txss.fd +File: ot1txss.fd 2000/12/15 v3.1 +) +LaTeX Font Info: Font shape `OT1/txss/m/n' will be +(Font) scaled to size 9.49997pt on input line 29. +LaTeX Font Info: Font shape `OT1/txss/m/n' will be +(Font) scaled to size 6.64998pt on input line 29. +LaTeX Font Info: Font shape `OT1/txss/m/n' will be +(Font) scaled to size 4.74998pt on input line 29. +LaTeX Font Info: Try loading font information for OT1+txtt on input line 29. + + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/ot1txtt.fd +File: ot1txtt.fd 2000/12/15 v3.1 +) +(./common/titlepage.tex (./common/teilnehmer.tex) [1 + + + +{c:/texlive/2019/texmf-var/fonts/map/pdftex/updmap/pdftex.map}]) (./common/macr +os.tex +\c@beispiel=\count546 +\c@uebungsaufgabezaehler=\count547 +\c@problemcounter=\count548 + [2 + +] (./buch.toc +[3] [4] [5] [6] [7]) +\tf@toc=\write10 +\openout10 = `buch.toc'. + +\c@satz=\count549 +\c@forderung=\count550 +) [8] (./chapters/part1.tex +\blx@maxsegment@1=\count551 +\blx@sectionciteorder@1=\count552 +Package biblatex Info: Reference section=1 on input line 6. +\openout7 = `buch1-blx.aux'. + +Package biblatex Info: Setting label 'refsection:1' on input line 6. + (./chapters/vorwort.tex +LaTeX Font Info: Font shape `OT1/txss/m/n' will be +(Font) scaled to size 7.59998pt on input line 26. +LaTeX Font Info: Font shape `OT1/txss/m/n' will be +(Font) scaled to size 5.69998pt on input line 26. +LaTeX Font Info: Try loading font information for TS1+txr on input line 26. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/ts1txr.fd +File: ts1txr.fd 2000/12/15 v3.1 +) +LaTeX Font Info: Try loading font information for T1+txtt on input line 26. + +(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/t1txtt.fd +File: t1txtt.fd 2000/12/15 v3.1 +) + +LaTeX Warning: Citation 'buch:repo' on page 1 undefined on input line 27. + +) [1 + + +] [2 + +] [3] [4] (./chapters/00-einleitung/chapter.tex [5 + +] [6]) +(./chapters/05-zahlen/chapter.tex [7] [8 + +] +Kapitel 1. +(./chapters/05-zahlen/natuerlich.tex [9] [10] +Overfull \hbox (1.15573pt too wide) in paragraph at lines 159--163 +\T1/txr/m/n/10 gelten. Bei ei-nem nicht-kommutativen Pro-dukt ist es hier-bei n +ot-wen-dig, zwi-schen Links- und Rechts- + [] + +[11]) (./chapters/05-zahlen/ganz.tex [12] [13]) +(./chapters/05-zahlen/rational.tex [14]) (./chapters/05-zahlen/reell.tex +[15]) (./chapters/05-zahlen/komplex.tex [16] [17] + +LaTeX Warning: Citation 'buch:ebbinghaus' on page 18 undefined on input line 15 +5. + + +File: chapters/05-zahlen/images/komplex.pdf Graphic file (type pdf) + +Package pdftex.def Info: chapters/05-zahlen/images/komplex.pdf used on input l +ine 194. +(pdftex.def) Requested size: 223.63393pt x 178.57472pt. +[18] [19 <./chapters/05-zahlen/images/komplex.pdf>] [20])) +(./chapters/10-vektorenmatrizen/chapter.tex [21] [22 + +] +Kapitel 2. +(./chapters/10-vektorenmatrizen/linear.tex [23] [24] +Missing character: There is no e in font txsyb! + [25] [26] +Overfull \hbox (9.52893pt too wide) in paragraph at lines 385--390 +[]\T1/txr/m/n/10 Die $\OML/txmi/m/it/10 m$\T1/txr/m/n/10 -dimensionalen Spal-te +n-vek-to-ren $\OML/txmi/m/it/10 v \OMS/txsy/m/n/10 2 \U/txsyb/m/n/10 |[]$ \T1/t +xr/m/n/10 sind $\OML/txmi/m/it/10 m \OMS/txsy/m/n/10 ^^B \OT1/txr/m/n/10 1$\T1/ +txr/m/n/10 -Matrizen $\OML/txmi/m/it/10 v \OMS/txsy/m/n/10 2 \OML/txmi/m/it/10 +M[]\OT1/txr/m/n/10 (\U/txsyb/m/n/10 |\OT1/txr/m/n/10 )$\T1/txr/m/n/10 , die $\O +ML/txmi/m/it/10 n$\T1/txr/m/n/10 -dimensionalen + [] + +[27] [28] [29] + +File: chapters/10-vektorenmatrizen/images/rref.pdf Graphic file (type pdf) + +Package pdftex.def Info: chapters/10-vektorenmatrizen/images/rref.pdf used on +input line 634. +(pdftex.def) Requested size: 398.33858pt x 187.45291pt. + +Underfull \vbox (badness 10000) has occurred while \output is active [] + + [30 <./chapters/10-vektorenmatrizen/images/rref.pdf>] [31] [32] [33] [34]) +(./chapters/10-vektorenmatrizen/skalarprodukt.tex [35] [36] [37] [38] [39] +[40] [41] [42] [43]) (./chapters/10-vektorenmatrizen/strukturen.tex + +File: chapters/10-vektorenmatrizen/images/strukturen.pdf Graphic file (type pdf +) + +Package pdftex.def Info: chapters/10-vektorenmatrizen/images/strukturen.pdf us +ed on input line 11. +(pdftex.def) Requested size: 398.33858pt x 526.1285pt. + +(./chapters/10-vektorenmatrizen/gruppen.tex [44] [45 <./chapters/10-vektorenmat +rizen/images/strukturen.pdf>] [46] [47] [48]) +(./chapters/10-vektorenmatrizen/ringe.tex [49] + +File: chapters/10-vektorenmatrizen/images/gausszahlen.pdf Graphic file (type pd +f) + +Package pdftex.def Info: chapters/10-vektorenmatrizen/images/gausszahlen.pdf u +sed on input line 110. +(pdftex.def) Requested size: 397.18591pt x 213.22809pt. + [50 <./chapters/10-vektorenmatrizen/images/gausszahlen.pdf>] [51] + +File: chapters/10-vektorenmatrizen/images/ideale.pdf Graphic file (type pdf) + +Package pdftex.def Info: chapters/10-vektorenmatrizen/images/ideale.pdf used o +n input line 284. +(pdftex.def) Requested size: 372.71753pt x 179.13782pt. + [52 <./chapters/10-vektorenmatrizen/images/ideale.pdf>]) (./chapters/10-vektor +enmatrizen/algebren.tex [53] +Overfull \hbox (3.84431pt too wide) in paragraph at lines 80--91 +\T1/txr/m/n/10 Die Men-ge der ste-ti-gen Funk-tio-nen $\OML/txmi/m/it/10 C\OT1/ +txr/m/n/10 ([\OML/txmi/m/it/10 a; b\OT1/txr/m/n/10 ])$ \T1/txr/m/n/10 ist na-tü +r-lich ei-ne Teil-men-ge al-ler Funk-tio-nen: $\OML/txmi/m/it/10 C\OT1/txr/m/n/ +10 ([\OML/txmi/m/it/10 a; b\OT1/txr/m/n/10 ]) \OMS/txsy/m/n/10 ^^Z + [] + +) (./chapters/10-vektorenmatrizen/koerper.tex)) +(./chapters/10-vektorenmatrizen/hadamard.tex [54] +Overfull \hbox (0.94571pt too wide) in paragraph at lines 69--74 +[]\T1/txr/m/n/10 Das Hadamard-Produkt ist kom-mu-ta-tiv, da die Mul-ti-pli-ka-t +i-on in $\U/txsyb/m/n/10 |$ \T1/txr/m/n/10 kom-mua-tiv ist. Das Hadamard- + [] + +[55] [56] [57]) (./chapters/10-vektorenmatrizen/uebungsaufgaben//1001.tex +[58]) (./chapters/10-vektorenmatrizen/uebungsaufgaben//1002.tex [59]) [60]) +(./chapters/20-polynome/chapter.tex +Kapitel 3. +[61 + +] +Overfull \hbox (1.80632pt too wide) detected at line 116 +[] + [] + +(./chapters/20-polynome/definitionen.tex [62] [63] [64] +Overfull \hbox (7.36925pt too wide) detected at line 354 +[] + [] + +[65] [66] [67]) (./chapters/20-polynome/vektoren.tex [68] [69]) +(./chapters/20-polynome/matrizen.tex) +(./chapters/20-polynome/minimalpolynom.tex)) +(./chapters/30-endlichekoerper/chapter.tex [70] +Kapitel 4. +(./chapters/30-endlichekoerper/euklid.tex [71 + +] [72] [73] [74] [75] [76] +Overfull \hbox (11.23698pt too wide) detected at line 595 +[] + [] + +) (./chapters/30-endlichekoerper/galois.tex +LaTeX Font Info: Font shape `OT1/txss/m/n' will be +(Font) scaled to size 11.39996pt on input line 33. + + +Package hyperref Warning: Token not allowed in a PDF string (PDFDocEncoding): +(hyperref) removing `math shift' on input line 33. + + +Package hyperref Warning: Token not allowed in a PDF string (PDFDocEncoding): +(hyperref) removing `math shift' on input line 33. + +[77] [78] [79] [80] [81] + +File: chapters/30-endlichekoerper/images/binomial2.pdf Graphic file (type pdf) + +Package pdftex.def Info: chapters/30-endlichekoerper/images/binomial2.pdf used + on input line 415. +(pdftex.def) Requested size: 399.41322pt x 332.3107pt. + +Overfull \hbox (1.07465pt too wide) in paragraph at lines 415--419 + [][] + [] + +(./chapters/30-endlichekoerper/images/farben.tex) + +File: chapters/30-endlichekoerper/images/binomial5.pdf Graphic file (type pdf) + +Package pdftex.def Info: chapters/30-endlichekoerper/images/binomial5.pdf used + on input line 425. +(pdftex.def) Requested size: 347.40303pt x 332.09288pt. + [82] [83 <./chapters/30-endlichekoerper/images/binomial2.pdf>] [84 <./chapters +/30-endlichekoerper/images/binomial5.pdf>]) (./chapters/30-endlichekoerper/wurz +eln.tex [85] [86] [87] +[88] [89] [90] [91] [92] [93]) +(./chapters/30-endlichekoerper/uebungsaufgaben//3004.tex [94] [95]) +(./chapters/30-endlichekoerper/uebungsaufgaben//3003.tex [96]) +(./chapters/30-endlichekoerper/uebungsaufgaben//3002.tex) +(./chapters/30-endlichekoerper/uebungsaufgaben//3001.tex [97]) +(./chapters/30-endlichekoerper/uebungsaufgaben//3005.tex [98]) [99]) +(./chapters/40-eigenwerte/chapter.tex [100 + +] +Kapitel 5. + +LaTeX Warning: Reference `buch:section:spektralradius' on page 101 undefined on + input line 27. + + +LaTeX Warning: Reference `buch:section:numerisch' on page 101 undefined on inpu +t line 28. + +(./chapters/40-eigenwerte/grundlagen.tex [101] [102] [103] + +File: chapters/40-eigenwerte/images/nilpotent.pdf Graphic file (type pdf) + +Package pdftex.def Info: chapters/40-eigenwerte/images/nilpotent.pdf used on i +nput line 349. +(pdftex.def) Requested size: 340.11682pt x 105.49786pt. + [104 <./chapters/40-eigenwerte/images/nilpotent.pdf>] [105] [106] [107] [108] + +LaTeX Warning: Reference `buch:eigenwerte:satz:jordanblock' on page 109 undefin +ed on input line 818. + +[109] + +LaTeX Warning: Reference `XXX' on page 110 undefined on input line 919. + +) (./chapters/40-eigenwerte/normalformen.tex [110] [111] [112]) +(./chapters/40-eigenwerte/spektralradius.tex [113] [114] [115] + +Package hyperref Warning: Token not allowed in a PDF string (PDFDocEncoding): +(hyperref) removing `math shift' on input line 337. + + +Package hyperref Warning: Token not allowed in a PDF string (PDFDocEncoding): +(hyperref) removing `math shift' on input line 337. + +[116] [117] + +LaTeX Warning: Reference `buch:subsection:konvergenzbedingung' on page 118 unde +fined on input line 452. + +[118] [119] [120]) (./chapters/40-eigenwerte/numerisch.tex) +(./chapters/40-eigenwerte/spektraltheorie.tex) +(./chapters/40-eigenwerte/uebungsaufgaben//4001.tex [121]) +(./chapters/40-eigenwerte/uebungsaufgaben//4002.tex) +(./chapters/40-eigenwerte/uebungsaufgaben//4003.tex [122] [123] + +LaTeX Warning: Command \` invalid in math mode on input line 239. + +Missing character: There is no Ò in font txr! +) [124]) (./chapters/50-permutationen/chapter.tex +Kapitel 6. +(./chapters/50-permutationen/endlich.tex + +Package hyperref Warning: Token not allowed in a PDF string (PDFDocEncoding): +(hyperref) removing `math shift' on input line 21. + + +Package hyperref Warning: Token not allowed in a PDF string (PDFDocEncoding): +(hyperref) removing `\times' on input line 21. + + +Package hyperref Warning: Token not allowed in a PDF string (PDFDocEncoding): +(hyperref) removing `math shift' on input line 21. + + +File: chapters/50-permutationen/images/permutation.pdf Graphic file (type pdf) + +Package pdftex.def Info: chapters/50-permutationen/images/permutation.pdf used + on input line 24. +(pdftex.def) Requested size: 280.78734pt x 48.38463pt. +[125 + + <./chapters/50-permutationen/images/permutation.pdf>] + +File: chapters/50-permutationen/images/komposition.pdf Graphic file (type pdf) + +Package pdftex.def Info: chapters/50-permutationen/images/komposition.pdf used + on input line 43. +(pdftex.def) Requested size: 378.48006pt x 59.31845pt. + +File: chapters/50-permutationen/images/zyklenzerlegung.pdf Graphic file (type p +df) + +Package pdftex.def Info: chapters/50-permutationen/images/zyklenzerlegung.pdf +used on input line 73. +(pdftex.def) Requested size: 308.51283pt x 55.96393pt. + + +Package hyperref Warning: Token not allowed in a PDF string (PDFDocEncoding): +(hyperref) removing `math shift' on input line 127. + + +Package hyperref Warning: Token not allowed in a PDF string (PDFDocEncoding): +(hyperref) removing `subscript' on input line 127. + + +Package hyperref Warning: Token not allowed in a PDF string (PDFDocEncoding): +(hyperref) removing `math shift' on input line 127. + +[126 <./chapters/50-permutationen/images/komposition.pdf> <./chapters/50-permut +ationen/images/zyklenzerlegung.pdf>] + +LaTeX Warning: Reference `XXX' on page 127 undefined on input line 165. + + +Overfull \hbox (1.15514pt too wide) in paragraph at lines 165--172 +[]\T1/txr/m/n/10 Die Zy-klen-zer-le-gung kann mit der Jordan-Normalform [] ei-n +er Ma-trix ver-gli-chen wer-den. Durch + [] + +) (./chapters/50-permutationen/transpositionen.tex [127] + +File: chapters/50-permutationen/images/transpositionen.pdf Graphic file (type p +df) + +Package pdftex.def Info: chapters/50-permutationen/images/transpositionen.pdf +used on input line 38. +(pdftex.def) Requested size: 253.38pt x 255.46277pt. + [128 <./chapters/50-permutationen/images/transpositionen.pdf>]) +(./chapters/50-permutationen/matrizen.tex [129] [130]) +(./chapters/50-permutationen/determinante.tex) +(./chapters/50-permutationen/uebungsaufgaben//5001.tex [131]) [132]) +(./chapters/60-gruppen/chapter.tex +Kapitel 7. +(./chapters/60-gruppen/symmetrien.tex) (./chapters/60-gruppen/lie-gruppen.tex) +(./chapters/60-gruppen/lie-algebren.tex) (./chapters/60-gruppen/homogen.tex)) +(./chapters/70-graphen/chapter.tex [133 + +] [134 + +] +Kapitel 8. +(./chapters/70-graphen/beschreibung.tex [135] [136] + +File: chapters/70-graphen/images/adjazenzu.pdf Graphic file (type pdf) + +Package pdftex.def Info: chapters/70-graphen/images/adjazenzu.pdf used on inpu +t line 136. +(pdftex.def) Requested size: 370.25436pt x 129.2616pt. + +File: chapters/70-graphen/images/adjazenzd.pdf Graphic file (type pdf) + +Package pdftex.def Info: chapters/70-graphen/images/adjazenzd.pdf used on inpu +t line 166. +(pdftex.def) Requested size: 370.25436pt x 129.2616pt. + [137 <./chapters/70-graphen/images/adjazenzu.pdf>] [138 <./chapters/70-graphen +/images/adjazenzd.pdf>] + +File: chapters/70-graphen/images/peterson.pdf Graphic file (type pdf) + +Package pdftex.def Info: chapters/70-graphen/images/peterson.pdf used on input + line 274. +(pdftex.def) Requested size: 124.08727pt x 117.96942pt. + +[139 <./chapters/70-graphen/images/peterson.pdf>] [140] [141]) +(./chapters/70-graphen/spektral.tex) (./chapters/70-graphen/wavelets.tex +Overfull \hbox (12.68517pt too wide) in paragraph at lines 19--26 +[]\T1/txr/m/n/10 In die-sem Ab-schnitt wer-den erst Funk-tio-nen auf ei-nem Gra +-phen ge-nau-er de-fi-niert. In Ab-schnitt []8.3.2[] + [] + + +File: chapters/70-graphen/images/kreis.pdf Graphic file (type pdf) + +Package pdftex.def Info: chapters/70-graphen/images/kreis.pdf used on input li +ne 45. +(pdftex.def) Requested size: 379.48283pt x 180.30518pt. +[142])) (./chapters/80-wahrscheinlichkeit/chapter.tex [143 <./chapters/70-graph +en/images/kreis.pdf>] [144] +Kapitel 9. +(./chapters/80-wahrscheinlichkeit/google.tex [145 + +] + +File: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/internet.pdf Graphic file (type pdf +) + +Package pdftex.def Info: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/internet.pdf us +ed on input line 43. +(pdftex.def) Requested size: 276.79541pt x 125.9954pt. + [146 <./chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/internet.pdf>] [147] [148] + +LaTeX Warning: Citation 'BRIN1998107' on page 149 undefined on input line 388. + +[149] +Underfull \vbox (badness 1859) has occurred while \output is active [] + + [150]) +(./chapters/80-wahrscheinlichkeit/markov.tex [151] [152] + +File: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/markov.pdf Graphic file (type pdf) + +Package pdftex.def Info: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/markov.pdf used + on input line 203. +(pdftex.def) Requested size: 400.70508pt x 193.8126pt. + +Overfull \hbox (2.3665pt too wide) in paragraph at lines 203--206 + [][] + [] + + +Overfull \hbox (4.2015pt too wide) in paragraph at lines 209--214 +[]\T1/txr/m/n/10 Die tran-si-en-ten Über-gangs-wahr-schein-lich-kei-ten zwi-sch +en auf-ein-an-der-fol-gen-den Zeit-punk-ten stel- + [] + +[153] [154 <./chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/markov.pdf>] [155] + +File: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/markov2.pdf Graphic file (type pdf) + + +Package pdftex.def Info: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/markov2.pdf use +d on input line 401. +(pdftex.def) Requested size: 400.70508pt x 250.71805pt. + +Overfull \hbox (2.3665pt too wide) in paragraph at lines 401--405 + [][] + [] + + +File: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/konvex.pdf Graphic file (type pdf) + +Package pdftex.def Info: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/konvex.pdf used + on input line 472. +(pdftex.def) Requested size: 387.31102pt x 184.48175pt. +[156] [157 <./chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/markov2.pdf> <./chapters/80 +-wahrscheinlichkeit/images/konvex.pdf>] [158] [159] + +File: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/markov3.pdf Graphic file (type pdf) + + +Package pdftex.def Info: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/markov3.pdf use +d on input line 704. +(pdftex.def) Requested size: 400.70508pt x 222.26482pt. + +Overfull \hbox (2.3665pt too wide) in paragraph at lines 704--708 + [][] + [] + +[160] [161 <./chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/markov3.pdf>]) +(./chapters/80-wahrscheinlichkeit/positiv.tex [162] + +File: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/diffusion.pdf Graphic file (type pd +f) + +Package pdftex.def Info: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/diffusion.pdf u +sed on input line 98. +(pdftex.def) Requested size: 388.62192pt x 222.10826pt. + [163] [164 <./chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/diffusion.pdf>] + +File: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/trenn.pdf Graphic file (type pdf) + +Package pdftex.def Info: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/trenn.pdf used +on input line 189. +(pdftex.def) Requested size: 190.30049pt x 131.88539pt. + +File: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/vergleich.pdf Graphic file (type pd +f) + +Package pdftex.def Info: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/vergleich.pdf u +sed on input line 234. +(pdftex.def) Requested size: 291.19316pt x 284.62868pt. + [165 <./chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/trenn.pdf>] + +File: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/dreieck.pdf Graphic file (type pdf) + + +Package pdftex.def Info: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/dreieck.pdf use +d on input line 308. +(pdftex.def) Requested size: 364.4035pt x 246.8456pt. + [166 <./chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/vergleich.pdf>] [167 <./chapters +/80-wahrscheinlichkeit/images/dreieck.pdf>] + +File: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/positiv.pdf Graphic file (type pdf) + + +Package pdftex.def Info: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/positiv.pdf use +d on input line 404. +(pdftex.def) Requested size: 405.00308pt x 230.74248pt. + +Overfull \hbox (6.6645pt too wide) in paragraph at lines 404--408 + [][] + [] + +[168] +Underfull \vbox (badness 6575) has occurred while \output is active [] + + [169 <./chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/positiv.pdf>] [170]) +(./chapters/80-wahrscheinlichkeit/parrondo.tex [171] + +File: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/spielB.pdf Graphic file (type pdf) + +Package pdftex.def Info: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/spielB.pdf used + on input line 64. +(pdftex.def) Requested size: 127.81618pt x 133.82262pt. + [172] [173 <./chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/spielB.pdf>] [174] +Overfull \hbox (17.8923pt too wide) detected at line 390 +[] + [] + + +File: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/spielBtilde.pdf Graphic file (type +pdf) + +Package pdftex.def Info: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/spielBtilde.pdf + used on input line 419. +(pdftex.def) Requested size: 152.45619pt x 161.27913pt. +[175] [176 <./chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/spielBtilde.pdf>] [177])) +(./chapters/90-crypto/chapter.tex [178] +Kapitel 10. +(./chapters/90-crypto/arith.tex + +Package hyperref Warning: Token not allowed in a PDF string (PDFDocEncoding): +(hyperref) removing `math shift' on input line 15. + + +Package hyperref Warning: Token not allowed in a PDF string (PDFDocEncoding): +(hyperref) removing `subscript' on input line 15. + + +Package hyperref Warning: Token not allowed in a PDF string (PDFDocEncoding): +(hyperref) removing `math shift' on input line 15. + + +Package hyperref Warning: Token not allowed in a PDF string (PDFDocEncoding): +(hyperref) removing `math shift' on input line 20. + + +Package hyperref Warning: Token not allowed in a PDF string (PDFDocEncoding): +(hyperref) removing `subscript' on input line 20. + + +Package hyperref Warning: Token not allowed in a PDF string (PDFDocEncoding): +(hyperref) removing `superscript' on input line 20. + + +Package hyperref Warning: Token not allowed in a PDF string (PDFDocEncoding): +(hyperref) removing `math shift' on input line 20. + +) (./chapters/90-crypto/ff.tex + +Package hyperref Warning: Token not allowed in a PDF string (PDFDocEncoding): +(hyperref) removing `math shift' on input line 12. + + +Package hyperref Warning: Token not allowed in a PDF string (PDFDocEncoding): +(hyperref) removing `subscript' on input line 12. + + +Package hyperref Warning: Token not allowed in a PDF string (PDFDocEncoding): +(hyperref) removing `math shift' on input line 12. + +[179 + +] +Overfull \hbox (26.92535pt too wide) in paragraph at lines 79--84 +[]\T1/txr/m/n/10 Man be-rech-ne die Po-tenz $\OT1/txr/m/n/10 7[]$ \T1/txr/m/n/1 +0 in $\U/txsyb/m/n/10 F[]$\T1/txr/m/n/10 . Die Bi-när-dar-stel-lung von 2021 is +t $\OT1/txr/m/n/10 2021[] = [][]$\T1/txr/m/n/10 . + [] + +[180] + +File: chapters/90-crypto/images/dh.pdf Graphic file (type pdf) + +Package pdftex.def Info: chapters/90-crypto/images/dh.pdf used on input line 1 +92. +(pdftex.def) Requested size: 398.33722pt x 213.8233pt. + [181] [182 <./chapters/90-crypto/images/dh.pdf>] + +File: chapters/90-crypto/images/elliptic.pdf Graphic file (type pdf) + +Package pdftex.def Info: chapters/90-crypto/images/elliptic.pdf used on input +line 346. +(pdftex.def) Requested size: 347.66501pt x 347.45724pt. + [183] [184 <./chapters/90-crypto/images/elliptic.pdf>] [185]) (./chapters/90-c +rypto/aes.tex [186]) +(./chapters/90-crypto/rs.tex) (./chapters/90-crypto/uebungsaufgaben//9001.tex +Underfull \vbox (badness 1776) has occurred while \output is active [] + + [187]) +[188]) (./chapters/95-homologie/chapter.tex +Kapitel 11. + +File: chapters/95-homologie/images/dreieck.pdf Graphic file (type pdf) + +Package pdftex.def Info: chapters/95-homologie/images/dreieck.pdf used on inpu +t line 17. +(pdftex.def) Requested size: 319.37842pt x 115.65378pt. +(./chapters/95-homologie/simplex.tex [189 + +] [190 <./chapters/95-homologie/images/dreieck.pdf>]) (./chapters/95-homologie/ +komplex.tex) +(./chapters/95-homologie/homologie.tex) +(./chapters/95-homologie/mayervietoris.tex [191]) +(./chapters/95-homologie/fixpunkte.tex)) [192] + +LaTeX Warning: Empty bibliography on input line 28. + +Package biblatex Info: Reference section=0 on input line 30. +) (./papers/part2.tex [193 + +] [194] (./papers/uebersicht.tex) +(./papers/common/addpapers.tex (./papers/verkehr/main.tex [195 + +] [196 + +] +Kapitel 12. +\blx@maxsegment@2=\count553 +\blx@sectionciteorder@2=\count554 +Package biblatex Info: Reference section=2 on input line 8. +\openout7 = `buch2-blx.aux'. + +Package biblatex Info: Setting label 'refsection:2' on input line 8. +(./papers/verkehr/teil0.tex + +LaTeX Warning: Citation 'verkehr:bibtex' on 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Empty hook `BeforeClearDocument' on input line 49. +Package atveryend Info: Empty hook `AfterLastShipout' on input line 49. + (./buch.aux) +Package atveryend Info: Executing hook `AtVeryEndDocument' on input line 49. +Package atveryend Info: Executing hook `AtEndAfterFileList' on input line 49. +Package rerunfilecheck Info: File `buch.out' has not changed. +(rerunfilecheck) Checksum: 605A5FBDBFDD0ABBC9452157F469077D;16867. + + +LaTeX Warning: There were undefined references. + + +LaTeX Warning: There were multiply-defined labels. + + +Package biblatex Warning: Please (re)run BibTeX on the file(s): +(biblatex) buch1-blx +(biblatex) buch2-blx +(biblatex) buch3-blx +(biblatex) buch4-blx +(biblatex) buch5-blx +(biblatex) buch7-blx +(biblatex) buch8-blx +(biblatex) buch9-blx +(biblatex) buch10-blx +(biblatex) buch11-blx +(biblatex) and rerun LaTeX afterwards. + +Package logreq Info: Writing requests to 'buch.run.xml'. +\openout1 = `buch.run.xml'. + +Package atveryend Info: Empty hook `AtVeryVeryEnd' on input line 49. + ) +Here is how much of TeX's memory you used: + 80543 strings out of 492609 + 1900556 string characters out of 6132818 + 2639170 words of memory out of 5000000 + 81880 multiletter control sequences out of 15000+600000 + 627360 words of font info for 187 fonts, out of 8000000 for 9000 + 1143 hyphenation exceptions out of 8191 + 64i,20n,96p,3340b,2438s stack positions out of 5000i,500n,10000p,200000b,80000s +{c:/texlive/2019/texmf-dist/fonts/enc/dvips/base/8r.enc} + +Output written on buch.pdf (244 pages, 1412544 bytes). +PDF statistics: + 3980 PDF objects out of 4296 (max. 8388607) + 3641 compressed objects within 37 object streams + 1022 named destinations out of 1200 (max. 500000) + 2040 words of extra memory for PDF output out of 10000 (max. 10000000) + diff --git a/buch/buch.out b/buch/buch.out new file mode 100644 index 0000000..3a9971a --- /dev/null +++ b/buch/buch.out @@ -0,0 +1,234 @@ +\BOOKMARK [-1][-]{part.1}{I Grundlagen}{}% 1 +\BOOKMARK 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euklidische Algorithmus }{chapter.4}% 44 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.4.1.1}{Ganze Zahlen}{section.4.1}% 45 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.4.1.2}{Matrixschreibweise }{section.4.1}% 46 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.4.1.3}{Vereinfachte Durchf\374hrung }{section.4.1}% 47 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.4.1.4}{Polynome}{section.4.1}% 48 +\BOOKMARK [1][-]{section.4.2}{Galois-K\366rper }{chapter.4}% 49 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.4.2.1}{Arithmetik modulo p }{section.4.2}% 50 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.4.2.2}{Charakteristik }{section.4.2}% 51 +\BOOKMARK [1][-]{section.4.3}{Wurzeln }{chapter.4}% 52 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.4.3.1}{Irreduzible Polynome }{section.4.3}% 53 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.4.3.2}{K\366rpererweiterungen }{section.4.3}% 54 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.4.3.3}{Zerf\344llungsk\366rper }{section.4.3}% 55 +\BOOKMARK [0][-]{chapter.5}{Eigenwerte und Eigenvektoren }{part.1}% 56 +\BOOKMARK [1][-]{section.5.1}{Grundlagen }{chapter.5}% 57 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.5.1.1}{Kern und Bild von Matrixpotenzen }{section.5.1}% 58 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.5.1.2}{Invariante Unterr\344ume }{section.5.1}% 59 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.5.1.3}{Nilpotente Matrizen }{section.5.1}% 60 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.5.1.4}{Eigenwerte und Eigenvektoren }{section.5.1}% 61 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.5.1.5}{Verallgemeinerte Eigenr\344ume }{section.5.1}% 62 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.5.1.6}{Zerlegung in invariante Unterr\344ume }{section.5.1}% 63 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.5.1.7}{Das charakteristische Polynom }{section.5.1}% 64 +\BOOKMARK [1][-]{section.5.2}{Normalformen }{chapter.5}% 65 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.5.2.1}{Diagonalform}{section.5.2}% 66 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.5.2.2}{Jordan-Normalform }{section.5.2}% 67 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.5.2.3}{Reelle Normalform }{section.5.2}% 68 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.5.2.4}{Obere Hessenberg-Form }{section.5.2}% 69 +\BOOKMARK [1][-]{section.5.3}{Funktionen einer Matrix }{chapter.5}% 70 +\BOOKMARK 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Transpositionen}{section.6.2}% 83 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.6.2.2}{Signum einer Permutation}{section.6.2}% 84 +\BOOKMARK [1][-]{section.6.3}{Permutationsmatrizen }{chapter.6}% 85 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.6.3.1}{Matrizen}{section.6.3}% 86 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.6.3.2}{Transpositionen}{section.6.3}% 87 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.6.3.3}{Determinante und Vorzeichen}{section.6.3}% 88 +\BOOKMARK [1][-]{section.6.4}{Determinante }{chapter.6}% 89 +\BOOKMARK [0][-]{chapter.7}{Matrizengruppen }{part.1}% 90 +\BOOKMARK [1][-]{section.7.1}{Symmetrien }{chapter.7}% 91 +\BOOKMARK [1][-]{section.7.2}{Lie-Gruppen }{chapter.7}% 92 +\BOOKMARK [1][-]{section.7.3}{Lie-Algebren }{chapter.7}% 93 +\BOOKMARK [1][-]{section.7.4}{Homogene R\344ume }{chapter.7}% 94 +\BOOKMARK [0][-]{chapter.8}{Graphen }{part.1}% 95 +\BOOKMARK [1][-]{section.8.1}{Beschreibung von Graphen mit Matrizen }{chapter.8}% 96 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.8.1.1}{Definition von Graphen }{section.8.1}% 97 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.8.1.2}{Inzidenzmatrix}{section.8.1}% 98 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.8.1.3}{Die Adjazenzmatrix und Laplace-Matrix }{section.8.1}% 99 +\BOOKMARK [1][-]{section.8.2}{Spektrale Graphentheorie }{chapter.8}% 100 +\BOOKMARK [1][-]{section.8.3}{Wavelets auf Graphen }{chapter.8}% 101 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.8.3.1}{Funktionen auf einem Graphen und die Laplace-Matrix}{section.8.3}% 102 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.8.3.2}{Standardbasis und Eigenbasis }{section.8.3}% 103 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.8.3.3}{Wavelet-Basen }{section.8.3}% 104 +\BOOKMARK [0][-]{chapter.9}{Wahrscheinlichkeitsmatrizen }{part.1}% 105 +\BOOKMARK [1][-]{section.9.1}{Google-Matrix }{chapter.9}% 106 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.9.1.1}{Ein Modell f\374r Webseitenbesucher }{section.9.1}% 107 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.9.1.2}{Wahrscheinlichkeitsinterpretation }{section.9.1}% 108 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.9.1.3}{``Freier Wille'' }{section.9.1}% 109 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.9.1.4}{Wahrscheinlichkeitsverteilung }{section.9.1}% 110 +\BOOKMARK [1][-]{section.9.2}{Diskrete Markov-Ketten und Wahrscheinlichkeitsmatrizen }{chapter.9}% 111 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.9.2.1}{Markov-Eigenschaft}{section.9.2}% 112 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.9.2.2}{Diskrete Markov-Kette}{section.9.2}% 113 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.9.2.3}{Absorbierende Zust\344nde}{section.9.2}% 114 +\BOOKMARK [1][-]{section.9.3}{Positive Vektoren und Matrizen }{chapter.9}% 115 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.9.3.1}{Elementare Eigenschaften }{section.9.3}% 116 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.9.3.2}{Die verallgemeinerte Dreiecksungleichung }{section.9.3}% 117 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.9.3.3}{Der Satz von Perron-Frobenius }{section.9.3}% 118 +\BOOKMARK [1][-]{section.9.4}{Das Paradoxon von Parrondo }{chapter.9}% 119 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.9.4.1}{Die beiden Teilspiele }{section.9.4}% 120 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.9.4.2}{Kombination der Spiele }{section.9.4}% 121 +\BOOKMARK [0][-]{chapter.10}{Anwendungen in Kryptographie und Codierungstheorie }{part.1}% 122 +\BOOKMARK [1][-]{section.10.1}{Arithmetik f\374r die Kryptographie }{chapter.10}% 123 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.10.1.1}{Potenzieren }{section.10.1}% 124 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.10.1.2}{Rechenoperationen in Fp }{section.10.1}% 125 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.10.1.3}{Rechenoperationen in F2l }{section.10.1}% 126 +\BOOKMARK [1][-]{section.10.2}{Kryptographie und endliche K\366rper }{chapter.10}% 127 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.10.2.1}{Potenzen in Fp und diskreter Logarithmus }{section.10.2}% 128 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.10.2.2}{Diffie-Hellman-Schl\374sseltausch }{section.10.2}% 129 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.10.2.3}{Elliptische Kurven }{section.10.2}% 130 +\BOOKMARK [1][-]{section.10.3}{Advanced Encryption Standard \205 AES }{chapter.10}% 131 +\BOOKMARK [1][-]{section.10.4}{Fehlerkorrigierende Codes nach Reed-Solomon }{chapter.10}% 132 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.10.4.1}{Was ist ein Code? }{section.10.4}% 133 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.10.4.2}{Reed-Solomon-Code }{section.10.4}% 134 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.10.4.3}{Decodierung }{section.10.4}% 135 +\BOOKMARK [0][-]{chapter.11}{Homologie }{part.1}% 136 +\BOOKMARK [1][-]{section.11.1}{Simplexe und simpliziale Komplexe }{chapter.11}% 137 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.11.1.1}{Simplexe und Rand }{section.11.1}% 138 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.11.1.2}{Triangulation }{section.11.1}% 139 +\BOOKMARK [1][-]{section.11.2}{Kettenkomplexe }{chapter.11}% 140 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.11.2.1}{Randoperator von Simplexen }{section.11.2}% 141 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.11.2.2}{Kettenkomplexe und Morphismen }{section.11.2}% 142 +\BOOKMARK [1][-]{section.11.3}{Homologie }{chapter.11}% 143 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.11.3.1}{Homologie eines Kettenkomplexes }{section.11.3}% 144 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.11.3.2}{Induzierte Abbildung }{section.11.3}% 145 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.11.3.3}{Homologie eines simplizialen Komplexes }{section.11.3}% 146 +\BOOKMARK [1][-]{section.11.4}{Exaktheit und die Mayer-Vietoris-Folge }{chapter.11}% 147 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.11.4.1}{Kurze exakte Folgen von Kettenkomplexen }{section.11.4}% 148 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.11.4.2}{Schlangenlemma und lange exakte Folgen }{section.11.4}% 149 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.11.4.3}{Mayer-Vietoris-Folge }{section.11.4}% 150 +\BOOKMARK [1][-]{section.11.5}{Fixpunkte }{chapter.11}% 151 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.11.5.1}{Lefshetz-Spurformel }{section.11.5}% 152 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.11.5.2}{Brower-Fixpunktsatz }{section.11.5}% 153 +\BOOKMARK [-1][-]{part.2}{II Anwendungen und weiterf\374hrende Themen}{}% 154 +\BOOKMARK [0][-]{chapter.12}{Thema}{part.2}% 155 +\BOOKMARK [1][-]{section.12.1}{Teil 0}{chapter.12}% 156 +\BOOKMARK [1][-]{section.12.2}{Teil 1 }{chapter.12}% 157 +\BOOKMARK [2][-]{subsection.12.2.1}{De finibus bonorum et malorum }{section.12.2}% 158 +\BOOKMARK [1][-]{section.12.3}{Teil 2 }{chapter.12}% 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{subsubsection}{Addition}{10}{section*.6}% +\contentsline {subsubsection}{Multiplikation}{10}{section*.7}% +\contentsline {subsubsection}{Rechenregeln}{10}{section*.8}% +\contentsline {subsubsection}{Teilbarkeit}{11}{section*.9}% +\contentsline {subsubsection}{Konstruktion der nat\IeC {\"u}rlichen Zahlen aus der Mengenlehre}{11}{section*.10}% +\contentsline {subsubsection}{Nat\IeC {\"u}rliche Zahlen als \IeC {\"A}quivalenzklassen}{12}{section*.11}% +\contentsline {section}{\numberline {1.2}Ganze Zahlen }{12}{section.1.2}% +\contentsline {subsubsection}{Paare von nat\IeC {\"u}rlichen Zahlen}{12}{section*.12}% +\contentsline {subsubsection}{\IeC {\"A}quivalenzrelation}{13}{section*.13}% +\contentsline {subsubsection}{Entgegengesetzter Wert}{13}{section*.14}% +\contentsline {subsubsection}{L\IeC {\"o}sung von Gleichungen}{13}{section*.15}% +\contentsline {subsubsection}{Ring}{14}{section*.16}% +\contentsline {section}{\numberline {1.3}Rationale Zahlen }{14}{section.1.3}% +\contentsline {subsubsection}{Br\IeC {\"u}che}{14}{section*.17}% +\contentsline {subsubsection}{K\IeC {\"u}rzen}{15}{section*.18}% +\contentsline {subsubsection}{Kehrwert}{15}{section*.19}% +\contentsline {subsubsection}{L\IeC {\"o}sung von linearen Gleichungen}{15}{section*.20}% +\contentsline {subsubsection}{K\IeC {\"o}rper}{15}{section*.21}% +\contentsline {section}{\numberline {1.4}Reelle Zahlen }{16}{section.1.4}% +\contentsline {section}{\numberline {1.5}Komplexe Zahlen }{16}{section.1.5}% +\contentsline {subsubsection}{Imagin\IeC {\"a}re und komplexe Zahlen}{17}{section*.22}% +\contentsline {subsubsection}{Real- und Imagin\IeC {\"a}rteil}{17}{section*.23}% +\contentsline {subsubsection}{Komplexe Konjugation}{17}{section*.24}% +\contentsline {subsubsection}{Betrag}{18}{section*.25}% +\contentsline {subsubsection}{Division}{18}{section*.26}% +\contentsline {subsubsection}{Gausssche Zahlenebene}{18}{section*.27}% +\contentsline {subsubsection}{Geometrische Interpretation der Rechenoperationen}{19}{section*.29}% +\contentsline {subsubsection}{Algebraische Vollst\IeC {\"a}ndigkeit}{19}{section*.30}% +\contentsline {subsubsection}{Quaternionen und Octonionen}{20}{section*.31}% +\contentsline {chapter}{\numberline {2}Vektoren und Matrizen }{23}{chapter.2}% +\contentsline {section}{\numberline {2.1}Lineare Algebra }{23}{section.2.1}% +\contentsline {subsection}{\numberline {2.1.1}Vektoren }{23}{subsection.2.1.1}% +\contentsline {subsubsection}{Zeilen- und Spaltenvektoren}{23}{section*.32}% +\contentsline {subsubsection}{Standardbasisvektoren}{24}{section*.33}% +\contentsline {subsubsection}{Vektorraum}{24}{section*.34}% +\contentsline {subsubsection}{Gleichungssysteme in Vektorform}{25}{section*.35}% +\contentsline {subsubsection}{Lineare Abh\IeC {\"a}ngigkeit}{26}{section*.36}% +\contentsline {subsubsection}{Basis}{26}{section*.37}% +\contentsline {subsubsection}{Unterr\IeC {\"a}ume}{26}{section*.38}% +\contentsline {subsection}{\numberline {2.1.2}Matrizen }{27}{subsection.2.1.2}% +\contentsline {subsubsection}{Definition einer Matrix}{27}{section*.39}% +\contentsline {subsubsection}{Addition und Multiplikation mit Skalaren}{27}{section*.40}% +\contentsline {subsubsection}{Multiplikation}{28}{section*.41}% +\contentsline {subsubsection}{Einheitsmatrix}{28}{section*.42}% +\contentsline {subsection}{\numberline {2.1.3}Gleichungssysteme }{28}{subsection.2.1.3}% +\contentsline {subsubsection}{Eindeutige L\IeC {\"o}sung}{28}{section*.43}% +\contentsline {subsubsection}{Inhomogene und homogene Gleichungssysteme}{29}{section*.44}% +\contentsline {subsubsection}{Gauss-Algorithmus}{29}{section*.45}% +\contentsline {subsubsection}{L\IeC {\"o}sungsmenge}{31}{section*.47}% +\contentsline {subsubsection}{Inverse Matrix}{31}{section*.48}% +\contentsline {subsubsection}{Determinante}{32}{section*.49}% +\contentsline {subsection}{\numberline {2.1.4}Lineare Abbildungen }{32}{subsection.2.1.4}% +\contentsline {subsubsection}{Definition}{32}{section*.50}% +\contentsline {subsubsection}{Matrix}{33}{section*.51}% +\contentsline {subsubsection}{Basiswechsel}{33}{section*.52}% +\contentsline {subsubsection}{Umkehrabbbildung}{34}{section*.53}% +\contentsline {subsubsection}{Kern und Bild}{34}{section*.54}% +\contentsline {subsubsection}{Rang und Defekt}{35}{section*.55}% +\contentsline {subsubsection}{Quotient}{35}{section*.56}% +\contentsline {section}{\numberline {2.2}Skalarprodukt }{35}{section.2.2}% +\contentsline {subsection}{\numberline {2.2.1}Bilinearformen und Skalarprodukte }{36}{subsection.2.2.1}% +\contentsline {subsubsection}{Symmetrische bilineare Funktionen}{36}{section*.57}% +\contentsline {subsubsection}{Positiv definite Bilinearformen und Skalarprodukt}{36}{section*.58}% +\contentsline {subsubsection}{Dreiecksungleichung}{37}{section*.59}% +\contentsline {subsubsection}{Polarformel}{38}{section*.60}% +\contentsline {subsubsection}{Komplexe Vektorr\IeC {\"a}ume und Sesquilinearformen}{38}{section*.61}% +\contentsline {subsection}{\numberline {2.2.2}Orthognormalbasis }{39}{subsection.2.2.2}% +\contentsline {subsubsection}{Gram-Matrix}{39}{section*.62}% +\contentsline {subsubsection}{Orthonormalbasis}{39}{section*.63}% +\contentsline {subsubsection}{Gram-Schmidt-Orthonormalisierung}{39}{section*.64}% +\contentsline {subsubsection}{Orthogonalisierung}{40}{section*.65}% +\contentsline {subsubsection}{Orthonormalbasen in komplexen Vektorr\IeC {\"a}umen}{40}{section*.66}% +\contentsline {subsection}{\numberline {2.2.3}Symmetrische und selbstadjungierte Abbilungen }{40}{subsection.2.2.3}% +\contentsline {subsubsection}{Symmetrische Abbildungen}{41}{section*.67}% +\contentsline {subsubsection}{Selbstadjungierte Abbildungen}{41}{section*.68}% +\contentsline {subsubsection}{Die Adjungierte}{41}{section*.69}% +\contentsline {subsection}{\numberline {2.2.4}Orthogonale und unit\IeC {\"a}re Matrizen }{42}{subsection.2.2.4}% +\contentsline {subsection}{\numberline {2.2.5}Orthogonale Unterr\IeC {\"a}ume }{42}{subsection.2.2.5}% +\contentsline {subsection}{\numberline {2.2.6}Andere Normen auf Vektorr\IeC {\"a}umen }{42}{subsection.2.2.6}% +\contentsline {subsubsection}{$l^1$-Norm}{42}{section*.70}% +\contentsline {subsubsection}{$l^\infty $-Norm}{43}{section*.71}% +\contentsline {subsubsection}{Operatornorm}{43}{section*.72}% +\contentsline {subsubsection}{Normen auf Funktionenr\IeC {\"a}umen}{44}{section*.73}% +\contentsline {section}{\numberline {2.3}Algebraische Strukturen }{44}{section.2.3}% +\contentsline {subsection}{\numberline {2.3.1}Gruppen }{44}{subsection.2.3.1}% +\contentsline {subsubsection}{Beispiele von Gruppen}{46}{section*.75}% +\contentsline {subsubsection}{Einige einfache Rechenregeln in Gruppen}{47}{section*.76}% +\contentsline {subsubsection}{Homomorphismen}{47}{section*.77}% +\contentsline {subsubsection}{Normalteiler}{48}{section*.78}% +\contentsline {subsubsection}{Faktorgruppen}{48}{section*.79}% +\contentsline {subsubsection}{Darstellungen}{49}{section*.80}% +\contentsline {subsection}{\numberline {2.3.2}Ringe und Moduln }{49}{subsection.2.3.2}% +\contentsline {subsubsection}{Definition eines Rings}{49}{section*.81}% +\contentsline {subsubsection}{Beispiele von Ringen}{50}{section*.82}% +\contentsline {subsubsection}{Einheiten}{51}{section*.84}% +\contentsline {subsubsection}{Nullteiler}{51}{section*.85}% +\contentsline {subsubsection}{Homomorphismus}{52}{section*.86}% +\contentsline {subsubsection}{Ideale}{52}{section*.87}% +\contentsline {subsection}{\numberline {2.3.3}Algebren }{53}{subsection.2.3.3}% +\contentsline {subsubsection}{Die Algebra der Funktionen $\Bbbk ^X$}{54}{section*.89}% +\contentsline {subsubsection}{Die Algebra der stetigen Funktionen $C([a,b])$}{54}{section*.90}% +\contentsline {subsection}{\numberline {2.3.4}K\IeC {\"o}rper }{54}{subsection.2.3.4}% +\contentsline {section}{\numberline {2.4}Hadamard-Algebra }{55}{section.2.4}% +\contentsline {subsection}{\numberline {2.4.1}Hadamard-Produkt }{55}{subsection.2.4.1}% +\contentsline {subsection}{\numberline {2.4.2}Hadamard-Produkt und Matrizenalgebra }{56}{subsection.2.4.2}% +\contentsline {subsubsection}{Unvertr\IeC {\"a}glichkeit von Hadamard- und Matrizen-Produkt}{56}{section*.91}% +\contentsline {subsubsection}{Einbettung der Hadamard-Algebra ein eine Matrizenalgebra}{56}{section*.92}% +\contentsline {subsubsection}{Beispiel: Faltung und Fourier-Theorie}{57}{section*.93}% +\contentsline {subsection}{\numberline {2.4.3}Weitere Verkn\IeC {\"u}pfungen }{57}{subsection.2.4.3}% +\contentsline {subsubsection}{Transposition}{57}{section*.94}% +\contentsline {subsubsection}{Frobeniusnorm}{57}{section*.95}% +\contentsline {subsubsection}{Skalarprodukt}{58}{section*.96}% +\contentsline {chapter}{\numberline {3}Polynome }{61}{chapter.3}% +\contentsline {section}{\numberline {3.1}Definitionen }{62}{section.3.1}% +\contentsline {subsection}{\numberline {3.1.1}Skalare }{62}{subsection.3.1.1}% +\contentsline {subsection}{\numberline {3.1.2}Der Polynomring }{63}{subsection.3.1.2}% +\contentsline {subsection}{\numberline {3.1.3}Grad }{64}{subsection.3.1.3}% +\contentsline {subsection}{\numberline {3.1.4}Teilbarkeit }{66}{subsection.3.1.4}% +\contentsline {subsubsection}{Polynomdivision}{66}{section*.98}% +\contentsline {subsubsection}{Euklidische Ringe und Faktorzerlegung}{67}{section*.99}% +\contentsline {subsubsection}{Irreduzible Polynome}{68}{section*.100}% +\contentsline {subsubsection}{Faktorisierung in einem Polynomring}{68}{section*.101}% +\contentsline {subsection}{\numberline {3.1.5}Formale Potenzreihen }{68}{subsection.3.1.5}% +\contentsline {section}{\numberline {3.2}Polynome als Vektoren }{68}{section.3.2}% +\contentsline {subsection}{\numberline {3.2.1}Polynome beliebigen Grades }{69}{subsection.3.2.1}% +\contentsline {subsection}{\numberline {3.2.2}Multiplikative Struktur }{70}{subsection.3.2.2}% +\contentsline {section}{\numberline {3.3}Polynommultiplikation mit Matrizen }{70}{section.3.3}% +\contentsline {section}{\numberline {3.4}Minimalpolynom }{70}{section.3.4}% +\contentsline {chapter}{\numberline {4}Endliche K\IeC {\"o}rper }{71}{chapter.4}% +\contentsline {section}{\numberline {4.1}Der euklidische Algorithmus }{71}{section.4.1}% +\contentsline {subsection}{\numberline {4.1.1}Ganze Zahlen}{71}{subsection.4.1.1}% +\contentsline {subsection}{\numberline {4.1.2}Matrixschreibweise }{73}{subsection.4.1.2}% +\contentsline {subsection}{\numberline {4.1.3}Vereinfachte Durchf\IeC {\"u}hrung }{74}{subsection.4.1.3}% +\contentsline {subsection}{\numberline {4.1.4}Polynome}{76}{subsection.4.1.4}% +\contentsline {section}{\numberline {4.2}Galois-K\IeC {\"o}rper }{77}{section.4.2}% +\contentsline {subsection}{\numberline {4.2.1}Arithmetik modulo $p$ }{78}{subsection.4.2.1}% +\contentsline {subsubsection}{Restklassenring}{78}{section*.103}% +\contentsline {subsubsection}{Division in $\mathbb {Z}/n\mathbb {Z}$}{79}{section*.104}% +\contentsline {subsubsection}{Der kleine Satz von Fermat}{80}{section*.105}% +\contentsline {subsubsection}{Der Satz von Wilson}{81}{section*.106}% +\contentsline {subsection}{\numberline {4.2.2}Charakteristik }{81}{subsection.4.2.2}% +\contentsline {subsubsection}{Primk\IeC {\"o}rper}{82}{section*.107}% +\contentsline {subsubsection}{Teilbarkeit von Binomialkoeffizienten}{82}{section*.108}% +\contentsline {subsubsection}{Frobenius-Automorphismus}{84}{section*.111}% +\contentsline {section}{\numberline {4.3}Wurzeln }{85}{section.4.3}% +\contentsline {subsection}{\numberline {4.3.1}Irreduzible Polynome }{85}{subsection.4.3.1}% +\contentsline {subsection}{\numberline {4.3.2}K\IeC {\"o}rpererweiterungen }{87}{subsection.4.3.2}% +\contentsline {subsubsection}{Erweiterung mit einem irreduziblen Polynom}{87}{section*.112}% +\contentsline {subsubsection}{Matrixrealisierung der Multiplikation mit $\alpha $}{87}{section*.113}% +\contentsline {subsubsection}{Inverse}{88}{section*.114}% +\contentsline {subsubsection}{Algebraische Konstruktion}{91}{section*.116}% +\contentsline {subsubsection}{Reduktion modulo $m$}{91}{section*.117}% +\contentsline {subsubsection}{Multiplikative Inverse}{92}{section*.118}% +\contentsline {subsection}{\numberline {4.3.3}Zerf\IeC {\"a}llungsk\IeC {\"o}rper }{94}{subsection.4.3.3}% +\contentsline {chapter}{\numberline {5}Eigenwerte und Eigenvektoren }{101}{chapter.5}% +\contentsline {section}{\numberline {5.1}Grundlagen }{101}{section.5.1}% +\contentsline {subsection}{\numberline {5.1.1}Kern und Bild von Matrixpotenzen }{101}{subsection.5.1.1}% +\contentsline {subsection}{\numberline {5.1.2}Invariante Unterr\IeC {\"a}ume }{103}{subsection.5.1.2}% +\contentsline {subsection}{\numberline {5.1.3}Nilpotente Matrizen }{104}{subsection.5.1.3}% +\contentsline {subsection}{\numberline {5.1.4}Eigenwerte und Eigenvektoren }{105}{subsection.5.1.4}% +\contentsline {subsection}{\numberline {5.1.5}Verallgemeinerte Eigenr\IeC {\"a}ume }{107}{subsection.5.1.5}% +\contentsline {subsection}{\numberline {5.1.6}Zerlegung in invariante Unterr\IeC {\"a}ume }{108}{subsection.5.1.6}% +\contentsline {subsection}{\numberline {5.1.7}Das charakteristische Polynom }{109}{subsection.5.1.7}% +\contentsline {section}{\numberline {5.2}Normalformen }{111}{section.5.2}% +\contentsline {subsection}{\numberline {5.2.1}Diagonalform}{111}{subsection.5.2.1}% +\contentsline {subsection}{\numberline {5.2.2}Jordan-Normalform }{111}{subsection.5.2.2}% +\contentsline {subsection}{\numberline {5.2.3}Reelle Normalform }{114}{subsection.5.2.3}% +\contentsline {subsection}{\numberline {5.2.4}Obere Hessenberg-Form }{114}{subsection.5.2.4}% +\contentsline {section}{\numberline {5.3}Funktionen einer Matrix }{114}{section.5.3}% +\contentsline {subsection}{\numberline {5.3.1}Polynom-Funktionen }{114}{subsection.5.3.1}% +\contentsline {subsection}{\numberline {5.3.2}Approximation von $f(A)$ }{117}{subsection.5.3.2}% +\contentsline {subsection}{\numberline {5.3.3}Potenzreihen }{118}{subsection.5.3.3}% +\contentsline {subsection}{\numberline {5.3.4}Gelfand-Radius und Eigenwerte }{118}{subsection.5.3.4}% +\contentsline {subsubsection}{Spezialfall: Diagonalisierbare Matrizen}{118}{section*.121}% +\contentsline {subsubsection}{Blockmatrizen}{119}{section*.122}% +\contentsline {subsubsection}{Jordan-Bl\IeC {\"o}cke}{120}{section*.123}% +\contentsline {subsubsection}{Iterationsfolgen}{120}{section*.124}% +\contentsline {subsubsection}{Der Satz von Gelfand}{121}{section*.125}% +\contentsline {section}{\numberline {5.4}Numerische Verfahren zur Eigenwertbestimmung }{122}{section.5.4}% +\contentsline {section}{\numberline {5.5}Spektraltheorie }{122}{section.5.5}% +\contentsline {chapter}{\numberline {6}Permutationen }{125}{chapter.6}% +\contentsline {section}{\numberline {6.1}Permutationen einer endlichen Menge }{125}{section.6.1}% +\contentsline {subsection}{\numberline {6.1.1}Permutationen als $2\times n$-Matrizen}{125}{subsection.6.1.1}% +\contentsline {subsection}{\numberline {6.1.2}Zyklenzerlegung }{126}{subsection.6.1.2}% +\contentsline {subsection}{\numberline {6.1.3}Konjugierte Elemente in $S_n$}{127}{subsection.6.1.3}% +\contentsline {section}{\numberline {6.2}Permutationen und Transpositionen }{127}{section.6.2}% +\contentsline {subsection}{\numberline {6.2.1}Zyklus und Permutationen aus Transpositionen}{128}{subsection.6.2.1}% +\contentsline {subsection}{\numberline {6.2.2}Signum einer Permutation}{128}{subsection.6.2.2}% +\contentsline {section}{\numberline {6.3}Permutationsmatrizen }{129}{section.6.3}% +\contentsline {subsection}{\numberline {6.3.1}Matrizen}{130}{subsection.6.3.1}% +\contentsline {subsection}{\numberline {6.3.2}Transpositionen}{130}{subsection.6.3.2}% +\contentsline {subsection}{\numberline {6.3.3}Determinante und Vorzeichen}{131}{subsection.6.3.3}% +\contentsline {section}{\numberline {6.4}Determinante }{132}{section.6.4}% +\contentsline {chapter}{\numberline {7}Matrizengruppen }{133}{chapter.7}% +\contentsline {section}{\numberline {7.1}Symmetrien }{133}{section.7.1}% +\contentsline {section}{\numberline {7.2}Lie-Gruppen }{133}{section.7.2}% +\contentsline {section}{\numberline {7.3}Lie-Algebren }{133}{section.7.3}% +\contentsline {section}{\numberline {7.4}Homogene R\IeC {\"a}ume }{133}{section.7.4}% +\contentsline {chapter}{\numberline {8}Graphen }{135}{chapter.8}% +\contentsline {section}{\numberline {8.1}Beschreibung von Graphen mit Matrizen }{135}{section.8.1}% +\contentsline {subsection}{\numberline {8.1.1}Definition von Graphen }{136}{subsection.8.1.1}% +\contentsline {subsubsection}{Ungerichtete Graphen}{136}{section*.129}% +\contentsline {subsubsection}{Gerichtete Graphen}{136}{section*.130}% +\contentsline {subsubsection}{Adjazenzmatrix}{137}{section*.131}% +\contentsline {subsubsection}{Adjazenzmatrix und die Anzahl der Pfade}{138}{section*.134}% +\contentsline {subsubsection}{Beschriftete Graphen}{140}{section*.136}% +\contentsline {subsection}{\numberline {8.1.2}Inzidenzmatrix}{140}{subsection.8.1.2}% +\contentsline {subsubsection}{Beschriftete Graphen}{140}{section*.137}% +\contentsline {subsubsection}{Inzidenzmatrix und Adjazenzmatrix}{141}{section*.138}% +\contentsline {subsubsection}{Gradmatrix}{141}{section*.139}% +\contentsline {subsubsection}{Gerichtete Graphen}{141}{section*.140}% +\contentsline {subsubsection}{Anwendung: Netlist}{141}{section*.141}% +\contentsline {subsection}{\numberline {8.1.3}Die Adjazenzmatrix und Laplace-Matrix }{141}{subsection.8.1.3}% +\contentsline {section}{\numberline {8.2}Spektrale Graphentheorie }{142}{section.8.2}% +\contentsline {section}{\numberline {8.3}Wavelets auf Graphen }{142}{section.8.3}% +\contentsline {subsection}{\numberline {8.3.1}Funktionen auf einem Graphen und die Laplace-Matrix}{142}{subsection.8.3.1}% +\contentsline {subsection}{\numberline {8.3.2}Standardbasis und Eigenbasis }{143}{subsection.8.3.2}% +\contentsline {subsection}{\numberline {8.3.3}Wavelet-Basen }{144}{subsection.8.3.3}% +\contentsline {chapter}{\numberline {9}Wahrscheinlichkeitsmatrizen }{145}{chapter.9}% +\contentsline {section}{\numberline {9.1}Google-Matrix }{145}{section.9.1}% +\contentsline {subsection}{\numberline {9.1.1}Ein Modell f\IeC {\"u}r Webseitenbesucher }{146}{subsection.9.1.1}% +\contentsline {subsection}{\numberline {9.1.2}Wahrscheinlichkeitsinterpretation }{146}{subsection.9.1.2}% +\contentsline {subsubsection}{Ereignisse und Wahrscheinlichkeiten}{146}{section*.144}% +\contentsline {subsubsection}{Bedingte Wahrscheinlichkeit}{147}{section*.145}% +\contentsline {subsubsection}{Totale Wahrscheinlichkeit}{147}{section*.146}% +\contentsline {subsection}{\numberline {9.1.3}``Freier Wille'' }{148}{subsection.9.1.3}% +\contentsline {subsubsection}{Erweiterung der Link-Matrix}{148}{section*.147}% +\contentsline {subsubsection}{Die Google-Matrix}{149}{section*.148}% +\contentsline {subsection}{\numberline {9.1.4}Wahrscheinlichkeitsverteilung }{150}{subsection.9.1.4}% +\contentsline {subsubsection}{Station\IeC {\"a}re Verteilung}{150}{section*.149}% +\contentsline {subsubsection}{Potenzverfahren}{151}{section*.150}% +\contentsline {section}{\numberline {9.2}Diskrete Markov-Ketten und Wahrscheinlichkeitsmatrizen }{152}{section.9.2}% +\contentsline {subsection}{\numberline {9.2.1}Markov-Eigenschaft}{152}{subsection.9.2.1}% +\contentsline {subsubsection}{Ged\IeC {\"a}chtnislosigkeit}{152}{section*.151}% +\contentsline {subsubsection}{Die Chapman-Kolmogorov-Gleichung}{153}{section*.152}% +\contentsline {subsection}{\numberline {9.2.2}Diskrete Markov-Kette}{153}{subsection.9.2.2}% +\contentsline {subsubsection}{Zustandswahrscheinlichkeiten}{155}{section*.154}% +\contentsline {subsubsection}{Zeitunabh\IeC {\"a}ngige \IeC {\"U}bergangswahrscheinlichkeiten}{155}{section*.155}% +\contentsline {subsubsection}{Station\IeC {\"a}re Verteilung}{155}{section*.156}% +\contentsline {subsubsection}{Irreduzible Markov-Ketten}{156}{section*.157}% +\contentsline {subsubsection}{Die konvexe Menge der station\IeC {\"a}ren Verteilungen}{158}{section*.159}% +\contentsline {subsubsection}{Grenzverteilung}{158}{section*.161}% +\contentsline {subsubsection}{Erwartungswert und Varianz}{159}{section*.162}% +\contentsline {subsubsection}{Erwartungswert von Werten auf \IeC {\"U}berg\IeC {\"a}ngen}{159}{section*.163}% +\contentsline {subsection}{\numberline {9.2.3}Absorbierende Zust\IeC {\"a}nde}{160}{subsection.9.2.3}% +\contentsline {subsubsection}{Absorbtionszeit}{161}{section*.165}% +\contentsline {subsubsection}{Wartezeit}{162}{section*.166}% +\contentsline {section}{\numberline {9.3}Positive Vektoren und Matrizen }{162}{section.9.3}% +\contentsline {subsection}{\numberline {9.3.1}Elementare Eigenschaften }{163}{subsection.9.3.1}% +\contentsline {subsection}{\numberline {9.3.2}Die verallgemeinerte Dreiecksungleichung }{166}{subsection.9.3.2}% +\contentsline {subsection}{\numberline {9.3.3}Der Satz von Perron-Frobenius }{168}{subsection.9.3.3}% +\contentsline {section}{\numberline {9.4}Das Paradoxon von Parrondo }{172}{section.9.4}% +\contentsline {subsection}{\numberline {9.4.1}Die beiden Teilspiele }{172}{subsection.9.4.1}% +\contentsline {subsubsection}{Das Spiel $A$}{172}{section*.172}% +\contentsline {subsubsection}{Das Spiel $B$}{172}{section*.173}% +\contentsline {subsubsection}{\IeC {\"U}bergangsmatrix im Spiel $B$}{172}{section*.174}% +\contentsline {subsubsection}{Gewinnerwartung in einem Einzelspiel $B$}{173}{section*.176}% +\contentsline {subsubsection}{Das wiederholte Spiel $B$}{174}{section*.177}% +\contentsline {subsubsection}{Das modifizierte Spiel $\mathaccentV {tilde}07E{B}$}{175}{section*.178}% +\contentsline {subsubsection}{Gewinnerwartung im modifizierten Einzelspiel}{176}{section*.180}% +\contentsline {subsubsection}{Iteration des modifizierten Spiels}{177}{section*.181}% +\contentsline {subsection}{\numberline {9.4.2}Kombination der Spiele }{177}{subsection.9.4.2}% +\contentsline {subsubsection}{Das Spiel $C$}{178}{section*.182}% +\contentsline {subsubsection}{Das iterierte Spiel $C$}{178}{section*.183}% +\contentsline {chapter}{\numberline {10}Anwendungen in Kryptographie und Codierungstheorie }{179}{chapter.10}% +\contentsline {section}{\numberline {10.1}Arithmetik f\IeC {\"u}r die Kryptographie }{179}{section.10.1}% +\contentsline {subsection}{\numberline {10.1.1}Potenzieren }{179}{subsection.10.1.1}% +\contentsline {subsection}{\numberline {10.1.2}Rechenoperationen in $\mathbb {F}_p$ }{179}{subsection.10.1.2}% +\contentsline {subsection}{\numberline {10.1.3}Rechenoperationen in $\mathbb {F}_{2^l}$ }{179}{subsection.10.1.3}% +\contentsline {section}{\numberline {10.2}Kryptographie und endliche K\IeC {\"o}rper }{179}{section.10.2}% +\contentsline {subsection}{\numberline {10.2.1}Potenzen in $\mathbb {F}_p$ und diskreter Logarithmus }{179}{subsection.10.2.1}% +\contentsline {subsection}{\numberline {10.2.2}Diffie-Hellman-Schl\IeC {\"u}sseltausch }{181}{subsection.10.2.2}% +\contentsline {subsection}{\numberline {10.2.3}Elliptische Kurven }{181}{subsection.10.2.3}% +\contentsline {subsubsection}{Elliptische Kurven}{182}{section*.185}% +\contentsline {subsubsection}{Geometrische Definition der Gruppenoperation}{183}{section*.187}% +\contentsline {subsubsection}{Gruppenoperation, algebraische Konstruktion}{184}{section*.188}% +\contentsline {subsubsection}{Beispiele}{187}{section*.189}% +\contentsline {subsubsection}{Diffie-Hellman in einer elliptischen Kurve}{187}{section*.190}% +\contentsline {section}{\numberline {10.3}Advanced Encryption Standard -- AES }{187}{section.10.3}% +\contentsline {section}{\numberline {10.4}Fehlerkorrigierende Codes nach Reed-Solomon }{187}{section.10.4}% +\contentsline {subsection}{\numberline {10.4.1}Was ist ein Code? }{188}{subsection.10.4.1}% +\contentsline {subsection}{\numberline {10.4.2}Reed-Solomon-Code }{188}{subsection.10.4.2}% +\contentsline {subsection}{\numberline {10.4.3}Decodierung }{188}{subsection.10.4.3}% +\contentsline {chapter}{\numberline {11}Homologie }{189}{chapter.11}% +\contentsline {section}{\numberline {11.1}Simplexe und simpliziale Komplexe }{189}{section.11.1}% +\contentsline {subsection}{\numberline {11.1.1}Simplexe und Rand }{189}{subsection.11.1.1}% +\contentsline {subsubsection}{Rand eines Dreiecks}{189}{section*.193}% +\contentsline {subsubsection}{Simplizes}{190}{section*.194}% +\contentsline {subsubsection}{Rechnen mit Simplizes}{191}{section*.195}% +\contentsline {subsubsection}{Rand eines Simplex}{191}{section*.196}% +\contentsline {subsection}{\numberline {11.1.2}Triangulation }{192}{subsection.11.1.2}% +\contentsline {section}{\numberline {11.2}Kettenkomplexe }{192}{section.11.2}% +\contentsline {subsection}{\numberline {11.2.1}Randoperator von Simplexen }{192}{subsection.11.2.1}% +\contentsline {subsection}{\numberline {11.2.2}Kettenkomplexe und Morphismen }{192}{subsection.11.2.2}% +\contentsline {section}{\numberline {11.3}Homologie }{192}{section.11.3}% +\contentsline {subsection}{\numberline {11.3.1}Homologie eines Kettenkomplexes }{192}{subsection.11.3.1}% +\contentsline {subsection}{\numberline {11.3.2}Induzierte Abbildung }{192}{subsection.11.3.2}% +\contentsline {subsection}{\numberline {11.3.3}Homologie eines simplizialen Komplexes }{192}{subsection.11.3.3}% +\contentsline {section}{\numberline {11.4}Exaktheit und die Mayer-Vietoris-Folge }{192}{section.11.4}% +\contentsline {subsection}{\numberline {11.4.1}Kurze exakte Folgen von Kettenkomplexen }{192}{subsection.11.4.1}% +\contentsline {subsection}{\numberline {11.4.2}Schlangenlemma und lange exakte Folgen }{192}{subsection.11.4.2}% +\contentsline {subsection}{\numberline {11.4.3}Mayer-Vietoris-Folge }{192}{subsection.11.4.3}% +\contentsline {section}{\numberline {11.5}Fixpunkte }{192}{section.11.5}% +\contentsline {subsection}{\numberline {11.5.1}Lefshetz-Spurformel }{192}{subsection.11.5.1}% +\contentsline {subsection}{\numberline {11.5.2}Brower-Fixpunktsatz }{192}{subsection.11.5.2}% +\contentsline {part}{II\hspace {1em}Anwendungen und weiterf\IeC {\"u}hrende Themen}{193}{part.2}% +\contentsline {chapter}{\numberline {12}Thema}{197}{chapter.12}% +\contentsline {section}{\numberline {12.1}Teil 0}{197}{section.12.1}% +\contentsline {section}{\numberline {12.2}Teil 1 }{197}{section.12.2}% +\contentsline {subsection}{\numberline {12.2.1}De finibus bonorum et malorum }{198}{subsection.12.2.1}% +\contentsline {section}{\numberline {12.3}Teil 2 }{198}{section.12.3}% +\contentsline {subsection}{\numberline {12.3.1}De finibus bonorum et malorum }{198}{subsection.12.3.1}% +\contentsline {section}{\numberline {12.4}Teil 3 }{199}{section.12.4}% +\contentsline {subsection}{\numberline {12.4.1}De finibus bonorum et malorum }{199}{subsection.12.4.1}% +\contentsline {chapter}{\numberline {13}Thema}{201}{chapter.13}% +\contentsline {section}{\numberline {13.1}Teil 0}{201}{section.13.1}% +\contentsline {section}{\numberline {13.2}Teil 1 }{201}{section.13.2}% +\contentsline {subsection}{\numberline {13.2.1}De finibus bonorum et malorum }{202}{subsection.13.2.1}% +\contentsline {section}{\numberline {13.3}Teil 2 }{202}{section.13.3}% +\contentsline {subsection}{\numberline {13.3.1}De finibus bonorum et malorum }{202}{subsection.13.3.1}% +\contentsline {section}{\numberline {13.4}Teil 3 }{203}{section.13.4}% +\contentsline {subsection}{\numberline {13.4.1}De finibus bonorum et malorum }{203}{subsection.13.4.1}% +\contentsline {chapter}{\numberline {14}Thema}{205}{chapter.14}% +\contentsline {section}{\numberline {14.1}Teil 0}{205}{section.14.1}% +\contentsline {section}{\numberline {14.2}Teil 1 }{205}{section.14.2}% +\contentsline {subsection}{\numberline {14.2.1}De finibus bonorum et malorum }{206}{subsection.14.2.1}% +\contentsline {section}{\numberline {14.3}Teil 2 }{206}{section.14.3}% +\contentsline {subsection}{\numberline {14.3.1}De finibus bonorum et malorum }{206}{subsection.14.3.1}% +\contentsline {section}{\numberline {14.4}Teil 3 }{207}{section.14.4}% +\contentsline {subsection}{\numberline {14.4.1}De finibus bonorum et malorum }{207}{subsection.14.4.1}% +\contentsline {chapter}{\numberline {15}Thema}{209}{chapter.15}% +\contentsline {section}{\numberline {15.1}Teil 0}{209}{section.15.1}% +\contentsline {section}{\numberline {15.2}Teil 1 }{209}{section.15.2}% +\contentsline {subsection}{\numberline {15.2.1}De finibus bonorum et malorum }{210}{subsection.15.2.1}% +\contentsline {section}{\numberline {15.3}Teil 2 }{210}{section.15.3}% +\contentsline {subsection}{\numberline {15.3.1}De finibus bonorum et malorum }{210}{subsection.15.3.1}% +\contentsline {section}{\numberline {15.4}Teil 3 }{211}{section.15.4}% +\contentsline {subsection}{\numberline {15.4.1}De finibus bonorum et malorum }{211}{subsection.15.4.1}% +\contentsline {chapter}{\numberline {16}Iterierte Funktionsschemata}{213}{chapter.16}% +\contentsline {section}{\numberline {16.1}Teil 0}{213}{section.16.1}% +\contentsline {section}{\numberline {16.2}Teil 1 }{213}{section.16.2}% +\contentsline {subsection}{\numberline {16.2.1}De finibus bonorum et malorum }{214}{subsection.16.2.1}% +\contentsline {section}{\numberline {16.3}Teil 2 }{214}{section.16.3}% +\contentsline {subsection}{\numberline {16.3.1}De finibus bonorum et malorum }{214}{subsection.16.3.1}% +\contentsline {section}{\numberline {16.4}Teil 3 }{215}{section.16.4}% +\contentsline {subsection}{\numberline {16.4.1}De finibus bonorum et malorum }{215}{subsection.16.4.1}% +\contentsline {chapter}{\numberline {17}McEliece-Kryptosystem}{217}{chapter.17}% +\contentsline {section}{\numberline {17.1}Teil 0}{217}{section.17.1}% +\contentsline {section}{\numberline {17.2}Teil 1 }{217}{section.17.2}% +\contentsline {subsection}{\numberline {17.2.1}De finibus bonorum et malorum }{218}{subsection.17.2.1}% +\contentsline {section}{\numberline {17.3}Teil 2 }{218}{section.17.3}% +\contentsline {subsection}{\numberline {17.3.1}De finibus bonorum et malorum }{218}{subsection.17.3.1}% +\contentsline {section}{\numberline {17.4}Teil 3 }{219}{section.17.4}% +\contentsline {subsection}{\numberline {17.4.1}De finibus bonorum et malorum }{219}{subsection.17.4.1}% +\contentsline {chapter}{\numberline {18}Thema}{221}{chapter.18}% +\contentsline {section}{\numberline {18.1}Teil 0}{221}{section.18.1}% +\contentsline {section}{\numberline {18.2}Teil 1 }{221}{section.18.2}% +\contentsline {subsection}{\numberline {18.2.1}De finibus bonorum et malorum }{222}{subsection.18.2.1}% +\contentsline {section}{\numberline {18.3}Teil 2 }{222}{section.18.3}% +\contentsline {subsection}{\numberline {18.3.1}De finibus bonorum et malorum }{222}{subsection.18.3.1}% +\contentsline {section}{\numberline {18.4}Teil 3 }{223}{section.18.4}% +\contentsline {subsection}{\numberline {18.4.1}De finibus bonorum et malorum }{223}{subsection.18.4.1}% +\contentsline {chapter}{\numberline {19}Thema}{225}{chapter.19}% +\contentsline {section}{\numberline {19.1}Teil 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/dev/null +++ b/buch/buch1-blx.aux @@ -0,0 +1,15 @@ +% $ biblatex auxiliary file $ +% $ biblatex bbl format version 3.1 $ +% Do not modify this file! +% +% This is an auxiliary file used by the 'biblatex' package. +% This file may safely be deleted. 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Undefined control sequence. +l.9 \chapterauthor + {Hans Muster} +The control sequence at the end of the top line +of your error message was never \def'ed. If you have +misspelled it (e.g., `\hobx'), type `I' and the correct +spelling (e.g., `I\hbox'). Otherwise just continue, +and I'll forget about whatever was undefined. + +Missing character: There is no H in font nullfont! +Missing character: There is no a in font nullfont! +Missing character: There is no n in font nullfont! +Missing character: There is no s in font nullfont! +Missing character: There is no M in font nullfont! +Missing character: There is no u in font nullfont! +Missing character: There is no s in font nullfont! +Missing character: There is no t in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no r in font nullfont! + +Overfull \hbox (20.0pt too wide) in paragraph at lines 6--10 +[][] + [] + + +! LaTeX Error: Missing \begin{document}. + +See the LaTeX manual or LaTeX Companion for explanation. +Type H for immediate help. + ... + +l.11 E + in paar Hinweise für die korrekte Formatierung des Textes +You're in trouble here. Try typing to proceed. +If that doesn't work, type X to quit. + +Missing character: There is no E in font nullfont! +Missing character: There is no i in font nullfont! +Missing character: There is no n in font nullfont! +Missing character: There is no p in font nullfont! +Missing character: There is no a in font nullfont! +Missing character: There is no a in font nullfont! +Missing character: There is no r in font nullfont! +Missing character: There is no H in font nullfont! +Missing character: There is no i in font nullfont! +Missing character: There is no n in font nullfont! +Missing character: There is no w in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no i in font nullfont! +Missing character: There is no s in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no f in font nullfont! +LaTeX Font Info: Try loading font information for +cmr on input line 11. +LaTeX Font Info: No file cmr.fd. on input line 11. + +LaTeX Font Warning: Font shape `/cmr/m/n' undefined +(Font) using `/cmr/m/n' instead on input line 11. + +! Corrupted NFSS tables. +wrong@fontshape ...message {Corrupted NFSS tables} + error@fontshape else let f... +l.11 Ein paar Hinweise fü + r die korrekte Formatierung des Textes +This error message was generated by an \errmessage +command, so I can't give any explicit help. +Pretend that you're Hercule Poirot: Examine all clues, +and deduce the truth by order and method. + + +LaTeX Font Warning: Font shape `/cmr/m/n' undefined +(Font) using `OT1/cmr/m/n' instead on input line 11. + +Missing character: There is no r in font nullfont! +Missing character: There is no d in font nullfont! +Missing character: There is no i in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no k in font nullfont! +Missing character: There is no o in font nullfont! +Missing character: There is no r in font nullfont! +Missing character: There is no r in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no k in font nullfont! +Missing character: There is no t in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no F in font nullfont! +Missing character: There is no o in font nullfont! +Missing character: There is no r in font nullfont! +Missing character: There is no m in font nullfont! +Missing character: There is no a in font nullfont! +Missing character: There is no t in font nullfont! +Missing character: There is no i in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no r in font nullfont! +Missing character: There is no u in font nullfont! +Missing character: There is no n in font nullfont! +Missing character: There is no g in font nullfont! +Missing character: There is no d in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no s in font nullfont! +Missing character: There is no T in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no x in font nullfont! +Missing character: There is no t in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no s in font nullfont! + +Overfull \hbox (20.0pt too wide) in paragraph at lines 11--12 +[] + [] + + +Overfull \hbox (10.55559pt too wide) in paragraph at lines 11--12 +\/cmr/m/n/10 ^^?u + [] + +Missing character: There is no A in font nullfont! +Missing character: There is no b in font nullfont! +Missing character: There is no s in font nullfont! +Missing character: There is no t in font nullfont! +Missing character: There is no z in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no w in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no r in font nullfont! +Missing character: There is no d in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no n in font nullfont! +Missing character: There is no g in font nullfont! 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Otherwise just continue, +and I'll forget about whatever was undefined. + +Missing character: There is no T in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no i in font nullfont! +Missing character: There is no l in font nullfont! +Missing character: There is no 0 in font nullfont! +Missing character: There is no L in font nullfont! +Missing character: There is no o in font nullfont! +Missing character: There is no r in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no m in font nullfont! +Missing character: There is no i in font nullfont! +Missing character: There is no p in font nullfont! +Missing character: There is no s in font nullfont! +Missing character: There is no u in font nullfont! +Missing character: There is no m in font nullfont! +Missing character: There is no d in font nullfont! +Missing character: There is no o in font nullfont! +Missing character: There is no l in font nullfont! 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Otherwise just continue, +and I'll forget about whatever was undefined. + + +LaTeX Warning: Citation `ifs:bibtex' on page undefined on input line 10. + +Missing character: There is no ] in font nullfont! +Missing character: There is no . in font nullfont! +Missing character: There is no A in font nullfont! +Missing character: There is no t in font nullfont! +Missing character: There is no v in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no r in font nullfont! +Missing character: There is no o in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no o in font nullfont! +Missing character: There is no s in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no t in font nullfont! +Missing character: There is no a in font nullfont! +Missing character: There is no c in font nullfont! +Missing character: There is no c in font nullfont! +Missing character: There is no u in font nullfont! 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Undefined control sequence. +l.6 \section + {Teil 1 +The control sequence at the end of the top line +of your error message was never \def'ed. If you have +misspelled it (e.g., `\hobx'), type `I' and the correct +spelling (e.g., `I\hbox'). Otherwise just continue, +and I'll forget about whatever was undefined. + +Missing character: There is no T in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no i in font nullfont! +Missing character: There is no l in font nullfont! +Missing character: There is no 1 in font nullfont! +! Undefined control sequence. +l.8 \rhead + {Problemstellung} +The control sequence at the end of the top line +of your error message was never \def'ed. If you have +misspelled it (e.g., `\hobx'), type `I' and the correct +spelling (e.g., `I\hbox'). Otherwise just continue, +and I'll forget about whatever was undefined. + +Missing character: There is no P in font nullfont! +Missing character: There is no r in font nullfont! +Missing character: There is no o in font nullfont! +Missing character: There is no b in font nullfont! +Missing character: There is no l in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no m in font nullfont! +Missing character: There is no s in font nullfont! +Missing character: There is no t in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no l in font nullfont! +Missing character: There is no l in font nullfont! +Missing character: There is no u in font nullfont! +Missing character: There is no n in font nullfont! +Missing character: There is no g in font nullfont! +Missing character: There is no S in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no d in font nullfont! 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Undefined control sequence. +l.34 \subsection + {De finibus bonorum et malorum +The control sequence at the end of the top line +of your error message was never \def'ed. If you have +misspelled it (e.g., `\hobx'), type `I' and the correct +spelling (e.g., `I\hbox'). Otherwise just continue, +and I'll forget about whatever was undefined. + +Missing character: There is no D in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no f in font nullfont! +Missing character: There is no i in font nullfont! +Missing character: There is no n in font nullfont! +Missing character: There is no i in font nullfont! +Missing character: There is no b in font nullfont! +Missing character: There is no u in font nullfont! +Missing character: There is no s in font nullfont! +Missing character: There is no b in font nullfont! +Missing character: There is no o in font nullfont! +Missing character: There is no n in font nullfont! +Missing character: There is no o in font nullfont! +Missing character: There is no r in font nullfont! +Missing character: There is no u in font nullfont! +Missing character: There is no m in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no t in font nullfont! 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Undefined control sequence. +l.40 animi, id est laborum et dolorum fuga \eqref + {000tempmlate:equation1}. +The control sequence at the end of the top line +of your error message was never \def'ed. If you have +misspelled it (e.g., `\hobx'), type `I' and the correct +spelling (e.g., `I\hbox'). Otherwise just continue, +and I'll forget about whatever was undefined. + +Missing character: There is no 0 in font nullfont! +Missing character: There is no 0 in font nullfont! +Missing character: There is no 0 in font nullfont! +Missing character: There is no t in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no m in font nullfont! +Missing character: There is no p in font nullfont! +Missing character: There is no m in font nullfont! +Missing character: There is no l in font nullfont! +Missing character: There is no a in font nullfont! +Missing character: There is no t in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no : in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no q in font nullfont! +Missing character: There is no u in font nullfont! +Missing character: There is no a in font nullfont! +Missing character: There is no t in font nullfont! +Missing character: There is no i in font nullfont! +Missing character: There is no o in font nullfont! +Missing character: There is no n in font nullfont! +Missing character: There is no 1 in font nullfont! +Missing character: There is no . in font nullfont! + +Overfull \hbox (20.0pt too wide) in paragraph at lines 34--41 +[] + [] + +Missing character: There is no E in font nullfont! +Missing character: There is no t in font nullfont! +Missing character: There is no h in font nullfont! +Missing character: There is no a in font nullfont! +Missing character: There is no r in font nullfont! +Missing character: There is no u in font nullfont! +Missing character: There is no m in font nullfont! +Missing character: There is no q in font nullfont! +Missing character: There is no u in font nullfont! +Missing character: There is no i in font nullfont! +Missing character: There is no d in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no m in font nullfont! +Missing character: There is no r in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no r in font nullfont! +Missing character: There is no u in font nullfont! +Missing character: There is no m in font nullfont! +Missing character: There is no f in font nullfont! +Missing character: There is no a in font nullfont! +Missing character: There is no c in font nullfont! +Missing character: There is no i in font nullfont! +Missing character: There is no l in font nullfont! +Missing character: There is no i in font nullfont! +Missing character: There is no s in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no s in font nullfont! +Missing character: There is no t in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no t in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no x in font nullfont! +Missing character: There is no p in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no d in font nullfont! +Missing character: There is no i in font nullfont! +Missing character: There is no t in font nullfont! +Missing character: There is no a in font nullfont! +Missing character: There is no d in font nullfont! +Missing character: There is no i in font nullfont! +Missing character: There is no s in font nullfont! +Missing character: There is no t in font nullfont! +Missing character: There is no i in font nullfont! +Missing character: There is no n in font nullfont! +Missing character: There is no c in font nullfont! +Missing character: There is no t in font nullfont! +Missing character: There is no i in font nullfont! +Missing character: There is no o in font nullfont! +! 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Undefined control sequence. +l.6 \section + {Teil 2 +The control sequence at the end of the top line +of your error message was never \def'ed. If you have +misspelled it (e.g., `\hobx'), type `I' and the correct +spelling (e.g., `I\hbox'). Otherwise just continue, +and I'll forget about whatever was undefined. + +Missing character: There is no T in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no i in font nullfont! +Missing character: There is no l in font nullfont! +Missing character: There is no 2 in font nullfont! +! Undefined control sequence. +l.8 \rhead + {Teil 2} +The control sequence at the end of the top line +of your error message was never \def'ed. If you have +misspelled it (e.g., `\hobx'), type `I' and the correct +spelling (e.g., `I\hbox'). Otherwise just continue, +and I'll forget about whatever was undefined. + +Missing character: There is no T in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no i in font nullfont! +Missing character: There is no l in font nullfont! +Missing character: There is no 2 in font nullfont! +Missing character: There is no S in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no d in font nullfont! +Missing character: There is no u in font nullfont! +Missing character: There is no t in font nullfont! +Missing character: There is no p in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no r in font nullfont! +Missing character: There is no s in font nullfont! +Missing character: There is no p in font nullfont! +Missing character: There is no i in font nullfont! +Missing character: There is no c in font nullfont! +Missing character: There is no i in font nullfont! 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Otherwise just continue, +and I'll forget about whatever was undefined. + +Missing character: There is no T in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no i in font nullfont! +Missing character: There is no l in font nullfont! +Missing character: There is no 3 in font nullfont! +Missing character: There is no S in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no d in font nullfont! +Missing character: There is no u in font nullfont! +Missing character: There is no t in font nullfont! +Missing character: There is no p in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no r in font nullfont! +Missing character: There is no s in font nullfont! +Missing character: There is no p in font nullfont! +Missing character: There is no i in font nullfont! +Missing character: There is no c in font nullfont! +Missing character: There is no i in font nullfont! 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Undefined control sequence. +l.24 \subsection + {De finibus bonorum et malorum +The control sequence at the end of the top line +of your error message was never \def'ed. If you have +misspelled it (e.g., `\hobx'), type `I' and the correct +spelling (e.g., `I\hbox'). Otherwise just continue, +and I'll forget about whatever was undefined. + +Missing character: There is no D in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no f in font nullfont! +Missing character: There is no i in font nullfont! +Missing character: There is no n in font nullfont! +Missing character: There is no i in font nullfont! +Missing character: There is no b in font nullfont! +Missing character: There is no u in font nullfont! +Missing character: There is no s in font nullfont! +Missing character: There is no b in font nullfont! +Missing character: There is no o in font nullfont! +Missing character: There is no n in font nullfont! +Missing character: There is no o in font nullfont! +Missing character: There is no r in font nullfont! +Missing character: There is no u in font nullfont! +Missing character: There is no m in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no t in font nullfont! 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+Missing character: There is no r in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no s in font nullfont! +Missing character: There is no r in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no p in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no l in font nullfont! +Missing character: There is no l in font nullfont! +Missing character: There is no a in font nullfont! +Missing character: There is no t in font nullfont! +Missing character: There is no . in font nullfont! + +Overfull \hbox (20.0pt too wide) in paragraph at lines 24--39 +[] + [] + +) +! Undefined control sequence. +l.35 \printbibliography + [heading=subbibliography] +The control sequence at the end of the top line +of your error message was never \def'ed. If you have +misspelled it (e.g., `\hobx'), type `I' and the correct +spelling (e.g., `I\hbox'). Otherwise just continue, +and I'll forget about whatever was undefined. + +Missing character: There is no [ in font nullfont! +Missing character: There is no h in font nullfont! +Missing character: There is no e in font nullfont! +Missing character: There is no a in font nullfont! +Missing character: There is no d in font nullfont! +Missing character: There is no i in font nullfont! +Missing character: There is no n in font nullfont! +Missing character: There is no g in font nullfont! +Missing character: There is no = in font nullfont! +Missing character: There is no s in font nullfont! +Missing character: There is no u in font nullfont! +Missing character: There is no b in font nullfont! +Missing character: There is no b in font nullfont! +Missing character: There is no i in font nullfont! +Missing character: There is no b in font nullfont! +Missing character: There is no l in font nullfont! +Missing character: There is no i in font nullfont! +Missing character: There is no o in font nullfont! +Missing character: There is no g in font nullfont! +Missing character: There is no r in font nullfont! +Missing character: There is no a in font nullfont! +Missing character: There is no p in font nullfont! +Missing character: There is no h in font nullfont! +Missing character: There is no y in font nullfont! +Missing character: There is no ] in font nullfont! + +! LaTeX Error: \begin{document} ended by \end{refsection}. + +See the LaTeX manual or LaTeX Companion for explanation. +Type H for immediate help. + ... + +l.36 \end{refsection} + +Your command was ignored. +Type I to replace it with another command, +or to continue without it. + +) +! Emergency stop. +<*> main.tex + +*** (job aborted, no legal \end found) + + +Here is how much of TeX's memory you used: + 37 strings out of 492609 + 427 string characters out of 6132818 + 62613 words of memory out of 5000000 + 4043 multiletter control sequences out of 15000+600000 + 4116 words of font info for 16 fonts, out of 8000000 for 9000 + 1141 hyphenation exceptions out of 8191 + 20i,3n,22p,104b,180s stack positions out of 5000i,500n,10000p,200000b,80000s +! ==> Fatal error occurred, no output PDF file produced! diff --git a/buch/papers/ifs/main.tex b/buch/papers/ifs/main.tex index 8d70951..48c38f9 100644 --- a/buch/papers/ifs/main.tex +++ b/buch/papers/ifs/main.tex @@ -3,10 +3,10 @@ % % (c) 2020 Hochschule Rapperswil % -\chapter{Thema\label{chapter:ifs}} -\lhead{Thema} +\chapter{Iterierte Funktionsschemata\label{chapter:ifs}} +\lhead{Iterierte Funktionschemata und ihre Anwendungen} \begin{refsection} -\chapterauthor{Hans Muster} +\chapterauthor{Alain Keller} Ein paar Hinweise für die korrekte Formatierung des Textes \begin{itemize} diff --git a/buch/papers/ifs/teil0.tex b/buch/papers/ifs/teil0.tex index b605bfe..7e3d344 100644 --- a/buch/papers/ifs/teil0.tex +++ b/buch/papers/ifs/teil0.tex @@ -4,19 +4,11 @@ % (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil % \section{Teil 0\label{ifs:section:teil0}} -\rhead{Teil 0} -Lorem ipsum dolor sit amet, consetetur sadipscing elitr, sed diam -nonumy eirmod tempor invidunt ut labore et dolore magna aliquyam -erat, sed diam voluptua \cite{ifs:bibtex}. -At vero eos et accusam et justo duo dolores et ea rebum. -Stet clita kasd gubergren, no sea takimata sanctus est Lorem ipsum -dolor sit amet. +\rhead{Was ist ein Iteriertes Funktionsschema} +Mit der Hilfe von Iterierten Funktionsschemata mit nur wenigen Funktionen, komplexe Bilder beschreiben. +In der Regel sind diese Bilder Fraktale. +Wie es dazu kommt, und wie man mit IFS auch Bilder komprimieren kann, wollen wir im folgenden Kapitel untersuchen. -Lorem ipsum dolor sit amet, consetetur sadipscing elitr, sed diam -nonumy eirmod tempor invidunt ut labore et dolore magna aliquyam -erat, sed diam voluptua. -At vero eos et accusam et justo duo dolores et ea rebum. Stet clita -kasd gubergren, no sea takimata sanctus est Lorem ipsum dolor sit -amet. +\subsection{Metrische Räume} diff --git a/buch/papers/ifs/teil1.tex b/buch/papers/ifs/teil1.tex index c824cb4..76bc828 100644 --- a/buch/papers/ifs/teil1.tex +++ b/buch/papers/ifs/teil1.tex @@ -3,16 +3,11 @@ % % (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil % -\section{Teil 1 +\section{Fraktale \label{ifs:section:teil1}} \rhead{Problemstellung} -Sed ut perspiciatis unde omnis iste natus error sit voluptatem -accusantium doloremque laudantium, totam rem aperiam, eaque ipsa -quae ab illo inventore veritatis et quasi architecto beatae vitae -dicta sunt explicabo. -Nemo enim ipsam voluptatem quia voluptas sit aspernatur aut odit -aut fugit, sed quia consequuntur magni dolores eos qui ratione -voluptatem sequi nesciunt +Bevor wir die IFS genauer ansehen, schauen wir uns Fraktale genauer an. + \begin{equation} \int_a^b x^2\, dx = -- cgit v1.2.1 From a1a45cd5bd0e487cb69916f8c3e636a5e326c935 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Alain Date: Wed, 26 May 2021 17:41:38 +0200 Subject: Fraktale Kapitel Fertig --- buch/papers/ifs/images/koch0.eps | 1004 ++ buch/papers/ifs/images/koch1.eps | 1073 ++ buch/papers/ifs/images/koch2.eps | 1085 ++ buch/papers/ifs/images/koch8.eps | 26780 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++ buch/papers/ifs/teil0.tex | 2 - buch/papers/ifs/teil1.tex | 116 +- 6 files changed, 30023 insertions(+), 37 deletions(-) create mode 100644 buch/papers/ifs/images/koch0.eps create mode 100644 buch/papers/ifs/images/koch1.eps create mode 100644 buch/papers/ifs/images/koch2.eps create mode 100644 buch/papers/ifs/images/koch8.eps diff --git a/buch/papers/ifs/images/koch0.eps b/buch/papers/ifs/images/koch0.eps new file mode 100644 index 0000000..16e0d6b --- /dev/null +++ b/buch/papers/ifs/images/koch0.eps @@ -0,0 +1,1004 @@ +%!PS-Adobe-3.0 EPSF-3.0 +%%Creator: (MATLAB, The Mathworks, Inc. 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+503.031 265.143 L +503.13 264.971 L +503.23 265.143 L +503.296 265.143 L +503.428 265.028 L +503.494 265.028 L +503.527 264.971 L +503.494 264.913 L +503.428 264.799 L +503.494 264.799 L +503.527 264.741 L +503.56 264.799 L +503.626 264.455 L +503.527 264.512 L +503.494 264.455 L +503.494 264.34 L +503.527 264.283 L +503.494 264.226 L +503.428 264.111 L +503.494 264.111 L +503.527 264.054 L +503.56 264.111 L +503.726 263.939 L +503.759 263.997 L +503.825 264.111 L +503.957 264.111 L +504.023 264.111 L +504.123 263.71 L +504.222 263.768 L +504.255 263.71 L +504.222 263.653 L +504.288 263.653 L +504.321 263.596 L +504.42 263.768 L +504.486 263.768 L +504.519 263.71 L +504.619 264.111 L +504.718 264.054 L +504.751 264.111 L +504.916 263.939 L +504.949 263.997 L +505.016 263.997 L +504.982 264.054 L +505.016 264.111 L +505.115 264.054 L +505.115 264.512 L +505.016 264.455 L +504.982 264.512 L +505.016 264.57 L +504.949 264.57 L +504.949 264.684 L +505.016 264.684 L +504.982 264.741 L +505.016 264.799 L +505.115 264.741 L +505.214 265.143 L +505.28 265.143 L +505.412 265.028 L +505.479 265.028 L +505.512 264.971 L +505.611 265.143 L +505.743 265.143 L +505.809 265.143 L +505.909 264.741 L +505.942 264.799 L +506.008 264.799 L +506.107 264.627 L +506.206 264.799 L +506.272 264.799 L +506.305 264.741 L +506.405 265.143 L +506.471 265.143 L +506.504 265.085 L +506.537 265.143 L +506.702 264.971 L +506.735 265.028 L +506.802 265.028 L +506.802 265.143 L +506.934 265.143 L +507 265.143 L +S +GR +%%Trailer +%%Pages: 1 +%%EOF diff --git a/buch/papers/ifs/teil0.tex b/buch/papers/ifs/teil0.tex index 7e3d344..d61c013 100644 --- a/buch/papers/ifs/teil0.tex +++ b/buch/papers/ifs/teil0.tex @@ -9,6 +9,4 @@ Mit der Hilfe von Iterierten Funktionsschemata mit nur wenigen Funktionen, kompl In der Regel sind diese Bilder Fraktale. Wie es dazu kommt, und wie man mit IFS auch Bilder komprimieren kann, wollen wir im folgenden Kapitel untersuchen. -\subsection{Metrische Räume} - diff --git a/buch/papers/ifs/teil1.tex b/buch/papers/ifs/teil1.tex index 76bc828..327a082 100644 --- a/buch/papers/ifs/teil1.tex +++ b/buch/papers/ifs/teil1.tex @@ -8,43 +8,89 @@ \rhead{Problemstellung} Bevor wir die IFS genauer ansehen, schauen wir uns Fraktale genauer an. -\begin{equation} -\int_a^b x^2\, dx -= -\left[ \frac13 x^3 \right]_a^b -= -\frac{b^3-a^3}3. -\label{ifs:equation1} -\end{equation} -Neque porro quisquam est, qui dolorem ipsum quia dolor sit amet, -consectetur, adipisci velit, sed quia non numquam eius modi tempora -incidunt ut labore et dolore magnam aliquam quaerat voluptatem. +\subsection{Was sind Fraktale? +\label{ifs:subsection:finibus}} +Über die genaue Definition von Fraktalen sind sich die Mathematiker noch nicht einig. +In diesem Kapitel orientieren wir uns an den Eigneschaften welche Kenneth Flaconer in seinem Buch Fractal Geometry beschreibt. +Von einem Fraktal $F$ können wir folgende Eigneschaften erwarten: +\begin{enumerate} + \item $F$ hat eine unendlich feine Struktur + \item $F$ kann nicht mit der klassischen Geometrie beschrieben werden. + \item Oftmals haf $F$ eine Form von Selbstähnlichkeit. + \item Die 'fraktale Dimension' ist grösser als die Topologische Dimension + \item Viele Fraktale lassen sich einfach beschrieben +\end{enumerate} +\subsection{Koch Kurve + \label{ifs:subsection:lilkoch}} +Diese Eigenschaften möchten wir nun anhand der Koch Kurve näher anschauen. +In \ref{ifs:kochkurve8} sehen wir die Koch Kurve. Wie man schon erahnen kann, besteht die aus lauter kleineren Kopien von sich selber. +Den Konstruktionvorgang sehen wir in \ref{ifs:kochconst}. +Gestartet wird mit einer einzelnen Strecke der Länge $a$. +Diese wird in ersten Schritt mit vier gleich langen Streckenabschnitte der Länge $\frac{a}{3}$ ersetzt. +In \ref{ifs:kochconstb} ist die Anordnung dieser vier Streckenabschnitte ersichtilich. +Dieser Schritt wird nun für jeden der resultierten Streckenabschnitten wiederholt. +Die Kurve besteht also aus vier kleineren Kopien von der ganzen Kurve, was auch unter Selbstähnlichkeit bekannt ist. -Ut enim ad minima veniam, quis nostrum exercitationem ullam corporis -suscipit laboriosam, nisi ut aliquid ex ea commodi consequatur? -Quis autem vel eum iure reprehenderit qui in ea voluptate velit -esse quam nihil molestiae consequatur, vel illum qui dolorem eum -fugiat quo voluptas nulla pariatur? -\subsection{De finibus bonorum et malorum -\label{ifs:subsection:finibus}} -At vero eos et accusamus et iusto odio dignissimos ducimus qui -blanditiis praesentium voluptatum deleniti atque corrupti quos -dolores et quas molestias excepturi sint occaecati cupiditate non -provident, similique sunt in culpa qui officia deserunt mollitia -animi, id est laborum et dolorum fuga \eqref{000tempmlate:equation1}. +\begin{figure} + \label{ifs:kochkurve8} + \centering + \includegraphics{papers/ifs/images/koch8} + \caption{Koch Kurve} +\end{figure} -Et harum quidem rerum facilis est et expedita distinctio -\ref{ifs:section:loesung}. -Nam libero tempore, cum soluta nobis est eligendi optio cumque nihil -impedit quo minus id quod maxime placeat facere possimus, omnis -voluptas assumenda est, omnis dolor repellendus -\ref{ifs:section:folgerung}. -Temporibus autem quibusdam et aut officiis debitis aut rerum -necessitatibus saepe eveniet ut et voluptates repudiandae sint et -molestiae non recusandae. -Itaque earum rerum hic tenetur a sapiente delectus, ut aut reiciendis -voluptatibus maiores alias consequatur aut perferendis doloribus -asperiores repellat. +\begin{figure} + \label{ifs:kochconst} + \centering + \subfigure[]{ + \label{ifs:kochconsta} + \includegraphics[width=0.32\textwidth]{papers/ifs/images/koch0}} + \subfigure[]{ + \label{ifs:kochconstb} + \includegraphics[width=0.32\textwidth]{papers/ifs/images/koch1}} + \subfigure[]{ + \label{kochconstc} + \includegraphics[width=0.32\textwidth]{papers/ifs/images/koch2}} + \caption{(a) Start (b) 1. Iteration (c) 2. Iteration} + \label{fig:foobar} +\end{figure} +Die resultierende Kurve hat ein paar interessante Eigenschaften. +Die Länge der Kurve lasst sich einfach berechnen. +\begin{align*} + l_0 = a ,\quad l_1 = a \frac{4}{3} ,\quad l_2 = a \left( \frac{4}{3}\right)^2 , \quad ... , \quad + l_n = a * \left( \frac{4}{3}\right)^n \quad + \Rightarrow \quad + \lim_{n\to\infty} a \left( \frac{4}{3}\right)^n = \infty +\end{align*} +In jedem Schritt wird die Länge um den Faktor $\frac{4}{3}$ verglängert. Somit divergiert die Länge gegen Unendlich. +Die Fläche unter der Kurve lässt sich folgendermassen berechnen +\begin{align*} + A_0 = 0 , \quad A_1 = \left( \frac{a}{3}\right)^2 \frac{\sqrt{3}}{4} = a^2 \frac{\sqrt{3}}{36}\\ + A_2 = A_1 + 4\left( \frac{a}{3^2}\right)^2 \frac{\sqrt{3}}{4} = A_1 + \frac{4}{9} A_1 \\ + A_3 = A_1 + A_2 + 4^2 \left( \frac{a}{3^2}\right)^2 \frac{\sqrt{3}}{4} = A_1 + \frac{4}{9} A_1 + \left( \frac{4}{9}\right)^2 A_1 +\end{align*} +Wir sehen, dass mit jedem Schritt die neu dazugekommene Fläche um $\frac{4}{9}$ kleiner ist. +Daraus resultiert eine konvergierende Geometrische Rheie. +\begin{align*} + A_n = A_1 \sum_{i = 0}^{n-1} \left( \frac{4}{9}\right)^n = a^2 \frac{\sqrt{3}}{36} \sum_{i = 0}^{n-1} \left( \frac{4}{9}\right)^n \\ + \lim_{n\to\infty} a^2 \frac{\sqrt{3}}{36} \sum_{i = 0}^{n-1} \left( \frac{4}{9}\right)^n = \frac{\sqrt{3}}{20} a^2 +\end{align*} +Wie wir sehen ist die Kochkurve ein Konstrukt mit endlicher Fläche, aber unendlichem Umfang. +Zu guter letzt bestimmen wir die Dimension der Kurve. +Es gibt viele verschidene Arten die Dimension zu definieren. Diese können dann auch unterschiedliche Resultate liefern. +Vor allem im Zusammenhang mit Fraktalen findet man in der Literatur viele verschiedene Arten. +In diesem Beispiel werden wir die Ähnlichkeits-Dimension. +\begin{align*} + D = - \frac{log(N)}{log(\epsilon)} +\end{align*} +Mit ihr kann man einfach die Dimension selbstähnlicher Mengen bestimmen. +Als Beispiel nehmen wir ein gleichseitiges Dreieck. Dieses besteht aus $N = 4$ Kopien mit halber ($\epsilon = 1/2$) Kantenlänge. +Somit hat das Dreieck die Dimension $D = 2$. +Die Koch Kurve besteht aus $N = 4$ Kopien mit Kantenlänge $\epsilon = 1/3$. +\begin{align*} + D = - \frac{log(N)}{log(\epsilon)} = - \frac{log(4)}{log(1/3)} \approx 1.2619 +\end{align*} +Wie wir nun sehen besitzt die Kochkurve alle oben beschriebenen Eigenschaften von Fraktalen. +Dies muss jedoch nicht bei allen Fraktalen der Fall. Sonst wäre die Frage nach einer 'richtigen' Definition einfach zu beantworten. -- cgit v1.2.1 From 4aa6200c8c18b9bb70e97d07e6d846d392459cd0 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: =?UTF-8?q?Andreas=20M=C3=BCller?= Date: Thu, 27 May 2021 09:49:53 +0200 Subject: laplace basis slides --- vorlesungen/13_msegraphwavelets/Makefile | 33 ++++ .../MathSemMSE-13-graphwavelets.tex | 14 ++ vorlesungen/13_msegraphwavelets/common.tex | 16 ++ .../13_msegraphwavelets/graphwavelets-handout.tex | 11 ++ vorlesungen/13_msegraphwavelets/slides.tex | 35 ++++ vorlesungen/slides/8/Makefile.inc | 3 + vorlesungen/slides/8/chapter.tex | 3 + vorlesungen/slides/8/wavelets/Makefile | 8 + vorlesungen/slides/8/wavelets/ev.m | 97 ++++++++++ vorlesungen/slides/8/wavelets/fourier.tex | 19 ++ vorlesungen/slides/8/wavelets/funktionen.tex | 76 ++++++++ vorlesungen/slides/8/wavelets/laplacebasis.tex | 62 +++++++ vorlesungen/slides/8/wavelets/vektoren.tex | 200 +++++++++++++++++++++ 13 files changed, 577 insertions(+) create mode 100644 vorlesungen/13_msegraphwavelets/Makefile create mode 100644 vorlesungen/13_msegraphwavelets/MathSemMSE-13-graphwavelets.tex create mode 100644 vorlesungen/13_msegraphwavelets/common.tex create mode 100644 vorlesungen/13_msegraphwavelets/graphwavelets-handout.tex create mode 100644 vorlesungen/13_msegraphwavelets/slides.tex create mode 100644 vorlesungen/slides/8/wavelets/Makefile create mode 100644 vorlesungen/slides/8/wavelets/ev.m create mode 100644 vorlesungen/slides/8/wavelets/fourier.tex create mode 100644 vorlesungen/slides/8/wavelets/funktionen.tex create mode 100644 vorlesungen/slides/8/wavelets/laplacebasis.tex create mode 100644 vorlesungen/slides/8/wavelets/vektoren.tex diff --git a/vorlesungen/13_msegraphwavelets/Makefile b/vorlesungen/13_msegraphwavelets/Makefile new file mode 100644 index 0000000..6dba66c --- /dev/null +++ b/vorlesungen/13_msegraphwavelets/Makefile @@ -0,0 +1,33 @@ +# +# Makefile -- graphwavelets +# +# (c) 2017 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +# +all: graphwavelets-handout.pdf MathSemMSE-13-graphwavelets.pdf + +include ../slides/Makefile.inc + +SOURCES = common.tex slides.tex $(slides) + +MathSemMSE-13-graphwavelets.pdf: MathSemMSE-13-graphwavelets.tex $(SOURCES) + pdflatex MathSemMSE-13-graphwavelets.tex + +graphwavelets-handout.pdf: graphwavelets-handout.tex $(SOURCES) + pdflatex graphwavelets-handout.tex + +thumbnail: thumbnail.jpg # fix1.jpg + +thumbnail.pdf: MathSemMSE-13-graphwavelets.pdf + pdfjam --outfile thumbnail.pdf --papersize '{16cm,9cm}' \ + MathSemMSE-13-graphwavelets.pdf 1 +thumbnail.jpg: thumbnail.pdf + convert -density 300 thumbnail.pdf \ + -resize 1920x1080 -units PixelsPerInch thumbnail.jpg + +fix1.pdf: MathSemMSE-13-graphwavelets.pdf + pdfjam --outfile fix1.pdf --papersize '{16cm,9cm}' \ + MathSemMSE-13-graphwavelets.pdf 1 +fix1.jpg: fix1.pdf + convert -density 300 fix1.pdf \ + -resize 1920x1080 -units PixelsPerInch fix1.jpg + diff --git a/vorlesungen/13_msegraphwavelets/MathSemMSE-13-graphwavelets.tex b/vorlesungen/13_msegraphwavelets/MathSemMSE-13-graphwavelets.tex new file mode 100644 index 0000000..112d952 --- /dev/null +++ b/vorlesungen/13_msegraphwavelets/MathSemMSE-13-graphwavelets.tex @@ -0,0 +1,14 @@ +% +% MathSem-13-msegraphwavelets.tex -- Präsentation +% +% (c) 2017 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +% +\documentclass[aspectratio=169]{beamer} +\input{common.tex} +\setboolean{presentation}{true} +\begin{document} +\begin{frame} +\titlepage +\end{frame} +\input{slides.tex} +\end{document} diff --git a/vorlesungen/13_msegraphwavelets/common.tex b/vorlesungen/13_msegraphwavelets/common.tex new file mode 100644 index 0000000..b9799f0 --- /dev/null +++ b/vorlesungen/13_msegraphwavelets/common.tex @@ -0,0 +1,16 @@ +% +% common.tex -- gemeinsame definition +% +% (c) 2017 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +% +\input{../common/packages.tex} +\input{../common/common.tex} +\mode{% +\usetheme[hideothersubsections,hidetitle]{Hannover} +} +\beamertemplatenavigationsymbolsempty +\title[SGWT]{Wavelets auf Graphen} +\author[A.~Müller]{Prof. Dr. Andreas Müller} +\date[]{} +\newboolean{presentation} + diff --git a/vorlesungen/13_msegraphwavelets/graphwavelets-handout.tex b/vorlesungen/13_msegraphwavelets/graphwavelets-handout.tex new file mode 100644 index 0000000..98789e5 --- /dev/null +++ b/vorlesungen/13_msegraphwavelets/graphwavelets-handout.tex @@ -0,0 +1,11 @@ +% +% msegraphwavelets-handout.tex -- Handout XXX +% +% (c) 2017 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +% +\documentclass[handout,aspectratio=169]{beamer} +\input{common.tex} +\setboolean{presentation}{false} +\begin{document} +\input{slides.tex} +\end{document} diff --git a/vorlesungen/13_msegraphwavelets/slides.tex b/vorlesungen/13_msegraphwavelets/slides.tex new file mode 100644 index 0000000..f016e72 --- /dev/null +++ b/vorlesungen/13_msegraphwavelets/slides.tex @@ -0,0 +1,35 @@ +% +% slides.tex -- XXX +% +% (c) 2017 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +% + +% XXX Funktionen auf einem Graphen +\folie{8/wavelets/funktionen.tex} + +% XXX Laplace-Basis auf dem Graphen +\folie{8/wavelets/laplacebasis.tex} + +% XXX Fourier-Transformation auf einem Graphen +% XXX \folie{8/wavelets/fourier.tex} + +% XXX Lokalisierung in Standardbasis und Fourier-Basis +% XXX \folie{8/wavelets/lokalisierungvergleich.tex} + +% XXX Lokalisierung auf dem Graphen +% XXX \folie{8/wavelets/lokalisierung.tex} + +% XXX Lokalisierung im Frequenzraum +% XXX \folie{8/wavelets/frequenzlokalisierung.tex} + +% XXX Funktionen g und h +% XXX \folie{8/wavelets/gundh.tex} + +% XXX Wavelet Frame +% XXX \folie{8/wavelets/frame.tex} + +% XXX Framekonstante +% XXX \folie{8/wavelets/framekonstanten.tex} + + + diff --git a/vorlesungen/slides/8/Makefile.inc b/vorlesungen/slides/8/Makefile.inc index 81f91d0..9a059b3 100644 --- a/vorlesungen/slides/8/Makefile.inc +++ b/vorlesungen/slides/8/Makefile.inc @@ -35,5 +35,8 @@ chapter8 = \ ../slides/8/subgraph.tex \ ../slides/8/chrwilf.tex \ ../slides/8/weitere.tex \ + ../slides/8/wavelets/funktionen.tex \ + ../slides/8/wavelets/laplacebasis.tex \ + ../slides/8/wavelets/vektoren.tex \ ../slides/8/chapter.tex diff --git a/vorlesungen/slides/8/chapter.tex b/vorlesungen/slides/8/chapter.tex index 7511e3e..dc6b522 100644 --- a/vorlesungen/slides/8/chapter.tex +++ b/vorlesungen/slides/8/chapter.tex @@ -38,3 +38,6 @@ \folie{8/chrwilf.tex} \folie{8/weitere.tex} +\folie{8/wavelets/funktionen.tex} +\folie{8/wavelets/laplacebasis.tex} + diff --git a/vorlesungen/slides/8/wavelets/Makefile b/vorlesungen/slides/8/wavelets/Makefile new file mode 100644 index 0000000..3b4a5ce --- /dev/null +++ b/vorlesungen/slides/8/wavelets/Makefile @@ -0,0 +1,8 @@ +# +# Makefile +# +# (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +# + +vektoren.tex: ev.m + octave ev.m diff --git a/vorlesungen/slides/8/wavelets/ev.m b/vorlesungen/slides/8/wavelets/ev.m new file mode 100644 index 0000000..7f4dd55 --- /dev/null +++ b/vorlesungen/slides/8/wavelets/ev.m @@ -0,0 +1,97 @@ +# +# ev.m +# +# (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +# + +L = [ + 2, -1, 0, -1, 0; + -1, 4, -1, -1, -1; + 0, -1, 2, 0, -1; + -1, -1, 0, 3, -1; + 0, -1, -1, -1, 3 +]; + +[v, lambda] = eig(L); + +function knoten(fn, wert, punkt) + if (wert > 0) + farbe = sprintf("red!%02d", round(100 * wert)); + else + farbe = sprintf("blue!%02d", round(-100 * wert)); + end + fprintf(fn, "\t\\fill[color=%s] %s circle[radius=0.25];\n", + farbe, punkt); + fprintf(fn, "\t\\draw %s circle[radius=0.25];\n", punkt); +endfunction + +function vektor(fn, v, name, lambda) + fprintf(fn, "\\def\\%s{\n", name); + fprintf(fn, "\t\\coordinate (A) at ({0*\\a},0);\n"); + fprintf(fn, "\t\\coordinate (B) at ({1*\\a},0);\n"); + fprintf(fn, "\t\\coordinate (C) at ({2*\\a},0);\n"); + fprintf(fn, "\t\\coordinate (D) at ({0.5*\\a},{-\\b});\n"); + fprintf(fn, "\t\\coordinate (E) at ({1.5*\\a},{-\\b});\n"); + fprintf(fn, "\t\\draw (A) -- (B);\n"); + fprintf(fn, "\t\\draw (A) -- (D);\n"); + fprintf(fn, "\t\\draw (B) -- (C);\n"); + fprintf(fn, "\t\\draw (B) -- (D);\n"); + fprintf(fn, "\t\\draw (B) -- (E);\n"); + fprintf(fn, "\t\\draw (C) -- (E);\n"); + fprintf(fn, "\t\\draw (D) -- (E);\n"); + fprintf(fn, "\t\\node at (-2.8,{-0.5*\\b}) [right] {$\\lambda=%.4f$};\n", + round(1000 * abs(lambda)) / 10000); + w = v / max(abs(v)); + knoten(fn, w(1,1), "(A)"); + knoten(fn, w(2,1), "(B)"); + knoten(fn, w(3,1), "(C)"); + knoten(fn, w(4,1), "(D)"); + knoten(fn, w(5,1), "(E)"); + fprintf(fn, "}\n"); +endfunction + +function punkt(fn, x, wert) + fprintf(fn, "({%.4f*\\c},{%.4f*\\d})", x, wert); +endfunction + +function funktion(fn, v, name, lambda) + fprintf(fn, "\\def\\%s{\n", name); + fprintf(fn, "\t\\draw[color=red,line width=1.4pt]\n\t\t"); + punkt(fn, -2, v(1,1)); + fprintf(fn, " --\n\t\t"); + punkt(fn, -1, v(4,1)); + fprintf(fn, " --\n\t\t"); + punkt(fn, 0, v(2,1)); + fprintf(fn, " --\n\t\t"); + punkt(fn, 1, v(5,1)); + fprintf(fn, " --\n\t\t"); + punkt(fn, 2, v(3,1)); + fprintf(fn, ";\n"); + fprintf(fn, "\t\\draw[->] ({-2.1*\\c},0) -- ({2.1*\\c},0);\n"); + fprintf(fn, "\t\\draw[->] (0,{-1.1*\\d}) -- (0,{1.1*\\d});\n"); + for x = (-2:2) + fprintf(fn, "\t\\fill ({%d*\\c},0) circle[radius=0.05];\n", x); + endfor + fprintf(fn, "}\n"); +endfunction + +fn = fopen("vektoren.tex", "w"); + +vektor(fn, v(:,1), "vnull", lambda(1,1)); +funktion(fn, v(:,1), "fnull", lambda(1,1)); + +vektor(fn, v(:,2), "vone", lambda(2,2)); +funktion(fn, v(:,2), "fone", lambda(2,2)); + +vektor(fn, v(:,3), "vtwo", lambda(3,3)); +funktion(fn, v(:,3), "ftwo", lambda(3,3)); + +vektor(fn, v(:,4), "vthree", lambda(4,4)); +funktion(fn, v(:,4), "fthree", lambda(4,4)); + +vektor(fn, v(:,5), "vfour", lambda(5,5)); +funktion(fn, v(:,5), "ffour", lambda(5,5)); + +fclose(fn); + + diff --git a/vorlesungen/slides/8/wavelets/fourier.tex b/vorlesungen/slides/8/wavelets/fourier.tex new file mode 100644 index 0000000..4bd507b --- /dev/null +++ b/vorlesungen/slides/8/wavelets/fourier.tex @@ -0,0 +1,19 @@ +% +% fourier.tex -- slide template +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Fourier} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/8/wavelets/funktionen.tex b/vorlesungen/slides/8/wavelets/funktionen.tex new file mode 100644 index 0000000..f9667ee --- /dev/null +++ b/vorlesungen/slides/8/wavelets/funktionen.tex @@ -0,0 +1,76 @@ +% +% funktionen.tex -- slide template +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\def\knoten#1#2{ + \draw #1 circle[radius=0.25]; + \node at #1 {$#2$}; +} +\def\kante#1#2{ + \draw[shorten >= 0.25cm,shorten <= 0.25cm] #1 -- #2; +} +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Funktionen auf einem Graphen} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Definition} +Ein Graph $G=(V,E)$, eine Funktion auf dem Graphen ist +\[ +f\colon V \to \mathbb{R} : v\mapsto f(v) +\] +Knoten: $V=\{1,\dots,n\}$ +\\ +Vektorschreibweise +\[ +f = \begin{pmatrix} +f(1)\\f(2)\\\vdots\\f(n) +\end{pmatrix} +\] +\end{block} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Matrizen} +Adjazenz-, Grad- und Laplace-Matrix operieren auf Funktionen auf Graphen: +\[ +L += +\begin{pmatrix*}[r] + 2&-1& 0&-1& 0\\ +-1& 4&-1&-1&-1\\ + 0&-1& 2& 0&-1\\ +-1&-1& 0& 3&-1\\ + 0&-1&-1&-1& 3\\ +\end{pmatrix*} +\] +\end{block} +\begin{center} +\begin{tikzpicture}[>=latex,thick] +\def\a{2} +\coordinate (A) at (0,0); +\coordinate (B) at (\a,0); +\coordinate (C) at ({2*\a},0); +\coordinate (D) at ({0.5*\a},{-0.5*sqrt(3)*\a}); +\coordinate (E) at ({1.5*\a},{-0.5*sqrt(3)*\a}); +\knoten{(A)}{1} +\knoten{(B)}{2} +\knoten{(C)}{3} +\knoten{(D)}{4} +\knoten{(E)}{5} +\kante{(A)}{(B)} +\kante{(B)}{(C)} +\kante{(A)}{(D)} +\kante{(B)}{(D)} +\kante{(B)}{(E)} +\kante{(C)}{(E)} +\kante{(D)}{(E)} +\end{tikzpicture} +\end{center} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/8/wavelets/laplacebasis.tex b/vorlesungen/slides/8/wavelets/laplacebasis.tex new file mode 100644 index 0000000..a59fbaa --- /dev/null +++ b/vorlesungen/slides/8/wavelets/laplacebasis.tex @@ -0,0 +1,62 @@ +% +% template.tex -- slide template +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\def\a{2} +\def\b{0.8} +\def\c{1} +\def\d{0.6} +\input{../slides/8/wavelets/vektoren.tex} +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Laplace-Basis} +\begin{center} +\begin{tikzpicture}[>=latex,thick] + +\begin{scope}[yshift=-0.4cm,xshift=-5.5cm]] +\fnull +\end{scope} + +\begin{scope}[yshift=-1.8cm,xshift=-5.5cm]] +\fone +\end{scope} + +\begin{scope}[yshift=-3.2cm,xshift=-5.5cm]] +\ftwo +\end{scope} + +\begin{scope}[yshift=-4.6cm,xshift=-5.5cm]] +\fthree +\end{scope} + +\begin{scope}[yshift=-6.0cm,xshift=-5.5cm]] +\ffour +\end{scope} + +\begin{scope}[yshift=0cm] +\vnull +\end{scope} + +\begin{scope}[yshift=-1.4cm] +\vone +\end{scope} + +\begin{scope}[yshift=-2.8cm] +\vtwo +\end{scope} + +\begin{scope}[yshift=-4.2cm] +\vthree +\end{scope} + +\begin{scope}[yshift=-5.6cm] +\vfour +\end{scope} + +\end{tikzpicture} +\end{center} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/8/wavelets/vektoren.tex b/vorlesungen/slides/8/wavelets/vektoren.tex new file mode 100644 index 0000000..2315d53 --- /dev/null +++ b/vorlesungen/slides/8/wavelets/vektoren.tex @@ -0,0 +1,200 @@ +\def\vnull{ + \coordinate (A) at ({0*\a},0); + \coordinate (B) at ({1*\a},0); + \coordinate (C) at ({2*\a},0); + \coordinate (D) at ({0.5*\a},{-\b}); + \coordinate (E) at ({1.5*\a},{-\b}); + \draw (A) -- (B); + \draw (A) -- (D); + \draw (B) -- (C); + \draw (B) -- (D); + \draw (B) -- (E); + \draw (C) -- (E); + \draw (D) -- (E); + \node at (-2.8,{-0.5*\b}) [right] {$\lambda=0.0000$}; + \fill[color=red!100] (A) circle[radius=0.25]; + \draw (A) circle[radius=0.25]; + \fill[color=red!100] (B) circle[radius=0.25]; + \draw (B) circle[radius=0.25]; + \fill[color=red!100] (C) circle[radius=0.25]; + \draw (C) circle[radius=0.25]; + \fill[color=red!100] (D) circle[radius=0.25]; + \draw (D) circle[radius=0.25]; + \fill[color=red!100] (E) circle[radius=0.25]; + \draw (E) circle[radius=0.25]; +} +\def\fnull{ + \draw[color=red,line width=1.4pt] + ({-2.0000*\c},{0.4472*\d}) -- + ({-1.0000*\c},{0.4472*\d}) -- + ({0.0000*\c},{0.4472*\d}) -- + ({1.0000*\c},{0.4472*\d}) -- + ({2.0000*\c},{0.4472*\d}); + \draw[->] ({-2.1*\c},0) -- ({2.1*\c},0); + \draw[->] (0,{-1.1*\d}) -- (0,{1.1*\d}); + \fill ({-2*\c},0) circle[radius=0.05]; + \fill ({-1*\c},0) circle[radius=0.05]; + \fill ({0*\c},0) circle[radius=0.05]; + \fill ({1*\c},0) circle[radius=0.05]; + \fill ({2*\c},0) circle[radius=0.05]; +} +\def\vone{ + \coordinate (A) at ({0*\a},0); + \coordinate (B) at ({1*\a},0); + \coordinate (C) at ({2*\a},0); + \coordinate (D) at ({0.5*\a},{-\b}); + \coordinate (E) at ({1.5*\a},{-\b}); + \draw (A) -- (B); + \draw (A) -- (D); + \draw (B) -- (C); + \draw (B) -- (D); + \draw (B) -- (E); + \draw (C) -- (E); + \draw (D) -- (E); + \node at (-2.8,{-0.5*\b}) [right] {$\lambda=0.1586$}; + \fill[color=blue!100] (A) circle[radius=0.25]; + \draw (A) circle[radius=0.25]; + \fill[color=blue!00] (B) circle[radius=0.25]; + \draw (B) circle[radius=0.25]; + \fill[color=red!100] (C) circle[radius=0.25]; + \draw (C) circle[radius=0.25]; + \fill[color=blue!41] (D) circle[radius=0.25]; + \draw (D) circle[radius=0.25]; + \fill[color=red!41] (E) circle[radius=0.25]; + \draw (E) circle[radius=0.25]; +} +\def\fone{ + \draw[color=red,line width=1.4pt] + ({-2.0000*\c},{-0.6533*\d}) -- + ({-1.0000*\c},{-0.2706*\d}) -- + ({0.0000*\c},{-0.0000*\d}) -- + ({1.0000*\c},{0.2706*\d}) -- + ({2.0000*\c},{0.6533*\d}); + \draw[->] ({-2.1*\c},0) -- ({2.1*\c},0); + \draw[->] (0,{-1.1*\d}) -- (0,{1.1*\d}); + \fill ({-2*\c},0) circle[radius=0.05]; + \fill ({-1*\c},0) circle[radius=0.05]; + \fill ({0*\c},0) circle[radius=0.05]; + \fill ({1*\c},0) circle[radius=0.05]; + \fill ({2*\c},0) circle[radius=0.05]; +} +\def\vtwo{ + \coordinate (A) at ({0*\a},0); + \coordinate (B) at ({1*\a},0); + \coordinate (C) at ({2*\a},0); + \coordinate (D) at ({0.5*\a},{-\b}); + \coordinate (E) at ({1.5*\a},{-\b}); + \draw (A) -- (B); + \draw (A) -- (D); + \draw (B) -- (C); + \draw (B) -- (D); + \draw (B) -- (E); + \draw (C) -- (E); + \draw (D) -- (E); + \node at (-2.8,{-0.5*\b}) [right] {$\lambda=0.3000$}; + \fill[color=red!100] (A) circle[radius=0.25]; + \draw (A) circle[radius=0.25]; + \fill[color=blue!00] (B) circle[radius=0.25]; + \draw (B) circle[radius=0.25]; + \fill[color=red!100] (C) circle[radius=0.25]; + \draw (C) circle[radius=0.25]; + \fill[color=blue!100] (D) circle[radius=0.25]; + \draw (D) circle[radius=0.25]; + \fill[color=blue!100] (E) circle[radius=0.25]; + \draw (E) circle[radius=0.25]; +} +\def\ftwo{ + \draw[color=red,line width=1.4pt] + ({-2.0000*\c},{0.5000*\d}) -- + ({-1.0000*\c},{-0.5000*\d}) -- + ({0.0000*\c},{-0.0000*\d}) -- + ({1.0000*\c},{-0.5000*\d}) -- + ({2.0000*\c},{0.5000*\d}); + \draw[->] ({-2.1*\c},0) -- ({2.1*\c},0); + \draw[->] (0,{-1.1*\d}) -- (0,{1.1*\d}); + \fill ({-2*\c},0) circle[radius=0.05]; + \fill ({-1*\c},0) circle[radius=0.05]; + \fill ({0*\c},0) circle[radius=0.05]; + \fill ({1*\c},0) circle[radius=0.05]; + \fill ({2*\c},0) circle[radius=0.05]; +} +\def\vthree{ + \coordinate (A) at ({0*\a},0); + \coordinate (B) at ({1*\a},0); + \coordinate (C) at ({2*\a},0); + \coordinate (D) at ({0.5*\a},{-\b}); + \coordinate (E) at ({1.5*\a},{-\b}); + \draw (A) -- (B); + \draw (A) -- (D); + \draw (B) -- (C); + \draw (B) -- (D); + \draw (B) -- (E); + \draw (C) -- (E); + \draw (D) -- (E); + \node at (-2.8,{-0.5*\b}) [right] {$\lambda=0.4414$}; + \fill[color=red!41] (A) circle[radius=0.25]; + \draw (A) circle[radius=0.25]; + \fill[color=red!00] (B) circle[radius=0.25]; + \draw (B) circle[radius=0.25]; + \fill[color=blue!41] (C) circle[radius=0.25]; + \draw (C) circle[radius=0.25]; + \fill[color=blue!100] (D) circle[radius=0.25]; + \draw (D) circle[radius=0.25]; + \fill[color=red!100] (E) circle[radius=0.25]; + \draw (E) circle[radius=0.25]; +} +\def\fthree{ + \draw[color=red,line width=1.4pt] + ({-2.0000*\c},{0.2706*\d}) -- + ({-1.0000*\c},{-0.6533*\d}) -- + ({0.0000*\c},{0.0000*\d}) -- + ({1.0000*\c},{0.6533*\d}) -- + ({2.0000*\c},{-0.2706*\d}); + \draw[->] ({-2.1*\c},0) -- ({2.1*\c},0); + \draw[->] (0,{-1.1*\d}) -- (0,{1.1*\d}); + \fill ({-2*\c},0) circle[radius=0.05]; + \fill ({-1*\c},0) circle[radius=0.05]; + \fill ({0*\c},0) circle[radius=0.05]; + \fill ({1*\c},0) circle[radius=0.05]; + \fill ({2*\c},0) circle[radius=0.05]; +} +\def\vfour{ + \coordinate (A) at ({0*\a},0); + \coordinate (B) at ({1*\a},0); + \coordinate (C) at ({2*\a},0); + \coordinate (D) at ({0.5*\a},{-\b}); + \coordinate (E) at ({1.5*\a},{-\b}); + \draw (A) -- (B); + \draw (A) -- (D); + \draw (B) -- (C); + \draw (B) -- (D); + \draw (B) -- (E); + \draw (C) -- (E); + \draw (D) -- (E); + \node at (-2.8,{-0.5*\b}) [right] {$\lambda=0.5000$}; + \fill[color=red!25] (A) circle[radius=0.25]; + \draw (A) circle[radius=0.25]; + \fill[color=blue!100] (B) circle[radius=0.25]; + \draw (B) circle[radius=0.25]; + \fill[color=red!25] (C) circle[radius=0.25]; + \draw (C) circle[radius=0.25]; + \fill[color=red!25] (D) circle[radius=0.25]; + \draw (D) circle[radius=0.25]; + \fill[color=red!25] (E) circle[radius=0.25]; + \draw (E) circle[radius=0.25]; +} +\def\ffour{ + \draw[color=red,line width=1.4pt] + ({-2.0000*\c},{0.2236*\d}) -- + ({-1.0000*\c},{0.2236*\d}) -- + ({0.0000*\c},{-0.8944*\d}) -- + ({1.0000*\c},{0.2236*\d}) -- + ({2.0000*\c},{0.2236*\d}); + \draw[->] ({-2.1*\c},0) -- ({2.1*\c},0); + \draw[->] (0,{-1.1*\d}) -- (0,{1.1*\d}); + \fill ({-2*\c},0) circle[radius=0.05]; + \fill ({-1*\c},0) circle[radius=0.05]; + \fill ({0*\c},0) circle[radius=0.05]; + \fill ({1*\c},0) circle[radius=0.05]; + \fill ({2*\c},0) circle[radius=0.05]; +} -- cgit v1.2.1 From 869af42fd6421de39f60c921295b7636a721cdb2 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: =?UTF-8?q?Andreas=20M=C3=BCller?= Date: Thu, 27 May 2021 10:16:20 +0200 Subject: Fourier-Transformation --- vorlesungen/13_msegraphwavelets/slides.tex | 10 ++--- vorlesungen/slides/8/Makefile.inc | 1 + vorlesungen/slides/8/chapter.tex | 1 + vorlesungen/slides/8/wavelets/fourier.tex | 60 +++++++++++++++++++++++++++++- 4 files changed, 66 insertions(+), 6 deletions(-) diff --git a/vorlesungen/13_msegraphwavelets/slides.tex b/vorlesungen/13_msegraphwavelets/slides.tex index f016e72..b598aaf 100644 --- a/vorlesungen/13_msegraphwavelets/slides.tex +++ b/vorlesungen/13_msegraphwavelets/slides.tex @@ -4,14 +4,14 @@ % (c) 2017 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil % -% XXX Funktionen auf einem Graphen -\folie{8/wavelets/funktionen.tex} +% Funktionen auf einem Graphen +%\folie{8/wavelets/funktionen.tex} -% XXX Laplace-Basis auf dem Graphen -\folie{8/wavelets/laplacebasis.tex} +% Laplace-Basis auf dem Graphen +%\folie{8/wavelets/laplacebasis.tex} % XXX Fourier-Transformation auf einem Graphen -% XXX \folie{8/wavelets/fourier.tex} +\folie{8/wavelets/fourier.tex} % XXX Lokalisierung in Standardbasis und Fourier-Basis % XXX \folie{8/wavelets/lokalisierungvergleich.tex} diff --git a/vorlesungen/slides/8/Makefile.inc b/vorlesungen/slides/8/Makefile.inc index 9a059b3..73a9061 100644 --- a/vorlesungen/slides/8/Makefile.inc +++ b/vorlesungen/slides/8/Makefile.inc @@ -38,5 +38,6 @@ chapter8 = \ ../slides/8/wavelets/funktionen.tex \ ../slides/8/wavelets/laplacebasis.tex \ ../slides/8/wavelets/vektoren.tex \ + ../slides/8/wavelets/fourier.tex \ ../slides/8/chapter.tex diff --git a/vorlesungen/slides/8/chapter.tex b/vorlesungen/slides/8/chapter.tex index dc6b522..38a656a 100644 --- a/vorlesungen/slides/8/chapter.tex +++ b/vorlesungen/slides/8/chapter.tex @@ -40,4 +40,5 @@ \folie{8/wavelets/funktionen.tex} \folie{8/wavelets/laplacebasis.tex} +\folie{8/wavelets/fourier.tex} diff --git a/vorlesungen/slides/8/wavelets/fourier.tex b/vorlesungen/slides/8/wavelets/fourier.tex index 4bd507b..6b44fb8 100644 --- a/vorlesungen/slides/8/wavelets/fourier.tex +++ b/vorlesungen/slides/8/wavelets/fourier.tex @@ -7,12 +7,70 @@ \begin{frame}[t] \setlength{\abovedisplayskip}{5pt} \setlength{\belowdisplayskip}{5pt} -\frametitle{Fourier} +\frametitle{Fourier-Transformation} \vspace{-20pt} \begin{columns}[t,onlytextwidth] \begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Aufgabe} +Gegeben: Funktion $f$ auf dem Graphen +\\ +Gesucht: Koeffizienten $\hat{f}$ der Darstellung in der Laplace-Basis +\end{block} +\begin{block}{Definition $\chi$-Matrix} +Eigenwerte $0=\lambda_1<\lambda_2\le \dots \le \lambda_n$ von $L$ +\vspace{-10pt} +\begin{center} +\begin{tikzpicture} +\node at (-1.9,0) [left] {$\chi=\mathstrut$}; +\node at (0,0) {$\left(\raisebox{0pt}[1.7cm][1.7cm]{\hspace{3.5cm}}\right)$}; + +\fill[color=blue!20] (-1.7,-1.7) rectangle (-1.1,1.7); +\draw[color=blue] (-1.7,-1.7) rectangle (-1.1,1.7); +\node at (-1.4,0) [rotate=90] {$v_1=\mathstrut$EV zum EW $\lambda_1$\strut}; + +\fill[color=blue!20] (-1.0,-1.7) rectangle (-0.4,1.7); +\draw[color=blue] (-1.0,-1.7) rectangle (-0.4,1.7); +\node at (-0.7,0) [rotate=90] {$v_2=\mathstrut$EV zum EW $\lambda_2$\strut}; + +\fill[color=blue!20] (1.1,-1.7) rectangle (1.7,1.7); +\draw[color=blue] (1.1,-1.7) rectangle (1.7,1.7); +\node at (1.4,0) [rotate=90] {$v_n=\mathstrut$EV zum EW $\lambda_n$\strut}; + +\node at (0.4,0) {$\dots$}; + +\end{tikzpicture} +\end{center} +\end{block} \end{column} \begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Transformation} +$L$ symmetrisch +\\ +$\Rightarrow$ +Die Eigenvektoren von $L$ können orthonormiert gewählt werden +\\ +$\Rightarrow$ +Koeffizienten können durch Skalarprodukte ermittelt werden: +\[ +\hat{f}(k) += +\langle v_k, f\rangle +\quad\Rightarrow\quad +\hat{f} += +\chi^tf +\] +$\chi$ ist die {\em Fourier-Transformation} +\end{block} +\begin{block}{Rücktransformation} +Eigenvektoren orthonormiert +\\ +$\Rightarrow$ +$\chi$ orthogonal +\[ +\chi\chi^t = I +\] +\end{block} \end{column} \end{columns} \end{frame} -- cgit v1.2.1 From 033606388c772b07adcb0f7f5619862674068fad Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: =?UTF-8?q?Andreas=20M=C3=BCller?= Date: Thu, 27 May 2021 16:21:20 +0200 Subject: add new slides --- vorlesungen/13_msegraphwavelets/slides.tex | 39 ++++++---- vorlesungen/slides/8/Makefile.inc | 9 +++ vorlesungen/slides/8/chapter.tex | 9 +++ vorlesungen/slides/8/wavelets/beispiel.tex | 44 +++++++++++ vorlesungen/slides/8/wavelets/dilatation.tex | 62 ++++++++++++++++ vorlesungen/slides/8/wavelets/dilbei.tex | 46 ++++++++++++ vorlesungen/slides/8/wavelets/fourier.tex | 41 +++++++---- vorlesungen/slides/8/wavelets/frame.tex | 66 +++++++++++++++++ vorlesungen/slides/8/wavelets/framekonstanten.tex | 71 ++++++++++++++++++ .../slides/8/wavelets/frequenzlokalisierung.tex | 78 ++++++++++++++++++++ vorlesungen/slides/8/wavelets/funktionen.tex | 6 +- vorlesungen/slides/8/wavelets/gundh.tex | 85 ++++++++++++++++++++++ vorlesungen/slides/8/wavelets/laplacebasis.tex | 10 +-- .../slides/8/wavelets/lokalisierungsvergleich.tex | 46 ++++++++++++ vorlesungen/slides/8/wavelets/matrixdilatation.tex | 39 ++++++++++ 15 files changed, 613 insertions(+), 38 deletions(-) create mode 100644 vorlesungen/slides/8/wavelets/beispiel.tex create mode 100644 vorlesungen/slides/8/wavelets/dilatation.tex create mode 100644 vorlesungen/slides/8/wavelets/dilbei.tex create mode 100644 vorlesungen/slides/8/wavelets/frame.tex create mode 100644 vorlesungen/slides/8/wavelets/framekonstanten.tex create mode 100644 vorlesungen/slides/8/wavelets/frequenzlokalisierung.tex create mode 100644 vorlesungen/slides/8/wavelets/gundh.tex create mode 100644 vorlesungen/slides/8/wavelets/lokalisierungsvergleich.tex create mode 100644 vorlesungen/slides/8/wavelets/matrixdilatation.tex diff --git a/vorlesungen/13_msegraphwavelets/slides.tex b/vorlesungen/13_msegraphwavelets/slides.tex index b598aaf..3fd38f2 100644 --- a/vorlesungen/13_msegraphwavelets/slides.tex +++ b/vorlesungen/13_msegraphwavelets/slides.tex @@ -5,31 +5,40 @@ % % Funktionen auf einem Graphen -%\folie{8/wavelets/funktionen.tex} +\folie{8/wavelets/funktionen.tex} % Laplace-Basis auf dem Graphen -%\folie{8/wavelets/laplacebasis.tex} +\folie{8/wavelets/laplacebasis.tex} -% XXX Fourier-Transformation auf einem Graphen +% Fourier-Transformation auf einem Graphen \folie{8/wavelets/fourier.tex} -% XXX Lokalisierung in Standardbasis und Fourier-Basis -% XXX \folie{8/wavelets/lokalisierungvergleich.tex} +% Lokalisierung in Standardbasis und Fourier-Basis +\folie{8/wavelets/lokalisierungsvergleich.tex} -% XXX Lokalisierung auf dem Graphen -% XXX \folie{8/wavelets/lokalisierung.tex} +% Lokalisierung im Frequenzraum +\folie{8/wavelets/frequenzlokalisierung.tex} -% XXX Lokalisierung im Frequenzraum -% XXX \folie{8/wavelets/frequenzlokalisierung.tex} +% Dilatation im Frequenzraum +\folie{8/wavelets/dilatation.tex} -% XXX Funktionen g und h -% XXX \folie{8/wavelets/gundh.tex} +% Dilatation in Matrixform +\folie{8/wavelets/matrixdilatation.tex} -% XXX Wavelet Frame -% XXX \folie{8/wavelets/frame.tex} +% Funktionen g und h +\folie{8/wavelets/gundh.tex} +\ifthenelse{\boolean{presentation}}{ +\folie{8/wavelets/dilbei.tex} +}{} -% XXX Framekonstante -% XXX \folie{8/wavelets/framekonstanten.tex} +% Wavelet Frame +\folie{8/wavelets/frame.tex} +% Framekonstante +\folie{8/wavelets/framekonstanten.tex} +% Kugel-Beispiel +\ifthenelse{\boolean{presentation}}{ +\folie{8/wavelets/beispiel.tex} +}{} diff --git a/vorlesungen/slides/8/Makefile.inc b/vorlesungen/slides/8/Makefile.inc index 73a9061..6ac5665 100644 --- a/vorlesungen/slides/8/Makefile.inc +++ b/vorlesungen/slides/8/Makefile.inc @@ -39,5 +39,14 @@ chapter8 = \ ../slides/8/wavelets/laplacebasis.tex \ ../slides/8/wavelets/vektoren.tex \ ../slides/8/wavelets/fourier.tex \ + ../slides/8/wavelets/lokalisierungsvergleich.tex \ + ../slides/8/wavelets/frequenzlokalisierung.tex \ + ../slides/8/wavelets/dilatation.tex \ + ../slides/8/wavelets/matrixdilatation.tex \ + ../slides/8/wavelets/gundh.tex \ + ../slides/8/wavelets/dilbei.tex \ + ../slides/8/wavelets/frame.tex \ + ../slides/8/wavelets/framekonstanten.tex \ + ../slides/8/wavelets/beispiel.tex \ ../slides/8/chapter.tex diff --git a/vorlesungen/slides/8/chapter.tex b/vorlesungen/slides/8/chapter.tex index 38a656a..69b7231 100644 --- a/vorlesungen/slides/8/chapter.tex +++ b/vorlesungen/slides/8/chapter.tex @@ -41,4 +41,13 @@ \folie{8/wavelets/funktionen.tex} \folie{8/wavelets/laplacebasis.tex} \folie{8/wavelets/fourier.tex} +\folie{8/wavelets/lokalisierungsvergleich.tex} +\folie{8/wavelets/frequenzlokalisierung.tex} +\folie{8/wavelets/dilatation.tex} +\folie{8/wavelets/matrixdilatation.tex} +\folie{8/wavelets/gundh.tex} +\folie{8/wavelets/frame.tex} +\folie{8/wavelets/dilbei.tex} +\folie{8/wavelets/framekonstanten.tex} +\folie{8/wavelets/beispiel.tex} diff --git a/vorlesungen/slides/8/wavelets/beispiel.tex b/vorlesungen/slides/8/wavelets/beispiel.tex new file mode 100644 index 0000000..dcc33d4 --- /dev/null +++ b/vorlesungen/slides/8/wavelets/beispiel.tex @@ -0,0 +1,44 @@ +% +% beispiel.tex -- slide template +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\def\bild#1#2{ +\node at (0,0) [rotate=-90] +{\includegraphics[width=#1\textwidth]{../../../SeminarWavelets/buch/papers/sgwt/images/#2}}; +} +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Wavelets auf einer Kugel} +\vspace{-10pt} +\begin{center} +\begin{tikzpicture}[>=latex,thick] + +\only<1>{ \bild{0.6}{wavelets-phi-sphere-334.pdf} } + +\only<2>{ \bild{0.6}{wavelets-psi-5-sphere-334.pdf} } +\only<3>{ \bild{0.6}{wavelets-psi-4-sphere-334.pdf} } +\only<4>{ \bild{0.6}{wavelets-psi-3-sphere-334.pdf} } +\only<5>{ \bild{0.6}{wavelets-psi-2-sphere-334.pdf} } +\only<6>{ \bild{0.6}{wavelets-psi-1-sphere-334.pdf} } + +\only<1>{ \node at (-7.6,2.8) [right] {Bandpass mit $g_1$}; } +\only<2>{ \node at (-7.6,2.8) [right] {Bandpass mit $g_2$}; } +\only<3>{ \node at (-7.6,2.8) [right] {Bandpass mit $g_3$}; } +\only<4>{ \node at (-7.6,2.8) [right] {Bandpass mit $g_4$}; } +\only<5>{ \node at (-7.6,2.8) [right] {Bandpass mit $g_5$}; } +\only<6>{ \node at (-7.6,2.8) [right] {Tiefpass mit $h$}; } + +\only<1>{ \node at (-7.6,2) [right] {$D_{g,1/a_1}\chi_*$}; } +\only<2>{ \node at (-7.6,2) [right] {$D_{g,1/a_2}\chi_*$}; } +\only<3>{ \node at (-7.6,2) [right] {$D_{g,1/a_3}\chi_*$}; } +\only<4>{ \node at (-7.6,2) [right] {$D_{g,1/a_4}\chi_*$}; } +\only<5>{ \node at (-7.6,2) [right] {$D_{g,1/a_5}\chi_*$}; } +\only<6>{ \node at (-7.6,2) [right] {$D_{h}\chi_*$}; } + +\end{tikzpicture} +\end{center} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/8/wavelets/dilatation.tex b/vorlesungen/slides/8/wavelets/dilatation.tex new file mode 100644 index 0000000..881f760 --- /dev/null +++ b/vorlesungen/slides/8/wavelets/dilatation.tex @@ -0,0 +1,62 @@ +% +% template.tex -- slide template +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Dilatation} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Dilatation in $\mathbb{R}$} +$f\colon \mathbb{R}\to\mathbb{R}$ +Definition im Ortsraum: +\[ +(D_af)(x) += +\frac{1}{\sqrt{|a|}} +f\biggl(\frac{x}{a}\biggr) +\] +\uncover<2->{% +Dilatation im Frequenzraum: +\[ +\widehat{D_af}(\omega) += +D_{1/a}\hat{f}(\omega) +\]} +\uncover<3->{% +Spektrum wird mit $1/a$ skaliert!} +\end{block} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<4->{% +\begin{block}{``Dilatation'' auf einem Graphen} +\begin{itemize} +\item<5-> Dilatation auf dem Graphen gibt es nicht +\item<6-> Dilatation im Spektrum $\{\lambda_1,\dots,\lambda_n\}$ gibt es nicht +\item<7-> ``Spektrale Dilatation'' verwenden +\begin{enumerate} +\item<8-> Start: $e_k$ +\item<9-> Fourier-Transformation: $\chi^te_k$ +\item<10-> Spektrum skalieren: mit +$D_{1/a}g$ filtern +\item<11-> Rücktransformation +\[ +D_{g,a}e_k += +\chi +\uncover<12->{\operatorname{diag}(\tilde{D}_{1/a}g(\lambda_*)) +\chi^t e_k} +\] +\end{enumerate} +\end{itemize} + + +\end{block}} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/8/wavelets/dilbei.tex b/vorlesungen/slides/8/wavelets/dilbei.tex new file mode 100644 index 0000000..fc66a0a --- /dev/null +++ b/vorlesungen/slides/8/wavelets/dilbei.tex @@ -0,0 +1,46 @@ +% +% beispiel.tex -- slide template +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\def\bild#1#2{ +\node at (0,0) [rotate=-90] +{\includegraphics[width=#1\textwidth]{../../../SeminarWavelets/buch/papers/sgwt/images/#2}}; +} +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Wavelets einer Strecke} +\vspace{-10pt} +\begin{center} +\begin{tikzpicture}[>=latex,thick] + +\only<1>{ \bild{0.6}{wavelets-psi-line-5-10.pdf} } +\only<2>{ \bild{0.6}{wavelets-psi-line-4-10.pdf} } +\only<3>{ \bild{0.6}{wavelets-psi-line-3-10.pdf} } +\only<4>{ \bild{0.6}{wavelets-psi-line-2-10.pdf} } +\only<5>{ \bild{0.6}{wavelets-psi-line-1-10.pdf} } + +\only<6>{ \bild{0.6}{wavelets-phi-line-10.pdf} } + +\only<1>{ \node at (-7.6,2.8) [right] {Bandpass mit $g_1$}; } +\only<2>{ \node at (-7.6,2.8) [right] {Bandpass mit $g_2$}; } +\only<3>{ \node at (-7.6,2.8) [right] {Bandpass mit $g_3$}; } +\only<4>{ \node at (-7.6,2.8) [right] {Bandpass mit $g_4$}; } +\only<5>{ \node at (-7.6,2.8) [right] {Bandpass mit $g_5$}; } +\only<6>{ \node at (-7.6,2.8) [right] {Tiefpass mit $h$}; } + + +\only<1>{ \node at (-7.6,2) [right] {$D_{g,1/a_1}\chi_*$}; } +\only<2>{ \node at (-7.6,2) [right] {$D_{g,1/a_2}\chi_*$}; } +\only<3>{ \node at (-7.6,2) [right] {$D_{g,1/a_3}\chi_*$}; } +\only<4>{ \node at (-7.6,2) [right] {$D_{g,1/a_4}\chi_*$}; } +\only<5>{ \node at (-7.6,2) [right] {$D_{g,1/a_5}\chi_*$}; } + +\only<6>{ \node at (-7.6,2) [right] {$D_{h}\chi_*$}; } + +\end{tikzpicture} +\end{center} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/8/wavelets/fourier.tex b/vorlesungen/slides/8/wavelets/fourier.tex index 6b44fb8..3195ec8 100644 --- a/vorlesungen/slides/8/wavelets/fourier.tex +++ b/vorlesungen/slides/8/wavelets/fourier.tex @@ -14,8 +14,10 @@ \begin{block}{Aufgabe} Gegeben: Funktion $f$ auf dem Graphen \\ -Gesucht: Koeffizienten $\hat{f}$ der Darstellung in der Laplace-Basis +\uncover<2->{% +Gesucht: Koeffizienten $\hat{f}$ der Darstellung in der Laplace-Basis} \end{block} +\uncover<3->{% \begin{block}{Definition $\chi$-Matrix} Eigenwerte $0=\lambda_1<\lambda_2\le \dots \le \lambda_n$ von $L$ \vspace{-10pt} @@ -40,37 +42,44 @@ Eigenwerte $0=\lambda_1<\lambda_2\le \dots \le \lambda_n$ von $L$ \end{tikzpicture} \end{center} -\end{block} +\end{block}} \end{column} \begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<4->{% \begin{block}{Transformation} $L$ symmetrisch \\ -$\Rightarrow$ -Die Eigenvektoren von $L$ können orthonormiert gewählt werden +\uncover<5->{$\Rightarrow$ +Die Eigenvektoren von $L$ können orthonormiert gewählt werden} \\ -$\Rightarrow$ -Koeffizienten können durch Skalarprodukte ermittelt werden: +\uncover<6->{$\Rightarrow$ +Koeffizienten können durch Skalarprodukte ermittelt werden:} +\uncover<7->{% \[ \hat{f}(k) = +\hat{f}(\lambda_k) +\uncover<8->{= \langle v_k, f\rangle \quad\Rightarrow\quad -\hat{f} -= -\chi^tf -\] -$\chi$ ist die {\em Fourier-Transformation} -\end{block} +\hat{f}} +\uncover<9->{= +\chi^tf} +\]} +\uncover<10->{% +$\chi$ ist die {\em Fourier-Transformation}} +\end{block}} +\uncover<11->{% \begin{block}{Rücktransformation} Eigenvektoren orthonormiert \\ -$\Rightarrow$ -$\chi$ orthogonal +\uncover<12->{$\Rightarrow$ +$\chi$ orthogonal} +\uncover<13->{ \[ \chi\chi^t = I -\] -\end{block} +\]} +\end{block}} \end{column} \end{columns} \end{frame} diff --git a/vorlesungen/slides/8/wavelets/frame.tex b/vorlesungen/slides/8/wavelets/frame.tex new file mode 100644 index 0000000..4d0c7d1 --- /dev/null +++ b/vorlesungen/slides/8/wavelets/frame.tex @@ -0,0 +1,66 @@ +% +% template.tex -- slide template +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Graph Wavelet Frame} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Frame-Vektoren} +Zu Dilatationsfaktoren $A=\{a_i\,|\,i=1,\dots,N\}$ +konstruiere das Frame +\begin{align*} +F= +\{&D_he_1,\dots,D_he_n,\\ + &Dg_1e_1,\dots,Dg_1e_n,\\ + &Dg_2e_1,\dots,Dg_2e_n,\\ + &\dots\\ + &Dg_Ne_1,\dots,Dg_Ne_n\} +\end{align*} +\uncover<2->{Notation: +\begin{align*} +v_{0,k} +&= +D_he_k +\\ +v_{i,k} +&= +Dg_ie_k +\end{align*}} +\end{block} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<3->{% +\begin{block}{Frameoperator} +\begin{align*} +\mathcal{T}\colon \mathbb{R}^n\to\mathbb{R}^{nN} +: +v +&\mapsto +\begin{pmatrix} +\uncover<4->{\langle D_he_1,v\rangle}\\ +\uncover<4->{\vdots}\\ +\uncover<4->{\langle D_he_n,v\rangle}\\ +\hline +\uncover<5->{\langle D_{g_1}e_1,v\rangle}\\ +\uncover<5->{\vdots}\\ +\uncover<5->{\langle D_{g_1}e_n,v\rangle}\\ +\hline +\uncover<6->{\vdots}\\ +\uncover<6->{\vdots}\\ +\hline +\uncover<7->{\langle D_{g_N}e_1,v\rangle}\\ +\uncover<7->{\vdots}\\ +\uncover<7->{\langle D_{g_N}e_n,v\rangle} +\end{pmatrix} +\end{align*} +\end{block}} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/8/wavelets/framekonstanten.tex b/vorlesungen/slides/8/wavelets/framekonstanten.tex new file mode 100644 index 0000000..a436536 --- /dev/null +++ b/vorlesungen/slides/8/wavelets/framekonstanten.tex @@ -0,0 +1,71 @@ +% +% template.tex -- slide template +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\begin{frame}[t] +%\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +%\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Framekonstanten} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Definition} +Eine Menge $\mathcal{F}$ von Vektoren heisst ein Frame, +falls es Konstanten $A$ und $B$ gibt derart, dass +\[ +A\|v\|^2 +\le +\|\mathcal{T}v\|^2 +\sum_{b\in\mathcal{F}} |\langle b,v\rangle|^2 +\le +B\|v\|^2 +\] +\uncover<2->{$A>0$ garantiert Invertierbarkeit} +\end{block} +\uncover<3->{% +\begin{block}{$\|\mathcal{T}v\|$ für Graph-Wavelets} +\begin{align*} +\|\mathcal{T}v\|^2 +&= +\sum_k |\langle D_he_k,v\rangle|^2 ++ +\sum_{i,k} |\langle D_{g_i}e_k, v\rangle|^2 +\\ +&\uncover<4->{= +\sum_k |h(\lambda_k) \hat{v}(k)|^2 ++ +\sum_{k,i} |g_i(\lambda_k) \hat{v}(k)|^2} +\end{align*} +\end{block}} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<5->{% +\begin{block}{$A$ und $B$} +Frame-Norm-Funktion +\begin{align*} +f(\lambda) +&= +h(\lambda) ++ +\sum_i g_i(\lambda) +\\ +&\uncover<6->{= +h(\lambda) ++ +\sum_i g(a_i\lambda)} +\end{align*} +\uncover<7->{Abschätzung für Frame-Konstanten +\begin{align*} +A&\uncover<8->{= +\min_{i} f(\lambda_i)} +\\ +B&\uncover<9->{= +\max_{i} f(\lambda_i)} +\end{align*}} +\end{block}} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/8/wavelets/frequenzlokalisierung.tex b/vorlesungen/slides/8/wavelets/frequenzlokalisierung.tex new file mode 100644 index 0000000..c78e6dd --- /dev/null +++ b/vorlesungen/slides/8/wavelets/frequenzlokalisierung.tex @@ -0,0 +1,78 @@ +% +% frequenzlokalisierung.tex -- slide template +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup + +\def\kurve#1#2{ + \draw[color=#2,line width=1.4pt] + plot[domain=0:6.3,samples=400] + ({\x},{7*\x*exp(-(\x/#1)*(\x/#1))/#1}); +} +\definecolor{darkgreen}{rgb}{0,0.6,0} + +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Lokalisierung} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Bandpass} +Gegeben durch $g(\lambda)\ge 0$: +\begin{align*} +g(0) &= 0\\ +\lim_{\lambda\to\infty}g(\lambda)&= 0 +\end{align*} +\vspace{-10pt} +\begin{enumerate} +\item<3-> Fourier-transformieren +\item<4-> Amplituden mit $g(\lambda)$ multiplizieren +\item<5-> Rücktransformieren +\end{enumerate} +\end{block} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<6->{% +\begin{block}{Tiefpass} +Gegeben durch $h(\lambda)\ge0$: +\begin{align*} +h(0) &= 1\\ +\lim_{\lambda\to\infty}h(\lambda)&= 0 +\end{align*} +\vspace{-10pt} +\begin{enumerate} +\item<8-> Fourier-Transformation +\item<9-> Amplituden mit $h(\lambda)$ multiplizieren +\item<10-> Rücktransformation +\end{enumerate} +\end{block}} +\end{column} +\end{columns} +\begin{center} +\begin{tikzpicture}[>=latex,thick,scale=0.8] + +\uncover<2->{ +\begin{scope}[xshift=-4.5cm] +\draw[->] (-0.1,0) -- (6.6,0) coordinate[label={$\lambda$}]; +\kurve{3}{red} +\draw[->] (0,-0.1) -- (0,3.3); +\end{scope} +} + +\uncover<7->{ +\begin{scope}[xshift=4.5cm] +\draw[->] (-0.1,0) -- (6.6,0) coordinate[label={$\lambda$}]; +\draw[color=darkgreen,line width=1.4pt] + plot[domain=0:6.3,samples=100] + ({\x},{3*exp(-(\x/0.5)*(\x/0.5)}); + +\draw[->] (0,-0.1) -- (0,3.3) coordinate[label={right:$\color{darkgreen}h(\lambda)$}]; +\end{scope} +} + +\end{tikzpicture} +\end{center} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/8/wavelets/funktionen.tex b/vorlesungen/slides/8/wavelets/funktionen.tex index f9667ee..2e3ae9b 100644 --- a/vorlesungen/slides/8/wavelets/funktionen.tex +++ b/vorlesungen/slides/8/wavelets/funktionen.tex @@ -25,15 +25,17 @@ f\colon V \to \mathbb{R} : v\mapsto f(v) \] Knoten: $V=\{1,\dots,n\}$ \\ +\uncover<2->{% Vektorschreibweise \[ f = \begin{pmatrix} f(1)\\f(2)\\\vdots\\f(n) \end{pmatrix} -\] +\]} \end{block} \end{column} \begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<3->{% \begin{block}{Matrizen} Adjazenz-, Grad- und Laplace-Matrix operieren auf Funktionen auf Graphen: \[ @@ -69,7 +71,7 @@ L \kante{(C)}{(E)} \kante{(D)}{(E)} \end{tikzpicture} -\end{center} +\end{center}} \end{column} \end{columns} \end{frame} diff --git a/vorlesungen/slides/8/wavelets/gundh.tex b/vorlesungen/slides/8/wavelets/gundh.tex new file mode 100644 index 0000000..2d6c677 --- /dev/null +++ b/vorlesungen/slides/8/wavelets/gundh.tex @@ -0,0 +1,85 @@ +% +% template.tex -- slide template +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\definecolor{darkgreen}{rgb}{0,0.6,0} + +\def\kurve#1#2{ + \draw[color=#2,line width=1.4pt] + plot[domain=0:6.3,samples=400] + ({\x},{7*\x*exp(-(\x/#1)*(\x/#1))/#1}); +} + +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Wavelets} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Mutterwavelets + Dilatation} +Eine Menge von Dilatationsfaktoren +\[ +A= \{a_1,a_2,\dots,a_N\} +\] +wählen\uncover<2->{, und mit Funktionen +\[ +{\color{blue}g_i} = \tilde{D}_{1/a_i}{\color{red}g} +\] +die Standardbasisvektoren filtern} +\end{block} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<5->{ +\begin{block}{Vaterwavelets} +Tiefpass mit Funktion ${\color{darkgreen}h(\lambda)}$, +Standardbasisvektoren mit ${\color{darkgreen}h}$ filtern: +\[ +D_{\color{darkgreen}h}e_k +\] +\end{block}} +\end{column} +\end{columns} +\begin{center} +\begin{tikzpicture}[>=latex,thick] +\begin{scope} + +\draw[->] (-0.1,0) -- (6.6,0) coordinate[label={$\lambda$}]; + +\kurve{1}{red} +\uncover<4->{ +\foreach \k in {0,...,4}{ + \pgfmathparse{0.30*exp(ln(2)*\k)} + \xdef\l{\pgfmathresult} + \kurve{\l}{blue} +} +} + +\node[color=red] at ({0.7*1},3) [above] {$g(\lambda)$}; +\uncover<4->{ +\node[color=blue] at ({0.7*0.3*16},3) [above] {$g_i(\lambda)$}; +} + +\draw[->] (0,-0.1) -- (0,3.3); +\end{scope} + +\begin{scope}[xshift=7cm] + +\uncover<6->{ +\draw[->] (-0.1,0) -- (6.6,0) coordinate[label={$\lambda$}]; + +\draw[color=darkgreen,line width=1.4pt] + plot[domain=0:6.3,samples=100] + ({\x},{3*exp(-(\x/0.5)*(\x/0.5)}); + +\draw[->] (0,-0.1) -- (0,3.3) coordinate[label={right:$\color{darkgreen}h(\lambda)$}]; +} + +\end{scope} + +\end{tikzpicture} +\end{center} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/8/wavelets/laplacebasis.tex b/vorlesungen/slides/8/wavelets/laplacebasis.tex index a59fbaa..ced4c09 100644 --- a/vorlesungen/slides/8/wavelets/laplacebasis.tex +++ b/vorlesungen/slides/8/wavelets/laplacebasis.tex @@ -16,23 +16,23 @@ \begin{center} \begin{tikzpicture}[>=latex,thick] -\begin{scope}[yshift=-0.4cm,xshift=-5.5cm]] +\begin{scope}[yshift=-0.4cm,xshift=-5.5cm] \fnull \end{scope} -\begin{scope}[yshift=-1.8cm,xshift=-5.5cm]] +\begin{scope}[yshift=-1.8cm,xshift=-5.5cm] \fone \end{scope} -\begin{scope}[yshift=-3.2cm,xshift=-5.5cm]] +\begin{scope}[yshift=-3.2cm,xshift=-5.5cm] \ftwo \end{scope} -\begin{scope}[yshift=-4.6cm,xshift=-5.5cm]] +\begin{scope}[yshift=-4.6cm,xshift=-5.5cm] \fthree \end{scope} -\begin{scope}[yshift=-6.0cm,xshift=-5.5cm]] +\begin{scope}[yshift=-6.0cm,xshift=-5.5cm] \ffour \end{scope} diff --git a/vorlesungen/slides/8/wavelets/lokalisierungsvergleich.tex b/vorlesungen/slides/8/wavelets/lokalisierungsvergleich.tex new file mode 100644 index 0000000..d6575d0 --- /dev/null +++ b/vorlesungen/slides/8/wavelets/lokalisierungsvergleich.tex @@ -0,0 +1,46 @@ +% +% lokalisierungsvergleich.tex -- slide template +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Lokalisierung} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Ortsraum} +Ortsraum$\mathstrut=V$ +\begin{itemize} +\item<3-> Standardbasis +\item<5-> lokalisiert in den Knoten +\item<7-> die meisten $\hat{f}(k)$ gross +\item<9-> vollständig delokalisiert im Frequenzraum +\end{itemize} +\end{block} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Frequenzraum} +\uncover<2->{Frequenzraum $\mathstrut=\{\lambda_1,\lambda_2,\dots,\lambda_n\}$} +\begin{itemize} +\item<4-> Laplace-Basis +\item<6-> lokalisiert in den Eigenwerten +\item<8-> die meisten Komponenten gross +\item<10-> vollständig delokalisiert im Ortsraum +\end{itemize} +\end{block} +\end{column} +\end{columns} +\uncover<11->{% +\begin{block}{Plan} +Gesucht sind Funktionen auf dem Graphen derart, die +\begin{enumerate} +\item<12-> in der Nähe einzelner Knoten konzentriert/lokalisiert sind und +\item<13-> deren Fourier-Transformation in der Nähe einzelner Eigenwerte +konzentriert/lokalisiert ist +\end{enumerate} +\end{block}} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/8/wavelets/matrixdilatation.tex b/vorlesungen/slides/8/wavelets/matrixdilatation.tex new file mode 100644 index 0000000..3536736 --- /dev/null +++ b/vorlesungen/slides/8/wavelets/matrixdilatation.tex @@ -0,0 +1,39 @@ +% +% matrixdilatation.tex -- slide template +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Dilatation in Matrixform} +Dilatationsfaktor $a$, skaliertes Wavelet beim Knoten $k$ mit Spektrum +$\tilde{D}_{1/a}g$ +\begin{align*} +D_{g,a}e_k +&= +\chi +\begin{pmatrix} +g(a\lambda_1)& 0 & \dots & 0 \\ + 0 &g(a\lambda_2)& \dots & 0 \\ + \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\ + 0 & 0 & \dots &g(a\lambda_n) +\end{pmatrix} +\chi^t +e_k +\intertext{\uncover<2->{``verschmierter'' Standardbasisvektor am Knoten $k$}} +\uncover<2->{D_he_k +&= +\chi +\begin{pmatrix} +h(\lambda_1)& 0 & \dots & 0 \\ + 0 &h(\lambda_2)& \dots & 0 \\ + \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\ + 0 & 0 & \dots &h(\lambda_n) +\end{pmatrix} +\chi^t +e_k} +\end{align*} +\end{frame} +\egroup -- cgit v1.2.1 From 9771c90a2643fc790dec3fb66741b969a379682e Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: =?UTF-8?q?Andreas=20M=C3=BCller?= Date: Fri, 28 May 2021 08:27:18 +0200 Subject: wavelets, slides --- buch/chapters/70-graphen/wavelets.tex | 34 +++++++++++------------ vorlesungen/99_vortraege/Makefile | 10 ++++++- vorlesungen/99_vortraege/MathSem-99-vortraege.tex | 13 +++++++++ 3 files changed, 39 insertions(+), 18 deletions(-) diff --git a/buch/chapters/70-graphen/wavelets.tex b/buch/chapters/70-graphen/wavelets.tex index ae065bc..ef1520e 100644 --- a/buch/chapters/70-graphen/wavelets.tex +++ b/buch/chapters/70-graphen/wavelets.tex @@ -174,14 +174,14 @@ die in der Umgebung eines Knotens wie die Konstante Funktion aussehen. Das Mutter-Wavelet einer Wavelet-Analyse zeichnet definiert, in welchem Mass sich Funktionen im Orts- und im Frequenzraum lokalisieren lassen. Die Standardbasis der Funktionen auf einem Graphen repräsentieren die -perfekte örtliche Lokalisierung, Eigenbasis der Laplace-Matrix repräsentiert +perfekte örtliche Lokalisierung, Eigenbasis der Laplace-Matrix $L$ repräsentiert die perfekte Lokalisierung im Frequenzraum. Sei $g(\lambda)\ge 0$ eine Funktion im Frequenzraum, die für $\lambda\to0$ und $\lambda\to\infty$ rasch abfällt mit einem Maximum irgendwo dazwischen (Abbildung~\ref{buch:graphs:fig:lokalisierung}). Sie kann als eine Lokalisierungsfunktion im Frequenzraum betrachtet werden. -Die Matrix $g(I)$ bildet entfernt aus einer Funktion die ganz hohen und +Die Matrix $g(L)$ bildet entfernt aus einer Funktion die ganz hohen und die ganz tiefen Frequenz, lokalisiert also die Funktionen im Frequenzraum. Die Standardbasisvektoren werden dabei zu Funktionen, die nicht mehr nur auf einem Knoten von $0$ verschieden sind, aber immer noch einigermassen @@ -190,15 +190,15 @@ Natürlich sind vor allem die Werte auf den Eigenwerten $\lambda_0 < \lambda_1\le \dots\le \lambda_n$ der Laplace-Matrix von Interesse. -Die Matrix $g(I)$ kann mit Hilfe der Spektraltheorie berechnet werden, +Die Matrix $g(L)$ kann mit Hilfe der Spektraltheorie berechnet werden, was im vorliegenden Fall naheliegend ist, weil ja die Eigenvektoren von der Laplace-Matrix bereits bekannt sind. Die Matrix $\chi^t$ bildet die Standardbasisvektoren in die Eigenbasis-Vektoren ab, also in eine Zerlegung im Frequenzraum ab, $\chi$ vermittelt die Umkehrabbildung. -Mit der Spektraltheorie findet man für die Abbildung $g(I)$ die Matrix +Mit der Spektraltheorie findet man für die Abbildung $g(L)$ die Matrix \begin{equation} -g(I) +g(L) = \chi \begin{pmatrix} @@ -214,7 +214,7 @@ g(\lambda_0)&0&\dots&0\\ \subsubsection{Dilatation} Die Dilatation um $a$ im Ortsraum wird zu einer Dilatation um $1/a$ im Frequenzraum. -Statt also nach einer echten Dilatation der Spaltenvektoren in $g(I)$ +Statt also nach einer echten Dilatation der Spaltenvektoren in $g(L)$ zu suchen, kann man sich darauf verlegen, Funktionen zu finden, deren Spektrum von einer Funktionen lokalisiert worden ist, die eine Dilatation von $g$ ist. @@ -225,9 +225,9 @@ Die zugehörigen Wavelet-Funktionen auf dem Graphen können wieder mit der Formel~\eqref{buch:graphen:eqn:mutterwavelet} berechnet werden, man erhält \begin{equation} -\tilde{D}_{1/a_i}g(I) +\tilde{D}_{1/a_i}g(L) = -g_i(I) +g_i(L) = \chi \begin{pmatrix} @@ -238,30 +238,30 @@ g(a_i\lambda_0)&0&\dots&0\\ \end{pmatrix} \chi^t . \end{equation} -Die Spalten von $g_i(I)$ bilden wieder eine Menge von Funktionen, die +Die Spalten von $g_i(L)$ bilden wieder eine Menge von Funktionen, die eine gemäss $g_i$ lokalisiertes Spektrum haben. \subsubsection{Vater-Wavelet} Wegen $g(0)=0$ wird die konstante Funktion, die Eigenvektor zum Eigenwert -$\lambda_0=0$ ist, von den Abbildungen $g_i(I)$ auf $0$ abgebildet. +$\lambda_0=0$ ist, von den Abbildungen $g_i(L)$ auf $0$ abgebildet. Andererseits ist diese Funktion nicht lokalisiert, man möchte Sie also für die Analyse nicht unbedingt verwenden. Man wählt daher eine Funktion $h(\lambda)$ mit $h(0)=1$ so, dass für $\lambda\to \infty$ der Wert $h(\lambda)$ genügend rasch gegen $0$ geht. -Die Matrix $h(I)$ bildet daher den konstanten Vektor nicht auf $0$ ab, +Die Matrix $h(L)$ bildet daher den konstanten Vektor nicht auf $0$ ab, sondern lokalisiert ihn im Ortsraum. -Wir erhalten daher in den Spalten von $h(I)$ Vektoren, die um die +Wir erhalten daher in den Spalten von $h(L)$ Vektoren, die um die einzelnen Knoten lokalisiert sind. \subsubsection{Rekonstruktion} -Die Operatoren $h(I)$ und $g_i(I)$ erzeugen analysieren eine Funktion +Die Operatoren $h(L)$ und $g_i(L)$ erzeugen analysieren eine Funktion nach den verschiedenen Frequenzen mit den Skalierungsfaktoren $a_i$, aber die Rekonstruktion ist noch nicht klar. Diese wäre einfacher, wenn die Operatoren zusammen die identische Abbildung ergäben, wenn also \[ -h(I) + \sum_{i}g_i(I)=I +h(L) + \sum_{i}g_i(L)=I \] gelten würde. Nach der Spektraltheorie gilt das nur, wenn für alle Eigenwerte @@ -301,14 +301,14 @@ B\|v\|^2 Die Zahlen $A$ und $B$ heissen die {\em Frame-Konstanten} des Frames. \end{definition} -Die oben gefundenen Vektoren, die Spalten Vektoren von $h(I)$ und $g_i(I)$ +Die oben gefundenen Vektoren, die Spalten Vektoren von $h(L)$ und $g_i(L)$ bilden daher ein Frame. Die Frame-Konstanten kann man unmittelbar ausrechnen. Der mittlere Term von \eqref{buch:graphen:eqn:frame} ist \[ -\|h(I) v\|^2 +\|h(L) v\|^2 + -\sum_{i} \|g_i(I)v\|^2, +\sum_{i} \|g_i(L)v\|^2, \] die durch die Funktion \[ diff --git a/vorlesungen/99_vortraege/Makefile b/vorlesungen/99_vortraege/Makefile index 8a5751c..69ec665 100644 --- a/vorlesungen/99_vortraege/Makefile +++ b/vorlesungen/99_vortraege/Makefile @@ -15,7 +15,8 @@ MathSem-99-vortraege.pdf: MathSem-99-vortraege.tex $(SOURCES) vortraege-handout.pdf: vortraege-handout.tex $(SOURCES) pdflatex vortraege-handout.tex -thumbnail: thumbnail1.jpg thumbnail2.jpg thumbnail3.jpg thumbnail4.jpg +thumbnail: thumbnail1.jpg thumbnail2.jpg thumbnail3.jpg thumbnail4.jpg \ + thumbnail5.jpg thumbnail1.pdf: MathSem-99-vortraege.pdf pdfjam --outfile thumbnail1.pdf --papersize '{16cm,9cm}' \ @@ -45,6 +46,13 @@ thumbnail4.jpg: thumbnail4.pdf convert -density 300 thumbnail4.pdf \ -resize 1920x1080 -units PixelsPerInch thumbnail4.jpg +thumbnail5.pdf: MathSem-99-vortraege.pdf + pdfjam --outfile thumbnail5.pdf --papersize '{16cm,9cm}' \ + MathSem-99-vortraege.pdf 5 +thumbnail5.jpg: thumbnail5.pdf + convert -density 300 thumbnail5.pdf \ + -resize 1920x1080 -units PixelsPerInch thumbnail5.jpg + fix1.pdf: MathSem-99-vortraege.pdf pdfjam --outfile fix1.pdf --papersize '{16cm,9cm}' \ MathSem-99-vortraege.pdf 1 diff --git a/vorlesungen/99_vortraege/MathSem-99-vortraege.tex b/vorlesungen/99_vortraege/MathSem-99-vortraege.tex index c962e90..ddcfcf8 100644 --- a/vorlesungen/99_vortraege/MathSem-99-vortraege.tex +++ b/vorlesungen/99_vortraege/MathSem-99-vortraege.tex @@ -61,5 +61,18 @@ Fabio Viecelli, Lukas Zogg: Erdbebenmessung \end{center} \end{frame} +\title[Vorträge]{31. Mai: Vorträge} +\begin{frame} +\titlepage +\vspace{-2cm} +\begin{center} +Marc Kühne: Munkres-Algorithmus +\phantom{blubb} \\ +\phantom{blubb} \\ +\phantom{blubb} \\ +Michael Schmid: Schnelle Matrixmultiplikation +\end{center} +\end{frame} + \input{slides.tex} \end{document} -- cgit v1.2.1 From cc0321fcd452279007db89d9d01bf5c970d7fca8 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Pascal Schmid <81317360+paschost@users.noreply.github.com> Date: Fri, 28 May 2021 11:14:22 +0200 Subject: fixed first section content MIME-Version: 1.0 Content-Type: text/plain; charset=UTF-8 Content-Transfer-Encoding: 8bit section was the same as section 2 "Versuchsreihe" instead of "Einführung", fixed that. --- buch/papers/verkehr/section1.tex | 99 +++++++++++++++++++++++----------------- 1 file changed, 58 insertions(+), 41 deletions(-) diff --git a/buch/papers/verkehr/section1.tex b/buch/papers/verkehr/section1.tex index 9e40553..1f7c20e 100644 --- a/buch/papers/verkehr/section1.tex +++ b/buch/papers/verkehr/section1.tex @@ -1,55 +1,72 @@ -\section{Versuchsreihe} -\label{section:verkehr/versuchsreihe} +\section{Einführung} +\label{section:verkehr/einfuehrung} -Um zwei der vorgestellten Suchalgorithmen zu vergleichen, wurden zwei Versuchsreihen erstellt. Dazu wurden in einem ersten Schritt zufällige Netzwerke generiert und anschliessend der \emph{Dijkstra}-, sowie der \emph{$A^*$}-Algorithmus auf das Netzwerk angewandt. -Dieser Vorgang wurde für die zufällig generierten Netzwerke mit einer Knotenzahl von 10, 20 50, 100, 200, 500 und 1000 je zehnmal repetiert. -Die Anzahl der Knoten im abgesuchten Netzwerk wirkt sich direkt auf die Rechenzeit aus. Der \emph{Dijkstra}-Algorithmus weist eine Zeitkomplexität von $\mathcal{O}(E\log{}V)$ auf, wobei $E$ die Anzahl Kanten (engl. \emph{edges}) und $V$ die Anzahl Knoten (engl. \emph{vertices}) darstellt. -Für den \emph{A*}-Algorithmus ist die Zeitkomplexität einerseits abhängig von der verwendeten Heuristik, andererseits aber auch vom vorliegenden Netzwerk selbst. Aus diesem Grund lässt sich keine defintive Angabe zu $\mathcal{O}$ machen. +\subsection{Verkehrsnetze} +Das Verkehrsnetz besteht aus allen Anlagen, auf oder unter der Erdoberfläche, auf denen eine räumliche Fortbewegung von Personen oder auch Gütern stattfindet. Verkehrsnetze sind ein Bestandteil der Verkehrsinfrastruktur, die auf topografischen Karten festgehalten werden. Sie umfassen den Schienenverkehr, alle Strassen und Wege, wie auch Flugplätze und alle dazugehörigen Bauwerke. +Aus verkehrsgeografischer Sicht besteht das Verkehrsnetz aus Kanten, Knotenpunkten und dem Hinterland. Die Knotenpunkte werden auch hier durch die Kanten verbunden, die den Verkehrsstrom aufnehmen, wobei das Hinterland durch einzelne Knoten versorgt wird. Die Aufteilung in Kanten und Knotenpunkte ermöglicht eine Vereinfachung komplexer Verkehrsnetze, damit sie mittels der Graphentheorie untersucht werden können. +Grundsätzlich können kurze Wege zwischen den Knotenpunkten das Ziel beim +Aufbau eines Verkehrsnetzes sein. Es kann aber auch versucht werden, die Bau- und Unterhaltskosten des Verkehrsnetzes in einem gewissen Rahmen zu halten. Aus diesen Vorgaben ergibt sich dann, je nach dem was gewünscht wird, eine grob- oder feinmaschige Struktur des Netzes. +Ziel ist aber ein möglichst wirtschaftliches und optimales Verkehrsnetz. -Die beiden Versuchsreihen unterscheiden sich zudem dahingehend, dass der Start- und Zielknoten bei der ersten Versuchsreihe im Netzwerk diametral gegenüber liegen. Dadurch gehen viele Knoten verloren, welcher \emph{Dijkstra} als uninformierter Suchalgorithmus absuchen würde. In der zweiten Veruschsreihe werden hingegen Start- un Zielpunkt zufällig im Netzwerk ausgewählt. Es wird deshalb erwwartet, dass die Unterschiede in der Rechenzeit der beiden Algorithmen in der zweiten Versuchsreihe deutlich ausgeprägter sind. +\subsection{Suchalgorithmen} -\subsection{Einfluss der Knotenzahl auf die Rechenzeit} -\label{verkehr:Knotenzahl} +\subsubsection{Dijkstra-Algorithmus} +Der Algorithmus von Dijkstra ist benannt nach seinem Erfinder dem Mathematik- und Infomratikprofessor Edsger Dijkstra. Den Algorithmus hat er im Jahr 1959 erfunden. +Der Algorithmus von Dijkstra ist ein Greedy-Algorithmus (gieriger Algorithmus), der schrittweise einen Folgezustand auswählt, damit beim Zeitpunkt der Wahl der grösste Gewinn bzw. das beste Ergebnis erzielt werden kann. +Trotz der Schnelligkeit der Greedy-Algorithmen, können viele Probleme nicht optimal gelöst werden. +Vereinfacht wird beim Dijkstra-Algorithmus, ausgehend von einem Startknoten so lange dem kürzesten Pfad gefolgt, bis der Zielknoten erreicht wird. Dabei muss für jeden besuchten Knoten die Kostenfunktion als auch der Pfad dahin (vorheriger Knoten) gespeichert werden. +Dadurch wird hingegen garantiert, dass, wenn der Zielknoten erreicht wird, auch der kürzeste Pfad gefunden wurde. +Grundlegende Voraussetzung für den Dijkstra-Algorithmus ist die strikte Positivität der Kantengewichte. Andernfalls würde ein wiederholtes Ablaufen einer Kante mit negativem Gewicht zu einer stetigen Reduktion der Kostenfunktion führen, was zu einer unendlichen Schlaufe führen würde. -\begin{figure} -\centering -\includegraphics[width=12cm]{figures/chart_Vr1.png} +\subsubsection{A*-Algorithmus} +Suchalgorithmen werden nach einfachen (uninformierte) und heuristischen (informierten) Algorithmen unterschieden. Während einfache Algorithmen den Suchraum intuitiv durchsuchen, beziehen heuristische Algorithmen Wissen über den Suchraum mit ein. +Der A*-Algorithmus geht auf seine Erfinder Peter Hart, Nils Nilsson und Bertram Raphael zurück, die den Algorithmus erstmals im Jahr 1968 beschrieben. +Der A*-Algorithmus ist ein heuristischer Suchalgorithmus, der den kürzesten Pfad zwischen zwei Knoten in einem Graphen mit positiven Kantengewichten berechnet. +Im Gegensatz zu einfachen Suchalgorithmen, wird beim A*-Algorithmus eine Schätzfunktion, die sogenannte Heuristik, verwendet. Dies ermöglicht ein zielgerichtetes Suchen und gleichzeitig wird die Laufzeit verringert. +Ausserdem findet der A*-Algorithmus immer eine optimale Lösung, sofern eine vorhanden ist. +Der A*-Algorithmus wird als Verallgemeinerung gehandhabt und gilt als Erweiterung des Dijkstra-Algorithmus. -\caption{Gemessene Rechenzeiten der ersten Versuchsreihe in Abhängigkeit der Knotenzahl.} -\label{verkehr:Vr1} -\end{figure} +\subsubsection{Floyd-Warshall-Algorithmus} +Der Floyd-Warshall-Algorithmus wurde erstmals im Jahr 1962 von seinen Namensgebern Robert Floyd und Stephen Warshall vorgestellt. +Der Floyd-Warshall-Algorithmus sucht kürzeste Wege innerhalb eines Graphen. Er ermittelt aber nicht nur die Distanz zwischen zwei Knoten, sondern berechnet die kürzesten Wege zwischen allen Knotenpaaren eines gewichteten Graphen. Somit werden die kürzesten , beziehungsweise die optimalsten Wege zwischen allen Paaren von Knoten berechnet, sofern der Graph keinen negativen Kreis (Zyklus) aufweist. +Ein Kreis in einem Graphen ist ein Weg, bei dem Start- und Endpunkt den gleichen Knoten aufweisen. Dieser wird negativ, wenn die Summe der gewichteten Kanten kleiner als Null wird. -In \ref{verkehr:Vr1} ist ersichtlich, dass der Unterschied in der Rechenzeit zwischen \emph{Dijkstra} und \emph{A*} erst aber einer Knotenzahl von ca. $n=500$ merklich ansteigt. Dieses etwas überraschende Resultat ist darauf zurückzuführen, dass bei steigender Knotenzahl die Abweichung des effektiven kürzesten Pfades von der Distanz der Luftlinie abnimmt. -Die Effektivität von \emph{A*} mit euklidischer Heuristik ist wiederum grösser, wenn die Abweichung des kürzesten Pfads von der Luftlinie minimal ist. -Bei Betrachtung von \ref{verkehr:pathDifference} wird dies ersichtlich, wobei die relative Abweichung erstaunlicherweise bei einer Knotenzahl von $n=100$ maximal ist und nach $n=500$ nur noch marginal abnimmt. +\subsubsection{Euklidische Heuristik} +Bei Verkehrsnetzen ist die euklidische Distanz eine gängige und zuverlässige Heurstik. Dabei wird zu den effektiven Reisekosten zum aktuellen Knoten die euklidische Distanz bis zum Zielknoten hinzuaddiert. Dadurch wird die Kostenfunktion konsequent nie überschätzt. Dies stellt eine Voraussetzung an eine zulässige Heuristik dar. +Was bei einem physischen Verkehrsnetz einfach zu bewältigen ist, da Koordinaten von Verkehrsnetzen zur Berechnung der Distanz verwendet werden können, ist bei virtuellen Netzwerken (z.B. Servernetzen) entweder nicht möglich, oder nicht relevant. -\begin{figure} -\centering -\includegraphics[width=12cm]{figures/chart_pathDiff.png} -\caption{Relative Abweichung des kürzesten Pfads von der Luftlinie.} -\label{verkehr:pathDifference} -\end{figure} +\subsection{PageRank-Algorithmus} +Der PageRank-Algorithmus wurde von den Gründern von Google, Larry Page und Sergey Brin im Jahr 1996 entwickelt und zum Patent angemeldet. Zwei Jahre später gründeten sie ihr Unternehmen Google Inc.. +Beim PageRank-Algorithmus handelt es sich um den Algorithmus von Google, aus dem die Google-Matrix abgeleitet wird. +Die Google-Matrix ist eine immens grosse Matrix mit Millionen Zeilen und Spalten, die für die schnelle und vor allem exakte Bestimmung der PageRanks (Gewichtung) eine grosse Bedeutung hat. +Der PageRank-Algorithmus analysiert und gewichtet beispielsweise die Verlinkungsstruktur verschiedener Websites des World Wide Web anhand ihrer Struktur. +Der PageRank wird umso höher, je mehr hochwertige Links auf eine Webseite verweisen und je höher die Gewichtung einer Webseite ist, desto grösser ist der Effekt.\\ +Dabei handelt es sich um einen iterativen Prozess. Ausgegangen wird von der Adjazenz-Matrix $A$, für welche gilt. -\subsection{Einfluss der Position der Start- und Zielknoten auf die Rechenzeit} +%THEORIE... +Grundsätzlich setzt sich der PageRank Algorithmus mit der Fragestellung auseinander, wie eine Suchmaschine wie Google Suchresultate bewertet und somit sortieren soll. Öfters aufgerufene Resultate sollen schliesslich höher gewichtet werden. Dabei wird angenommen, dass eine Website populärer ist, je mehr andere Websites darauf verweisen. -\begin{figure} -\centering -\includegraphics[width=12cm]{figures/chart_Vr2.png}\\ -\caption{Gemessene Rechenzeiten der zweiten Versuchsreihe in Abhängigkeit der Knotenzahl.} -\label{verkehr:Vr2} -\end{figure} +\begin{equation} +A_{i,j}=\left\{ \begin{matrix} +1 & \text{Kante von $j$ nach $i$} \\ 0 & \text{keine Kante von $j$ nach $i$} +\end{matrix} + \right. +\label{verkehr:Adja} +\end{equation} -Zum Vergleich der Resultate in \ref{verkehr:Knotenzahl} zeigt \ref{verkehr:Vr2} die Rechenzeiten der zweiten Versuchsreihe, in welcher die Start- und Zielknoten zufällig im Netzwerk ausgewählt wurden. Einerseits ist eine reduzierte durchschnittliche Rechenzeit festzustellen, was schlicht daran liegt, dass die zufällige Wahl der Knoten dazu führt, dass diese tendenziell weniger weit auseinander liegen.\\ -Des weiteren ist festzustellen, dass sich die Unterschiede der Rechenzeiten zwischen \emph{Dijkstra} und \emph{A*} deutlich früher abzeichnen. Dieses Phänomen lässt sich leicht durch die zielgerichtete Suche des \emph{A*}-Algorithmus erklären. -\begin{figure} -\centering -\includegraphics[width=6cm]{figures/network_dij.png}\qquad -\includegraphics[width=6cm]{figures/network_aStar.png} -\caption{Suchpfad in grün mit \emph{Dijkstra} (links), und \emph{A*} (rechts). Besuchte Knoten sind in blau, resp. rot markiert.} -\label{verkehr:Comparison} -\end{figure} -In \ref{verkehr:Comparison} ist ersichtlich, dass bei einem im Netzwerk liegenden Startknoten die zielgerichtete Suche von \emph{A*} deutlich ausgeprägter zum Zuge kommt, als wenn dieser am Rand des Netzwerks liegen würde. +Für ungerichtete Graphen mit $n$ Knoten gilt \begin{equation}A_{i,j}=A_{j,i}\end{equation} und weiter \begin{equation}A_{i,i}=0\quad\forall i\in \left\{1...n\right\}\end{equation} +Beim PageRank-Algorithmus wird eine abgewandelte Form der Adjazenz-Matrix verwendet. +Dabei werden die Matrix-Einträge spaltenweise durch die jeweilige Spaltensumme geteilt. +\begin{equation} P_{i,j}=\frac{A_{i,j}}{\sum_{i=1}^{n}A_{i,j}} \end{equation} +Anschliessend multipliziert man diese Matrix $P$ mit einem Spaltenvektor $\Vec{r_0}$ mit $n$ Einträgen, für welchen gilt: +\begin{equation} \Vec{r_0}(i) = \frac{1}{n} \quad\forall i\in \left\{1...n\right\} \end{equation} +Dieser Vektor stellt ein neutrales Ranking dar. Alle Knoten werden gleich gewichtet. +Dadurch erhält man wiederum einen $n$-zeiligen Spaltenvektor $\Vec{r_1}$, der das "erste" Ranking darstellt. Durch Multiplikation der ursprünglichen Matrix $P$ mit dem 1. Ranking-Vektor $\Vec{r_1}$ wird auf Basis des ersten Rankings ein zweites erstellt. +\begin{equation} \Vec{r_2} = P\cdot\Vec{r_1} = P\cdot(P\cdot\Vec{r_0}) = P^2\cdot\Vec{r_0}\end{equation} +somit +\begin{equation} \Vec{r_i} = P^i\cdot\Vec{r_0}\end{equation} +Der Vektor $\Vec{r_i}$ konvergiert zu einem Eigenvektor von $P$ und stellt das abschliessende Ranking dar. -- cgit v1.2.1 From 46340ee2972d7f59bf87665fd93298a6a937f797 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: "User-PC\\User" Date: Fri, 28 May 2021 15:06:26 +0200 Subject: =?UTF-8?q?=C3=9Cberarbeitungen=20/=20Verbesserungen?= MIME-Version: 1.0 Content-Type: text/plain; charset=UTF-8 Content-Transfer-Encoding: 8bit --- buch/papers/spannung/Einleitung.tex | 134 ++++------ buch/papers/spannung/Grafiken/Bild1.png | Bin 0 -> 17190 bytes buch/papers/spannung/Grafiken/Bild2.png | Bin 0 -> 26255 bytes .../spannung/Grafiken/infinitesimalerWuerfel.png | Bin 24852 -> 27082 bytes buch/papers/spannung/teil0.tex | 106 +++++--- buch/papers/spannung/teil1.tex | 58 ++-- buch/papers/spannung/teil2.tex | 296 ++++++++++++--------- buch/papers/spannung/teil3.tex | 12 +- buch/papers/spannung/teil4.tex | 95 +++---- 9 files changed, 372 insertions(+), 329 deletions(-) create mode 100644 buch/papers/spannung/Grafiken/Bild1.png create mode 100644 buch/papers/spannung/Grafiken/Bild2.png diff --git a/buch/papers/spannung/Einleitung.tex b/buch/papers/spannung/Einleitung.tex index 37c2ec2..cf6e916 100644 --- a/buch/papers/spannung/Einleitung.tex +++ b/buch/papers/spannung/Einleitung.tex @@ -1,35 +1,63 @@ \section{Einleitung\label{spannung:section:Einleitung}} -In diesem Kapitel geht es darum die Matrix im dreidimensionalen Spannungszustand genauer zu untersuchen. -In der Geotechnik wendet man solche Matrizen an, um Spannungen im Boden zu berechnen. -Mit diesen Grundlagen dimensioniert man beispielsweise Böschungen, Fundationen, Dämme und Tunnels. -Ebenfalls benötigt man diese Matrix, um aus Versuchen Kennzahlen über den anstehenden Boden zu gewinnen. -Besonderes Augenmerk liegt dabei auf dem Oedometer - Versuch. +In diesem Kapitel geht es darum das Hook'sche Gesetz im Dreidimensionalen zu beschreiben. +Dieses beschreibt die Beziehung von Spannung und Dehnung von linear elastischen Materialien im Eindimensionalen. +Durch variable Krafteinwirkungen entstehen in jedem Punkt des Materials eine Vielzahl an unterschiedlichen Spannungen. +Jeder erdenkliche Punkt im Dreidimensionalen beschreibt daher einen entsprechenden individuellen Spannungszustand. +Um das Hook'sche Gesetz für den 3D Spannungszustand formulieren zu können, reichen Skalare nicht aus. +Darum werden Vektoren, Matrizen und Tensoren zur Hilfe gezogen. +Diese allgemeine Spannungsformel ist Grundlage für Computerprogramme und geotechnische Versuche, wie der Oedometer-Versuch. -Bei dieser Untersuchung der zugehörigen Berechnungen hat man es mit Vektoren, Matrizen und Tensoren zu tun. Um die mathematische Untersuchung vorzunehmen, beschäftigt man sich zuerst mit den spezifischen Gegebenheiten und Voraussetzungen. Ebenfalls gilt es ein paar wichtige Begriffe und deren mathematischen Zeichen einzuführen, damit sich den Berechnungen schlüssig folgen lässt. -In diesem Kapitel hat man es insbesondere mit Spannungen und Dehnungen zu tun. -Mit einer Spannung ist hier jedoch keine elektrische Spannung gemeint, -sondern eine Kraft geteilt durch Fläche. +\section{Spannungsausbreitung\label{spannung:section:Spannungsausbreitung}} +\rhead{Spannungsausbreitung} +Die Geotechnik ist eine Ingenieurdisziplin, bei welcher man Erdbau und den Erdbau tangierende Bauwerke dimensioniert. +Sie beinhaltet aber auch die statische Beurteilung von Boden und Fels. -\section{Einführung wichtige Begriffe\label{spannung:section:Wichtige Begriffe}} +Belastet man den Boden mit einer Spannung \[ -l_0 +\sigma = -\text{Ausgangslänge [\si{\meter}]} +\frac{F}{A} \] +, so wird diese in den Boden geleitet und von diesem kompensiert. +Im Boden entstehen unterschiedlich hohe Zusatzspannung. +Die Zusatzspannung scheint sich räumlich und berechenbar im Boden auszubreiten. +Im Falle einer konstanten Flächenlast $\sigma$ (siehe Abbildung 1.1) breitet sich die Zusatzspannung zwiebelartig aus. +Mit der Tiefe $t$ nimmt diese permanent ab (siehe Abbildung 1.2). +Wie diese Geometrie der Ausbreitung ist wird durch viele Modelle und Ansätze näherungsweise beschrieben. +Diese Zusatzspannung $\sigma$ ist aber sicher abhängig von $(x,y,t)$. + +\begin{figure} + \centering + \includegraphics[width=0.5\linewidth,keepaspectratio]{papers/spannung/Grafiken/Bild4.png} + \caption{Ausbreitung der Zusatzspannung im Boden} + \label{fig:Bild4} +\end{figure} + +\begin{figure} + \centering + \includegraphics[width=0.5\linewidth,keepaspectratio]{papers/spannung/Grafiken/Bild5.png} + \caption{Funktionen Spannung und Dehnung} + \label{fig:Bild5} +\end{figure} + +Bei jeder dieser Zusatzspannung geht eine entsprechende Zusatzdehnung einher, welche eine Setzung bedeutet. +Im einfachsten Fall kann modellhaft mit \[ -\Delta l +\varepsilon = -\text{Längenänderung nach Kraftauftrag [\si{\meter}]} +\frac{\sigma}{E} \] +die Setzung an einem Punkt an der Bodenoberfläche mit \[ -\Delta b +s = -\text{Längenänderung in Querrichtung nach Kraftauftrag [\si{\meter}]} +\int_{0}^{\infty}\varepsilon\enspace dt \] +berechnet werden mit: \[ \varepsilon = @@ -43,22 +71,7 @@ l_0 \[ E = -\text{Elastizitätsmodul [\si{\kilo\pascal}]} -\] -\[ -\nu -= -\text{Querdehnungszahl; Poissonzahl [$-$]} -\] -\[ -F -= -\text{Kraft [\si{\kilo\newton}]} -\] -\[ -A -= -\text{Fläche [\si{\meter\squared}]} +\text{Elastizitätsmodul; Young-Modul [\si{\kilo\pascal}]} \] \[ t @@ -71,48 +84,17 @@ s \text{Setzung, Absenkung [m]} \] -Beziehungen -\[ -\varepsilon -= -\frac{\Delta l}{l_0} -\] -\[ -\varepsilon_q -= -\frac{\Delta b}{l_0} -= -\varepsilon\cdot\nu -\] -\[ -\sigma -= -\frac{N}{A} -\] -\[ -F -= -\int_{A} \sigma dA -\] -\[ -\varepsilon^{\prime} -= -\frac{1}{l_0} -\] +In der praktischen Geotechnik wird man allerdings weitaus schwierigere Situationen antreffen. +Ein Beispiel wäre eine Baugrube mit einem Baugrubenabschluss, wo ein Teil des Bodens abgetragen ist (siehe Abbildung 1.3). +Die Ausbreitung der Zusatzspannung $\sigma(x,y,t)$ würde hier deutlich komplizierter ausfallen. +Dies bedeutet auch eine komplexere Setzung der Bodenoberfläche infolge einer Flächenlast $\sigma$. +Aus allen zusätzlichen Spannungen müssen die adäquaten Dehnung mit Hilfe einer Spannungsgleichung berechnet werden. +Diese beruht auf Annahmen nach Hooke auf einem linear elastischen Boden. +Generell wird im Ingenieurwesen versucht Phänomene möglichst nach dem Hook'schen Gesetz abbilden zu können. -\section{Einführung wichtige Begriffe\label{spannung:section:Tensoren}} -Tensoren wurden als erstes in der Elastizitätstheorie eingesetzt. (Quelle Herr Müller) -In der Elastizitätstheorie geht es darum viele verschiedene Komponenten zu beschreiben. -Mit einer Matrix oder einem Vektor kann man dies nicht mehr bewerkstelligen. -Wenn man den dreidimensionalen Spannungszustand abbilden möchte, müsste man mehrere Vektoren haben. -Deshalb wurden 1840 von Rowan Hamilton Tensoren in die Mathematik eingeführt. -Woldemar Voigt hat den Begriff in die moderne Bedeutung von Skalar, Matrix und Vektor verallgemeinert. -Albert Einstein hat Tensoren zudem in der allgemeinen Relativitätstheorie benutzt. -Tensor sind eine Stufe höher als Matrizen. Matrizen sind 2. Stufe. -Da Tensoren eine Stufe höher sind, kann man auch Matrizen, Vektoren und Skalare als Tensoren bezeichnen. -Der Nachteil von den Tensoren ist, dass man die gewohnten Rechenregeln, die man bei Vektoren oder Matrizen kennt, -nicht darauf anwenden kann. Man ist deshalb bestrebt die Tensoren als Vektoren und Matrizen darzustellen, -damit man die gewohnten Rechenregeln darauf anwenden kann. (Quelle Wikipedia) -In der vorliegenden Arbeit sind bereits alle Tensoren als Matrizen 2. Stufe abgebildet. -Trotzdem kann man diese Matrizen wie vorher beschrieben als Tensor bezeichnen. -Da diese als Matrizen abgebildet sind, dürfen wir die bekannten Rechenregeln auf unsere Tensoren anwenden. \ No newline at end of file +\begin{figure} + \centering + \includegraphics[width=0.5\linewidth,keepaspectratio]{papers/spannung/Grafiken/Bild3.png} + \caption{Beispiel Lastauftrag auf Boden} + \label{fig:Bild3} +\end{figure} \ No newline at end of file diff --git a/buch/papers/spannung/Grafiken/Bild1.png b/buch/papers/spannung/Grafiken/Bild1.png new file mode 100644 index 0000000..32b627e Binary files /dev/null and b/buch/papers/spannung/Grafiken/Bild1.png differ diff --git a/buch/papers/spannung/Grafiken/Bild2.png b/buch/papers/spannung/Grafiken/Bild2.png new file mode 100644 index 0000000..d1321a4 Binary files /dev/null and b/buch/papers/spannung/Grafiken/Bild2.png differ diff --git a/buch/papers/spannung/Grafiken/infinitesimalerWuerfel.png b/buch/papers/spannung/Grafiken/infinitesimalerWuerfel.png index 398529c..2c359e6 100644 Binary files a/buch/papers/spannung/Grafiken/infinitesimalerWuerfel.png and b/buch/papers/spannung/Grafiken/infinitesimalerWuerfel.png differ diff --git a/buch/papers/spannung/teil0.tex b/buch/papers/spannung/teil0.tex index 2f4d23b..be837ac 100644 --- a/buch/papers/spannung/teil0.tex +++ b/buch/papers/spannung/teil0.tex @@ -1,56 +1,84 @@ -\section{Spannungsausbreitung\label{spannung:section:Spannungsausbreitung}} -\rhead{Spannungsausbreitung} -Anhand untenstehendem Bild kann ein einfaches Beispiel betrachtet werden. -Es gibt eine Flächenlast (Kraft), diese wird auf den Boden abgetragen. -Diese Last muss dann vom Boden aufgenommen werden. -Im Boden entsteht nebst der Eigenspannung eine weitere Spannung durch diese Last (Zusatzspannung). -Diese Zusatzspannung $\sigma$ ist abhängig von $(x,y,t)$. -Je nach dem, wo man sich im Boden befindet variert die Spannung. -Mit der Tiefe wird die Zusatzspannung geringer. -Die Ausbreitung der Zusatzspannung im Boden hat die Form einer Zwiebel. -Durch Untersuchung der Spannung an verschiedenen Punkten im Boden, kann man eine Funktion abtragen. -Dasselbe macht man auch mit der Dehnung. Es zeigt sich, dass die Form der beiden Funktionen gleich ist. -Dies erklärt sich dadurch, dass die Spannung und die Dehnung proportional zueinander sind. -\begin{figure} - \centering - \includegraphics[width=0.5\linewidth,keepaspectratio]{papers/spannung/Grafiken/Bild4.png} - \caption{Ausbreitung der Spannung im Boden} - \label{fig:Bild4} -\end{figure} +\section{Einachsiger Spannungszustand\label{spannung:section:Einachsiger Spannungsustand}} +\rhead{Einachsiger Spannungszustand} +Ein Spannungszustand beschreibt alle Spannungen, welche in einem beliebigen Punkt im Körper wirken (siehe Abbildung 1.4). +Änderungen der äusseren Kräfte verändern die inneren Spannungszustände im Material. +Um alle Spannungen eines Punktes darstellen zu können, wird ein infinitesimales Bodenelement in Form eines Würfels modellhaft vorgestellt. +Man spricht auch von einem Elementarwürfel, da dieser elementar klein ist. \begin{figure} \centering - \includegraphics[width=0.5\linewidth,keepaspectratio]{papers/spannung/Grafiken/Bild5.png} - \caption{Funktionen Spannung und Dehnung} - \label{fig:Bild5} + \includegraphics[width=0.5\linewidth,keepaspectratio]{papers/spannung/Grafiken/Bild2.png} + \caption{Infinitesimales Bodenelement mit den 9 Spannungen} + \label{fig:infintesimaler-wurfel} \end{figure} -Anhand eines etwas schwierigeren Beispiels sieht man, -dass die Spannungsausbreitung nicht immer ganz einfach ist. -Man hat hier eine Baugrube mit einem Baugrubenabschluss, wo ein Teil des Bodens abgetragen wurde. -Was aber immer noch gilt ist, dass die Spannung $\sigma$ von drei Variablen abhängig ist $(x,y,t)$. -Ansätze um die Spannungsausbreitung zu berechnen gibt es je nach Bodentyp verschiedene. +Es werden jeweils drei Seiten dieses Würfels betrachtet, wobei die drei gegenüberliegenden Seiten die selben Spannungen aufweisen. +Das infinitesimale Bodenteilchen hat die Koordinaten $1$, $2$, $3$ muss sich zwingend im Gleichgewicht befinden. +So sind insgesamt 9 verschiedene Spannungen möglich, wobei 3 Normal- und 6 Schubspannungen sind. +Normalspannung wirken normal (mit rechtem Winkel) zur angreifenden Fläche und Schubspannungen parallel zur angreifenden Fläche. +Alle Beträge dieser 9 Spannungen am Elementarwürfel bilden den Spannungszustand. +Daraus können die äquivalenten Dehnungen $\varepsilon$ mit Hilfe des Hook'schen Gesetz berechnet werden. \begin{figure} \centering - \includegraphics[width=0.5\linewidth,keepaspectratio]{papers/spannung/Grafiken/Bild3.png} - \caption{Beispiel Lastauftrag auf Boden} - \label{fig:Bild3} + \includegraphics[width=0.5\linewidth,keepaspectratio]{papers/spannung/Grafiken/Bild1.png} + \caption{1D Spannungszustand aus einer quaderförmigen Bodenprobe} + \label{fig:infintesimaler-wurfel} \end{figure} -Die Spannungsausbreitung ist uns jedoch gegeben, es geht nicht darum, dies genauer zu untersuchen. -Durch die Spannungsausbreitung und das Elastizitätsmodul kann man eine Dehnung berechnen. -Anhand dieser Dehnung kann man mit einem Integral wiederum die Setzung berechnen. +Im einachsigen Spannungszustand herrscht nur die Normalspannung $\sigma_{11}$ (siehe Abbildung). +Das Hook'sche Gesetz beschreibt genau diesen 1D Spannungszustand. +Nach Hooke gilt: +\[ +F +\sim +\Delta l +\] +. +Teilt man beide Seiten mit den Konstanten $A$ und $l_0$ erhält man +\[ +\frac{F}{A} += +\sigma +\sim +\] \[ \varepsilon = -\frac{\sigma}{E} +\frac{\Delta l}{l_0} +\] +und somit +\[ +\sigma +\sim +\varepsilon +\] +. +Mit: +\[ +l_0 += +\text{Länge zu Beginn [\si{\meter}]} +\] +\[ +A += +\text{Fläche [\si{\meter\squared}]} +\] + +Diese Beziehung gilt bei linear elastischen Materialien, welche reversibel sind und nicht dauerhaft verformt werden. +Es ist praktisch die relative Dehnung $\varepsilon$ anzugeben und nicht eine absolute Längenänderung $\Delta l$. +Mithilfe vom Elastizitätsmodul $E$ als Proportionalitätskonstante lässt sich der eindimensionale Fall mit +\[ +\sigma += +E\cdot\varepsilon \] +beschreiben. +Im Falle, dass der E-Modul nicht konstant ist, kann dieser näherungsweise mit \[ -s +E = -\int_{0}^{\infty}\varepsilon\enspace dt +\frac{\Delta\sigma}{\Delta\varepsilon} \] -Die Setzung zu bestimmen ist in der Geotechnik sehr wichtig. -Besonders ungleichmässige Setzungen können bei Bauwerken Probleme ergeben. -Es gilt also die Bauwerke so zu dimensionieren, dass es verträgliche Setzungen gibt. \ No newline at end of file +ausgedrückt werden. \ No newline at end of file diff --git a/buch/papers/spannung/teil1.tex b/buch/papers/spannung/teil1.tex index 9467d21..3b40ee9 100644 --- a/buch/papers/spannung/teil1.tex +++ b/buch/papers/spannung/teil1.tex @@ -1,41 +1,17 @@ -\section{Proportionalität Spannung-Dehnung\label{spannung:section:Proportionalität Spannung-Dehnung}} -\rhead{Proportionalität Spannung-Dehnung} -Das Hook'sche Gesetz beschreibt die elastische Längenänderung von Festkörpern im Zusammenhang mit einer Krafteinwirkung. -Die Längenänderung $\Delta l$ ist proportional zur Krafteinwirkung $F$. -\[ -F -\sim -\Delta l -\] -Man kann dies nur im Bereich vom linearen-elastischen Materialverhalten anwenden. -Das heisst, dass alle Verformungen reversibel sind, sobald man die Kraft wegnimmt. -Es findet somit keine dauernde Verformung statt. -Da es sehr praktisch ist die Längenänderung nicht absolut auszudrücken haben wir $\varepsilon$. -Die Dehnung $\varepsilon$ beschreibt die relative Längenänderung. -Die Dehnung $\varepsilon$ ist wiederum proportional zu der aufgebrachten Spannung. -Im Bauingenieurwesen hat man es oft mit grösseren Teilen oder grösseren Betrachtungsräumen zu tun. -Da ist es nun natürlich sehr sinnvoll, wenn wir nicht mit absoluten Zahlen rechnen, -sondern unabhängig von der Länge den Zustand mit Dehnung $\varepsilon$ beschreiben können. -Mithilfe vom E-Modul, (steht für Elastizitätsmodul) einer Proportionalitätskonstante, -kann man das in eine Gleichung bringen, wie man hier sieht. Das E-Modul beschreibt, -das Verhältnis von Kraftaufnahme eines Werkstoffes und dessen zusammenhängender Längenveränderung. -(Quelle Wikipedia) -\[ -\sigma -= -E\cdot\varepsilon -\] -\[ -E -= -\frac{\Delta\sigma}{\Delta\varepsilon} -= -const. -\] - -Aus diesem Verhältnis kann man das E-Modul berechnen. -Je nach Material ist dies verschieden. -Das E-Modul lässt sich nur im linearen-elastischen Materialverhalten anwenden. -Für Bodenmaterial gibt es ein spezielles E-Modul. Dieses wird mit dem Oedometer-Versuch ermittelt. -Es wird mit $E_{OED}$ ausgedrückt. Dieser Versuch wird später noch beschrieben. -Der Oedometer-Versuch ist abhängig von den diesem Kapitel zu untersuchenden Matrizen. \ No newline at end of file +\section{Skalare, Vektoren, Matrizen und Tensoren\label{spannung:section:Skalare,_Vektoren,_Matrizen_und_Tensoren}} +\rhead{Skalare, Vektoren, Matrizen und Tensoren} +Tensoren wurden als erstes in der Elastizitätstheorie eingesetzt. (Quelle Herr Müller) +In der Elastizitätstheorie geht es darum viele verschiedene Komponenten zu beschreiben. +Mit einer Matrix oder einem Vektor kann man dies nicht mehr bewerkstelligen. +Wenn man den dreidimensionalen Spannungszustand abbilden möchte, müsste man mehrere Vektoren haben. +Deshalb wurden 1840 von Rowan Hamilton Tensoren in die Mathematik eingeführt. +Woldemar Voigt hat den Begriff in die moderne Bedeutung von Skalar, Matrix und Vektor verallgemeinert. +Albert Einstein hat Tensoren zudem in der allgemeinen Relativitätstheorie benutzt. +Tensor sind eine Stufe höher als Matrizen. Matrizen sind 2. Stufe. +Da Tensoren eine Stufe höher sind, kann man auch Matrizen, Vektoren und Skalare als Tensoren bezeichnen. +Der Nachteil von den Tensoren ist, dass man die gewohnten Rechenregeln, die man bei Vektoren oder Matrizen kennt, +nicht darauf anwenden kann. Man ist deshalb bestrebt die Tensoren als Vektoren und Matrizen darzustellen, +damit man die gewohnten Rechenregeln darauf anwenden kann. (Quelle Wikipedia) +In der vorliegenden Arbeit sind bereits alle Tensoren als Matrizen 2. Stufe abgebildet. +Trotzdem kann man diese Matrizen wie vorher beschrieben als Tensor bezeichnen. +Da diese als Matrizen abgebildet sind, dürfen wir die bekannten Rechenregeln auf unsere Tensoren anwenden. \ No newline at end of file diff --git a/buch/papers/spannung/teil2.tex b/buch/papers/spannung/teil2.tex index 7dcf65f..8be0bdc 100644 --- a/buch/papers/spannung/teil2.tex +++ b/buch/papers/spannung/teil2.tex @@ -1,9 +1,47 @@ \section{Dreiachsiger Spannungszustand\label{spannung:section:Dreiachsiger_Spannungszustand}} -\rhead{Proportionalität Spannung-Dehnung} -Wie im Kapitel Spannungsausbreitung beschrieben herrscht in jedem Punkt ein anderer Spannungszustand. -Um die Spannung im Boden genauer untersuchen zu können, führt man einen infinitesimales Bodenteilchen ein. -Das Bodenteilchen ist geometrisch gesehen ein Würfel. -An diesem Bodenteilchen trägt man die Spannungen ein in alle Richtungen. +\rhead{Dreiachsiger Spannungszustand} +Durch komplexe Spannungsausbreitungen im Boden entstehen im 3D Spannungszustand unterschiedliche Normal- und Schubspannungen. +Ein Tensor 0.Stufe, sprich ein Skalar, kann lediglich den 1D Spannungszustand beschreiben. +Um den 3D Spannungszustandes als ein mathematisches Objekt darstellen zu können, wird ein Tensor 2.Stufe, sprich eine Matrix, eingesetzt. +Die Spannungen sind durch die zwei Indizes +\[ +i, j\in\left\{1, 2, 3\right\} +\] + +definiert. +Daher ergeben sich die 9 Spannungen. +Dieser Spannungstensor kann schliesslich mit $3^2$ Einträgen als 3x3 Matrix mit +\[ +\overline{\sigma} += +\sigma_{ij} += +\begin{pmatrix} + \sigma_{11} & \sigma_{12} & \sigma_{13} \\ + \sigma_{21} & \sigma_{22} & \sigma_{23} \\ + \sigma_{31} & \sigma_{32} & \sigma_{33} +\end{pmatrix} +\] +dargestellt werden und beschreibt somit den gesamten Spannungszustand. +Die Dehnungen wirken adäquat zu den Spannungen und sind durch die zwei Indizes +\[ +k, l\in\left\{1, 2, 3\right\} +\] + +definiert. +Der Dehnungstensor ist ebenfalls ein Tensor 2.Stufe und kann somit auch als $3\times3$ Matrix mit +\[ +\overline{\varepsilon} += +\varepsilon_{kl} += +\begin{pmatrix} + \varepsilon_{11} & \varepsilon_{12} & \varepsilon_{13} \\ + \varepsilon_{21} & \varepsilon_{22} & \varepsilon_{23} \\ + \varepsilon_{31} & \varepsilon_{32} & \varepsilon_{33} +\end{pmatrix} +\] +dargestellt werden und beschreibt den gesamten Dehnungszustand. \begin{figure} \centering @@ -12,23 +50,10 @@ An diesem Bodenteilchen trägt man die Spannungen ein in alle Richtungen. \label{fig:infintesimaler-wurfel} \end{figure} -An diesem infinitesimalen Bodenteilchen hat man ein räumliches Koordinatensystem, die Achsen $(1,2,3)$. -Die Achsen vom Koordinatensystem zeigen aus den 3 ersichtlichen Flächen heraus. -Pro ersichtliche Fläche haben wir eine Normalspannung und zwei Schubspannungen. -Im Gegensatz zum eindimensionalen Zustand entstehen bei einer Belastung des Bodenteilchens eine Vielzahl an Spannungen. -Es entstehen diverse Normal- und Schubspannungen. -Die Schubspannungen befinden sich an der Fläche, sie gehen rechtwinklig von den Achsen weg. -Die Schubspannungen auf einer Fläche stehen im 90 Grad Winkel zueinander. -Geschrieben werden diese mit $\sigma$, mit jeweils zwei Indizes. -Die Indizes geben uns an, in welche Richtung die Spannungen zeigen. -Der erste Index ist die Fläche auf welcher man sich befindet. -Der zweite Index gibt an, in welche Richtung die Spannung zeigt, dabei referenzieren die Indizes auch auf die Achsen $(1,2,3)$. -Bei den Spannungen sind immer positive als auch negative Spannungen möglich. -Es können also Druck- oder Zugspannungen sein. +Der Spannungs- und Dehnungstensor 2.Stufe kann je in einen Tensor 1. Stufe überführt werden, welches ein Spaltenvektor ist. +Gemäss der Hadamard-Algebra dürfen Zeile um Zeile in eine Spalte notiert werden, sodass es einen Spaltenvektor ergibt. +So ergibt sich der Spannungsvektor -Zunächst wird untenstehend der allgemeine Spannungszustand betrachtet. - -Spannungstensor 2. Stufe i,j $\in$ {1,2,3} \[ \overline{\sigma} = @@ -39,7 +64,6 @@ Spannungstensor 2. Stufe i,j $\in$ {1,2,3} \sigma_{21} & \sigma_{22} & \sigma_{23} \\ \sigma_{31} & \sigma_{32} & \sigma_{33} \end{pmatrix} -= \qquad \Rightarrow \qquad @@ -57,9 +81,7 @@ Spannungstensor 2. Stufe i,j $\in$ {1,2,3} \sigma_{33} \end{pmatrix} \] - -Dehnungstensor 2. Stufe k,l $\in$ {1,2,3} - +und Dehnungsvektor \[ \overline{\varepsilon} = @@ -70,7 +92,6 @@ Dehnungstensor 2. Stufe k,l $\in$ {1,2,3} \varepsilon_{21} & \varepsilon_{22} & \varepsilon_{23} \\ \varepsilon_{31} & \varepsilon_{32} & \varepsilon_{33} \end{pmatrix} -= \qquad \Rightarrow \qquad @@ -87,13 +108,22 @@ Dehnungstensor 2. Stufe k,l $\in$ {1,2,3} \varepsilon_{32} \\ \varepsilon_{33} \end{pmatrix} -\] +\]. -Bei diesen zwei obenstehenden Formeln kann man sehen wie Matrizen zu einem Vektor umgewandelt wurden. -Unter dem Kapitel Hadamard-Algebra kann man sehen, dass man dabei Zeile um Zeile in eine Spalte schreiben kann, -sodass es einen Vektor ergibt. +Um die Beziehung von Spannung und Dehnung, welche mit Tensoren 2.Stufen ausgedrückt werden, zu beschreiben, wird ein Elastizitätstensor 4.Stufe benötigt. +Dieser ist im 1D Spannungszustand ein Tensor 0.Stufe und somit ein Skalar. +Dieses Skalar ist das Elastizitätsmodul $E$. -Elastizitätstensor 4. Stufe i,j,k,l $\in$ {1,2,3} +Dieser Elastizitätstensor 4.Stufe kann als Tensor 2.Stufe, sprich als Matrix, dargestellt werden. +So wird die Spannungsgleichung stark vereinfacht, da nun ein Vektor mit einer Matrix operiert. +Dieser Tensor muss für eine Spannung jeden Einfluss aus allen 9 Dehnungen mit Konstanten erfassen. +Dies bedeutet um eine von 9 Spannungen berechnen zu können müssen alle 9 Dehnung mit unterschiedlichen Faktoren summiert werden. +Es ergeben sich $9^2$ Einträge, welches mit den 4 Indizes +\[ +i, j, k, l\in\left\{1, 2, 3\right\} +\] +, die zueinander verknüpft werden müssen, zu begründen ist. +Es ergeben sich $3^4$ Einträge, sprich eine $9\times9$ Matrix, welche allgemein mit \[ \overline{\overline{C}} = @@ -104,32 +134,51 @@ C_{1111} & C_{1112} & C_{1113} & C_{1121} & C_{1122} & C_{1123} & C_{1131} & C_{ C_{1211} & C_{1212} & C_{1213} & C_{1221} & C_{1222} & C_{1223} & C_{1231} & C_{1232} & C_{1233} \\ C_{1311} & C_{1312} & C_{1313} & C_{1321} & C_{1322} & C_{1323} & C_{1331} & C_{1332} & C_{1333} \\ C_{2111} & C_{2112} & C_{2113} & C_{2121} & C_{2122} & C_{2123} & C_{2131} & C_{2132} & C_{2133} \\ -C_{2211} & C_{2212} & C_{1113} & C_{2221} & C_{2222} & C_{2223} & C_{2231} & C_{2232} & C_{2233} \\ +C_{2211} & C_{2212} & C_{2213} & C_{2221} & C_{2222} & C_{2223} & C_{2231} & C_{2232} & C_{2233} \\ C_{2311} & C_{2312} & C_{2313} & C_{2321} & C_{2322} & C_{2323} & C_{2331} & C_{2332} & C_{2333} \\ C_{3111} & C_{3112} & C_{3113} & C_{3121} & C_{3122} & C_{3123} & C_{3131} & C_{3132} & C_{3133} \\ C_{3211} & C_{3212} & C_{3213} & C_{3221} & C_{3222} & C_{3223} & C_{3231} & C_{3232} & C_{3233} \\ C_{3311} & C_{3312} & C_{3313} & C_{3321} & C_{3322} & C_{3323} & C_{3331} & C_{3332} & C_{3333} \end{pmatrix} \] - -Dieser Elastizitätstensor muss eine quadratische Matrix mit $3^{4}$ Einträgen ergeben, -da die Basis mit den drei Richtungen $1, 2, 3$ und die Potenz mit den 4 Indizes mit je $1, 2, 3$ definiert sind. -Dies gibt daher eine 9 x 9 Matrix, welche zudem symmetrisch ist. - +ausgedrückt wird. +Dieser Elastizitätstensor muss für isotrope Materialien zwingend symmetrisch sein. Folglich gilt: \[ \overline{\overline{C}} = \overline{\overline{C}}~^{T} -\] +\]. -Allgemeine Spannungsgleichung (mit Vektoren und Tensor) +Die allgemeine Spannungsgleichung lautet nun: \[ \vec\sigma = \overline{\overline{C}}\cdot\vec{\varepsilon} -\] +\]. +Die Konstanten $C$ werden nun nach dem Hook'schen Gesetz mit Hilfe des Elastizitätsmoduls $E$ definiert. +Da dieser Modul durch die eindimensionale Betrachtung definiert ist muss eine weitere Kennzahl eingeführt werden. +Dies ist die Querdehnungszahl $\nu$ (auch Poisson-Zahl), welche mit +\[ +\nu += +\frac{\varepsilon_q}{\varepsilon} += +\frac{\Delta b}{b_0} +\] +und +\[ +\varepsilon += +\text{Längsdehnung [$-$]} +\] +\[ +\varepsilon_q += +\text{Querdehnung [$-$]} +\] +definiert ist. Trägt man die Konstanten in die Matrix ein ergibt sich \[ \begin{pmatrix} \sigma_{11}\\ @@ -168,32 +217,61 @@ Allgemeine Spannungsgleichung (mit Vektoren und Tensor) \end{pmatrix} \] -Man kann das zudem auch als Indexnotation aufschreiben. - +, welche ebenfalls als Indexnotation mit \[ \sigma_{ij} = -= -\sum_k=1^3 -\sum_l=1^3 +\sum_{k=1}^3 +\sum_{l=1}^3 C_{ijkl}\cdot\varepsilon_{kl} \] - -Um die Berechnung an einem Beispiel zu veranschaulichen: +ausgedrückt werden können. +Die Normalspannung $\sigma_{11}$ lässt sich exemplarisch mit \[ \sigma_{22} = \frac{E\cdot\nu}{(1+\nu)(1-2\nu)}\cdot\varepsilon_{11}+\frac{E}{(1+\nu)}\cdot\varepsilon_{22}+\frac{E\cdot\nu}{(1+\nu)(1-2\nu)}\cdot\varepsilon_{33} \] +berechnen. -Anhand dem Tensor der allgemeinen Spannungsgleichung kann man zwar eine Symmetrie erkennen. -Die verschiedenen Einträge wechseln sich aber mit einander ab und es gibt keine klaren Blöcke mit nur einem gleichen Eintrag. -Man greift deshalb auf die Voigt'sche Notation zurück. - - -Zur Notation wird die Voigt'sche Notation benutzt. Das sieht wie folgt aus: +Man betrachte nun die Eigenschaften des Elastizitätstensors. +Dieser ist quadratisch und symmetrisch, die verschiedenen Einträge wechseln sich aber miteinander ab. +Es ergeben sich keine Blöcke mit einheitlichen Einträgen. +Allerdings weiss man, dass im isotropen Boden der Spannungs-, Dehnungs- und daher auch Elastizitätstensor symmetrisch sind. +Wäre dem nicht so, würde sich das Material je nach Richtung unterschiedlich elastisch verhalten. +Diese Symmetrie setzt daher voraus, dass +\[ +\sigma_{12} += +\sigma_{21} +, +\sigma_{13} += +\sigma_{31} +, +\sigma_{23} += +\sigma_{32} +\] +und folglich auch +\[ +\varepsilon_{12} += +\varepsilon_{21} +, +\varepsilon_{13} += +\varepsilon_{31} +, +\varepsilon_{23} += +\varepsilon_{32} +\] +gilt. +Diese Eigenschaft wird durch die Voigt'sche Notation ausgenutzt um die Gleichung vereinfachen zu können. +Durch diese Symmetrie gilt \[ \overline{\sigma} = @@ -208,7 +286,9 @@ Zur Notation wird die Voigt'sche Notation benutzt. Das sieht wie folgt aus: & \sigma_{22} & \sigma_{23} \\ sym & & \sigma_{33} \end{pmatrix} +\qquad \Rightarrow +\qquad \vec{\sigma} = \begin{pmatrix} @@ -220,22 +300,7 @@ Zur Notation wird die Voigt'sche Notation benutzt. Das sieht wie folgt aus: \sigma_{12} \end{pmatrix} \] - -In der Voigt'sche Notation hat man die Reihenfolge von der Ecke links oben, diagonal zur Ecke rechts unten. -Danach ist noch $\sigma_{23}$, $\sigma_{13}$ und $\sigma_{12}$ aufzuschreiben um den Vektor zu erhalten. - -Eine weitere Besonderheit ist die Symmetrie der Matrix. -So entspricht $\sigma_{23}$ dem Wert $\sigma_{32}$ und $\sigma_{13}$ dem Wert $\sigma_{31}$. -Dies ist dadurch bedingt, dass die Kräfte in seitlicher Richtung im Boden die gleichen Werte annehmen. -Man hat in dieser Berechnung ein isotropes Material. -Im infinitesimalen Körper muss ein Gleichgewicht vorherrschen. -Ist kein Gleichgewicht vorhanden, würde sich der Körper zu drehen beginnen. -Es macht somit keinen Unterschied, ob man auf der Achse 2 in Richtung 3 geht, -oder auf der Achse 3 in Richtung 2. - -Da die Spannung proportional zur Dehnung ist, kann man die ganze Voigt'sche Notation auch mit der Dehnung ausdrücken. -Auch hier wandelt man das ganze gemäss der Reihenfolge in einen Vektor um. - +und entsprechend \[ \overline{\varepsilon} = @@ -247,7 +312,7 @@ Auch hier wandelt man das ganze gemäss der Reihenfolge in einen Vektor um. = \begin{pmatrix} \varepsilon_{11} & \varepsilon_{12} & \varepsilon_{13} \\ - & \varepsilon_{22} & \varepsilon_{23} \\ + & \varepsilon_{22} & \varepsilon_{23} \\ \text{sym} & & \varepsilon_{33} \end{pmatrix} \qquad @@ -263,31 +328,17 @@ Auch hier wandelt man das ganze gemäss der Reihenfolge in einen Vektor um. \varepsilon_{13} \\ \varepsilon_{12} \end{pmatrix} -\] +\]. - -Mit der hergeleiteten Beziehung für die Spannungsgleichung anhand vom E-Modul, -der allgemeinen linearen Spannungsgleichung kann man diese Beziehungen neu aufschreiben. -Man benötigt dazu den zuvor berechneten Dehnungsvektor. -Die Gleichung besagt: -\[ -\text{Spannungsvektor} -= -\text{Elastizitätstensor}\cdot\text{Dehnungsvektor} -\] +Aus den Vereinfachungen der Voigt'schen Notation lassen sich die Spannungs- und Dehnungstensoren als Spaltenvektoren mit je 6 Einträgen darstellen. +Der Elastizitätstensor kann entsprechend auf eine $6\times6$ Matrix reduziert werden. +Es lässt sich nun eine reduzierte allgemeine Spannungsgleichung mit \[ \vec{\sigma} = \overline{\overline{C}}\cdot\vec{\varepsilon} \] - -Die Vektoren haben je 6 Einträge. Um das ganze auszudrücken braucht es einen 6 x 6 Elastizitätstensor. -Der Tensor hat sich also im Vergleich zum 9 x 9 Tensor verkleinert. -Dies ist deshalb der Fall, da man in den Achsen 2 und 3 Symmetrien hat. -Dadurch kann man die Einträge $(\varepsilon_{21}=\varepsilon_{12}; \varepsilon_{31}=\varepsilon_{13}; \varepsilon_{32}=\varepsilon_{23})$ -zusammenfassen und drei Einträge verschwinden, da drei Dehnungen gleich sind. -Das ganze sieht dann wie folgt aus: - +beziehungsweise \[ \begin{pmatrix} \sigma_{11} \\ @@ -315,11 +366,10 @@ Das ganze sieht dann wie folgt aus: \varepsilon_{12} \end{pmatrix} \] - -Die Spannung $\sigma_{11}$ besteht somit aus Anteilen von all diesen sechs Konstanten und den verschiedenen Dehnungen. -Zuvor bei der Voigt'schen Notation hat man jedoch gesehen, dass die Tensoren symmetrisch sind. -Folglich muss auch dieser Elastizitätstensor symmetrisch sein. -Das sind folgendermassen aus: +beschreiben. +Die Spannung $\sigma_{11}$ beispielsweise besteht so aus der Summe aller 6 Produkte der Konstanten $C$ und Dehnungen $\varepsilon$. +Die Symmetrieeigenschaft des Elastizitätstensors bleibt auch hier erhalten. +Nun lässt sich die reduzierte allgemeine Spannungsgleichung mit \[ \begin{pmatrix} @@ -348,9 +398,9 @@ Das sind folgendermassen aus: \varepsilon_{12} \end{pmatrix} \] - -Die Konstanten $C$ kann man nun anders ausdrücken. -Und zwar bewerkstelligt man dies mithilfe vom Hook'schen Gesetz. +beschreiben. +Die Konstanten $C$ und $\nu$ werden wieder nach dem Hook'schen Gesetz definiert. +Dies ergibt die Spannungsgleichung, welche weit möglichst vereinfacht ist: \[ \begin{pmatrix} @@ -379,25 +429,25 @@ Und zwar bewerkstelligt man dies mithilfe vom Hook'schen Gesetz. \varepsilon_{13}\\ \varepsilon_{12} \end{pmatrix} -\] +\]. -Mithilfe der Poissonzahl, welche uns die Querdehnung angibt, -sprich wie viel sich der Körper in Querrichtung verformt und dem E-Modul kann man alle Konstanten ausdrücken. -Bei einigen fällt auf, dass diese 0 werden. Der Tensor besagt also, +Im Elastizitätstensor fallen zwei $3\times3$ Blöcke auf, welche nur Einträge mit $0$ haben. Der Tensor besagt also, dass diese jeweiligen Konstanten keinen Einfluss auf unsere Spannung haben. -Man sieht nun auch ganz gut, dass sich im Vergleich bei der allgemeinen Darstellung der Spannungsgleichung, -die Einträge verschoben haben. Man hat nun eine sehr vorteilhafte Anordnung der verschiedenen Blöcke im Tensor. -Als Beispiel kann man sich $\sigma_{33}$ anschauen. -Es ist ersichtlich, dass die Konstante $C_{31}$, $C_{32}$, $C_{33}$, $C_{35}$ und $C_{36}$ keinen Einfluss auf $\sigma_{33}$ haben. -Dies kann wie folgt erklärt werden. Auf Achse 3 geht $\sigma_{33}$ in Richtung 3. -Der Einfluss von $C_{31}$, Achse 3 in Richtung 1 hat keinen Einfluss auf $\sigma_{33}$. +Man sieht nun auch ganz gut, dass sich im Vergleich zu der allgemeinen Spannungsgleichung, die Einträge verschoben haben. +Da nach Voigt zuerst die Normalspannungen und anschliessend die Schubspannungen notiert worden sind, ergeben sich die $3\times3$ Blöcke. + +Man betrachte als Beispiel die Berechnung von $\sigma_{33}$. +Es ist ersichtlich, dass die Schubdehnungen keinen Einfluss auf $\sigma_{33}$ haben. +Der Einfluss der zu $\sigma_{33}$ äquivalenten Dehnung $\varepsilon_{33}$ hat den grössten Einfluss. +Die anderen Normalspannungen $\sigma_{11}$ und $\sigma_{22}$ haben einen unter anderem mit $\nu$ korrigierten Einfluss. -Von $\overline{\overline{C}}$ bildet man nun die Inverse Matrix $\overline{\overline{C}}~^{-1}$ stellt sich die ganze Gleichung um. +Von $\overline{\overline{C}}$ bildet man noch die inverse Matrix $\overline{\overline{C}}\mathstrut^{-1}$ um die Gleichung umstellen zu können. +Dadurch erhält man die Dehnungsgleichung: \[ \vec{\varepsilon} = -\overline{\overline{C}}~^{-1}\cdot \vec{\sigma} +\overline{\overline{C}}\mathstrut^{-1}\cdot \vec{\sigma} \] \[ @@ -427,25 +477,27 @@ Von $\overline{\overline{C}}$ bildet man nun die Inverse Matrix $\overline{\ove \sigma_{13}\\ \sigma_{12} \end{pmatrix} -\] - -Die zwei Blöcke links unten und rechts oben sind immer noch vorhanden. -Im Vergleich wo wir die Inverse noch nicht gemacht haben hat sich das nicht geändert. -Um die Einflüsse der Parameter zu veranschaulichen schreibt man folgende Gleichung. +\]. +Die zwei $3\times3$ Blöcke links unten und rechts oben sind folglich noch vorhanden. +Um wieder die Einflüsse der Parameter veranschaulichen zu können berechnet man mit \[ \varepsilon_{22} = \frac{1}{E}\sigma_{22} - \frac{\nu}{E}\sigma_{11} - \frac{\nu}{E}\sigma_{33} += +\frac{1}{E}\cdot(\sigma_{22}-\nu\cdot\sigma_{11}-\nu\cdot\sigma_{33}) \] -$\varepsilon_{22}$ beschreibt die Dehnung in Achse 2 und in Richtung 2. -In erster Linie hängt $\varepsilon_{22}$ von $\sigma_{22}$ ab. -Wenn die Poisson - Zahl grösser wird oder $\sigma_{11}$ oder $\sigma_{33}$, dann wird dadurch die Dehnung $\varepsilon_{22}$ kleiner. -Das heisst, auf Kosten von Verformung in anderer Richtung als Achse 2 Richtung 2 erfolgt die Verformung an anderer Stelle. -Wiederum hat die Schubspannung auf $\sigma_{11}$ keinen Einfluss. +die Dehnung $\varepsilon_{22}$. +Diese hängt wieder am meisten von $\sigma_{22}$ ab. +Ist die Querdehnung $\nu$ grösser, so wird die Dehnung $\varepsilon_{22}$ reduziert. +Bei inkompressiblen Medien, bei welchen keine Dehnungen und nur identische Normalspannungen auftreten können, ist folglich +\[ +\nu += +0.5 +\]. + -Nun kennt man die Beziehung der 6 Dehnungen mit den 6 Spannungen. -In der Geotechnik wäre das aufgrund der vielen Komponenten sehr umständlich um damit Berechnungen zu machen. -Es braucht daher eine Vereinfachung mit Invarianten, welche im nächsten Kapitel beschrieben sind. diff --git a/buch/papers/spannung/teil3.tex b/buch/papers/spannung/teil3.tex index 500c404..e5574b8 100644 --- a/buch/papers/spannung/teil3.tex +++ b/buch/papers/spannung/teil3.tex @@ -8,6 +8,7 @@ Als erste Bedingung stellt man folgendes Verhältnis auf: = \sigma_{33} \] +. Dies deshalb, da man von einem isotropen Bodenmaterial ausgeht. In Achse 22, Richtung 22 hat man den gleichen Boden wie in Achse 33 und Richtung 33. @@ -35,6 +36,7 @@ q = \sigma_{11}-\sigma_{33} \] +. p ist das arithmetische Mittel von der Spannung im infinitesimalen Würfel. q ist die Differenz zwischen der Spannung in vertikaler Richtung und der Spannung in Richtung 2 und 3. @@ -44,7 +46,7 @@ Aus der Formel vom vorherigen Kapitel konnten wir die Spannungen berechnen. Deshalb kann man nun p und q in die Gleichung einsetzen. Die Dehnungen werden mit neuen Variablen eingeführt. Die Deviatorische Dehnung kann mit einer Schubdehnung verglichen werden. -Die hydrostatische Dehnung kann mit einer Kompressionsdehnung verglichen werden. +Die hydrostatische Dehnung kann mit einer Kompressionsdehnung verglichen \[ \overbrace{\sigma_{11}-\sigma_{33}}^{q} @@ -70,9 +72,9 @@ Die hydrostatische Dehnung kann mit einer Kompressionsdehnung verglichen werden. \text{Deviatorische Dehnung} [-] \] -Diese Komponenten kann man nun in die Vereinfachte Matrix einsetzen. -Man hat dann eine Matrix multipliziert mit einem Vektor und erhält einen Vektor. +werden. +Diese Komponenten kann man nun in die Vereinfachte Matrix \[ \begin{pmatrix} q\\ @@ -88,7 +90,9 @@ Man hat dann eine Matrix multipliziert mit einem Vektor und erhält einen Vektor \varepsilon_{\nu} \end{pmatrix} \] +einsetzen. +Man hat dann eine Matrix multipliziert mit einem Vektor und erhält einen Vektor. Mit dieser Formel lassen sich verschieden Parameter von Versuchen analysieren und berechnen. Ein solcher Versuch, den oft in der Geotechnik durchgeführt wird ist der Oedometer-Versuch. -Im nächsten Kapitel wird die Anwendung der Matrix an diesem Versuch beschrieben. +Im nächsten Kapitel wird die Anwendung der Matrix an diesem Versuch beschrieben. \ No newline at end of file diff --git a/buch/papers/spannung/teil4.tex b/buch/papers/spannung/teil4.tex index 85e9b1b..60f2518 100644 --- a/buch/papers/spannung/teil4.tex +++ b/buch/papers/spannung/teil4.tex @@ -1,68 +1,69 @@ -\section{Spannungsausbreitung\label{spannung:section:Oedometer - Versuch}} -\rhead{Oedometer - Versuch} -Beim Oedometer - Versucht hat man einen Stahlring mit einer Filterplatte am Boden. -In diesen Stahlring wird eine Bodenprobe eingefüllt. -Anschliessend wir mit einer Platte das Bodenmaterial mit einer ansteigenden Kraft belastet. - -Die Probe wird sich so verdichten. Das Volumen nimmt ab. -Der Stahlring verhindert ein seitliches ausbrechen oder entweichen der Bodenprobe. -Die Dehnung auf der Seite beträgt somit 0. -Mit dem Wert der Kraft und der Fläche lässt sich die Spannung berechnen. -Anhand der Volumenabnahme errechnet man die Dehnung. -Aus diesen Werten lässt sich wiederum das E-Modul bestimmen. -Beim Oedometer Versuch ist das E-Modul als $E_{OED}$ bezeichnet. - -Das $E_{OED}$ hat man speziell in der Geotechnik. -Dies aufgrund der speziellen Situation wo man sich mit dem infinitesimalen Würfel befindet. -Mit dem Stahlring, der verhindert das Material seitlich entweichen kann hat man ganz ähnliche Verhältnisse wie tief im Untergrund. -Auch dort kann das Material bei einer Belastung nicht seitlich entweichen. - -Wichtig ist nochmals zu betonen, dass alle diese beschriebenen Berechnungen ausschliesslich im linear-elastischen Materialverhalten funktionieren. -So ist es auch beim Oedometer - Versuch. -Den Versuch kann man auf einem $\sigma$ und $\varepsilon$ Diagramm abtragen. - -\begin{figure} - \centering - \includegraphics[width=0.5\linewidth,keepaspectratio]{papers/spannung/Grafiken/DiagrammOedometer-Versuch.png} - \caption{Diagramm Oedometer - Versuch} - \label{fig:Diagramm Oedometer - Versuch} -\end{figure} - -Bei einem Versuch mit anderem Baumaterial wie beispielsweise Holz nimmt die Dehnung im Laufe des Versuchs stärker zu, obwohl weniger Spannung abgetragen wird. -Bei den meisten Böden ist dies anders. Durch die Komprimierung nimmt der Boden mehr Spannung auf, und verformt sich zugleich weniger stark. - -Man kann die Dehnung in unsere vereinfachte Matrix einsetzen. Das E-Modul ersetzt man mit dem $E_{OED}$. +\section{Oedometer-Versuch\label{spannung:section:Oedometer-Versuch}} +\rhead{Oedometer-Versuch} +Mit dem Oedometer-Versuch kann der Oedometrische Elastizitätsmodul $E_{OED}$ bestimmt werden. +Dieser beschreibt ebenfalls das Verhältnis zwischen Spannung und Dehnung, allerdings unter anderen Bedingungen. +Diese Bedingung ist das Verhindern der seitlichen Verformung, sprich der Dehnung in Richtung $1$ und $2$. +Es wird ein Probeelement mit immer grösseren Gewichten belastet, welche gleichmässig auf das Material drücken. +Die seitliche Verschiebung des Materials wird durch einen Stahlring verhindert. +Die Probe wird sich so steig verdichten. +Das Volumen nimmt ab und die Dehnung nimmt immer mehr zu. +Unter diesen Bedingungen wird das Oedometrische E-Modul mit steigender Dehnung zunehmen. +Da im Boden das umgebende Material ähnliche eine seitliche Verformung verhindert, +gibt dieser Oedometrische E-Modul die Realität besser als der gewöhnliche E-Modul wieder. +Durch dieses Verhindern des seitlichen Ausbrechens ist \[ -\overbrace{\sigma_{11}-\sigma_{33}}^{q} +\varepsilon_{22} = -\frac{3E}{2(1+\nu)} \overbrace{\frac{2}{3}(\varepsilon_{11} - 0)}^{\varepsilon_{\nu}} +\varepsilon_{33} += +0 \] - +aber auch \[ -\overbrace{\frac{\sigma_{11}+2\sigma_{33}}{3}}^{p} +\sigma_{22} = -\frac{E}{3(1-2\nu)} \overbrace{(\varepsilon_{11} - 2\cdot0)}^{\varepsilon_{s}} +\sigma_{33} +\neq 0 \] - +Die Spannung $\sigma_{11}$ wird durch durch die aufgebrachte Kraft mit +\[ +\sigma_{11} += +\frac{F}{A} +\] +und die Dehnung $\varepsilon_{11}$ jeweils mit den entsprechenden Setzungen berechnet. +Diese Randbedingen können in die vereinfachte Gleichung eingesetzt. +Diese lautet nun: \[ \begin{pmatrix} \sigma_{11}-\sigma_{33} \\ \sigma_{11}+2\sigma_{33} \end{pmatrix} = -\begin{bmatrix} +\begin{pmatrix} \frac{E_{OED}}{(1+\nu)} & 0 \\ - 0 & \frac{E_{OED}}{(1-2\nu)} -\end{bmatrix} + 0 & \frac{E_{OED}}{(1-2\nu)} +\end{pmatrix} \begin{pmatrix} \varepsilon_{11}\\ \varepsilon_{11} \end{pmatrix} \] +. -An einem geeigneten Punkt, wo man noch im linear-elastischen Materialverhalten ist, kann man nun das $E_{OED}$ abtragen. -Es wird nur ein Delta betrachtet um $E_{OED}$ zu berechnen. -Man darf die Dehnung nicht über den gesamten Verlauf betrachten um $E_{OED}$ zu berechnen. +Daraus lässt sich bei jedem Setzungsgrad das Oedometrische E-Modul $E_{OED}$ und die seitlichen Spannungen $\sigma_{33}$ mit den 2 Gleichungen -Mit diesem ermittelten E-Modul kann man nun weitere Berechnungen für die Geotechnik durchführen. +GLEICHUNGEN... + +berechnen. +Den Versuch kann man auf einem $\sigma$-$\varepsilon$-Diagramm abtragen (siehe Abbildung 1.7). +Durch die Komprimierung nimmt der Boden mehr Spannung auf, und verformt sich zugleich weniger stark. +Mit diesem ermittelten $E_{OED}$ kann man nun weitere Berechnungen für die Geotechnik durchführen. + +\begin{figure} + \centering + \includegraphics[width=0.5\linewidth,keepaspectratio]{papers/spannung/Grafiken/DiagrammOedometer-Versuch.png} + \caption{Diagramm Oedometer-Versuch} + \label{fig:Diagramm Oedometer-Versuch} +\end{figure} \ No newline at end of file -- cgit v1.2.1 From e86e0ad0e4415450a9c8b28917024ee6d0d77da5 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: michael-OST <75078383+michael-OST@users.noreply.github.com> Date: Fri, 28 May 2021 15:23:51 +0200 Subject: text added --- buch/papers/reedsolomon/rekonstruktion.tex | 204 ++++++++++++++++++++++++----- 1 file changed, 174 insertions(+), 30 deletions(-) diff --git a/buch/papers/reedsolomon/rekonstruktion.tex b/buch/papers/reedsolomon/rekonstruktion.tex index a3edba4..8cb7744 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/rekonstruktion.tex +++ b/buch/papers/reedsolomon/rekonstruktion.tex @@ -5,36 +5,180 @@ % \section{Nachricht Rekonstruieren \label{reedsolomon:section:rekonstruktion}} -\rhead{Teil 3} -Sed ut perspiciatis unde omnis iste natus error sit voluptatem -accusantium doloremque laudantium, totam rem aperiam, eaque ipsa -quae ab illo inventore veritatis et quasi architecto beatae vitae -dicta sunt explicabo. Nemo enim ipsam voluptatem quia voluptas sit -aspernatur aut odit aut fugit, sed quia consequuntur magni dolores -eos qui ratione voluptatem sequi nesciunt. Neque porro quisquam -est, qui dolorem ipsum quia dolor sit amet, consectetur, adipisci -velit, sed quia non numquam eius modi tempora incidunt ut labore -et dolore magnam aliquam quaerat voluptatem. Ut enim ad minima -veniam, quis nostrum exercitationem ullam corporis suscipit laboriosam, -nisi ut aliquid ex ea commodi consequatur? Quis autem vel eum iure -reprehenderit qui in ea voluptate velit esse quam nihil molestiae -consequatur, vel illum qui dolorem eum fugiat quo voluptas nulla -pariatur? +\rhead{Rekonstruktion} +Im letzten Kapitel haben wir eine Möglichkeit gefunden, wie wir die Fehlerhaften Stellen lokalisieren können. +Mit diesen Stellen soll es uns nun möglich sein, aus dem fehlerhaften empfangenen Nachrichtenvektor wieder unsere Nachricht zu rekonstruieren. +Das Lokatorpolynom +\[ +d(X) = (X - a^3)(X-a^8) +\] +markiert dabei diese Fehlerhaften Stellen im Übertragungsvektor +\[ +w = [5,3,6,8,2,10,2,7,1,4]. +\] +Als Ausgangslage verwenden wir die Matrix, mit der wir den Nachrichtenvektor ursprünglich codiert haben. +Unser Ziel ist es wie auch schon im Kapitel X.X (Rekonstuktion ohne Fehler) eine Möglichkeit zu finden, wie wir den Übertragungsvektor decodieren können. +Aufgrund der Fehlerstellen müssen wir aber davon ausgehen, das wir nicht mehr den gleichen Weg verfolgen können wie wir im Kapitel X.X angewendet haben. -\subsection{De finibus bonorum et malorum -\label{reedsolomon:subsection:malorum}} -At vero eos et accusamus et iusto odio dignissimos ducimus qui -blanditiis praesentium voluptatum deleniti atque corrupti quos -dolores et quas molestias excepturi sint occaecati cupiditate non -provident, similique sunt in culpa qui officia deserunt mollitia -animi, id est laborum et dolorum fuga. Et harum quidem rerum facilis -est et expedita distinctio. Nam libero tempore, cum soluta nobis -est eligendi optio cumque nihil impedit quo minus id quod maxime -placeat facere possimus, omnis voluptas assumenda est, omnis dolor -repellendus. Temporibus autem quibusdam et aut officiis debitis aut -rerum necessitatibus saepe eveniet ut et voluptates repudiandae -sint et molestiae non recusandae. Itaque earum rerum hic tenetur a -sapiente delectus, ut aut reiciendis voluptatibus maiores alias -consequatur aut perferendis doloribus asperiores repellat. +Wir stellen also die Matrix auf und markieren gleichzeitig die Fehlerstellen. +\[ +\textcolor{gray}{ + \begin{pmatrix} + a^0 \\ a^1 \\ a^2 \\ \textcolor{red}{a^3} \\ a^4 \\ a^5 \\ a^6 \\ a^7 \\ \textcolor{red}{a^8} \\ a^9 \\ +\end{pmatrix}} +\begin{pmatrix} + 5 \\ 3 \\ 6 \\ \textcolor{red}{8} \\ 2 \\ 10 \\ 2 \\ 7 \\ \textcolor{red}{1} \\ 4 \\ +\end{pmatrix} += +\begin{pmatrix} + 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0\\ + 8^0& 8^1& 8^2& 8^3& 8^4& 8^5& 8^6& 8^7& 8^8& 8^9\\ + 8^0& 8^2& 8^4& 8^6& 8^8& 8^{10}& 8^{12}& 8^{14}& 8^{16}& 8^{18}\\ + \textcolor{red}{8^0}& \textcolor{red}{8^3}& \textcolor{red}{8^6}& \textcolor{red}{8^9}& \textcolor{red}{8^{12}}& \textcolor{red}{8^{15}}& \textcolor{red}{8^{18}}& \textcolor{red}{8^{21}}& \textcolor{red}{8^{24}}& \textcolor{red}{8^{27}}\\ + 8^0& 8^4& 8^8& 8^{12}& 8^{16}& 8^{20}& 8^{24}& 8^{28}& 8^{32}& 8^{36}\\ + 8^0& 8^5& 8^{10}& 8^{15}& 8^{20}& 8^{25}& 8^{30}& 8^{35}& 8^{40}& 8^{45}\\ + 8^0& 8^6& 8^{12}& 8^{18}& 8^{24}& 8^{30}& 8^{36}& 8^{42}& 8^{48}& 8^{54}\\ + 8^0& 8^7& 8^{14}& 8^{21}& 8^{28}& 8^{35}& 8^{42}& 8^{49}& 8^{56}& 8^{63}\\ + \textcolor{red}{8^0}& \textcolor{red}{8^8}& \textcolor{red}{8^{16}}& \textcolor{red}{8^{24}}& \textcolor{red}{8^{32}}& \textcolor{red}{8^{40}}& \textcolor{red}{8^{48}}& \textcolor{red}{8^{56}}& \textcolor{red}{8^{64}}& \textcolor{red}{8^{72}}\\ + 8^0& 8^9& 8^{18}& 8^{27}& 8^{36}& 8^{45}& 8^{54}& 8^{63}& 8^{72}& 8^{81}\\ +\end{pmatrix} +\cdot +\begin{pmatrix} + m_0 \\ m_1 \\ m_2 \\ m_3 \\ m_4 \\ m_5 \\ m_6 \\ m_7 \\ m_8 \\ m_9 \\ +\end{pmatrix} +\] +Die rot markierten Stellen im Übertragungsvektor enthalten Fehler und bringt uns daher kein weiterer Nutzen. +Aus diesem Grund werden diese Stellen aus dem Vektor entfernt, was wir hier ohne Probleme machen können, da dieser Code ja über Fehlerkorrekturstellen verfügt, deren Aufgabe es ist, eine bestimmte Anzahl an Fehler kompensieren zu können. +Die dazugehörigen Zeilen in der Matrix werden ebenfalls entfernt, da die Matrix gleich viele Zeilen wie im Übertragungsvektor aufweisen muss, damit man ihn decodieren kann. +Daraus resultiert +\[ +\begin{pmatrix} + 5 \\ 3 \\ 6 \\ 2 \\ 10 \\ 2 \\ 7 \\ 4 \\ +\end{pmatrix} += +\begin{pmatrix} + 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0\\ + 8^0& 8^1& 8^2& 8^3& 8^4& 8^5& 8^6& 8^7& 8^8& 8^9\\ + 8^0& 8^2& 8^4& 8^6& 8^8& 8^{10}& 8^{12}& 8^{14}& 8^{16}& 8^{18}\\ + 8^0& 8^4& 8^8& 8^{12}& 8^{16}& 8^{20}& 8^{24}& 8^{28}& 8^{32}& 8^{36}\\ + 8^0& 8^5& 8^{10}& 8^{15}& 8^{20}& 8^{25}& 8^{30}& 8^{35}& 8^{40}& 8^{45}\\ + 8^0& 8^6& 8^{12}& 8^{18}& 8^{24}& 8^{30}& 8^{36}& 8^{42}& 8^{48}& 8^{54}\\ + 8^0& 8^7& 8^{14}& 8^{21}& 8^{28}& 8^{35}& 8^{42}& 8^{49}& 8^{56}& 8^{63}\\ + 8^0& 8^9& 8^{18}& 8^{27}& 8^{36}& 8^{45}& 8^{54}& 8^{63}& 8^{72}& 8^{81}\\ +\end{pmatrix} +\cdot +\begin{pmatrix} + m_0 \\ m_1 \\ m_2 \\ m_3 \\ m_4 \\ m_5 \\ m_6 \\ m_7 \\ m_8 \\ m_9 \\ +\end{pmatrix} +. +\] +Die Matrix ist jedoch nicht mehr quadratisch, was eine Rekonstruktion durch Inversion ausschliesst. +Um die quadratische Form wieder herzustellen müssen wir zwei Spalten aus der Matrix entfernen. +Wir kennen aber das Resultat aus den letzten vier Spalten, da wir wissen, das die Nachricht aus Nutzdatenteil und Fehlerkorrekturteil besteht, wobei der letzteres bekanntlich aus lauter Nullstellen besteht. +\[ +\begin{pmatrix} + 5 \\ 3 \\ 6 \\ 2 \\ 10 \\ 2 \\ 7 \\ 4 \\ +\end{pmatrix} += +\begin{pmatrix} + 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& \textcolor{green}{8^0}& \textcolor{green}{8^0}& \textcolor{green}{8^0}& \textcolor{green}{8^0}\\ + 8^0& 8^1& 8^2& 8^3& 8^4& 8^5& \textcolor{green}{8^6}& \textcolor{green}{8^7}& \textcolor{green}{8^8}& \textcolor{green}{8^9}\\ + 8^0& 8^2& 8^4& 8^6& 8^8& 8^{10}& \textcolor{green}{8^{12}}& \textcolor{green}{8^{14}}& \textcolor{green}{8^{16}}& \textcolor{green}{8^{18}}\\ + 8^0& 8^4& 8^8& 8^{12}& 8^{16}& 8^{20}& \textcolor{green}{8^{24}}& \textcolor{green}{8^{28}}& \textcolor{green}{8^{32}}& \textcolor{green}{8^{36}}\\ + 8^0& 8^5& 8^{10}& 8^{15}& 8^{20}& 8^{25}& \textcolor{green}{8^{30}}& \textcolor{green}{8^{35}}& \textcolor{green}{8^{40}}& \textcolor{green}{8^{45}}\\ + 8^0& 8^6& 8^{12}& 8^{18}& 8^{24}& 8^{30}& \textcolor{green}{8^{36}}& \textcolor{green}{8^{42}}& \textcolor{green}{8^{48}}& \textcolor{green}{8^{54}}\\ + 8^0& 8^7& 8^{14}& 8^{21}& 8^{28}& 8^{35}& \textcolor{green}{8^{42}}& \textcolor{green}{8^{49}}& \textcolor{green}{8^{56}}& \textcolor{green}{8^{63}}\\ + 8^0& 8^9& 8^{18}& 8^{27}& 8^{36}& 8^{45}& \textcolor{green}{8^{54}}& \textcolor{green}{8^{63}}& \textcolor{green}{8^{72}}& \textcolor{green}{8^{81}}\\ +\end{pmatrix} +\cdot +\begin{pmatrix} + m_0 \\ m_1 \\ m_2 \\ m_3 \\ m_4 \\ m_5 \\ \textcolor{green}{m_6} \\ \textcolor{green}{m_7} \\ \textcolor{green}{m_8} \\ \textcolor{green}{m_9} \\ +\end{pmatrix} +\] +Wir nehmen die Entsprechenden Spalten aus der Matrix heraus und erhalten so das Überbestimmte Gleichungssystem +\[ +\begin{pmatrix} + 5 \\ 3 \\ 6 \\ 2 \\ 10 \\ 2 \\ \textcolor{red}{7} \\ \textcolor{red}{4} \\ +\end{pmatrix} += +\begin{pmatrix} + 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0\\ + 8^0& 8^1& 8^2& 8^3& 8^4& 8^5\\ + 8^0& 8^2& 8^4& 8^6& 8^8& 8^{10}\\ + 8^0& 8^4& 8^8& 8^{12}& 8^{16}& 8^{20}\\ + 8^0& 8^5& 8^{10}& 8^{15}& 8^{20}& 8^{25}\\ + 8^0& 8^6& 8^{12}& 8^{18}& 8^{24}& 8^{30}\\ + \textcolor{red}{8^0}& \textcolor{red}{8^7}& \textcolor{red}{8^{14}}& \textcolor{red}{8^{21}}& \textcolor{red}{8^{28}}& \textcolor{red}{8^{35}}\\ + \textcolor{red}{8^0}& \textcolor{red}{8^9}& \textcolor{red}{8^{18}}& \textcolor{red}{8^{27}}& \textcolor{red}{8^{36}}& \textcolor{red}{8^{45}}\\ +\end{pmatrix} +\cdot +\begin{pmatrix} + m_0 \\ m_1 \\ m_2 \\ m_3 \\ m_4 \\ m_5 \\ +\end{pmatrix} +. +\] +Die roten Zeilen können wir aufgrund der Überbestimmtheit ebenfalls entfernen und erhalten so die gesuchte quadratische Matrix +\[ +\begin{pmatrix} + 5 \\ 3 \\ 6 \\ 2 \\ 10 \\ 2 \\ +\end{pmatrix} += +\begin{pmatrix} + 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0\\ + 8^0& 8^1& 8^2& 8^3& 8^4& 8^5\\ + 8^0& 8^2& 8^4& 8^6& 8^8& 8^{10}\\ + 8^0& 8^4& 8^8& 8^{12}& 8^{16}& 8^{20}\\ + 8^0& 8^5& 8^{10}& 8^{15}& 8^{20}& 8^{25}\\ + 8^0& 8^6& 8^{12}& 8^{18}& 8^{24}& 8^{30}\\ +\end{pmatrix} +\cdot +\begin{pmatrix} + m_0 \\ m_1 \\ m_2 \\ m_3 \\ m_4 \\ m_5 \\ +\end{pmatrix} +. +\] +Nun können wir den Gauss-Algorithmus anwenden um die Matrix zu Invertieren. +\[ +\begin{pmatrix} + 5 \\ 3 \\ 6 \\ 2 \\ 10 \\ 2 \\ +\end{pmatrix} += +\begin{pmatrix} + 1& 1& 1& 1& 1& 1\\ + 1& 8& 9& 6& 4& 10\\ + 1& 9& 4& 3& 5& 1\\ + 1& 4& 5& 9& 3& 1\\ + 1& 10& 1& 10& 1& 10\\ + 1& 3& 9& 5& 4& 1\\ +\end{pmatrix} +\cdot +\begin{pmatrix} + m_0 \\ m_1 \\ m_2 \\ m_3 \\ m_4 \\ m_5 \\ +\end{pmatrix} +\qquad +\Rightarrow +\qquad +\begin{pmatrix} + m_0 \\ m_1 \\ m_2 \\ m_3 \\ m_4 \\ m_5 \\ +\end{pmatrix} += +\begin{pmatrix} + 6& 4& 4& 6& 2& 1\\ + 2& 7& 10& 3& 4& 7\\ + 1& 8& 9& 8& 3& 4\\ + 3& 6& 6& 4& 5& 9\\ + 10& 10& 9& 8& 1& 6\\ + 1& 9& 6& 4& 7& 6\\ +\end{pmatrix} +\cdot +\begin{pmatrix} + 5 \\ 3 \\ 6 \\ 2 \\ 10 \\ 2 \\ +\end{pmatrix} +\] +Multiplizieren wir nun aus, erhalten wir unseren Nutzdatenteil +\[ +m = [4,7,2,5,8,1] +\] +zurück, den wir ursprünglich versendet haben. -- cgit v1.2.1 From 98bca60d5b3d77f0396903747f70ea2b3c7ad5bd Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Malarius1999 Date: Sun, 30 May 2021 23:14:28 +0200 Subject: First Version Nicht sicher, ob das Buch kompiliert, weil ich nicht weiss wie man alles zusammen kompiliert. In einem separaten File hat es aber geklappt. Ich bin auch nicht sicher welche Packages wirklich alle notwendig sind. --- buch/papers/clifford/0_ElevatorPitch.tex | 2 + buch/papers/clifford/10_Quaternionen.tex | 60 ++++++++ buch/papers/clifford/1_Vektordarstellung.tex | 71 +++++++++ buch/papers/clifford/2_QuadratVektoren.tex | 110 ++++++++++++++ buch/papers/clifford/3_MultiplikationVektoren.tex | 175 ++++++++++++++++++++++ buch/papers/clifford/4_GeometrischesProdukt.tex | 59 ++++++++ buch/papers/clifford/5_PolareDarstellung.tex | 29 ++++ buch/papers/clifford/6_Dirac-Matrizen.tex | 7 + buch/papers/clifford/7_Reflektion.tex | 32 ++++ buch/papers/clifford/8_Rotation.tex | 99 ++++++++++++ buch/papers/clifford/9_KomplexeZahlen.tex | 27 ++++ buch/papers/clifford/main.tex | 19 ++- buch/papers/clifford/packages.tex | 23 ++- buch/papers/clifford/papers/clifford/teil0.tex | 0 buch/papers/clifford/teil0.tex | 22 --- buch/papers/clifford/teil1.tex | 55 ------- buch/papers/clifford/teil2.tex | 40 ----- buch/papers/clifford/teil3.tex | 40 ----- 18 files changed, 706 insertions(+), 164 deletions(-) create mode 100644 buch/papers/clifford/0_ElevatorPitch.tex create mode 100644 buch/papers/clifford/10_Quaternionen.tex create mode 100644 buch/papers/clifford/1_Vektordarstellung.tex create mode 100644 buch/papers/clifford/2_QuadratVektoren.tex create mode 100644 buch/papers/clifford/3_MultiplikationVektoren.tex create mode 100644 buch/papers/clifford/4_GeometrischesProdukt.tex create mode 100644 buch/papers/clifford/5_PolareDarstellung.tex create mode 100644 buch/papers/clifford/6_Dirac-Matrizen.tex create mode 100644 buch/papers/clifford/7_Reflektion.tex create mode 100644 buch/papers/clifford/8_Rotation.tex create mode 100644 buch/papers/clifford/9_KomplexeZahlen.tex create mode 100644 buch/papers/clifford/papers/clifford/teil0.tex delete mode 100644 buch/papers/clifford/teil0.tex delete mode 100644 buch/papers/clifford/teil1.tex delete mode 100644 buch/papers/clifford/teil2.tex delete mode 100644 buch/papers/clifford/teil3.tex diff --git a/buch/papers/clifford/0_ElevatorPitch.tex b/buch/papers/clifford/0_ElevatorPitch.tex new file mode 100644 index 0000000..a599903 --- /dev/null +++ b/buch/papers/clifford/0_ElevatorPitch.tex @@ -0,0 +1,2 @@ + +GA [Geometric Algebra i.a.W. Clifford Algebra] provides a unified language for the whole of physics and for much of mathematics and its applications that is conceptually and computationally superior to alternative mathematical systems in many application domains. \ No newline at end of file diff --git a/buch/papers/clifford/10_Quaternionen.tex b/buch/papers/clifford/10_Quaternionen.tex new file mode 100644 index 0000000..c987fc3 --- /dev/null +++ b/buch/papers/clifford/10_Quaternionen.tex @@ -0,0 +1,60 @@ +% +% teil3.tex -- Beispiel-File für Teil 3 +% +% (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +% +\section{Quaternionen} +Wie die komplexen Zahlen eine Erweiterung der reellen Zahlen sind, sind die Quaternionen eine Erweiterung der komplexen Zahlen für den 3 dimensionalen Raum. Sie haben, wie die komplexen Zahlen, eine dreh-streckende Eigenschaft. +Sie finden beispielsweise in der Computergraphik und in der Robotik Anwendung. +Die Quaternionen werden so definiert. +\begin{align} + q = w + xi + yj + zk; \quad w,x,y,z \in \mathbb{R};\enspace q \in \mathbb{H} +\end{align} +Eine Drehstreckung wird dabei mit dieser Formel erreicht. +\begin{align} \label{QuatRot} + \begin{split} + &v'' = qvq^{-1};\quad q,v,q^{-1} \in \mathbb{H}\\ + &Re(q) = Re(q^{-1});\enspace Im(q) = -Im(q^-1) + \end{split} +\end{align} +Die Quaternionen besitzen im Gegensatz zu dem komplexen Zahlen 3 imaginäre Einheiten $i,j,k$. Wieso 3? Weil es in der dritten Dimension 3 Drehachsen gibt, anstatt nur eine. Nun haben wir ein kleines Problem. Wie sollen wir die Quaternionen darstellen? Wir bräuchten 4 Achsen für die 3 Imaginären Einheiten und die eine reelle Einheit. Ein weiterer Nachteil in visueller Hinsicht entsteht beim Anwenden eines Quaternion auf einen Vektor. Sie befinden sich nicht im gleichen Raum und müssen zuerst ineinander umgewandelt werden, um damit zu rechnen, wie man bei $v$ in der Formel (\ref{QuatRot}) sieht. + +\subsection{geometrischen Algebra} +Die geometrische Algebra besitzt die Fähigkeit beide Probleme zu lösen. Die Quaternionen können, wie schon im 2 dimensionalen Fall durch die gerade Grade $\mathbb{G}_3^+ \cong \mathbb{H}$ dargestellt werden. Da wir uns jetzt aber in $\mathbb{G}_3$ befinden haben wir 3 Basisvektoren $e_1, e_2, e_3$ und können somit 3 Bivektoren bilden $e_{12}, e_{23}, e_{31}$. +\begin{align} + \mathbf{q} = w + x\mathbf{e_{12}} + y\mathbf{e_{23}} + z\mathbf{e_{31}}; \quad w,x,y,z \in \mathbb{R};\enspace q \in \mathbb{G}_3^+ +\end{align} +Die Probleme werden dadurch gelöst, da wir die Bivektoren im Raum nicht durch einzelne Achsen darstellen müssen, sondern sie als eine orientiere Fläche darstellen können. Anstatt die Vektoren in Quaternionen umzurechnen, können wir jetzt die Vektoren separat im gleichen Raum darstellen. +\\BILD VEKTOR, QUATERNION IN G3\\ +Wie schon im 2 dimensionalen Fall beschreibt ein Bivektor, um wie viel der um 90 grad gedrehte orginale Vektor gestreckt wird. Dabei dreht jeder Bivektor den Vektor um eine andere Achse. +\\BILD?\\ +In der Computergraphik und Robotik macht eine Drehstreckung aber nicht viel Sinn. Wieso sollte ein Objekt bei einer Drehung zusätzlich noch grösser werden? Darum verwendet man sogenannte Einheitsquaternion, welche den Betrag $|q|=1$ haben. Sie rotieren die Objekte bzw. Vektoren lediglich. +\begin{align} + \mathbf{q} = \cos(\alpha) + sin(\alpha)(x\mathbf{e_{12}} + y\mathbf{e_{23}} + z\mathbf{e_{31}}) +\end{align} +wobei definiert ist, dass $x^2+y^2+z^2=1$. Somit beträgt der Betrag immer 1. +\begin{align} + |q| = \sqrt{cos(\alpha)^2 + sin(\alpha)^2(x^2+y^2+z^2) } = \sqrt{cos(\alpha)^2 + sin(\alpha)^2} = 1 +\end{align} +Man verwendet um einen Vektor zu drehen wieder die gleiche Formel, wie auch schon im 2 dimensionalen Fall. +\begin{align} \label{QuatRot} + \begin{split} + &v'' = qvq^{-1}\\ + &Re(q) = Re(q^{-1});\enspace Im(q) = -Im(q^-1) + \end{split} +\end{align} +Es ist wichtig bei Quaternionen für eine reine Drehstreckung mit $q$ und $q^{-1}$ beidseitig zu multiplizieren, sonst werden die senkrechten Anteile zu den Bivektorebenen ebenfalls beeinflusst, wie man im Kapitel Rotation bei der Formel (\ref{RotAufPerpPar}) sehen kann + +\subsection{Gimbal-Lock und Interpolation} + +\subsection{Fazit} +andere Darstellungsweise. Besser für Verständnis => komplexe Zahlen erscheinen ähnlicher zu Quaternionen? Eine Sprache für alle Geometrische Probleme + + +\begin{tikzpicture} + \draw[thin,gray!40] (-3,-3) grid (3,3); + \draw[<->] (-3,0)--(3,0) node[right]{$x$}; + \draw[<->] (0,-3)--(0,3) node[above]{$y$}; + \draw[line width=2pt,blue,-stealth](0,0)--(1,1) node[anchor=south west]{$\boldsymbol{u}$}; + \draw[line width=2pt,red,-stealth](0,0)--(-1,-1) node[anchor=north east]{$\boldsymbol{-u}$}; +\end{tikzpicture} \ No newline at end of file diff --git a/buch/papers/clifford/1_Vektordarstellung.tex b/buch/papers/clifford/1_Vektordarstellung.tex new file mode 100644 index 0000000..cb6e7af --- /dev/null +++ b/buch/papers/clifford/1_Vektordarstellung.tex @@ -0,0 +1,71 @@ +\section{Teil 0\label{clifford:section:Vektoroperationen}} +\rhead{Vektoroperationen} +\rhead{Vektordarstellung} +Vektoren können neben der üblichen Darstellung, auch als Linearkombination aus Basisvektoren dargestellt werden +\begin{equation} + \begin{split} + \textbf{a} + &= + \begin{pmatrix} + a_1 \\ a_2 \\ \vdots \\ a_n + \end{pmatrix} + = + a_1 \begin{pmatrix} + 1 \\ 0 \\ \vdots \\ 0 + \end{pmatrix} + + + a_2\begin{pmatrix} + 0 \\ 1 \\ \vdots \\ 0 + \end{pmatrix} + \dots + + + a_n\begin{pmatrix} + 0 \\ 0 \\ \vdots \\ 1 + \end{pmatrix} \\\ + &= + a_1\textbf{e}_1 + + + a_2\textbf{e}_2 + + + \dots + a_n\textbf{e}_n + = + \sum_{i=1}^{n} a_i \textbf{e}_i + \qquad + a_i \in \mathbb{R} + , \textbf{e}_i \in \mathbb{R}^n. + \end{split} +\end{equation} +Diese Basisvektoren sollen orthonormal sein und um die Darstellung zu vereinfachen werden sie durch $\textbf{e}_1 , \textbf{e}_2, ...$ ersetzt. +\begin{beispiel} +Linearkombination von Basisvektoren in $\mathbb{R}^4$ + \begin{equation} + \begin{pmatrix} + 42 \\ 2 \\ 1291 \\ 4 + \end{pmatrix} + = + 42 \begin{pmatrix} + 1 \\ 0 \\ 0 \\ 0 + \end{pmatrix} + + + 2 \begin{pmatrix} + 0 \\ 1 \\ 0 \\ 0 + \end{pmatrix} + + + 1291 + \begin{pmatrix} + 0 \\ 0 \\ 1 \\ 0 + \end{pmatrix} + + + 4 \begin{pmatrix} + 0 \\ 0 \\ 0 \\ 1 + \end{pmatrix} + = + 42\textbf{e}_1 + + + 2\textbf{e}_2 + + + 1291\textbf{e}_3 + + + 4\textbf{e}_4 + \end{equation} +\end{beispiel} +Wobei Beispiel für einen vier dimensionalen Vektor ist, dies kann selbstverständlich für beliebig viele Dimensionen nach demselben Schema erweitert werden. \ No newline at end of file diff --git a/buch/papers/clifford/2_QuadratVektoren.tex b/buch/papers/clifford/2_QuadratVektoren.tex new file mode 100644 index 0000000..cfb05d6 --- /dev/null +++ b/buch/papers/clifford/2_QuadratVektoren.tex @@ -0,0 +1,110 @@ +\subsection{Quadrat von Vektoren} +Was eine Addition von Vektoren bedeutet ist sehr intuitiv und auch leicht geometrisch darzustellen, was allerdings das Produkt von Vektoren ergibt mag anfänglich unintuitiv wirken. +Was soll es schon heissen zwei Vektoren miteinander zu multiplizieren? +\newline +Im Folgenden werden wir versuchen diese Operation ähnlich intuitiv darzustellen. +\newline +Um sinnvoll eine neue Operation zwischen zwei Elementen einer Algebra, in diesem Fall Vektoren, zu definieren, muss man überlegen, was das Ziel dieser Operation ist. +Als grundsätzliches Ziel wird definiert, dass das Quadrat eines Vektor dessen Länge im Quadrat ergibt, da dies auch in vielen anderen Bereichen der Mathematik,zum Beispiel bei komplexen Zahlen, auch so definiert ist. +\newline +Zusätzlich wollen wir auch das Assoziativgesetz und das Kommutativgesetz für Skalare beibehalten. Wobei das Kommutativgesetz leider, oder wie man sehen wird zum Glück, in der geometrischen Algebra im generellen nicht mehr gilt. Das heisst wir dürfen ausklammern \ref{eq:assoziativ} und die Position von Skalaren im Produkt ändern \ref{eq:kommSkalar}, allerdings nicht die Position der Vektoren \ref{eq:kommVector}. +\begin{equation} + \label{eq:assoziativ} + \textbf{e}_i(\textbf{e}_j + \textbf{e}_k) + = + \textbf{e}_i\textbf{e}_j + \textbf{e}_i\textbf{e}_k +\end{equation} +\begin{equation} + \label{eq:kommSkalar} + a\textbf{e}_ib\textbf{e}_j + = + ab\textbf{e}_i\textbf{e}_j +\end{equation} +\begin{equation} + \label{eq:kommVector} + \textbf{e}_i\textbf{e}_j + \neq + \textbf{e}_j\textbf{e}_i +\end{equation} +Betrachten wir nun mit diesen Regeln das Quadrat eines Vektors. +\begin{align} + \textbf{a}^2 &= + \left ( + \sum_{i=1}^{n} a_i \textbf{e}_i + \right ) + \left ( + \sum_{i=1}^{n} a_i \textbf{e}_i + \right ) + \label{eq:quad_a_1} + \\ + &= + \textcolor{red}{\sum_{i=1}^{n} a_i^2\textbf{e}_i^2} + + + \textcolor{blue}{\sum_{\begin{subarray}{l}i,j=1\\i \neq j\end{subarray}}^n a_ia_j\textbf{e}_i\textbf{e}_j } + \label{eq:quad_a_2} + \\ + &= \textcolor{cyan}{\sum_{i=1}^{n} a_i^2} + \textcolor{orange}{\sum_{\begin{subarray}{l}i,j=1\\i \neq j\end{subarray}}^n a_ia_j\textbf{e}_i\textbf{e}_j}. + \label{eq:quad_a_3} +\end{align} + +\begin{beispiel} +Quadrat eines Vektors in $\mathbb{R}^2$ +\begin{equation} + \begin{split} + \textbf{a}^2 + &= (a_1\textbf{e}_1+a_2\textbf{e}_2)(a_1\textbf{e}_1+a_2\textbf{e}_2) \\\ + &= \textcolor{red}{a_1^2\textbf{e}_1^2 + a_2^2\textbf{e}_2^2} + + \textcolor{blue}{a_1\textbf{e}_1a_2\textbf{e}_2 + a_2\textbf{e}_2a_1\textbf{e}_2} \\\ + & = \textcolor{cyan}{a_1^2 + a_2^2} + \textcolor{orange}{a_1b\textbf{e}_1a_2\textbf{e}_2 + a_2\textbf{e}_2a_1\textbf{e}_2} + \end{split} +\end{equation} + +\end{beispiel} +Der Vektor wird in \ref{eq:quad_a_1} als Linearkombination geschrieben. +Das Quadrat kann, wie in \ref{eq:quad_a_2} gezeigt, in zwei Summen aufteilen werden , wobei die roten Summe die quadrierten Terme und die blaue Summe die Mischterme beinhaltet. +\newline +Da $\textbf{e}_i^2 = 1$ gilt, da zuvor vorausgesetzt wurde, dass man mit orthonormalen Einheitsvektoren arbeitet, wird dies nun eingesetzt ergibt sich \ref{eq:quad_a_3} +\newline +Die hellblaue Teil ist nun bereits Länge im Quadrat eines Vektors, also das Ziel der Multiplikation. +Daher muss der restliche Teil dieser Gleichung null ergeben. +Aus dieser Erkenntnis leiten wir in \ref{eq:Mischterme_Null} weitere Eigenschaften für die Multiplikation her. +\begin{equation} + \label{eq:Mischterme_Null} + \sum_{\begin{subarray}{l}i,j=1\\i \neq j\end{subarray}}^n a_ia_j\textbf{e}_i\textbf{e}_j = \textcolor{blue}{a_1a_2(\textbf{e}_1\textbf{e}_2 + \textbf{e}_2\textbf{e}_1)} + a_1a_3(\textbf{e}_1\textbf{e}_3 + \textbf{e}_3\textbf{e}_1) + \dots = 0 +\end{equation} +Da dies für beliebige $a_i$ gelten muss werden alle Terme bis auf $a_1$ und $a_2$ gleich null gesetzt. Somit fallen alle Terme bis auf den blauen weg. Wird dies weiter vereinfacht ergibt sich +\begin{equation} +\begin{split} + a_1a_2(\textbf{e}_1\textbf{e}_2 + \textbf{e}_2\textbf{e}_1) &= 0 \\ + a_1a_2\textbf{e}_1\textbf{e}_2 &= -a_1a_2\textbf{e}_2\textbf{e}_1 \\ + \textbf{e}_1\textbf{e}_2 &= -\textbf{e}_2\textbf{e}_1. +\end{split} +\end{equation} +\begin{satz} + Die Multiplikation von Vektoren ist antikommutativ, wenn die multiplizierten Vektoren orthogonal sind. + \begin{equation} + \textbf{e}_i\textbf{e}_j = -\textbf{e}_j\textbf{e}_i \qquad \textbf{e}_i \perp \textbf{e}_j + \end{equation} +\end{satz} +Dieses Wissen reicht nun bereits um alle Produkte der Basisvektoren zu berechnen, was in \ref{tab:multip_vec} gemacht wurde. +\begin{table} +\caption{Multiplikationstabelle für Vektoren} +\label{tab:multip_vec} +\begin{center} +\begin{tabular}{ |c|c|c|c|c|c| } + \hline + & $\textbf{e}_1$ & $\textbf{e}_2$ & $\dots$ & $\textbf{e}_{n-1}$ & $\textbf{e}_{n}$ \\ + \hline + $\textbf{e}_1$ & 1 & $\textbf{e}_1\textbf{e}_2$ & $\dots$ & $\textbf{e}_1\textbf{e}_{n-1}$ & $\textbf{e}_1\textbf{e}_{n}$ \\ + \hline + $\textbf{e}_2$ & $-\textbf{e}_1\textbf{e}_2$ & 1 & $\dots$ & $\textbf{e}_2\textbf{e}_{n-1}$ & $\textbf{e}_2\textbf{e}_{n}$ \\ + \hline + $\vdots$ & $\vdots$ & $\vdots$ & $\ddots$ & $\vdots$ & $\vdots$ \\ + \hline + $\textbf{e}_{n-1}$ & $-\textbf{e}_1\textbf{e}_{n-1}$ & $-\textbf{e}_2\textbf{e}_{n-1}$ & $\dots$ & $1$ & $\textbf{e}_{n-1}\textbf{e}_{n}$ \\ + \hline + $\textbf{e}_{n}$ & $-\textbf{e}_1\textbf{e}_{n}$ & $-\textbf{e}_2\textbf{e}_{n}$ & $\dots$ & $-\textbf{e}_{n-1}\textbf{e}_{n}$ & 1 \\ + \hline +\end{tabular} +\end{center} +\end{table} \ No newline at end of file diff --git a/buch/papers/clifford/3_MultiplikationVektoren.tex b/buch/papers/clifford/3_MultiplikationVektoren.tex new file mode 100644 index 0000000..841dde4 --- /dev/null +++ b/buch/papers/clifford/3_MultiplikationVektoren.tex @@ -0,0 +1,175 @@ +\subsection{Multiplikation von Vektoren} +Was geschieht nun wenn zwei beliebige Vektoren,$u$ und $v$, miteinander multipliziert werden? +\begin{equation} + \textbf{u} = + \sum_{i=1}^{n} u_i \textbf{e}_i + \qquad + \textbf{v} = \sum_{i=1}^{n} v_i \textbf{e}_i +\end{equation} +\begin{equation} + \begin{split} + \textbf{u}\textbf{v} + = + \left ( + \sum_{i=1}^{n} u_i \textbf{e}_i + \right ) + \left ( + \sum_{i=1}^{n} v_i \textbf{e}_i + \right) + = + \sum_{i=1}^n u_iv_i\underbrace{\textbf{e}_i^2}_{1} + + \sum_{\begin{subarray}{l}i,j=1\\i \neq j\end{subarray}}^n u_iv_j\textbf{e}_i\textbf{e}_j + \end{split} +\end{equation} +\begin{beispiel} + Multiplikation von Vektoren in $\mathbb{R}^2$ +\end{beispiel} +\begin{equation} + \begin{split} + \textbf{u}\textbf{v} + &= + (u_1\textbf{e}_1 + u_2\textbf{e}_2)(v_1\textbf{e}_1 + v_2\textbf{e}_2) + = + u_1v_1\textbf{e}_1^2 + + + u_2v_2\textbf{e}_2^2 + + + u_1v_2\textbf{e}_1\textbf{e}_2 + + + u_2v_1\underbrace{\textbf{e}_2\textbf{e}_1}_{-\textbf{e}_1\textbf{e}_2} + \\\ + &= + \underbrace{(u_1v_1 + u_2v_2)}_{\text{Skalarprodukt}} + + + \underbrace{(u_1v_2 - u_2v_1)\textbf{e}_1\textbf{e}_2}_{\text{Äusseres Produkt}} + \end{split} +\end{equation} +Der linke Teil dieser Multiplikation ergibt das Skalarprodukt der zwei Vektoren, der rechte Term ergibt etwas neues das sich das äussere Produkt der zwei Vektoren nennt. +\subsubsection{Äusseres Produkt} +Das äussere Produkt von zwei Vektoren wird mit einem $\wedge$ dargestellt +\begin{equation} + \textbf{u}\wedge \textbf{v} + = + \sum_{\begin{subarray}{l}i,j=1\\i \neq j\end{subarray}}^n u_iv_j\textbf{e}_i\textbf{e}_j +\end{equation} +\begin{beispiel} +Äusseres Produkt von zwei Vektoren in $\mathbb{R}^3$ +\end{beispiel} +\begin{equation} + \begin{split} + u \wedge v + &= + u_1v_2\textbf{e}_1\textbf{e}_2 + + + u_1v_3\textbf{e}_1\textbf{e}_3 + + + u_2v_2\textbf{e}_2\textbf{e}_3 + + + u_2v_1\textbf{e}_2\textbf{e}_1 + + + u_3v_1\textbf{e}_3\textbf{e}_1 + + + u_3v_2\textbf{e}_3\textbf{e}_2 \\\ + &= + (u_1v_2 - u_2v_1)\textbf{e}_1\textbf{e}_2 + + + (u_1v_3 - v_3u_1)\textbf{e}_1\textbf{e}_3 + + + (u_2v_3 - u_3v_2)\textbf{e}_2\textbf{e}_3 + \end{split} +\end{equation} +Im letzten Schritt des Beispiels wurden nun, mit Hilfe der antikommutativität des Produkts, die Vektorprodukte, welche die gleichen Einheitsvektoren beinhalten, zusammengefasst. Dieses Vorgehen kann man auch allgemein anwenden, wie in den Gleichungen \ref{eq:u_wedge_v}-\ref{eq:u_wedge_v_5} hergeleitet. +\begin{align} + \textbf{u}\wedge \textbf{v} + &= + \sum_{\begin{subarray}{l}i,j=1\\i \neq j\end{subarray}}^n + u_iv_j\textbf{e}_i\textbf{e}_j + \label{eq:u_wedge_v} + \\ + \label{eq:u_wedge_v_1} + &= + \sum_{\begin{subarray}{l}i,j=1\\i < j\end{subarray}}^n u_iv_j\textbf{e}_i\textbf{e}_j + + + \sum_{\begin{subarray}{l}i,j=1\\j < i\end{subarray}}^n u_iv_j\textbf{e}_i\textbf{e}_j + \\ + \label{eq:u_wedge_v_2} + &= + \sum_{\begin{subarray}{l}i,j=1\\i < j\end{subarray}}^n u_iv_j\textbf{e}_i\textbf{e}_j + + + \sum_{\begin{subarray}{l}i,j=1\\i < j\end{subarray}}^n u_jv_i\textbf{e}_j\textbf{e}_i + \\ + \label{eq:u_wedge_v_3} + &= + \sum_{\begin{subarray}{l}i,j=1\\i < j\end{subarray}}^n u_iv_j\textbf{e}_i\textbf{e}_j + - + \sum_{\begin{subarray}{l}i,j=1\\i < j\end{subarray}}^n u_jv_i\textbf{e}_i\textbf{e}_j + \\ + \label{eq:u_wedge_v_4} + &= + \sum_{\begin{subarray}{l}i,j=1\\i < j\end{subarray}}^n (u_iv_j -u_jv_i)\textbf{e}_i\textbf{e}_j + \\ + \label{eq:u_wedge_v_5} + &= + \sum_{\begin{subarray}{l}i,j=1\\i < j\end{subarray}}^n \begin{vmatrix} + u_i & v_i \\ + u_j & v_j + \end{vmatrix}\textbf{e}_i\textbf{e}_j +\end{align} +Die Summe aus \ref{eq:u_wedge_v_1} wird in \ref{eq:u_wedge_v} in zwei verschiedene Summen aufgeteilt. +Wobei die linke Summe jeweils den Basisvektor mit dem höheren Index an erster Stelle und die rechte Summe diesen jeweils an zweiter Stelle hat. +\newline +Bei \ref{eq:u_wedge_v_2} werden die Indexe der zweiten Summe vertauscht, damit man nun bei beiden Teilen die gleiche Summe hat. +Danach werden in \ref{eq:u_wedge_v_3}, mit Hilfe der Antikommutativität, die Einheitsvektoren der zweiten Summe vertauscht. +\newline +Nun können die Summen, wie in \ref{eq:u_wedge_v_4} wieder in eine Summe zusammengefasst werden. +\newline +Der Term in der Klammer in \ref{eq:u_wedge_v_4} kann auch als Determinante einer 2x2 Matrix dargestellt werden, was in \ref{eq:u_wedge_v_5} gemacht wird. +\newline +Die Determinante einer Matrix beschreibt welche von den Spaltenvektoren aufgespannt wird, wie in Abbildung \ref{figure:det} dargestellt. +\begin{figure} +\centering +\begin{tikzpicture} + \draw[thin,gray!40] (0,0) grid (4,4); + \draw[<->] (0,0)--(4,0) ; + \draw[<->] (0,0)--(0,4) ; + \draw[line width=0,fill=gray!40] (0,0)--(3,1)--(4,3)--(1,2); + \draw[line width=2pt,blue,-stealth](0,0)--(3,1) node[anchor=north + west]{$\boldsymbol{u}$}; + \draw[line width=2pt,red,-stealth](0,0)--(1,2) node[anchor=south east]{$\boldsymbol{v}$}; + \draw[black] (2,1.5)--(-0.5,2.5) node[anchor = east]{$\begin{vmatrix} + u_i & v_i \\ + u_j & v_j + \end{vmatrix} = u_iv_j - v_iu_j$}; +\end{tikzpicture} +\caption{Geometrische Interpretation der Determinante einer 2x2 Matrix\label{figure:det}} +\end{figure} +\newline +Das äussere Produkt besteht nun also aus der Summe + $\sum_{\begin{subarray}{l}i,j=1\\i < j\end{subarray}}^n$ + von Flächen + $\begin{vmatrix} + u_i & v_i \\ + u_j & v_j + \end{vmatrix}$, welche in $\textbf{e}_i\textbf{e}_j$ aufgespannt sind, wie man in \ref{eq:u_wedge_v_5} sieht. +Dieses Produkt $\textbf{e}_i\textbf{e}_j$ der Basisvektoren interpretiert man als Umlaufrichtung. +Wobei die gebildete Fläche in Richtung des ersten Vektors umschritten wird. +Dies ist in \ref{figure:wedge} dargestellt, wobei bei diesem Beispiel die Umlaufrichtung im Gegenuhrzeigersinn ist, da die Fläche in Richtung u umschritten wird. +Diese Fläche mit einer Richtung nennt man in der geometrischen Algebra einen Bivektor, da er eine Art zwei dimensionaler Vektor ist. +\begin{figure} +\centering +\begin{tikzpicture} + \draw[thin,gray!40] (0,0) grid (4,4); + \draw[<->] (0,0)--(4,0) node[right]{$x$}; + \draw[<->] (0,0)--(0,4) node[above]{$y$}; + \draw[line width=0,fill=gray!40] (0,0)--(3,1)--(4,3)--(1,2); + \draw[line width=2pt,blue,-stealth](0,0)--(3,1) node[anchor=north + west]{$\boldsymbol{u}$}; + \draw[line width=2pt,red,-stealth](0,0)--(1,2) node[anchor=south east]{$\boldsymbol{v}$}; + \draw[->] (2.15,1.5) arc (0:310:0.3); + \draw[black] (2,1.5)--(-0.5,2.5) node[anchor = east]{$u\wedge v = \begin{vmatrix} + u_i & v_i \\ + u_j & v_j + \end{vmatrix} e_1e_2 = (u_iv_j - v_iu_j)\textbf{e}_1\textbf{e}_2$}; +\end{tikzpicture} +\caption{Geometrische Interpretation des äusseren Produkt in $\mathbb{R}^2$\label{figure:wedge}} +\end{figure} \ No newline at end of file diff --git a/buch/papers/clifford/4_GeometrischesProdukt.tex b/buch/papers/clifford/4_GeometrischesProdukt.tex new file mode 100644 index 0000000..a19e983 --- /dev/null +++ b/buch/papers/clifford/4_GeometrischesProdukt.tex @@ -0,0 +1,59 @@ +\subsection{Geometrisches Produkt} +Die Multiplikation von zwei Vektoren nennt man in der Clifford Algebra das geometrische Produkt, dieses können wir nun als Summe aus dem Skalar- und dem äusseren Produkt darstellen +\begin{equation} + \textbf{u}\textbf{v} = \textbf{u}\cdot \textbf{v} + \textbf{u} \wedge \textbf{v}. +\end{equation} +Dieses Additionszeichen zwischen diesen zwei Produkten mag vielleicht ein wenig eigenartig wirken, da uns das Skalarprodukt ein Skalar und das äussere Produkt einen Bivektor zurück gibt. Was bedeutet es nun also diese beiden Elemente zu addieren? +Man kann sich die Addition wie bei den komplexen Zahlen vorstellen, wobei die imaginäre Einheit auch nicht explizit zu dem reelen Teil addiert werden kann, sondern die zwei Teile zusammen ein Objekt, eine komplexe Zahl bilden. +Dieses Objekt, also die Summe von verschiedenen Elemente der Clifford Algebra, wird Multivektor genannt. +\begin{definition} +Ein Multivektor besteht aus den verschiedenen Bauteilen, wie zum Beispiel Vektoren, Bivektoren oder Trivektoren (Volumen mit einer Richtung), der Clifford Algebra. +\begin{equation} + M = \sum \left ( \prod a_i\textbf{e}_j \right) +\end{equation} +\end{definition} +Besteht eine Clifford Algebra aus n Basisvektoren so hat sie n Dimensionen, dies wird nicht wie in der linearen Algebra mit $\mathbb{R}^n$ sondern mit $\mathbb{G}^n$ beschrieben. +\begin{beispiel} +Allgemeiner Multivektor in $\mathbb{G}^3$ +\begin{equation} + M = a + + + \underbrace{b\textbf{e}_1 + c\textbf{e}_2 + d\textbf{e}_3}_{\text{Vektorteil}} + + + \underbrace{f\textbf{e}_1\textbf{e}_2 + g\textbf{e}_1\textbf{e}_3 + h\textbf{e}_2\textbf{e}_3 }_{\text{Bivektorteil}} + + + \underbrace{k\textbf{e}_1\textbf{e}_2\textbf{e}_3}_{\text{Trivektorteil}} +\end{equation} +\end{beispiel} +\begin{definition} +Um das Produkt von Basisvektoren in Zukunft darzustellen wird folgende Notation definiert + \begin{equation} + e_ie_j = e_{ij} + \end{equation} +\end{definition} +Nun da das geometrische Produkt vollständig definiert wurde können Multiplikationstabellen für verschiedene Dimensionen $\mathbb{G}^n$ erstellt werden. In \ref{tab:multip} ist dies für $\mathbb{G}^3$ gemacht. +\begin{table} + \caption{Multiplikationstabelle für $\mathbb{G^3}$} + \label{tab:multip} + \begin{center} + \begin{tabular}{ |c|c|c|c|c|c|c|c| } + \hline + 1 & $\textbf{e}_1$ & $\textbf{e}_2$ &$\textbf{e}_3$ & $\textbf{e}_{12}$ & $\textbf{e}_{13}$ & $\textbf{e}_{23}$ & $\textbf{e}_{123}$\\ + \hline + $\textbf{e}_1$ & 1 & $\textbf{e}_{12}$ & $\textbf{e}_{12}$ & $\textbf{e}_2$ & $\textbf{e}_3$ & $\textbf{e}_{123}$ & $\textbf{e}_{23}$\\ + \hline + $\textbf{e}_2$ & $-\textbf{e}_{12}$ & 1 & $\textbf{e}_{23}$ & $-\textbf{e}_1$ & $-\textbf{e}_{123}$ & $\textbf{e}_3$ & $-\textbf{e}_{13}$\\ + \hline + $\textbf{e}_3$ & $-\textbf{e}_{13}$ & $-\textbf{e}_{23}$ & 1 & $\textbf{e}_{123}$ & $-\textbf{e}_1$ & $-\textbf{e}_2$ & $\textbf{e}_{12}$\\ + \hline + $\textbf{e}_{12}$ & -$\textbf{e}_2$ & $\textbf{e}_1$& $\textbf{e}_{123}$ & -1 & $-\textbf{e}_{23}$ & $\textbf{e}_{13}$ & $-\textbf{e}_{3}$\\ + \hline + $\textbf{e}_{13}$ & $-\textbf{e}_{3}$ & $-\textbf{e}_{123}$ & $\textbf{e}_{1}$ & $\textbf{e}_{23}$ & -1 & $-\textbf{e}_{12}$ & $\textbf{e}_{2}$\\ + \hline + $\textbf{e}_{23}$ & $\textbf{e}_{123}$ & $-\textbf{e}_{3}$ & $\textbf{e}_{2}$ & $-\textbf{e}_{13}$ & $\textbf{e}_{12}$ & -1 & $-\textbf{e}_{1}$ \\ + \hline + $\textbf{e}_{123}$ & $\textbf{e}_{23}$ & $-\textbf{e}_{13}$ & $\textbf{e}_{12}$ & $-\textbf{e}_{3}$& $\textbf{e}_{2}$ & $-\textbf{e}_{1}$ & -1 \\ + \hline + \end{tabular} + \end{center} +\end{table} diff --git a/buch/papers/clifford/5_PolareDarstellung.tex b/buch/papers/clifford/5_PolareDarstellung.tex new file mode 100644 index 0000000..80fb49f --- /dev/null +++ b/buch/papers/clifford/5_PolareDarstellung.tex @@ -0,0 +1,29 @@ +\subsection{Polare Darstellung des geometrischen Produktes} +Beide Teile des geometrischen Produktes lassen sich durch trigonometrische Terme beschreiben. Das Skalarprodukt kann als +\begin{equation} + \textbf{u}\cdot \textbf{v} = |\textbf{u}||\textbf{v}|\cos{\alpha} +\end{equation} +beschrieben werden. Wobei $\alpha$ den Winkel zwischen den beiden Vektoren beschreibt. +\newline +Beim äusseren Produkt wurde bereits erwähnt, dass es aus dem Produkt der Fläche des von den zwei Vektoren aufgespannten Parallelogram und einer Umlaufrichtung beschrieben wird. Die Fläche eines Parallelograms lässt sich auch mit einen Sinus Term beschreiben +\begin{equation} + \textbf{u} \wedge \textbf{v} + = + \begin{vmatrix} + u_i & v_i \\ + u_j & v_j + \end{vmatrix}\textbf{e}_i\textbf{e}_j + = + \underbrace{|u||v|\sin{\alpha}}_{\text{Fläche}}\textbf{e}_i\textbf{e}_j +\end{equation} +Wobei die Fläche des Parallelogram auf der von $\textbf{e}_i$ und $\textbf{e}_j$ aufgespannten Ebene liegen.\newline +Nun kann man diese Terme wieder zum geometrischen Produkt vereinen +\begin{equation} + \textbf{u}\textbf{v} + = + |\textbf{u}||\textbf{v}|\cos{(\alpha)} + + + |\textbf{u}||\textbf{v}|\sin{(\alpha)} \textbf{e}_i\textbf{e}_j + = + |\textbf{u}||\textbf{v}|(\cos{(\alpha)} + \sin{(\alpha)}\textbf{e}_i\textbf{e}_j) +\end{equation} \ No newline at end of file diff --git a/buch/papers/clifford/6_Dirac-Matrizen.tex b/buch/papers/clifford/6_Dirac-Matrizen.tex new file mode 100644 index 0000000..e68f0f6 --- /dev/null +++ b/buch/papers/clifford/6_Dirac-Matrizen.tex @@ -0,0 +1,7 @@ +% +% einleitung.tex -- Beispiel-File für die Einleitung +% +% (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +% +\section{Dirac-Matrizen} + diff --git a/buch/papers/clifford/7_Reflektion.tex b/buch/papers/clifford/7_Reflektion.tex new file mode 100644 index 0000000..dfe86b8 --- /dev/null +++ b/buch/papers/clifford/7_Reflektion.tex @@ -0,0 +1,32 @@ +% +% teil1.tex -- Beispiel-File für das Paper +% +% (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +% +\section{Reflektion/ Spiegelung} +Die Spiegelung ist eine grundlegende, geometrische Operation, aus welcher man weitere, wie beispielsweise die später beschriebene Rotation, ableiten kann. Da die Geometrische Algebra für geometrische Anwendungen ausgelegt ist, sollte die Reflektion auch eine einfache, praktische Formulierung besitzen. \\HIER BILD +\subsection{linearen Algebra} +Aus der linearen Algebra ist bekannt, dass man eine Reflektion wie folgt beschreiben kann. +\begin{align} \label{RefLinAlg} + \mathbf{v^{'}} = \mathbf{v} - 2 \cdot \mathbf{v_{\perp u}} +\end{align} +Dabei stellt $\mathbf{u}$ die Spiegelachse dar. +Es scheint für diese Formel aber umständlich zu sein, weitere Reflektionen, mit weiteren Spiegelachsen, anzufügen. Man kann die Abbildung des Vektors auf den Reflektierten Vektor auch als Matrix schreiben, welche aus den Komponenten des zu der Spiegelachse orthonormalen Vektors $\mathbf{\hat{n}}$ besteht. +\\MATRIZEN O(2) und O(3) zeigen\\ +Diese Matrizen gehören der Matrizengruppe $O(n)$ an.... +\subsection{geometrischen Algebra} +Die Geometrische Algebra leitet aus der obigen Formel (\ref{RefLinAlg}) eine einfache und intuitive Form her, welche auch für weitere Operationen einfach erweitert werden kann. +\begin{align} + \mathbf{v'} = \mathbf{uvu^{-1}} +\end{align} +wobei die Inverse eines Vektors so definiert ist, dass multipliziert mit sich selbst das neutrale Element 1 ergibt. +\begin{align} + u^{-1} = \dfrac{u}{|u|^2} \Rightarrow uu^{-1} = 1 +\end{align} +verwendet man für $\mathbf{u}$ nur einen Einheitsvektor $\mathbf{\hat{u}}$, welcher die Länge 1 besitzt, wird somit die Formel reduziert zu einer beidseitigen Multiplikation von $\mathbf{\hat{u}}$. +\begin{align} + \mathbf{v'} = \mathbf{\hat{u}v\hat{u}} +\end{align} +Im Gegensatz zu den Abbildungen in der linearen Algebra, welche in jeder anderen Dimension durch andere Matrizen beschrieben werden müssen, ist es in der geometrischen Algebra immer der gleiche Vorgehensweise. +Zudem ist diese kompakte Schreibweise in der linearen Algebra nicht möglich, da keine Multiplikation von Vektoren definiert ist. +\\BEISPIEL? \ No newline at end of file diff --git a/buch/papers/clifford/8_Rotation.tex b/buch/papers/clifford/8_Rotation.tex new file mode 100644 index 0000000..ebd278c --- /dev/null +++ b/buch/papers/clifford/8_Rotation.tex @@ -0,0 +1,99 @@ +% +% teil2.tex -- Beispiel-File für teil2 +% +% (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +% +\section{Rotation} +Eine Rotation kann man aus zwei, aufeinanderfolgende Reflektionen bilden. Das war für mich zuerst eine verwirrende Aussage, da man aus den vorherig gezeigten Formeln annehmen könnte, dass die Reflektion schon für eine Drehung ausreicht. Obwohl sich die Längen, Winkel und Volumen sich bei einer Reflektion, wie bei einer Rotation, nicht ändert, sind sie doch verschieden, da die Orientierung bei der Reflektion invertiert wird. Stellt man sich beispielsweise ein Objekt in 3D vor und spiegelt dieses an einer Fläche, dann ist es unmöglich nur durch eine Rotation (egal an welchem Punkt) das ursprüngliche Objekt deckungsgleich auf das Gespiegelte zu drehen. Hingegen ist es wiederum möglich ein zweifach gespiegeltes Objekt durch eine Drehung zu erreichen. Das liegt daran, da die Orientierung zwei mal invertiert wurde. +\\BILD + +\subsection{linearen Algebra} +In der linearen Algebra haben wir Drehungen durch die Matrizen der Gruppe $SO(n)$ beschrieben. Die SO(2) werden beispielsweise auf diese Weise gebildet. +\begin{align} + D = + \begin{pmatrix} + cos(\alpha) & sin(\alpha) \\ + -sin(\alpha) & cos(\alpha) + \end{pmatrix} +\end{align} + +\subsection{geometrischen Algebra} +Da wir jetzt aus der Geometrie wissen, dass eine Rotation durch zwei Reflektionen gebildet werden kann, können wir die Rotation einfach herleiten. +\begin{align} \label{rotGA} + v'' = wv'w^{-1} = w(uvu^{-1})w^{-1} +\end{align} +Die Vektoren $\mathbf{w}$ und $\mathbf{u}$ bilden hier wiederum die Spiegelachsen. Diese versuchen wir jetzt noch zu verbessern. Dazu leiten wir zuerst die bekannte Polarform her. (Anmerkung: Hier wird eine Rotation auf der $\mathbf{e_{12}}$ Ebene hergeleitet. Weitere Drehungen können in höheren Dimensionen durch Linearkombinationen von Drehungen in den $\mathbf{e_{ij}}, i\not=j$ Ebenen erreicht werden) +\begin{align} + \mathbf{w} = |w| \left[\cos(\theta_w) e_1 + \sin(\theta_w) e_2\right] +\end{align} +Dabei können wir ausnützen, dass $e_1^2 = 1$ ist. Was nichts ändert wenn wir es einfügen. Zudem klammern wir dann $e_1$ aus. +\begin{align} + \mathbf{w} = |w| \left[\cos(\theta_w) e_1 + \sin(\theta_w) e_1e_1e_2\right] +\end{align} +\begin{align} \label{e1ausklammern} + \mathbf{w} = |w|e_1\left[\cos(\theta_w)+ \sin(\theta_w) e_{12}\right] +\end{align} +Durch die Reihenentwicklung ist es uns jetzt möglich den Term in eckigen Klammern mit der e-Funktion zu schreiben. +\begin{align} + \mathbf{w} = |w|\mathbf{e_1} e^{\theta_w \mathbf{e_{12}}} +\end{align} +Man kann es so interpretieren, dass der Einheitsvektor $e_1$ um die Länge w gestreckt und um $theta_w$ gedreht wird. +Nun werden wir den Effekt von zwei aneinandergereihten Vektoren $(wu)$ betrachten. +\begin{align} + \mathbf{wu} = |w|\mathbf{e_1} e^{\theta_w \mathbf{e_{12}}}||u||\mathbf{e_1} e^{\theta_u \mathbf{e_{12}}} +\end{align} +Um die beiden $\mathbf{e_1}$ zu kürzen, können wir die Reihenfolge des exponential Terms mit $\mathbf{e_1}$ wechseln, indem man bei der Gleichung (\ref{e1ausklammern}), anstatt mit $\mathbf{e_1e_1e_2}$ mit $\mathbf{e_2e_1e_1}$ erweitert. +\begin{align} + \mathbf{w} = |w|\left[\cos(\theta_w)+ \sin(\theta_w) \mathbf{e_2e_1}\right]\mathbf{e_1} +\end{align} +Da $\mathbf{e_2e_1 = -e_{12}}$ können wir einfach den Winkel negieren. +Jetzt können wir wieder $e_1e_1 = 1$ kürzen. Die Längen können als Skalare beliebig verschoben werden und die exponential Terme zusammengefasst werden. +\begin{align} + \mathbf{wu} = |w||u|e^{-\theta_w \mathbf{e_{12}}}\mathbf{e_1}\mathbf{e_1} e^{\theta_u \mathbf{e_{12}}} +\end{align} +\begin{align} + \mathbf{wu} = |w||u|e^{(\theta_u-\theta_w) \mathbf{e_{12}}} +\end{align} +der Term $\mathbf{u^{-1}w^{-1}}$ kann durch die selbe Methode zusammengefasst werden. +\begin{align} + \mathbf{u^{-1}w^{-1}} = \dfrac{1}{|w||u|}e^{(\theta_w-\theta_u) \mathbf{e_{12}}} +\end{align} +Dabei definieren wir den Winkel zwischen den Vektoren $\mathbf{w}$ und $\mathbf{u}$ als $\theta = \theta_w - \theta_u$. Setzten wir nun unsere neuen Erkenntnisse in die Gleichung (\ref{rotGA}) ein. +\begin{align} + \mathbf{v''} = |w||u|e^{-\theta \mathbf{e_{12}}} v \dfrac{1}{|w||u|}e^{\theta \mathbf{e_{12}}} +\end{align} +HIER DEFINITION/IST WICHTIGE FORMEL +\begin{align} + \mathbf{v''} = e^{-\theta \mathbf{e_{12}}} v e^{\theta \mathbf{e_{12}}} +\end{align} +Wir wissen nun, dass das diese beidseitige Multiplikation die Länge von $\mathbf{v}$ nicht verändert, da sich die Längen von $\mathbf{w}$ und $\mathbf{u}$ kürzen. Betrachten wir nun den Effekt der Exponentialterme auf $\mathbf{v}$. Dabei Teilen wir den Vektor $\mathbf{v}$ auf in einen Anteil $\mathbf{v_\parallel}$, welcher auf der Ebene $\mathbf{e_{12}}$ liegt, und einen Anteil $\mathbf{v_\perp}$, welcher senkrecht zu der Ebene steht. +\begin{align} \label{RotAufPerpPar} + \mathbf{v''} = e^{-\theta \mathbf{e_{12}}} (\mathbf{v_\perp + v_\parallel}) e^{\theta \mathbf{e_{12}}} +\end{align} +\begin{align} + \mathbf{v''} = e^{-\theta \mathbf{e_{12}}} \mathbf{v_\perp} e^{\theta \mathbf{e_{12}}} + e^{-\theta \mathbf{e_{12}}} \mathbf{v_\parallel} e^{\theta \mathbf{e_{12}}} +\end{align} +Auf eine allgemeine Herleitung wird hier zwar verzichtet, aber man kann zeigen, dass die Reihenfolge so vertauscht werden kann. Der Winkel wird dabei beim parallelen Term negiert. +\begin{align} + \mathbf{v''} = \mathbf{v_\perp} e^{-\theta \mathbf{e_{12}}} e^{\theta \mathbf{e_{12}}} + \mathbf{v_\parallel} e^{-(-\theta) \mathbf{e_{12}}} e^{\theta \mathbf{e_{12}}} +\end{align} +\begin{align} + \mathbf{v''} = \mathbf{v_\perp} + \mathbf{v_\parallel} e^{2\theta \mathbf{e_{12}}} +\end{align} +Man kann an dieser Gleichung sehen, dass nur der parallele Anteil des Vektors $\mathbf{v}$ auf der Ebene $\mathbf{e_{12}}$ um $2\theta$ gedreht wird. Der senkrechte Anteil bleibt gleich. Wichtig dabei zu sehen ist, dass nur der Winkel zwischen den Vektoren $\mathbf{w}$ und $\mathbf{u}$ von Bedeutung ist. Die Länge und Richtung der einzelnen Vektoren spielt keine Rolle. +\\BEISPIEL +\begin{align} + \begin{split} + &\mathbf{v} = 1\mathbf{e_1} + 2\mathbf{e_2} + 3\mathbf{e_3}\quad\Rightarrow\quad \mathbf{v_\parallel} = 1\mathbf{e_1} + 2\mathbf{e_2}; \quad \mathbf{v_\perp} = 3\mathbf{e_3}\\ &\mathbf{wu} = 1e^{(-\pi/2) \mathbf{e_{12}}} = 1[\cos(-\pi/2)\mathbf{e_1}+\sin(-\pi/2)\mathbf{e_2}] = -\mathbf{e_2}; \\ &\mathbf{u^{-1}w^{-1}} = 1e^{(\pi/2) \mathbf{e_{12}}} = \mathbf{e_2} + \end{split} +\end{align} +\begin{align} + \begin{split} + \mathbf{v''} = &\mathbf{(wu)v(u^{-1}w^{-1})} \\ + &-\mathbf{e_2} (1\mathbf{e_1} + 2\mathbf{e_2} + 3\mathbf{e_3}) \mathbf{e_2} \\ + & -1\mathbf{e_2e_1e_2} - 2\mathbf{e_2e_2e_2} - 3\mathbf{e_2e_3e_2} \\ + & 1\mathbf{e_2e_2e_1} - 2\mathbf{e_2} + 3\mathbf{e_2e_2e_3} \\ + & 1\mathbf{e_1} - 2\mathbf{e_2} + 3\mathbf{e_3} + \end{split} +\end{align} +Man sieht, dass sich der Vektor $\mathbf{v_\parallel}$ sich um $2\cdot90^\circ$ gedreht hat und der Vektor $\mathbf{v_\perp}$ unverändert blieb. \ No newline at end of file diff --git a/buch/papers/clifford/9_KomplexeZahlen.tex b/buch/papers/clifford/9_KomplexeZahlen.tex new file mode 100644 index 0000000..735eead --- /dev/null +++ b/buch/papers/clifford/9_KomplexeZahlen.tex @@ -0,0 +1,27 @@ +% +% teil3.tex -- Beispiel-File für Teil 3 +% +% (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +% +\section{komplexe Zahlen} +Die komplexen Zahlen finden eine Vielzahl von Anwendungsgebiete in den Ingenieurwissenschaften. Das liegt daran, weil die komplexen Zahlen Rotationen und Schwingungen gut beschreiben können. Nachdem vorherigen Kapitel überrascht es wahrscheinlich nicht viele, dass es möglich ist Komplexe Zahlen in der geometrischen Algebra darzustellen. Sie können durch die geraden Grade der 2 Dimensionalen geometrischen Algebra vollständig beschrieben werden: $\mathbb{G}_2^+ \cong \mathbb{C}$. Das bedeutet eine komplexe Zahl kann durch ein Skalar (Grade 0) und einem Bivektor (Grade 2) dargestellt werden. Als Abkürzung nehme ich die Bezeichnung $g_n \in \mathbb{G}_2^+$. +\begin{align} + a_0 + a_1 j \cong a_0 + a_1 e_{12} = g_n;\quad a_0, a_1 \in \mathbb{R} +\end{align} +oder in Polarform. +\begin{align} + |r|e^{\theta j} \cong |r|e^{\theta e_{12}} = g_n; \quad r, \theta \in \mathbb{R} +\end{align} +Man beachte, dass wenn wir, wie bei den komplexen Zahlen, Elemente von $\mathbb{G}_2^+$ miteinander Multiplizieren, ist es nicht, wie im Kapitel Rotation bei der Formel (\ref{rotGA})beschrieben, eine Multiplikation von zwei $g_n$ mit einem Vektor. Im 2 dimensionalen bewirken beide Multiplikationen grundsätzlich das Gleiche (eine Drehstreckung), aber die Multiplikation von mehreren $g_n$ ist kommutativ, wie wir es von den komplexen zahlen kennen. +\begin{align} + \begin{split} + &(a + b \mathbf{e_{12}})(c + d \mathbf{e_{12}}) = (c + d \mathbf{e_{12}})(a + b \mathbf{e_{12}})\\ + &(a + b \mathbf{e_{12}})(x\mathbf{e_1}+y\mathbf{e_2})(c + d \mathbf{e_{12}}) \not= (a + b \mathbf{e_{12}})(c + d \mathbf{e_{12}})(x\mathbf{e_1}+y\mathbf{e_2}) + \end{split} +\end{align} +Um später die Auswirkung der Quaternionen besser zu verstehen, möchte ich kurz darauf eingehen, was ein $g_n$ für eine Auswirkung auf einen Vektor hat. +Wir kennen diesen Effekt schon von den komplexen Zahlen. Wenn eine komplexe Zahl $c_1=a+bj$ mit einer zweiten $c_2=c+dj$ multipliziert wird, dann kann man diese so aufteilen. +\begin{align} + c = (a + bj)(c + dj) = c\cdot(a+bj) + dj\cdot(a+bj) +\end{align} +Wobei $c\cdot(a+bj)$ die jetzige komplexe Zahl $c_1$ um den Faktor $c$ steckt und $dj\cdot(a+bj)$ die um 90° im gegenuhrzeigersinn gedrehte Zahl $c_1$ um den Faktor $d$ streckt. Diese Anteile addiert ergeben, dann den um $c_2$ drehgestreckten Vektor $c_1$. Die wirklichen Vorteile der geometrischen Algebra werden sich aber erst bei den Quaternionen zeigen. diff --git a/buch/papers/clifford/main.tex b/buch/papers/clifford/main.tex index 5533c55..d94e065 100644 --- a/buch/papers/clifford/main.tex +++ b/buch/papers/clifford/main.tex @@ -4,9 +4,9 @@ % (c) 2020 Hochschule Rapperswil % \chapter{Thema\label{chapter:clifford}} -\lhead{Thema} +\lhead{Clifford Algebra} \begin{refsection} -\chapterauthor{Hans Muster} +\chapterauthor{Thierry Schwaller, Marius Baumann} Ein paar Hinweise für die korrekte Formatierung des Textes \begin{itemize} @@ -27,10 +27,17 @@ Bilden Sie auch für Formeln kurze Zeilen, einerseits der besseren Übersicht wegen, aber auch um GIT die Arbeit zu erleichtern. \end{itemize} -\input{papers/clifford/teil0.tex} -\input{papers/clifford/teil1.tex} -\input{papers/clifford/teil2.tex} -\input{papers/clifford/teil3.tex} +\input{0_ElevatorPitch} +\input{1_Vektordarstellung} +\input{2_QuadratVektoren} +\input{3_MultiplikationVektoren} +\input{4_GeometrischesProdukt} +\input{5_PolareDarstellung} +\input{6_Dirac-Matrizen} +\input{7_Reflektion} +\input{8_Rotation} +\input{9_KomplexeZahlen} +\input{10_Quaternionen} \printbibliography[heading=subbibliography] \end{refsection} diff --git a/buch/papers/clifford/packages.tex b/buch/papers/clifford/packages.tex index 8abcef1..f6e94e0 100644 --- a/buch/papers/clifford/packages.tex +++ b/buch/papers/clifford/packages.tex @@ -7,4 +7,25 @@ % if your paper needs special packages, add package commands as in the % following example %\usepackage{packagename} - +\usepackage[utf8]{inputenc} +\usepackage{a4wide} +\usepackage{ngerman} +\usepackage{tikz} +\usepackage{mathdots} +\usepackage{amssymb} +\usepackage{amsmath} +\usepackage{amsthm} +\newtheorem{definition}{Definition}[chapter] +\newtheorem{beispiel}[definition]{Beispiel} +\newtheorem{bemerkung}[definition]{Bemerkung} +\newtheorem{lemma}[definition]{Lemma} +\newtheorem{satz}[definition]{Satz} +\newtheorem{hauptsatz}[definition]{Hauptsatz} +\newtheorem{corollar}[definition]{Korollar} +\usepackage[german]{babel} +\usepackage[T1]{fontenc} +\usepackage{fullpage} +\usepackage{graphicx} +\usepackage{float} +\usepackage{colortbl} +\usepackage{multirow} \ No newline at end of file diff --git a/buch/papers/clifford/papers/clifford/teil0.tex b/buch/papers/clifford/papers/clifford/teil0.tex new file mode 100644 index 0000000..e69de29 diff --git a/buch/papers/clifford/teil0.tex b/buch/papers/clifford/teil0.tex deleted file mode 100644 index ac943f4..0000000 --- a/buch/papers/clifford/teil0.tex +++ /dev/null @@ -1,22 +0,0 @@ -% -% einleitung.tex -- Beispiel-File für die Einleitung -% -% (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil -% -\section{Teil 0\label{clifford:section:teil0}} -\rhead{Teil 0} -Lorem ipsum dolor sit amet, consetetur sadipscing elitr, sed diam -nonumy eirmod tempor invidunt ut labore et dolore magna aliquyam -erat, sed diam voluptua \cite{clifford:bibtex}. -At vero eos et accusam et justo duo dolores et ea rebum. -Stet clita kasd gubergren, no sea takimata sanctus est Lorem ipsum -dolor sit amet. - -Lorem ipsum dolor sit amet, consetetur sadipscing elitr, sed diam -nonumy eirmod tempor invidunt ut labore et dolore magna aliquyam -erat, sed diam voluptua. -At vero eos et accusam et justo duo dolores et ea rebum. Stet clita -kasd gubergren, no sea takimata sanctus est Lorem ipsum dolor sit -amet. - - diff --git a/buch/papers/clifford/teil1.tex b/buch/papers/clifford/teil1.tex deleted file mode 100644 index 0674afb..0000000 --- a/buch/papers/clifford/teil1.tex +++ /dev/null @@ -1,55 +0,0 @@ -% -% teil1.tex -- Beispiel-File für das Paper -% -% (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil -% -\section{Teil 1 -\label{clifford:section:teil1}} -\rhead{Problemstellung} -Sed ut perspiciatis unde omnis iste natus error sit voluptatem -accusantium doloremque laudantium, totam rem aperiam, eaque ipsa -quae ab illo inventore veritatis et quasi architecto beatae vitae -dicta sunt explicabo. -Nemo enim ipsam voluptatem quia voluptas sit aspernatur aut odit -aut fugit, sed quia consequuntur magni dolores eos qui ratione -voluptatem sequi nesciunt -\begin{equation} -\int_a^b x^2\, dx -= -\left[ \frac13 x^3 \right]_a^b -= -\frac{b^3-a^3}3. -\label{clifford:equation1} -\end{equation} -Neque porro quisquam est, qui dolorem ipsum quia dolor sit amet, -consectetur, adipisci velit, sed quia non numquam eius modi tempora -incidunt ut labore et dolore magnam aliquam quaerat voluptatem. - -Ut enim ad minima veniam, quis nostrum exercitationem ullam corporis -suscipit laboriosam, nisi ut aliquid ex ea commodi consequatur? -Quis autem vel eum iure reprehenderit qui in ea voluptate velit -esse quam nihil molestiae consequatur, vel illum qui dolorem eum -fugiat quo voluptas nulla pariatur? - -\subsection{De finibus bonorum et malorum -\label{clifford:subsection:finibus}} -At vero eos et accusamus et iusto odio dignissimos ducimus qui -blanditiis praesentium voluptatum deleniti atque corrupti quos -dolores et quas molestias excepturi sint occaecati cupiditate non -provident, similique sunt in culpa qui officia deserunt mollitia -animi, id est laborum et dolorum fuga \eqref{000tempmlate:equation1}. - -Et harum quidem rerum facilis est et expedita distinctio -\ref{clifford:section:loesung}. -Nam libero tempore, cum soluta nobis est eligendi optio cumque nihil -impedit quo minus id quod maxime placeat facere possimus, omnis -voluptas assumenda est, omnis dolor repellendus -\ref{clifford:section:folgerung}. -Temporibus autem quibusdam et aut officiis debitis aut rerum -necessitatibus saepe eveniet ut et voluptates repudiandae sint et -molestiae non recusandae. -Itaque earum rerum hic tenetur a sapiente delectus, ut aut reiciendis -voluptatibus maiores alias consequatur aut perferendis doloribus -asperiores repellat. - - diff --git a/buch/papers/clifford/teil2.tex b/buch/papers/clifford/teil2.tex deleted file mode 100644 index bbcefb0..0000000 --- a/buch/papers/clifford/teil2.tex +++ /dev/null @@ -1,40 +0,0 @@ -% -% teil2.tex -- Beispiel-File für teil2 -% -% (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil -% -\section{Teil 2 -\label{clifford:section:teil2}} -\rhead{Teil 2} -Sed ut perspiciatis unde omnis iste natus error sit voluptatem -accusantium doloremque laudantium, totam rem aperiam, eaque ipsa -quae ab illo inventore veritatis et quasi architecto beatae vitae -dicta sunt explicabo. Nemo enim ipsam voluptatem quia voluptas sit -aspernatur aut odit aut fugit, sed quia consequuntur magni dolores -eos qui ratione voluptatem sequi nesciunt. Neque porro quisquam -est, qui dolorem ipsum quia dolor sit amet, consectetur, adipisci -velit, sed quia non numquam eius modi tempora incidunt ut labore -et dolore magnam aliquam quaerat voluptatem. Ut enim ad minima -veniam, quis nostrum exercitationem ullam corporis suscipit laboriosam, -nisi ut aliquid ex ea commodi consequatur? Quis autem vel eum iure -reprehenderit qui in ea voluptate velit esse quam nihil molestiae -consequatur, vel illum qui dolorem eum fugiat quo voluptas nulla -pariatur? - -\subsection{De finibus bonorum et malorum -\label{clifford:subsection:bonorum}} -At vero eos et accusamus et iusto odio dignissimos ducimus qui -blanditiis praesentium voluptatum deleniti atque corrupti quos -dolores et quas molestias excepturi sint occaecati cupiditate non -provident, similique sunt in culpa qui officia deserunt mollitia -animi, id est laborum et dolorum fuga. Et harum quidem rerum facilis -est et expedita distinctio. Nam libero tempore, cum soluta nobis -est eligendi optio cumque nihil impedit quo minus id quod maxime -placeat facere possimus, omnis voluptas assumenda est, omnis dolor -repellendus. Temporibus autem quibusdam et aut officiis debitis aut -rerum necessitatibus saepe eveniet ut et voluptates repudiandae -sint et molestiae non recusandae. Itaque earum rerum hic tenetur a -sapiente delectus, ut aut reiciendis voluptatibus maiores alias -consequatur aut perferendis doloribus asperiores repellat. - - diff --git a/buch/papers/clifford/teil3.tex b/buch/papers/clifford/teil3.tex deleted file mode 100644 index f50d42d..0000000 --- a/buch/papers/clifford/teil3.tex +++ /dev/null @@ -1,40 +0,0 @@ -% -% teil3.tex -- Beispiel-File für Teil 3 -% -% (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil -% -\section{Teil 3 -\label{clifford:section:teil3}} -\rhead{Teil 3} -Sed ut perspiciatis unde omnis iste natus error sit voluptatem -accusantium doloremque laudantium, totam rem aperiam, eaque ipsa -quae ab illo inventore veritatis et quasi architecto beatae vitae -dicta sunt explicabo. Nemo enim ipsam voluptatem quia voluptas sit -aspernatur aut odit aut fugit, sed quia consequuntur magni dolores -eos qui ratione voluptatem sequi nesciunt. Neque porro quisquam -est, qui dolorem ipsum quia dolor sit amet, consectetur, adipisci -velit, sed quia non numquam eius modi tempora incidunt ut labore -et dolore magnam aliquam quaerat voluptatem. Ut enim ad minima -veniam, quis nostrum exercitationem ullam corporis suscipit laboriosam, -nisi ut aliquid ex ea commodi consequatur? Quis autem vel eum iure -reprehenderit qui in ea voluptate velit esse quam nihil molestiae -consequatur, vel illum qui dolorem eum fugiat quo voluptas nulla -pariatur? - -\subsection{De finibus bonorum et malorum -\label{clifford:subsection:malorum}} -At vero eos et accusamus et iusto odio dignissimos ducimus qui -blanditiis praesentium voluptatum deleniti atque corrupti quos -dolores et quas molestias excepturi sint occaecati cupiditate non -provident, similique sunt in culpa qui officia deserunt mollitia -animi, id est laborum et dolorum fuga. Et harum quidem rerum facilis -est et expedita distinctio. Nam libero tempore, cum soluta nobis -est eligendi optio cumque nihil impedit quo minus id quod maxime -placeat facere possimus, omnis voluptas assumenda est, omnis dolor -repellendus. Temporibus autem quibusdam et aut officiis debitis aut -rerum necessitatibus saepe eveniet ut et voluptates repudiandae -sint et molestiae non recusandae. Itaque earum rerum hic tenetur a -sapiente delectus, ut aut reiciendis voluptatibus maiores alias -consequatur aut perferendis doloribus asperiores repellat. - - -- cgit v1.2.1 From 401325ee8d395ec4de27f4dcede73e860f3e28a8 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: "User-PC\\User" Date: Mon, 31 May 2021 10:47:48 +0200 Subject: =?UTF-8?q?=C3=9Cberarbeitung=20und=20Verbesserung=20der=20Kapitel?= =?UTF-8?q?=20Bearbeitung=20Literaturverzeichnis=20(im=20Literaturverzeich?= =?UTF-8?q?nis=20noch=20nicht=20alles=20korrekt)?= MIME-Version: 1.0 Content-Type: text/plain; charset=UTF-8 Content-Transfer-Encoding: 8bit --- buch/papers/spannung/Einleitung.tex | 81 ++++++++----------- buch/papers/spannung/references.bib | 49 +++++++---- buch/papers/spannung/teil0.tex | 70 ++++++++-------- buch/papers/spannung/teil1.tex | 37 +++++---- buch/papers/spannung/teil2.tex | 156 +++++++++++++++++------------------- buch/papers/spannung/teil3.tex | 107 +++++++++++++------------ buch/papers/spannung/teil4.tex | 44 ++++++---- 7 files changed, 281 insertions(+), 263 deletions(-) diff --git a/buch/papers/spannung/Einleitung.tex b/buch/papers/spannung/Einleitung.tex index cf6e916..c80db64 100644 --- a/buch/papers/spannung/Einleitung.tex +++ b/buch/papers/spannung/Einleitung.tex @@ -1,15 +1,18 @@ \section{Einleitung\label{spannung:section:Einleitung}} +\rhead{Einleitung} +Das Hook'sche Gesetz beschreibt die Beziehung von Spannung und Dehnung von linear-elastischen Materialien im Eindimensionalen. In diesem Kapitel geht es darum das Hook'sche Gesetz im Dreidimensionalen zu beschreiben. -Dieses beschreibt die Beziehung von Spannung und Dehnung von linear elastischen Materialien im Eindimensionalen. Durch variable Krafteinwirkungen entstehen in jedem Punkt des Materials eine Vielzahl an unterschiedlichen Spannungen. -Jeder erdenkliche Punkt im Dreidimensionalen beschreibt daher einen entsprechenden individuellen Spannungszustand. +In jedem erdenklichen Punkt im Dreidimensionalen herrscht daher ein entsprechender individueller Spannungszustand. Um das Hook'sche Gesetz für den 3D Spannungszustand formulieren zu können, reichen Skalare nicht aus. Darum werden Vektoren, Matrizen und Tensoren zur Hilfe gezogen. -Diese allgemeine Spannungsformel ist Grundlage für Computerprogramme und geotechnische Versuche, wie der Oedometer-Versuch. +Mit diesen lässt sich eine Spannungsformel für den 3D Spannungszustand bilden. +Diese Spannungsformel ist Grundlage für Computerprogramme und geotechnische Versuche, wie der Oedometer-Versuch. Um die mathematische Untersuchung vorzunehmen, beschäftigt man sich zuerst mit den spezifischen Gegebenheiten und Voraussetzungen. -Ebenfalls gilt es ein paar wichtige Begriffe und deren mathematischen Zeichen einzuführen, -damit sich den Berechnungen schlüssig folgen lässt. +Ebenfalls gilt es ein paar wichtige Begriffe und deren mathematischen Zeichen einzuführen. +In diesem Kapitel gehen wir auch auf die Zusammenhänge von Spannung, Dehnungen und Verformungen an elastischen Materialien ein, +wie sie in gängigen Lehrbüchern der Mechanik oder der Geotechnik behandelt werden. z. B. [\cite{spannung:Grundlagen der Geotechnik}] \section{Spannungsausbreitung\label{spannung:section:Spannungsausbreitung}} \rhead{Spannungsausbreitung} @@ -21,30 +24,34 @@ Belastet man den Boden mit einer Spannung \sigma = \frac{F}{A} +, \] -, so wird diese in den Boden geleitet und von diesem kompensiert. -Im Boden entstehen unterschiedlich hohe Zusatzspannung. -Die Zusatzspannung scheint sich räumlich und berechenbar im Boden auszubreiten. +so wird diese in den Boden geleitet und von diesem kompensiert. +Im Boden entstehen unterschiedlich hohe Zusatzspannungen. +Diese Zusatzspannung breitet sich räumlich im Boden aus. Im Falle einer konstanten Flächenlast $\sigma$ (siehe Abbildung 1.1) breitet sich die Zusatzspannung zwiebelartig aus. -Mit der Tiefe $t$ nimmt diese permanent ab (siehe Abbildung 1.2). -Wie diese Geometrie der Ausbreitung ist wird durch viele Modelle und Ansätze näherungsweise beschrieben. -Diese Zusatzspannung $\sigma$ ist aber sicher abhängig von $(x,y,t)$. \begin{figure} \centering - \includegraphics[width=0.5\linewidth,keepaspectratio]{papers/spannung/Grafiken/Bild4.png} - \caption{Ausbreitung der Zusatzspannung im Boden} + \includegraphics[width=0.4\linewidth,keepaspectratio]{papers/spannung/Grafiken/Bild4.png} + \caption{Ausbreitung der Zusatzspannung im Boden infolge einfacher Flächenlast} \label{fig:Bild4} \end{figure} +Mit der Tiefe $t$ nimmt diese permanent ab (siehe Abbildung 1.2). +Wie diese Geometrie der Ausbreitung ist, kann durch viele Modelle und Ansätze näherungsweise beschrieben werden. +Diese Zusatzspannung $\sigma$ ist im Wesentlichen abhängig von $(x,y,t)$. +Je nach Modell werden noch andere Parameter berücksichtigt. +Das können beispielsweise jenste Bodenkennwerte oder auch der Wassergehalt sein. + \begin{figure} \centering - \includegraphics[width=0.5\linewidth,keepaspectratio]{papers/spannung/Grafiken/Bild5.png} - \caption{Funktionen Spannung und Dehnung} + \includegraphics[width=0.35\linewidth,keepaspectratio]{papers/spannung/Grafiken/Bild5.png} + \caption{Funktionen der Spannung und Dehnung im Zusammenhang mit der Tiefe} \label{fig:Bild5} \end{figure} -Bei jeder dieser Zusatzspannung geht eine entsprechende Zusatzdehnung einher, welche eine Setzung bedeutet. +Bei jeder dieser Zusatzspannung geht eine entsprechende Zusatzdehnung des Bodens einher, welche eine Setzung bedeutet. Im einfachsten Fall kann modellhaft mit \[ \varepsilon @@ -58,43 +65,25 @@ s \int_{0}^{\infty}\varepsilon\enspace dt \] berechnet werden mit: -\[ -\varepsilon -= -\text{Dehnung [$-$]} -\] -\[ -\sigma -= -\text{Spannung [\si{\kilo\pascal}]} -\] -\[ -E -= -\text{Elastizitätsmodul; Young-Modul [\si{\kilo\pascal}]} -\] -\[ -t -= -\text{Tiefe [\si{\meter}]} -\] -\[ -s -= -\text{Setzung, Absenkung [m]} -\] - +\begin{align*} + \varepsilon &= \text{Dehnung [$-$]} \\ + \sigma &= \text{Spannung [\si{\kilo\pascal}]} \\ + E &= \text{Elastizitätsmodul; Young-Modul [\si{\kilo\pascal}]}\\ + t &= \text{Tiefe [\si{\meter}]} \\ + s &= \text{Setzung, Absenkung [m].} +\end{align*} +Diese Zusammenhänge sind wie erwähnt unter anderem im Lehrbuch [\cite{spannung:Grundlagen der Geotechnik}] beschrieben. In der praktischen Geotechnik wird man allerdings weitaus schwierigere Situationen antreffen. Ein Beispiel wäre eine Baugrube mit einem Baugrubenabschluss, wo ein Teil des Bodens abgetragen ist (siehe Abbildung 1.3). Die Ausbreitung der Zusatzspannung $\sigma(x,y,t)$ würde hier deutlich komplizierter ausfallen. Dies bedeutet auch eine komplexere Setzung der Bodenoberfläche infolge einer Flächenlast $\sigma$. -Aus allen zusätzlichen Spannungen müssen die adäquaten Dehnung mit Hilfe einer Spannungsgleichung berechnet werden. -Diese beruht auf Annahmen nach Hooke auf einem linear elastischen Boden. +Aus allen zusätzlichen Spannungen müssen die adäquaten Dehnungen mit Hilfe einer Spannungsgleichung berechnet werden. +Diese beruht auf Annahmen nach Hooke auf einem linear-elastischen Boden. Generell wird im Ingenieurwesen versucht Phänomene möglichst nach dem Hook'schen Gesetz abbilden zu können. \begin{figure} \centering - \includegraphics[width=0.5\linewidth,keepaspectratio]{papers/spannung/Grafiken/Bild3.png} - \caption{Beispiel Lastauftrag auf Boden} + \includegraphics[width=0.45\linewidth,keepaspectratio]{papers/spannung/Grafiken/Bild3.png} + \caption{Beispiel eines Lastauftrags auf den Boden bei einer komplexeren Situation, welches kompliziertere Spannungsausbreitung zur Folge hat} \label{fig:Bild3} \end{figure} \ No newline at end of file diff --git a/buch/papers/spannung/references.bib b/buch/papers/spannung/references.bib index ed5703c..090e3c3 100644 --- a/buch/papers/spannung/references.bib +++ b/buch/papers/spannung/references.bib @@ -4,27 +4,46 @@ % (c) 2020 Autor, Hochschule Rapperswil % -@online{spannung:bibtex, - title = {BibTeX}, - url = {https://de.wikipedia.org/wiki/BibTeX}, - date = {2020-02-06}, - year = {2020}, - month = {2}, +@online{spannung:Tensor, + title = {Tensor}, + url = {https://de.wikipedia.org/wiki/Tensor}, + date = {2021-05-29}, + year = {2021}, + month = {5}, day = {6} } -@book{spannung:numerical-analysis, - title = {Numerical Analysis}, - author = {David Kincaid and Ward Cheney}, - publisher = {American Mathematical Society}, - year = {2002}, - isbn = {978-8-8218-4788-6}, - inseries = {Pure and applied undegraduate texts}, - volume = {2} +@online{spannung:Voigtsche Notation, + title = {Voigtsche Notation}, + url = {https://de.wikipedia.org/wiki/Voigtsche_Notation}, + date = {2021-05-29}, + year = {2021}, + month = {5}, + day = {6} +} + +@book{spannung:Grundlagen der Geotechnik, + title = {Grundlagen der Geotechnik}, + author = {Hans-Henning Schmidt and Roland F. Buchmaier and Carola Vogt-Breyer}, + publisher = {Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH}, + year = {2017}, + isbn = {978-3-658-14930-7}, + inseries = {Geotechnik nach Eurocode}, + volume = {5} +} + +@book{spannung:Stoffgesetze und numerische Modellierung in der Geotechnik, + title = {Stoffgesetze und numerische Modellierung in der Geotechnik}, + author = {Carlo Rabaiotti and Alessio Höttges}, + publisher = {Hochschule Rapperswil}, + year = {2021}, + isbn = {}, + inseries = {}, + volume = {} } @article{spannung:mendezmueller, - author = { Tabea Méndez and Andreas Müller }, + author = { Tabea Méndez and Andreas Müller }, title = { Noncommutative harmonic analysis and image registration }, journal = { Appl. Comput. Harmon. Anal.}, year = 2019, diff --git a/buch/papers/spannung/teil0.tex b/buch/papers/spannung/teil0.tex index be837ac..ffc9009 100644 --- a/buch/papers/spannung/teil0.tex +++ b/buch/papers/spannung/teil0.tex @@ -1,48 +1,47 @@ -\section{Einachsiger Spannungszustand\label{spannung:section:Einachsiger Spannungsustand}} -\rhead{Einachsiger Spannungszustand} -Ein Spannungszustand beschreibt alle Spannungen, welche in einem beliebigen Punkt im Körper wirken (siehe Abbildung 1.4). +\section{Der Spannungszustand\label{spannung:section:Der Spannungsustand}} +\rhead{Der Spannungszustand} +Ein Spannungszustand ist durch alle Spannungen, welche in einem beliebigen Punkt im Körper wirken, definiert (siehe Abbildung 1.4). Änderungen der äusseren Kräfte verändern die inneren Spannungszustände im Material. Um alle Spannungen eines Punktes darstellen zu können, wird ein infinitesimales Bodenelement in Form eines Würfels modellhaft vorgestellt. Man spricht auch von einem Elementarwürfel, da dieser elementar klein ist. \begin{figure} \centering - \includegraphics[width=0.5\linewidth,keepaspectratio]{papers/spannung/Grafiken/Bild2.png} + \includegraphics[width=0.4\linewidth,keepaspectratio]{papers/spannung/Grafiken/Bild2.png} \caption{Infinitesimales Bodenelement mit den 9 Spannungen} - \label{fig:infintesimaler-wurfel} + \label{fig:Bild2} \end{figure} -Es werden jeweils drei Seiten dieses Würfels betrachtet, wobei die drei gegenüberliegenden Seiten die selben Spannungen aufweisen. -Das infinitesimale Bodenteilchen hat die Koordinaten $1$, $2$, $3$ muss sich zwingend im Gleichgewicht befinden. -So sind insgesamt 9 verschiedene Spannungen möglich, wobei 3 Normal- und 6 Schubspannungen sind. -Normalspannung wirken normal (mit rechtem Winkel) zur angreifenden Fläche und Schubspannungen parallel zur angreifenden Fläche. -Alle Beträge dieser 9 Spannungen am Elementarwürfel bilden den Spannungszustand. +Es werden jeweils drei Seiten dieses Würfels betrachtet, wobei die drei gegenüberliegenden Seiten im Betrag die selben Spannungen aufweisen, +sodass der Elementarwürfel im Gleichgewicht ist. +Wäre dieses Gleichgewicht nicht vorhanden, käme es zu Verschiebungen und Drehungen. +Das infinitesimale Bodenteilchen hat die Koordinaten $1$, $2$, $3$. +Veränderungen der Normalspannungen können durch Schubspannungen kompensiert werden und umgekehrt. +So sind insgesamt neun verschiedene Spannungen möglich, wobei drei Normal- und sechs Schubspannungen sind. +Normalspannungen wirken normal (mit rechtem Winkel) zur angreifenden Fläche und Schubspannungen parallel zur angreifenden Fläche. +Alle Beträge dieser neun Spannungen am Elementarwürfel bilden den Spannungszustand. Daraus können die äquivalenten Dehnungen $\varepsilon$ mit Hilfe des Hook'schen Gesetz berechnet werden. +Daher gibt es auch den entsprechenden Dehnungszustand. -\begin{figure} - \centering - \includegraphics[width=0.5\linewidth,keepaspectratio]{papers/spannung/Grafiken/Bild1.png} - \caption{1D Spannungszustand aus einer quaderförmigen Bodenprobe} - \label{fig:infintesimaler-wurfel} -\end{figure} -Im einachsigen Spannungszustand herrscht nur die Normalspannung $\sigma_{11}$ (siehe Abbildung). +\section{Spannungszustand\label{spannung:section:Spannungsustand}} +\rhead{Spannungszustand} + +Im einachsigen Spannungszustand herrscht nur die Normalspannung $\sigma_{11}$ (siehe Abbildung 1.5). Das Hook'sche Gesetz beschreibt genau diesen 1D Spannungszustand. Nach Hooke gilt: \[ F \sim \Delta l -\] . -Teilt man beide Seiten mit den Konstanten $A$ und $l_0$ erhält man +\] +Teilt man beide Seiten durch die Konstanten $A$ und $l_0$, erhält man \[ \frac{F}{A} = \sigma \sim -\] -\[ \varepsilon = \frac{\Delta l}{l_0} @@ -52,22 +51,21 @@ und somit \sigma \sim \varepsilon +, \] -. -Mit: -\[ -l_0 -= -\text{Länge zu Beginn [\si{\meter}]} -\] -\[ -A -= -\text{Fläche [\si{\meter\squared}]} -\] - -Diese Beziehung gilt bei linear elastischen Materialien, welche reversibel sind und nicht dauerhaft verformt werden. +mit +\begin{align*} + l_0 &= \text{Länge zu Beginn [\si{\meter}]} \\ + A &= \text{Fläche [\si{\meter\squared}].} +\end{align*} +Diese Beziehung gilt bei linear-elastischen Materialien, welche reversible Verformungen zulassen. Es ist praktisch die relative Dehnung $\varepsilon$ anzugeben und nicht eine absolute Längenänderung $\Delta l$. +\begin{figure} + \centering + \includegraphics[width=0.35\linewidth,keepaspectratio]{papers/spannung/Grafiken/Bild1.png} + \caption{1D Spannungszustand aus einer quaderförmigen Bodenprobe} + \label{fig:Bild1} +\end{figure} Mithilfe vom Elastizitätsmodul $E$ als Proportionalitätskonstante lässt sich der eindimensionale Fall mit \[ \sigma @@ -75,7 +73,7 @@ Mithilfe vom Elastizitätsmodul $E$ als Proportionalitätskonstante lässt sich E\cdot\varepsilon \] beschreiben. -Im Falle, dass der E-Modul nicht konstant ist, kann dieser näherungsweise mit +Im Falle, dass $E$ nicht konstant ist, kann dieser näherungsweise durch \[ E = diff --git a/buch/papers/spannung/teil1.tex b/buch/papers/spannung/teil1.tex index 3b40ee9..2db244e 100644 --- a/buch/papers/spannung/teil1.tex +++ b/buch/papers/spannung/teil1.tex @@ -1,17 +1,24 @@ \section{Skalare, Vektoren, Matrizen und Tensoren\label{spannung:section:Skalare,_Vektoren,_Matrizen_und_Tensoren}} \rhead{Skalare, Vektoren, Matrizen und Tensoren} -Tensoren wurden als erstes in der Elastizitätstheorie eingesetzt. (Quelle Herr Müller) -In der Elastizitätstheorie geht es darum viele verschiedene Komponenten zu beschreiben. -Mit einer Matrix oder einem Vektor kann man dies nicht mehr bewerkstelligen. -Wenn man den dreidimensionalen Spannungszustand abbilden möchte, müsste man mehrere Vektoren haben. -Deshalb wurden 1840 von Rowan Hamilton Tensoren in die Mathematik eingeführt. -Woldemar Voigt hat den Begriff in die moderne Bedeutung von Skalar, Matrix und Vektor verallgemeinert. -Albert Einstein hat Tensoren zudem in der allgemeinen Relativitätstheorie benutzt. -Tensor sind eine Stufe höher als Matrizen. Matrizen sind 2. Stufe. -Da Tensoren eine Stufe höher sind, kann man auch Matrizen, Vektoren und Skalare als Tensoren bezeichnen. -Der Nachteil von den Tensoren ist, dass man die gewohnten Rechenregeln, die man bei Vektoren oder Matrizen kennt, -nicht darauf anwenden kann. Man ist deshalb bestrebt die Tensoren als Vektoren und Matrizen darzustellen, -damit man die gewohnten Rechenregeln darauf anwenden kann. (Quelle Wikipedia) -In der vorliegenden Arbeit sind bereits alle Tensoren als Matrizen 2. Stufe abgebildet. -Trotzdem kann man diese Matrizen wie vorher beschrieben als Tensor bezeichnen. -Da diese als Matrizen abgebildet sind, dürfen wir die bekannten Rechenregeln auf unsere Tensoren anwenden. \ No newline at end of file +Der Begriff Tensor kann als Überbegriff, der mathematischen Objekte Skalar, Vektor und Matrix, betrachtet werden. +Allerdings sind noch höhere Stufen dieser Objekte beinhaltet. +Ein Skalar, ein Vektor oder eine Matrix ist daher auch ein Tensor. +Ein Skalar ist ein Tensor 0. Stufe. +Mit einem Vektor können mehrere Skalare auf einmal beschrieben werden. +Ein Vektor hat daher die Stufe 1 und ist höherstufig als ein Skalar. +Mit einer Matrix können wiederum mehrere Vektoren auf einmal beschrieben werden. +Eine Matrix hat daher die Stufe 2 und ist noch höherstufig als ein Vektor. +Versteht man diese Stufen, so versteht man den Sinn des Begriffs Tensor. + +Jede Stufe von Tensoren verlangt andere Rechenregeln. +So zeigt sich auch der Nachteil von Tensoren mit Stufen höher als 2. +Man ist also bestrebt höherstufige Tensoren mit Skalaren, Vektoren oder Matrizen zu beschreiben. + +Der Begriff Tensor wurde 1840 von Rowan Hamilton in die Mathematik eingeführt. +James Clerk Maxwell hat bereits mit Tensoren operiert, ohne den Begriff Tensor gekannt zu haben. +Erst Woldemar Voigt hat den Begriff in die moderne Bedeutung von Skalar, Matrix und Vektor verallgemeinert. +Er hat in der Elastizitätstheorie als erstes Tensoren eingesetzt und beschrieben. +Auch Albert Einstein hat solche Tensoren eingesetzt, +um in der Relativitätstheorie die Änderung der 4D Raumzeit beschreiben zu können. +\cite{spannung:Tensor} +\cite{spannung:Voigtsche Notation} \ No newline at end of file diff --git a/buch/papers/spannung/teil2.tex b/buch/papers/spannung/teil2.tex index 8be0bdc..afd2c21 100644 --- a/buch/papers/spannung/teil2.tex +++ b/buch/papers/spannung/teil2.tex @@ -1,16 +1,22 @@ \section{Dreiachsiger Spannungszustand\label{spannung:section:Dreiachsiger_Spannungszustand}} \rhead{Dreiachsiger Spannungszustand} Durch komplexe Spannungsausbreitungen im Boden entstehen im 3D Spannungszustand unterschiedliche Normal- und Schubspannungen. -Ein Tensor 0.Stufe, sprich ein Skalar, kann lediglich den 1D Spannungszustand beschreiben. -Um den 3D Spannungszustandes als ein mathematisches Objekt darstellen zu können, wird ein Tensor 2.Stufe, sprich eine Matrix, eingesetzt. +\begin{figure} + \centering + \includegraphics[width=0.4\linewidth,keepaspectratio]{papers/spannung/Grafiken/infinitesimalerWuerfel.png} + \caption{Beispiel eines Spannungszustandes; Vergrösserung eines infinitesimalen Bodenteilchen} + \label{fig:infinitesimalerWuerfel} +\end{figure} +Ein Tensor 0. Stufe, sprich ein Skalar, kann lediglich den 1D Spannungszustand beschreiben. +Um den 3D Spannungszustandes als ein mathematisches Objekt darstellen zu können, wird ein Tensor 2. Stufe, sprich eine Matrix, eingesetzt. Die Spannungen sind durch die zwei Indizes \[ i, j\in\left\{1, 2, 3\right\} \] - definiert. -Daher ergeben sich die 9 Spannungen. -Dieser Spannungstensor kann schliesslich mit $3^2$ Einträgen als 3x3 Matrix mit +Daher ergeben sich die neun Spannungen. +Die nachfolgenden Zusammenhänge sind in \cite{spannung:Voigtsche Notation} beschrieben. +Dieser Spannungstensor kann schliesslich mit $3^2$ Einträgen als $3\times3$ Matrix mit \[ \overline{\sigma} = @@ -23,13 +29,12 @@ Dieser Spannungstensor kann schliesslich mit $3^2$ Einträgen als 3x3 Matrix mit \end{pmatrix} \] dargestellt werden und beschreibt somit den gesamten Spannungszustand. -Die Dehnungen wirken adäquat zu den Spannungen und sind durch die zwei Indizes +Die Dehnungen wirken in die gleichen Richtungen wie die korrespondierenden Spannungen und sind durch die zwei Indizes \[ k, l\in\left\{1, 2, 3\right\} \] - definiert. -Der Dehnungstensor ist ebenfalls ein Tensor 2.Stufe und kann somit auch als $3\times3$ Matrix mit +Der Dehnungstensor ist ebenfalls ein Tensor 2. Stufe und kann somit auch als $3\times3$ Matrix mit \[ \overline{\varepsilon} = @@ -43,14 +48,7 @@ Der Dehnungstensor ist ebenfalls ein Tensor 2.Stufe und kann somit auch als $3\t \] dargestellt werden und beschreibt den gesamten Dehnungszustand. -\begin{figure} - \centering - \includegraphics[width=0.5\linewidth,keepaspectratio]{papers/spannung/Grafiken/infinitesimalerWuerfel.png} - \caption{Infinitesimales Bodenteilchen} - \label{fig:infintesimaler-wurfel} -\end{figure} - -Der Spannungs- und Dehnungstensor 2.Stufe kann je in einen Tensor 1. Stufe überführt werden, welches ein Spaltenvektor ist. +Der Spannungs- und Dehnungstensor 2. Stufe kann je in einen Tensor 1. Stufe überführt werden, welches ein Spaltenvektor ist. Gemäss der Hadamard-Algebra dürfen Zeile um Zeile in eine Spalte notiert werden, sodass es einen Spaltenvektor ergibt. So ergibt sich der Spannungsvektor @@ -108,22 +106,22 @@ und Dehnungsvektor \varepsilon_{32} \\ \varepsilon_{33} \end{pmatrix} -\]. - -Um die Beziehung von Spannung und Dehnung, welche mit Tensoren 2.Stufen ausgedrückt werden, zu beschreiben, wird ein Elastizitätstensor 4.Stufe benötigt. -Dieser ist im 1D Spannungszustand ein Tensor 0.Stufe und somit ein Skalar. -Dieses Skalar ist das Elastizitätsmodul $E$. +. +\] +Um die Beziehung von Spannung und Dehnung, welche mit Tensoren 2. Stufe ausgedrückt werden, zu beschreiben, wird ein Elastizitätstensor 4. Stufe benötigt. +Dieser ist im 1D Spannungszustand ein Tensor 0. Stufe und somit ein Skalar, der Elastizitätsmodul $E$. -Dieser Elastizitätstensor 4.Stufe kann als Tensor 2.Stufe, sprich als Matrix, dargestellt werden. -So wird die Spannungsgleichung stark vereinfacht, da nun ein Vektor mit einer Matrix operiert. +Dieser Elastizitätstensor 4. Stufe kann als Tensor 2. Stufe, sprich als Matrix, dargestellt werden. +So wird die Spannungsgleichung stark vereinfacht, da nun eine Matrix auf einen Vektor operiert. Dieser Tensor muss für eine Spannung jeden Einfluss aus allen 9 Dehnungen mit Konstanten erfassen. Dies bedeutet um eine von 9 Spannungen berechnen zu können müssen alle 9 Dehnung mit unterschiedlichen Faktoren summiert werden. Es ergeben sich $9^2$ Einträge, welches mit den 4 Indizes \[ i, j, k, l\in\left\{1, 2, 3\right\} +, \] -, die zueinander verknüpft werden müssen, zu begründen ist. -Es ergeben sich $3^4$ Einträge, sprich eine $9\times9$ Matrix, welche allgemein mit +die zueinander verknüpft werden müssen, zu begründen ist. +Es ergeben sich $3^4$ Einträge, sprich eine $9\times9$ Matrix, welche allgemein \[ \overline{\overline{C}} = @@ -141,25 +139,26 @@ C_{3211} & C_{3212} & C_{3213} & C_{3221} & C_{3222} & C_{3223} & C_{3231} & C_{ C_{3311} & C_{3312} & C_{3313} & C_{3321} & C_{3322} & C_{3323} & C_{3331} & C_{3332} & C_{3333} \end{pmatrix} \] -ausgedrückt wird. +geschrieben werden kann. Dieser Elastizitätstensor muss für isotrope Materialien zwingend symmetrisch sein. Folglich gilt: \[ \overline{\overline{C}} = \overline{\overline{C}}~^{T} -\]. - +. +\] Die allgemeine Spannungsgleichung lautet nun: \[ \vec\sigma = \overline{\overline{C}}\cdot\vec{\varepsilon} -\]. - +. +\] Die Konstanten $C$ werden nun nach dem Hook'schen Gesetz mit Hilfe des Elastizitätsmoduls $E$ definiert. -Da dieser Modul durch die eindimensionale Betrachtung definiert ist muss eine weitere Kennzahl eingeführt werden. -Dies ist die Querdehnungszahl $\nu$ (auch Poisson-Zahl), welche mit +Da dieser Modul durch die eindimensionale Betrachtung definiert ist, +muss für die dreidimensionale Betrachtung eine weitere Kennzahl eingeführt werden. +Dies ist die Querdehnungszahl $\nu$ (auch Poisson-Zahl), welche durch \[ \nu = @@ -168,17 +167,11 @@ Dies ist die Querdehnungszahl $\nu$ (auch Poisson-Zahl), welche mit \frac{\Delta b}{b_0} \] und -\[ -\varepsilon -= -\text{Längsdehnung [$-$]} -\] -\[ -\varepsilon_q -= -\text{Querdehnung [$-$]} -\] -definiert ist. Trägt man die Konstanten in die Matrix ein ergibt sich +\begin{align*} + \varepsilon &= \text{Längsdehnung [$-$]} \\ + \varepsilon_q &= \text{Querdehnung [$-$]} +\end{align*} +definiert ist. Trägt man die Konstanten in die Matrix ein, ergibt sich \[ \begin{pmatrix} \sigma_{11}\\ @@ -215,9 +208,9 @@ definiert ist. Trägt man die Konstanten in die Matrix ein ergibt sich \varepsilon_{32} \\ \varepsilon_{33} \end{pmatrix} +, \] - -, welche ebenfalls als Indexnotation mit +welche ebenfalls als Indexnotation mit \[ \sigma_{ij} = @@ -225,9 +218,8 @@ definiert ist. Trägt man die Konstanten in die Matrix ein ergibt sich \sum_{l=1}^3 C_{ijkl}\cdot\varepsilon_{kl} \] -ausgedrückt werden können. -Die Normalspannung $\sigma_{11}$ lässt sich exemplarisch mit - +ausgedrückt werden kann. +Die Normalspannung $\sigma_{22}$ lässt sich exemplarisch als \[ \sigma_{22} = @@ -247,10 +239,12 @@ Diese Symmetrie setzt daher voraus, dass = \sigma_{21} , +\qquad \sigma_{13} = \sigma_{31} , +\qquad \sigma_{23} = \sigma_{32} @@ -261,16 +255,18 @@ und folglich auch = \varepsilon_{21} , +\qquad \varepsilon_{13} = \varepsilon_{31} , +\qquad \varepsilon_{23} = \varepsilon_{32} \] gilt. -Diese Eigenschaft wird durch die Voigt'sche Notation ausgenutzt um die Gleichung vereinfachen zu können. +Diese Eigenschaft wird durch die Voigt'sche Notation \cite{spannung:Voigtsche Notation} ausgenutzt, um die Gleichung vereinfachen zu können. Durch diese Symmetrie gilt \[ \overline{\sigma} @@ -284,7 +280,7 @@ Durch diese Symmetrie gilt \begin{pmatrix} \sigma_{11} & \sigma_{12} & \sigma_{13} \\ & \sigma_{22} & \sigma_{23} \\ - sym & & \sigma_{33} + \text{sym} & & \sigma_{33} \end{pmatrix} \qquad \Rightarrow @@ -328,9 +324,10 @@ und entsprechend \varepsilon_{13} \\ \varepsilon_{12} \end{pmatrix} -\]. +. +\] -Aus den Vereinfachungen der Voigt'schen Notation lassen sich die Spannungs- und Dehnungstensoren als Spaltenvektoren mit je 6 Einträgen darstellen. +Aus den Vereinfachungen der Voigt'schen Notation lassen sich die Spannungs- und Dehnungstensoren als Spaltenvektoren mit je sechs Einträgen darstellen. Der Elastizitätstensor kann entsprechend auf eine $6\times6$ Matrix reduziert werden. Es lässt sich nun eine reduzierte allgemeine Spannungsgleichung mit \[ @@ -350,12 +347,12 @@ beziehungsweise \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} - C_{11} & C_{12} & C_{13} & C_{14} & C_{15} & C_{16} \\ - C_{21} & C_{22} & C_{23} & C_{24} & C_{25} & C_{26} \\ - C_{31} & C_{32} & C_{33} & C_{34} & C_{35} & C_{36} \\ - C_{41} & C_{42} & C_{43} & C_{44} & C_{45} & C_{46} \\ - C_{51} & C_{52} & C_{53} & C_{54} & C_{55} & C_{56} \\ - C_{61} & C_{62} & C_{63} & C_{64} & C_{65} & C_{66} + C_{1111} & C_{1122} & C_{1133} & C_{1123} & C_{1113} & C_{1112} \\ + C_{2211} & C_{2222} & C_{2233} & C_{2223} & C_{2213} & C_{2212} \\ + C_{3311} & C_{3322} & C_{3333} & C_{3323} & C_{3313} & C_{3312} \\ + C_{2311} & C_{2322} & C_{2333} & C_{2323} & C_{2313} & C_{2312} \\ + C_{1311} & C_{1322} & C_{1333} & C_{1323} & C_{1313} & C_{1312} \\ + C_{1211} & C_{1222} & C_{1233} & C_{1223} & C_{1213} & C_{1212} \end{pmatrix} \begin{pmatrix} \varepsilon_{11} \\ @@ -367,9 +364,9 @@ beziehungsweise \end{pmatrix} \] beschreiben. -Die Spannung $\sigma_{11}$ beispielsweise besteht so aus der Summe aller 6 Produkte der Konstanten $C$ und Dehnungen $\varepsilon$. +Die Spannung $\sigma_{11}$ beispielsweise erhält man, wenn man die sechs Produkte aus den Konstanten $C$ und Dehnungen $\varepsilon$ summiert. Die Symmetrieeigenschaft des Elastizitätstensors bleibt auch hier erhalten. -Nun lässt sich die reduzierte allgemeine Spannungsgleichung mit +Somit lässt sich die reduzierte allgemeine Spannungsgleichung mit \[ \begin{pmatrix} @@ -382,12 +379,12 @@ Nun lässt sich die reduzierte allgemeine Spannungsgleichung mit \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} - C_{11} & C_{12} & C_{13} & C_{14} & C_{15} & C_{16} \\ - & C_{22} & C_{23} & C_{24} & C_{25} & C_{26} \\ - & & C_{33} & C_{34} & C_{35} & C_{36} \\ - & & & C_{44} & C_{45} & C_{46} \\ - & & & & C_{55} & C_{56} \\ - \text{sym} & & & & & C_{66} + C_{1111} & C_{1122} & C_{1133} & C_{1123} & C_{1113} & C_{1112} \\ + & C_{2222} & C_{2233} & C_{2223} & C_{2213} & C_{2212} \\ + & & C_{3333} & C_{3323} & C_{3313} & C_{3312} \\ + & & & C_{2323} & C_{2313} & C_{2312} \\ + & & & & C_{1313} & C_{1312} \\ + \text{sym} & & & & & C_{1212} \end{pmatrix} \begin{pmatrix} \varepsilon_{11} \\ @@ -399,9 +396,8 @@ Nun lässt sich die reduzierte allgemeine Spannungsgleichung mit \end{pmatrix} \] beschreiben. -Die Konstanten $C$ und $\nu$ werden wieder nach dem Hook'schen Gesetz definiert. +Die Konstanten $C$ werden wieder nach dem Hook'schen Gesetz definiert. Dies ergibt die Spannungsgleichung, welche weit möglichst vereinfacht ist: - \[ \begin{pmatrix} \sigma_{11}\\ @@ -429,10 +425,11 @@ Dies ergibt die Spannungsgleichung, welche weit möglichst vereinfacht ist: \varepsilon_{13}\\ \varepsilon_{12} \end{pmatrix} -\]. +. +\] Im Elastizitätstensor fallen zwei $3\times3$ Blöcke auf, welche nur Einträge mit $0$ haben. Der Tensor besagt also, -dass diese jeweiligen Konstanten keinen Einfluss auf unsere Spannung haben. +dass diese jeweiligen Dehnungen keinen Einfluss auf unsere Spannung haben. Man sieht nun auch ganz gut, dass sich im Vergleich zu der allgemeinen Spannungsgleichung, die Einträge verschoben haben. Da nach Voigt zuerst die Normalspannungen und anschliessend die Schubspannungen notiert worden sind, ergeben sich die $3\times3$ Blöcke. @@ -477,27 +474,18 @@ Dadurch erhält man die Dehnungsgleichung: \sigma_{13}\\ \sigma_{12} \end{pmatrix} -\]. - +. +\] Die zwei $3\times3$ Blöcke links unten und rechts oben sind folglich noch vorhanden. -Um wieder die Einflüsse der Parameter veranschaulichen zu können berechnet man mit +Um wieder die Einflüsse der Parameter veranschaulichen zu können berechnet man die Dehnung \[ \varepsilon_{22} = \frac{1}{E}\sigma_{22} - \frac{\nu}{E}\sigma_{11} - \frac{\nu}{E}\sigma_{33} = \frac{1}{E}\cdot(\sigma_{22}-\nu\cdot\sigma_{11}-\nu\cdot\sigma_{33}) +. \] - -die Dehnung $\varepsilon_{22}$. Diese hängt wieder am meisten von $\sigma_{22}$ ab. Ist die Querdehnung $\nu$ grösser, so wird die Dehnung $\varepsilon_{22}$ reduziert. -Bei inkompressiblen Medien, bei welchen keine Dehnungen und nur identische Normalspannungen auftreten können, ist folglich -\[ -\nu -= -0.5 -\]. - - - +Bei inkompressiblen Medien, bei welchen keine Dehnungen und nur identische Normalspannungen auftreten können, ist folglich $\nu=0.5$. \ No newline at end of file diff --git a/buch/papers/spannung/teil3.tex b/buch/papers/spannung/teil3.tex index e5574b8..438ac31 100644 --- a/buch/papers/spannung/teil3.tex +++ b/buch/papers/spannung/teil3.tex @@ -1,80 +1,86 @@ -\section{Spannungsausbreitung\label{spannung:section:Invarianten}} -\rhead{Invarianten} -Trotz der Vereinfachung lässt sich mit den Invarianten die Realität adäquat abbilden. -Als erste Bedingung stellt man folgendes Verhältnis auf: +\section{Die geotechnischen Invarianten\label{spannung:section:Die geotechnischen Invarianten}} +\rhead{Die geotechnischen Invarianten} +In vielen Fällen in der Geotechnik und auch in Versuchen hat man gleichmässige Belastungen über eine grössere Fläche. +Durch eine solche Belastung auf den Boden, entstehen gleichermassen Spannungen in Richtung $2$ und $3$, +wenn man von einem isotropen Bodenmaterial ausgeht. +Folglich gilt: \[ \sigma_{22} = \sigma_{33} -\] . - -Dies deshalb, da man von einem isotropen Bodenmaterial ausgeht. -In Achse 22, Richtung 22 hat man den gleichen Boden wie in Achse 33 und Richtung 33. -Das Verhalten bezüglich Kraftaufnahme, Dehnung Spannung ist somit dasselbe. - -Man führt die zwei Werte p als hydrostatische Spannung und q als deviatorische Spannung ein. -Die Berechnung von p und q sieht wie folgt aus: - +\] +Dadurch wird der Spannungszustand vereinfacht. +Diesen vereinfachten Spannungszustand kann man mit den zwei geotechnischen Invarianten abbilden. +Die erste Invariante ist die volumetrische Spannung \[ p = \frac{\sigma_{11}+\sigma_{22}+\sigma_{33}}{3} +, \] - -oder durch Vereinfachung, da $\sigma_{22}=\sigma_{33}$ : - +welche als arithmetisches Mittel aller Normalspannungen im infinitesimalen Würfel definiert ist. +Die zweite Invariante ist die deviatorische Spannung +\[ +q += +\sqrt{\frac{(\sigma_{11}-\sigma_{22})^{2}+(\sigma_{11}-\sigma_{33})^{2}+(\sigma_{22}-\sigma_{33})^{2}}{2}} +. +\] +Diese Zusammenhänge werden im Skript [\cite{spannung:Stoffgesetze und numerische Modellierung in der Geotechnik}] aufgezeigt. +Die hydrostatische Spannung $p$ kann gemäss Gleichung (Nr) als \[ p = \frac{\sigma_{11}+2\sigma_{33}}{3} \] - +vereinfacht werden. +Die deviatorische Spannung $q$ wird gemäss Gleichung (Nr) als \[ q = \sigma_{11}-\sigma_{33} \] -. - -p ist das arithmetische Mittel von der Spannung im infinitesimalen Würfel. -q ist die Differenz zwischen der Spannung in vertikaler Richtung und der Spannung in Richtung 2 und 3. -Man kann p als Druckspannung und q als Schubspannung anschauen. - -Aus der Formel vom vorherigen Kapitel konnten wir die Spannungen berechnen. -Deshalb kann man nun p und q in die Gleichung einsetzen. -Die Dehnungen werden mit neuen Variablen eingeführt. -Die Deviatorische Dehnung kann mit einer Schubdehnung verglichen werden. -Die hydrostatische Dehnung kann mit einer Kompressionsdehnung verglichen - -\[ -\overbrace{\sigma_{11}-\sigma_{33}}^{q} -= -\frac{3E}{2(1+\nu)} \overbrace{\frac{2}{3}(\varepsilon_{11} - \varepsilon_{33})}^{\varepsilon_{\nu}} -\] +vereinfacht. Man kann $p$ als Isotrop und $q$ als Schub betrachten. +Die Invarianten können mit der Spannungsformel (Nr..xxx) berechnet werden. +Durch geschickte Umformung dieser Gleichung, lassen sich die Module als Faktor separieren. +Dabei entstehen spezielle Faktoren mit den Dehnungskomponenten. +So ergibt sich \[ \overbrace{\frac{\sigma_{11}+2\sigma_{33}}{3}}^{p} = -\frac{E}{3(1-2\nu)} \overbrace{(\varepsilon_{11} - 2\varepsilon_{33})}^{\varepsilon_{s}} +\frac{E}{3(1-2\nu)} \overbrace{(\varepsilon_{11} - 2\varepsilon_{33})}^{\varepsilon_{v}} \] - +und \[ -\varepsilon_{s} +\overbrace{\sigma_{11}-\sigma_{33}}^{q} = -\text{Hydrostatische Dehnung} [-] +\frac{3E}{2(1+\nu)} \overbrace{\frac{2}{3}(\varepsilon_{11} - \varepsilon_{33})}^{\varepsilon_{s}} +. \] - +Die Faktoren mit den Dehnungskomponenten können so mit \[ -\varepsilon_{\nu} +\varepsilon_{v} = -\text{Deviatorische Dehnung} [-] +(\varepsilon_{11} - 2\varepsilon_{33}) +\qquad +\text{und} +\qquad +\varepsilon_{s} += +\frac{2}{3}(\varepsilon_{11} - \varepsilon_{33}) \] - -werden. - -Diese Komponenten kann man nun in die Vereinfachte Matrix +eingeführt werden, mit +\begin{align*} + \varepsilon_{v} &= \text{Hydrostatische Dehnung [-]} \\ + \varepsilon_{s} &= \text{Deviatorische Dehnung [-].} +\end{align*} +Die hydrostatische Dehnung $\varepsilon_{v}$ kann mit einer Kompression verglichen werden. +Die deviatorische Dehnung $\varepsilon_{s}$ kann mit einer Verzerrung verglichen werden. + +Diese zwei Gleichungen kann man durch die Matrixschreibweise \[ \begin{pmatrix} q\\ @@ -87,12 +93,13 @@ Diese Komponenten kann man nun in die Vereinfachte Matrix \end{pmatrix} \begin{pmatrix} \varepsilon_{s}\\ - \varepsilon_{\nu} + \varepsilon_{v} \end{pmatrix} \] -einsetzen. -Man hat dann eine Matrix multipliziert mit einem Vektor und erhält einen Vektor. +(sollte nummeriert sein) vereinfachen. +Man hat so eine Matrix multipliziert mit einem Vektor und erhält einen Vektor. +Änderungen des Spannungszustandes können mit dieser Gleichung vollumfänglich erfasst werden. -Mit dieser Formel lassen sich verschieden Parameter von Versuchen analysieren und berechnen. -Ein solcher Versuch, den oft in der Geotechnik durchgeführt wird ist der Oedometer-Versuch. +Mit dieser Formel lassen sich verschieden Ergebnisse von Versuchen analysieren und berechnen. +Ein solcher Versuch, den oft in der Geotechnik durchgeführt wird, ist der Oedometer-Versuch. Im nächsten Kapitel wird die Anwendung der Matrix an diesem Versuch beschrieben. \ No newline at end of file diff --git a/buch/papers/spannung/teil4.tex b/buch/papers/spannung/teil4.tex index 60f2518..d524f13 100644 --- a/buch/papers/spannung/teil4.tex +++ b/buch/papers/spannung/teil4.tex @@ -1,16 +1,16 @@ \section{Oedometer-Versuch\label{spannung:section:Oedometer-Versuch}} \rhead{Oedometer-Versuch} -Mit dem Oedometer-Versuch kann der Oedometrische Elastizitätsmodul $E_{OED}$ bestimmt werden. +Mit dem Oedometer-Versuch kann der oedometrische Elastizitätsmodul $E_{OED}$ bestimmt werden. Dieser beschreibt ebenfalls das Verhältnis zwischen Spannung und Dehnung, allerdings unter anderen Bedingungen. Diese Bedingung ist das Verhindern der seitlichen Verformung, sprich der Dehnung in Richtung $1$ und $2$. Es wird ein Probeelement mit immer grösseren Gewichten belastet, welche gleichmässig auf das Material drücken. Die seitliche Verschiebung des Materials wird durch einen Stahlring verhindert. -Die Probe wird sich so steig verdichten. +Die Probe wird sich so stetig verdichten. Das Volumen nimmt ab und die Dehnung nimmt immer mehr zu. -Unter diesen Bedingungen wird das Oedometrische E-Modul mit steigender Dehnung zunehmen. +Unter diesen Bedingungen wird der oedometrische Elastizitätsmodul mit steigender Dehnung zunehmen. -Da im Boden das umgebende Material ähnliche eine seitliche Verformung verhindert, -gibt dieser Oedometrische E-Modul die Realität besser als der gewöhnliche E-Modul wieder. +Da im Boden das umgebende Material ähnlich eine seitliche Verformung verhindert, +bildet dieser oedometrische Elastizitätsmodul die Realität besser ab, als der gewöhnliche Elastizitätsmodul. Durch dieses Verhindern des seitlichen Ausbrechens ist \[ \varepsilon_{22} @@ -25,15 +25,16 @@ aber auch = \sigma_{33} \neq 0 +. \] -Die Spannung $\sigma_{11}$ wird durch durch die aufgebrachte Kraft mit +Die Spannung $\sigma_{11}$ wird durch die aufgebrachte Kraft mit \[ \sigma_{11} = \frac{F}{A} \] und die Dehnung $\varepsilon_{11}$ jeweils mit den entsprechenden Setzungen berechnet. -Diese Randbedingen können in die vereinfachte Gleichung eingesetzt. +Diese Randbedingungen können in die vereinfachte Gleichung (Nrxxx) eingesetzt werden. Diese lautet nun: \[ \begin{pmatrix} @@ -42,21 +43,30 @@ Diese lautet nun: \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} - \frac{E_{OED}}{(1+\nu)} & 0 \\ - 0 & \frac{E_{OED}}{(1-2\nu)} + \frac{E_{OED}}{(1+\nu)} & 0 \\ + 0 & \frac{E_{OED}}{3(1-2\nu)} \end{pmatrix} \begin{pmatrix} \varepsilon_{11}\\ \varepsilon_{11} \end{pmatrix} -\] . - -Daraus lässt sich bei jedem Setzungsgrad das Oedometrische E-Modul $E_{OED}$ und die seitlichen Spannungen $\sigma_{33}$ mit den 2 Gleichungen - -GLEICHUNGEN... - +\] +Daraus lässt sich bei jedem Setzungsgrad der oedometrische Elastitzitätsmodul $E_{OED}$ und die seitlichen Spannungen $\sigma_{33}$ mit den 2 Gleichungen +\[ +\sigma_{11}-\sigma_{33} += +\frac{E_{OED}}{(1+\nu)}\cdot\varepsilon_{11} +\] +und +\[ +\sigma_{11}+2\sigma_{33} += +\frac{E_{OED}}{3(1-2\nu)}\cdot\varepsilon_{11} +\] berechnen. +Mit diesen Gleichungen hat man das Gleichungssystem um $E_{OED}$ und $\sigma_{33}$ zu berechnen. +Die Poisson-Zahl muss als Kennwert gemäss der Bodenklasse gewählt werden. Den Versuch kann man auf einem $\sigma$-$\varepsilon$-Diagramm abtragen (siehe Abbildung 1.7). Durch die Komprimierung nimmt der Boden mehr Spannung auf, und verformt sich zugleich weniger stark. Mit diesem ermittelten $E_{OED}$ kann man nun weitere Berechnungen für die Geotechnik durchführen. @@ -64,6 +74,6 @@ Mit diesem ermittelten $E_{OED}$ kann man nun weitere Berechnungen für die Geot \begin{figure} \centering \includegraphics[width=0.5\linewidth,keepaspectratio]{papers/spannung/Grafiken/DiagrammOedometer-Versuch.png} - \caption{Diagramm Oedometer-Versuch} - \label{fig:Diagramm Oedometer-Versuch} + \caption{Diagramm Charakteristik verschiedener Elastizitätsmodule bei gleichem Material} + \label{fig:DiagrammOedometer-Versuch} \end{figure} \ No newline at end of file -- cgit v1.2.1 From e52cb985f06bec15524ae4029b65dc537716384d Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Malarius1999 Date: Tue, 1 Jun 2021 14:31:06 +0200 Subject: fixed imports and rheads --- buch/papers/clifford/0_ElevatorPitch.tex | 2 +- buch/papers/clifford/10_Quaternionen.tex | 1 + buch/papers/clifford/1_Vektordarstellung.tex | 4 +-- buch/papers/clifford/6_Dirac-Matrizen.tex | 2 +- buch/papers/clifford/7_Reflektion.tex | 1 + buch/papers/clifford/8_Rotation.tex | 1 + buch/papers/clifford/9_KomplexeZahlen.tex | 1 + buch/papers/clifford/main.tex | 42 ++++++++-------------------- buch/papers/clifford/packages.tex | 22 --------------- 9 files changed, 20 insertions(+), 56 deletions(-) diff --git a/buch/papers/clifford/0_ElevatorPitch.tex b/buch/papers/clifford/0_ElevatorPitch.tex index a599903..0db5617 100644 --- a/buch/papers/clifford/0_ElevatorPitch.tex +++ b/buch/papers/clifford/0_ElevatorPitch.tex @@ -1,2 +1,2 @@ - +TODO... GA [Geometric Algebra i.a.W. Clifford Algebra] provides a unified language for the whole of physics and for much of mathematics and its applications that is conceptually and computationally superior to alternative mathematical systems in many application domains. \ No newline at end of file diff --git a/buch/papers/clifford/10_Quaternionen.tex b/buch/papers/clifford/10_Quaternionen.tex index c987fc3..8945ba8 100644 --- a/buch/papers/clifford/10_Quaternionen.tex +++ b/buch/papers/clifford/10_Quaternionen.tex @@ -4,6 +4,7 @@ % (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil % \section{Quaternionen} +\rhead{Quaternionen} Wie die komplexen Zahlen eine Erweiterung der reellen Zahlen sind, sind die Quaternionen eine Erweiterung der komplexen Zahlen für den 3 dimensionalen Raum. Sie haben, wie die komplexen Zahlen, eine dreh-streckende Eigenschaft. Sie finden beispielsweise in der Computergraphik und in der Robotik Anwendung. Die Quaternionen werden so definiert. diff --git a/buch/papers/clifford/1_Vektordarstellung.tex b/buch/papers/clifford/1_Vektordarstellung.tex index cb6e7af..88a5789 100644 --- a/buch/papers/clifford/1_Vektordarstellung.tex +++ b/buch/papers/clifford/1_Vektordarstellung.tex @@ -1,6 +1,6 @@ -\section{Teil 0\label{clifford:section:Vektoroperationen}} +\section{Vektoroperationen\label{clifford:section:Vektoroperationen}} \rhead{Vektoroperationen} -\rhead{Vektordarstellung} +\subsection{Vektordarstellung\label{clifford:section:Vektordarstellung}} Vektoren können neben der üblichen Darstellung, auch als Linearkombination aus Basisvektoren dargestellt werden \begin{equation} \begin{split} diff --git a/buch/papers/clifford/6_Dirac-Matrizen.tex b/buch/papers/clifford/6_Dirac-Matrizen.tex index e68f0f6..6417bb3 100644 --- a/buch/papers/clifford/6_Dirac-Matrizen.tex +++ b/buch/papers/clifford/6_Dirac-Matrizen.tex @@ -4,4 +4,4 @@ % (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil % \section{Dirac-Matrizen} - +\rhead{Dirac-Matrizen} diff --git a/buch/papers/clifford/7_Reflektion.tex b/buch/papers/clifford/7_Reflektion.tex index dfe86b8..d4942e0 100644 --- a/buch/papers/clifford/7_Reflektion.tex +++ b/buch/papers/clifford/7_Reflektion.tex @@ -4,6 +4,7 @@ % (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil % \section{Reflektion/ Spiegelung} +\rhead{Reflektion/ Spiegelung} Die Spiegelung ist eine grundlegende, geometrische Operation, aus welcher man weitere, wie beispielsweise die später beschriebene Rotation, ableiten kann. Da die Geometrische Algebra für geometrische Anwendungen ausgelegt ist, sollte die Reflektion auch eine einfache, praktische Formulierung besitzen. \\HIER BILD \subsection{linearen Algebra} Aus der linearen Algebra ist bekannt, dass man eine Reflektion wie folgt beschreiben kann. diff --git a/buch/papers/clifford/8_Rotation.tex b/buch/papers/clifford/8_Rotation.tex index ebd278c..c2928bf 100644 --- a/buch/papers/clifford/8_Rotation.tex +++ b/buch/papers/clifford/8_Rotation.tex @@ -4,6 +4,7 @@ % (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil % \section{Rotation} +\rhead{Rotation} Eine Rotation kann man aus zwei, aufeinanderfolgende Reflektionen bilden. Das war für mich zuerst eine verwirrende Aussage, da man aus den vorherig gezeigten Formeln annehmen könnte, dass die Reflektion schon für eine Drehung ausreicht. Obwohl sich die Längen, Winkel und Volumen sich bei einer Reflektion, wie bei einer Rotation, nicht ändert, sind sie doch verschieden, da die Orientierung bei der Reflektion invertiert wird. Stellt man sich beispielsweise ein Objekt in 3D vor und spiegelt dieses an einer Fläche, dann ist es unmöglich nur durch eine Rotation (egal an welchem Punkt) das ursprüngliche Objekt deckungsgleich auf das Gespiegelte zu drehen. Hingegen ist es wiederum möglich ein zweifach gespiegeltes Objekt durch eine Drehung zu erreichen. Das liegt daran, da die Orientierung zwei mal invertiert wurde. \\BILD diff --git a/buch/papers/clifford/9_KomplexeZahlen.tex b/buch/papers/clifford/9_KomplexeZahlen.tex index 735eead..4dbab2c 100644 --- a/buch/papers/clifford/9_KomplexeZahlen.tex +++ b/buch/papers/clifford/9_KomplexeZahlen.tex @@ -4,6 +4,7 @@ % (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil % \section{komplexe Zahlen} +\rhead{komplexe Zahlen} Die komplexen Zahlen finden eine Vielzahl von Anwendungsgebiete in den Ingenieurwissenschaften. Das liegt daran, weil die komplexen Zahlen Rotationen und Schwingungen gut beschreiben können. Nachdem vorherigen Kapitel überrascht es wahrscheinlich nicht viele, dass es möglich ist Komplexe Zahlen in der geometrischen Algebra darzustellen. Sie können durch die geraden Grade der 2 Dimensionalen geometrischen Algebra vollständig beschrieben werden: $\mathbb{G}_2^+ \cong \mathbb{C}$. Das bedeutet eine komplexe Zahl kann durch ein Skalar (Grade 0) und einem Bivektor (Grade 2) dargestellt werden. Als Abkürzung nehme ich die Bezeichnung $g_n \in \mathbb{G}_2^+$. \begin{align} a_0 + a_1 j \cong a_0 + a_1 e_{12} = g_n;\quad a_0, a_1 \in \mathbb{R} diff --git a/buch/papers/clifford/main.tex b/buch/papers/clifford/main.tex index d94e065..46d04bd 100644 --- a/buch/papers/clifford/main.tex +++ b/buch/papers/clifford/main.tex @@ -3,41 +3,23 @@ % % (c) 2020 Hochschule Rapperswil % -\chapter{Thema\label{chapter:clifford}} +\chapter{Clifford Algebra\label{chapter:clifford}} \lhead{Clifford Algebra} \begin{refsection} \chapterauthor{Thierry Schwaller, Marius Baumann} -Ein paar Hinweise für die korrekte Formatierung des Textes -\begin{itemize} -\item -Absätze werden gebildet, indem man eine Leerzeile einfügt. -Die Verwendung von \verb+\\+ ist nur in Tabellen und Arrays gestattet. -\item -Die explizite Platzierung von Bildern ist nicht erlaubt, entsprechende -Optionen werden gelöscht. -Verwenden Sie Labels und Verweise, um auf Bilder hinzuweisen. -\item -Beginnen Sie jeden Satz auf einer neuen Zeile. -Damit ermöglichen Sie dem Versionsverwaltungssysteme, Änderungen -in verschiedenen Sätzen von verschiedenen Autoren ohne Konflikt -anzuwenden. -\item -Bilden Sie auch für Formeln kurze Zeilen, einerseits der besseren -Übersicht wegen, aber auch um GIT die Arbeit zu erleichtern. -\end{itemize} -\input{0_ElevatorPitch} -\input{1_Vektordarstellung} -\input{2_QuadratVektoren} -\input{3_MultiplikationVektoren} -\input{4_GeometrischesProdukt} -\input{5_PolareDarstellung} -\input{6_Dirac-Matrizen} -\input{7_Reflektion} -\input{8_Rotation} -\input{9_KomplexeZahlen} -\input{10_Quaternionen} +\input{papers/clifford/0_ElevatorPitch.tex} +\input{papers/clifford/1_Vektordarstellung.tex} +\input{papers/clifford/2_QuadratVektoren.tex} +\input{papers/clifford/3_MultiplikationVektoren.tex} +\input{papers/clifford/4_GeometrischesProdukt.tex} +\input{papers/clifford/5_PolareDarstellung.tex} +\input{papers/clifford/6_Dirac-Matrizen.tex} +\input{papers/clifford/7_Reflektion.tex} +\input{papers/clifford/8_Rotation.tex} +\input{papers/clifford/9_KomplexeZahlen.tex} +\input{papers/clifford/10_Quaternionen.tex} \printbibliography[heading=subbibliography] \end{refsection} diff --git a/buch/papers/clifford/packages.tex b/buch/papers/clifford/packages.tex index f6e94e0..8fb4bd9 100644 --- a/buch/papers/clifford/packages.tex +++ b/buch/papers/clifford/packages.tex @@ -7,25 +7,3 @@ % if your paper needs special packages, add package commands as in the % following example %\usepackage{packagename} -\usepackage[utf8]{inputenc} -\usepackage{a4wide} -\usepackage{ngerman} -\usepackage{tikz} -\usepackage{mathdots} -\usepackage{amssymb} -\usepackage{amsmath} -\usepackage{amsthm} -\newtheorem{definition}{Definition}[chapter] -\newtheorem{beispiel}[definition]{Beispiel} -\newtheorem{bemerkung}[definition]{Bemerkung} -\newtheorem{lemma}[definition]{Lemma} -\newtheorem{satz}[definition]{Satz} -\newtheorem{hauptsatz}[definition]{Hauptsatz} -\newtheorem{corollar}[definition]{Korollar} -\usepackage[german]{babel} -\usepackage[T1]{fontenc} -\usepackage{fullpage} -\usepackage{graphicx} -\usepackage{float} -\usepackage{colortbl} -\usepackage{multirow} \ No newline at end of file -- cgit v1.2.1 From b70156cbf2d76d1850ddd1fc6f58e79bdc5c5203 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: =?UTF-8?q?Andreas=20M=C3=BCller?= Date: Wed, 2 Jun 2021 07:53:42 +0200 Subject: Makefile in clifford, references in spannung --- buch/papers/clifford/Makefile.inc | 20 +++++++++++++------- buch/papers/spannung/Einleitung.tex | 6 +++--- buch/papers/spannung/references.bib | 6 +++--- buch/papers/spannung/teil1.tex | 2 +- buch/papers/spannung/teil2.tex | 6 +++--- buch/papers/spannung/teil3.tex | 4 ++-- 6 files changed, 25 insertions(+), 19 deletions(-) diff --git a/buch/papers/clifford/Makefile.inc b/buch/papers/clifford/Makefile.inc index 7b941b3..8cdd02e 100644 --- a/buch/papers/clifford/Makefile.inc +++ b/buch/papers/clifford/Makefile.inc @@ -3,12 +3,18 @@ # # (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule # -dependencies-clifford = \ +dependencies-clifford = \ papers/clifford/packages.tex \ papers/clifford/main.tex \ - papers/clifford/references.bib \ - papers/clifford/teil0.tex \ - papers/clifford/teil1.tex \ - papers/clifford/teil2.tex \ - papers/clifford/teil3.tex - + papers/clifford/references.bib \ + papers/clifford/0_ElevatorPitch.tex \ + papers/clifford/1_Vektordarstellung.tex \ + papers/clifford/2_QuadratVektoren.tex \ + papers/clifford/3_MultiplikationVektoren.tex \ + papers/clifford/4_GeometrischesProdukt.tex \ + papers/clifford/5_PolareDarstellung.tex \ + papers/clifford/6_Dirac-Matrizen.tex \ + papers/clifford/7_Reflektion.tex \ + papers/clifford/8_Rotation.tex \ + papers/clifford/9_KomplexeZahlen.tex \ + papers/clifford/10_Quaternionen.tex diff --git a/buch/papers/spannung/Einleitung.tex b/buch/papers/spannung/Einleitung.tex index c80db64..0cb1433 100644 --- a/buch/papers/spannung/Einleitung.tex +++ b/buch/papers/spannung/Einleitung.tex @@ -12,7 +12,7 @@ Diese Spannungsformel ist Grundlage für Computerprogramme und geotechnische Ver Um die mathematische Untersuchung vorzunehmen, beschäftigt man sich zuerst mit den spezifischen Gegebenheiten und Voraussetzungen. Ebenfalls gilt es ein paar wichtige Begriffe und deren mathematischen Zeichen einzuführen. In diesem Kapitel gehen wir auch auf die Zusammenhänge von Spannung, Dehnungen und Verformungen an elastischen Materialien ein, -wie sie in gängigen Lehrbüchern der Mechanik oder der Geotechnik behandelt werden. z. B. [\cite{spannung:Grundlagen der Geotechnik}] +wie sie in gängigen Lehrbüchern der Mechanik oder der Geotechnik behandelt werden, z.~B.~\cite{spannung:Grundlagen-der-Geotechnik}. \section{Spannungsausbreitung\label{spannung:section:Spannungsausbreitung}} \rhead{Spannungsausbreitung} @@ -72,7 +72,7 @@ berechnet werden mit: t &= \text{Tiefe [\si{\meter}]} \\ s &= \text{Setzung, Absenkung [m].} \end{align*} -Diese Zusammenhänge sind wie erwähnt unter anderem im Lehrbuch [\cite{spannung:Grundlagen der Geotechnik}] beschrieben. +Diese Zusammenhänge sind wie erwähnt unter anderem im Lehrbuch [\cite{spannung:Grundlagen-der-Geotechnik}] beschrieben. In der praktischen Geotechnik wird man allerdings weitaus schwierigere Situationen antreffen. Ein Beispiel wäre eine Baugrube mit einem Baugrubenabschluss, wo ein Teil des Bodens abgetragen ist (siehe Abbildung 1.3). Die Ausbreitung der Zusatzspannung $\sigma(x,y,t)$ würde hier deutlich komplizierter ausfallen. @@ -86,4 +86,4 @@ Generell wird im Ingenieurwesen versucht Phänomene möglichst nach dem Hook'sch \includegraphics[width=0.45\linewidth,keepaspectratio]{papers/spannung/Grafiken/Bild3.png} \caption{Beispiel eines Lastauftrags auf den Boden bei einer komplexeren Situation, welches kompliziertere Spannungsausbreitung zur Folge hat} \label{fig:Bild3} -\end{figure} \ No newline at end of file +\end{figure} diff --git a/buch/papers/spannung/references.bib b/buch/papers/spannung/references.bib index 090e3c3..02f8d09 100644 --- a/buch/papers/spannung/references.bib +++ b/buch/papers/spannung/references.bib @@ -13,7 +13,7 @@ day = {6} } -@online{spannung:Voigtsche Notation, +@online{spannung:Voigtsche-Notation, title = {Voigtsche Notation}, url = {https://de.wikipedia.org/wiki/Voigtsche_Notation}, date = {2021-05-29}, @@ -22,7 +22,7 @@ day = {6} } -@book{spannung:Grundlagen der Geotechnik, +@book{spannung:Grundlagen-der-Geotechnik, title = {Grundlagen der Geotechnik}, author = {Hans-Henning Schmidt and Roland F. Buchmaier and Carola Vogt-Breyer}, publisher = {Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH}, @@ -32,7 +32,7 @@ volume = {5} } -@book{spannung:Stoffgesetze und numerische Modellierung in der Geotechnik, +@book{spannung:Stoffgesetze-und-numerische-Modellierung-in-der-Geotechnik, title = {Stoffgesetze und numerische Modellierung in der Geotechnik}, author = {Carlo Rabaiotti and Alessio Höttges}, publisher = {Hochschule Rapperswil}, diff --git a/buch/papers/spannung/teil1.tex b/buch/papers/spannung/teil1.tex index 2db244e..74516c1 100644 --- a/buch/papers/spannung/teil1.tex +++ b/buch/papers/spannung/teil1.tex @@ -21,4 +21,4 @@ Er hat in der Elastizitätstheorie als erstes Tensoren eingesetzt und beschriebe Auch Albert Einstein hat solche Tensoren eingesetzt, um in der Relativitätstheorie die Änderung der 4D Raumzeit beschreiben zu können. \cite{spannung:Tensor} -\cite{spannung:Voigtsche Notation} \ No newline at end of file +\cite{spannung:Voigtsche-Notation} diff --git a/buch/papers/spannung/teil2.tex b/buch/papers/spannung/teil2.tex index afd2c21..921d2b8 100644 --- a/buch/papers/spannung/teil2.tex +++ b/buch/papers/spannung/teil2.tex @@ -15,7 +15,7 @@ i, j\in\left\{1, 2, 3\right\} \] definiert. Daher ergeben sich die neun Spannungen. -Die nachfolgenden Zusammenhänge sind in \cite{spannung:Voigtsche Notation} beschrieben. +Die nachfolgenden Zusammenhänge sind in \cite{spannung:Voigtsche-Notation} beschrieben. Dieser Spannungstensor kann schliesslich mit $3^2$ Einträgen als $3\times3$ Matrix mit \[ \overline{\sigma} @@ -266,7 +266,7 @@ und folglich auch \varepsilon_{32} \] gilt. -Diese Eigenschaft wird durch die Voigt'sche Notation \cite{spannung:Voigtsche Notation} ausgenutzt, um die Gleichung vereinfachen zu können. +Diese Eigenschaft wird durch die Voigt'sche Notation \cite{spannung:Voigtsche-Notation} ausgenutzt, um die Gleichung vereinfachen zu können. Durch diese Symmetrie gilt \[ \overline{\sigma} @@ -488,4 +488,4 @@ Um wieder die Einflüsse der Parameter veranschaulichen zu können berechnet man \] Diese hängt wieder am meisten von $\sigma_{22}$ ab. Ist die Querdehnung $\nu$ grösser, so wird die Dehnung $\varepsilon_{22}$ reduziert. -Bei inkompressiblen Medien, bei welchen keine Dehnungen und nur identische Normalspannungen auftreten können, ist folglich $\nu=0.5$. \ No newline at end of file +Bei inkompressiblen Medien, bei welchen keine Dehnungen und nur identische Normalspannungen auftreten können, ist folglich $\nu=0.5$. diff --git a/buch/papers/spannung/teil3.tex b/buch/papers/spannung/teil3.tex index 438ac31..8d99733 100644 --- a/buch/papers/spannung/teil3.tex +++ b/buch/papers/spannung/teil3.tex @@ -28,7 +28,7 @@ q \sqrt{\frac{(\sigma_{11}-\sigma_{22})^{2}+(\sigma_{11}-\sigma_{33})^{2}+(\sigma_{22}-\sigma_{33})^{2}}{2}} . \] -Diese Zusammenhänge werden im Skript [\cite{spannung:Stoffgesetze und numerische Modellierung in der Geotechnik}] aufgezeigt. +Diese Zusammenhänge werden im Skript [\cite{spannung:Stoffgesetze-und-numerische-Modellierung-in-der-Geotechnik}] aufgezeigt. Die hydrostatische Spannung $p$ kann gemäss Gleichung (Nr) als \[ p @@ -102,4 +102,4 @@ Man hat so eine Matrix multipliziert mit einem Vektor und erhält einen Vektor. Mit dieser Formel lassen sich verschieden Ergebnisse von Versuchen analysieren und berechnen. Ein solcher Versuch, den oft in der Geotechnik durchgeführt wird, ist der Oedometer-Versuch. -Im nächsten Kapitel wird die Anwendung der Matrix an diesem Versuch beschrieben. \ No newline at end of file +Im nächsten Kapitel wird die Anwendung der Matrix an diesem Versuch beschrieben. -- cgit v1.2.1 From 9aa06203d62e6d9092597fc7f89a0a8e3a6636c9 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: =?UTF-8?q?Andreas=20M=C3=BCller?= Date: Thu, 3 Jun 2021 08:28:20 +0200 Subject: new slides --- vorlesungen/14_msehilbertraum/Makefile | 33 ++++++++++ .../MathSemMSE-14-hilbertraum.tex | 14 ++++ vorlesungen/14_msehilbertraum/common.tex | 16 +++++ .../14_msehilbertraum/hilbertraum-handout.tex | 11 ++++ vorlesungen/14_msehilbertraum/slides.tex | 43 +++++++++++++ vorlesungen/slides/2/Makefile.inc | 5 ++ vorlesungen/slides/2/chapter.tex | 5 ++ vorlesungen/slides/2/hilbertraum/basis.tex | 61 ++++++++++++++++++ vorlesungen/slides/2/hilbertraum/definition.tex | 59 +++++++++++++++++ vorlesungen/slides/2/hilbertraum/l2.tex | 57 ++++++++++++++++ vorlesungen/slides/2/hilbertraum/l2beispiel.tex | 29 +++++++++ vorlesungen/slides/2/hilbertraum/plancherel.tex | 75 ++++++++++++++++++++++ 12 files changed, 408 insertions(+) create mode 100644 vorlesungen/14_msehilbertraum/Makefile create mode 100644 vorlesungen/14_msehilbertraum/MathSemMSE-14-hilbertraum.tex create mode 100644 vorlesungen/14_msehilbertraum/common.tex create mode 100644 vorlesungen/14_msehilbertraum/hilbertraum-handout.tex create mode 100644 vorlesungen/14_msehilbertraum/slides.tex create mode 100644 vorlesungen/slides/2/hilbertraum/basis.tex create mode 100644 vorlesungen/slides/2/hilbertraum/definition.tex create mode 100644 vorlesungen/slides/2/hilbertraum/l2.tex create mode 100644 vorlesungen/slides/2/hilbertraum/l2beispiel.tex create mode 100644 vorlesungen/slides/2/hilbertraum/plancherel.tex diff --git a/vorlesungen/14_msehilbertraum/Makefile b/vorlesungen/14_msehilbertraum/Makefile new file mode 100644 index 0000000..e5de69c --- /dev/null +++ b/vorlesungen/14_msehilbertraum/Makefile @@ -0,0 +1,33 @@ +# +# Makefile -- hilbertraum +# +# (c) 2017 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +# +all: hilbertraum-handout.pdf MathSemMSE-14-hilbertraum.pdf + +include ../slides/Makefile.inc + +SOURCES = common.tex slides.tex $(slides) + +MathSemMSE-14-hilbertraum.pdf: MathSemMSE-14-hilbertraum.tex $(SOURCES) + pdflatex MathSemMSE-14-hilbertraum.tex + +hilbertraum-handout.pdf: hilbertraum-handout.tex $(SOURCES) + pdflatex hilbertraum-handout.tex + +thumbnail: thumbnail.jpg # fix1.jpg + +thumbnail.pdf: MathSemMSE-14-hilbertraum.pdf + pdfjam --outfile thumbnail.pdf --papersize '{16cm,9cm}' \ + MathSemMSE-14-hilbertraum.pdf 1 +thumbnail.jpg: thumbnail.pdf + convert -density 300 thumbnail.pdf \ + -resize 1920x1080 -units PixelsPerInch thumbnail.jpg + +fix1.pdf: MathSemMSE-14-hilbertraum.pdf + pdfjam --outfile fix1.pdf --papersize '{16cm,9cm}' \ + MathSemMSE-14-hilbertraum.pdf 1 +fix1.jpg: fix1.pdf + convert -density 300 fix1.pdf \ + -resize 1920x1080 -units PixelsPerInch fix1.jpg + diff --git a/vorlesungen/14_msehilbertraum/MathSemMSE-14-hilbertraum.tex b/vorlesungen/14_msehilbertraum/MathSemMSE-14-hilbertraum.tex new file mode 100644 index 0000000..b06500c --- /dev/null +++ b/vorlesungen/14_msehilbertraum/MathSemMSE-14-hilbertraum.tex @@ -0,0 +1,14 @@ +% +% MathSem-14-msehilbertraum.tex -- Präsentation +% +% (c) 2017 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +% +\documentclass[aspectratio=169]{beamer} +\input{common.tex} +\setboolean{presentation}{true} +\begin{document} +\begin{frame} +\titlepage +\end{frame} +\input{slides.tex} +\end{document} diff --git a/vorlesungen/14_msehilbertraum/common.tex b/vorlesungen/14_msehilbertraum/common.tex new file mode 100644 index 0000000..a9089bf --- /dev/null +++ b/vorlesungen/14_msehilbertraum/common.tex @@ -0,0 +1,16 @@ +% +% common.tex -- gemeinsame definition +% +% (c) 2017 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +% +\input{../common/packages.tex} +\input{../common/common.tex} +\mode{% +\usetheme[hideothersubsections,hidetitle]{Hannover} +} +\beamertemplatenavigationsymbolsempty +\title[Hilbertraum]{Hilbertraum} +\author[A.~Müller]{Prof.~Dr.~Andreas Müller} +\date[]{} +\newboolean{presentation} + diff --git a/vorlesungen/14_msehilbertraum/hilbertraum-handout.tex b/vorlesungen/14_msehilbertraum/hilbertraum-handout.tex new file mode 100644 index 0000000..3dc7abf --- /dev/null +++ b/vorlesungen/14_msehilbertraum/hilbertraum-handout.tex @@ -0,0 +1,11 @@ +% +% msehilbertraum-handout.tex -- Handout XXX +% +% (c) 2017 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +% +\documentclass[handout,aspectratio=169]{beamer} +\input{common.tex} +\setboolean{presentation}{false} +\begin{document} +\input{slides.tex} +\end{document} diff --git a/vorlesungen/14_msehilbertraum/slides.tex b/vorlesungen/14_msehilbertraum/slides.tex new file mode 100644 index 0000000..78f9cfb --- /dev/null +++ b/vorlesungen/14_msehilbertraum/slides.tex @@ -0,0 +1,43 @@ +% +% slides.tex -- XXX +% +% (c) 2017 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +% + +\section{Hilbertraum} +% XXX Definition +\folie{2/hilbertraum/definition.tex} +% XXX Norm und Konvergenz +% XXX \folie{2/hilbertraum/norm.tex} +% XXX Hilbert-Basis +\folie{2/hilbertraum/l2beispiel.tex} +\folie{2/hilbertraum/basis.tex} +\folie{2/hilbertraum/plancherel.tex} + +\section{Beispiele} +% XXX Endlichdimensionale euklidische Räume +% XXX \folie{2/hilbertraum/endlichdimensional.tex} +% XXX Fourier-Theorie und L^2 +\folie{2/hilbertraum/l2.tex} + +\section{Riesz-Darstellungssatz} +% XXX Was sagt der Satz +% XXX \folie{2/hilbertraum/riesz.tex} +% XXX Warum ist das ein Problem für unendlichdimensionale Vektorräume +% XXX \folie{2/hilbertraum/rieszproblem.tex} +% XXX Beweisidee +% XXX \folie{2/hilbertraum/rieszbeweis.tex} + +\section{$A^*$} +% XXX Definition als Awnendung des Satzes von Riesz +% XXX \folie{2/hilbertraum/adjungiert.tex} +% XXX Spektraltheorie +% XXX \folie{2/hilbertraum/spektraltheorie.tex} + +\section{PDE und Hilbertraum} +% XXX Der Operator D^2 + p(x) auf [0,1] +% XXX \folie{2/hilbertraum/sturm.tex} +% XXX Laplace-Operator und L^2 +% XXX \folie{2/hilbertraum/laplace.tex} + + diff --git a/vorlesungen/slides/2/Makefile.inc b/vorlesungen/slides/2/Makefile.inc index c857fec..b2af216 100644 --- a/vorlesungen/slides/2/Makefile.inc +++ b/vorlesungen/slides/2/Makefile.inc @@ -17,5 +17,10 @@ chapter2 = \ ../slides/2/frobeniusanwendung.tex \ ../slides/2/quotient.tex \ ../slides/2/quotientv.tex \ + ../slides/2/hilbertraum/definition.tex \ + ../slides/2/hilbertraum/l2beispiel.tex \ + ../slides/2/hilbertraum/basis.tex \ + ../slides/2/hilbertraum/plancherel.tex \ + ../slides/2/hilbertraum/l2.tex \ ../slides/2/chapter.tex diff --git a/vorlesungen/slides/2/chapter.tex b/vorlesungen/slides/2/chapter.tex index 49e656a..2fe48c1 100644 --- a/vorlesungen/slides/2/chapter.tex +++ b/vorlesungen/slides/2/chapter.tex @@ -15,3 +15,8 @@ \folie{2/frobeniusanwendung.tex} \folie{2/quotient.tex} \folie{2/quotientv.tex} +\folie{2/hilbertraum/definition.tex} +\folie{2/hilbertraum/l2beispiel.tex} +\folie{2/hilbertraum/basis.tex} +\folie{2/hilbertraum/plancherel.tex} +\folie{2/hilbertraum/l2.tex} diff --git a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/basis.tex b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/basis.tex new file mode 100644 index 0000000..46c2320 --- /dev/null +++ b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/basis.tex @@ -0,0 +1,61 @@ +% +% basis.tex -- slide template +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Hilbert-Basis} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Definition} +Eine Menge $\mathcal{B}=\{b_k|k>0\}$ ist eine Hilbertbasis, wenn +\begin{itemize} +\item $\mathcal{B}$ ist orthonormiert: $\langle b_k,b_l\rangle=\delta_{kl}$ +\item Der Unterraum $\langle b_k|k>0\rangle\subset H$ ist +dicht: +Jeder Vektor von $H$ kann beliebig genau durch Linearkombinationen von $b_k$ +approximiert werden. +\end{itemize} +Ein Hilbertraum mit einer Hilbertbasis heisst {\em separabel} +\end{block} +\begin{block}{Endlichdimensional} +Der Algorithmus bricht nach endlich vielen Schritten ab. +\end{block} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Konstruktion} +Iterativ: $\mathcal{B}_0=\emptyset$ +\begin{enumerate} +\item $V_k = \langle \mathcal{B}_k \rangle$ +\item Wenn $V_k\ne H$, wähle einen Vektor +\begin{align*} +x\in V_k^{\perp} +&= +\{ +x\in H\;|\; x\perp V_k +\} +\\ +&= +\{x\in H\;|\; +x\perp y\;\forall y\in V_k +\} +\end{align*} +\item $b_{k+1} = x/\|x\|$ +\[ +\mathcal{B}_{k+1} = \mathcal{B}_k\cup \{b_{k+1}\} +\] +\end{enumerate} +Wenn $H$ separabel ist, dann ist +\[ +\mathcal{B} = \bigcup_{k} \mathcal{B}_k +\] +eine Hilbertbasis für $H$ +\end{block} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/definition.tex b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/definition.tex new file mode 100644 index 0000000..ed0ab13 --- /dev/null +++ b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/definition.tex @@ -0,0 +1,59 @@ +% +% definition.tex -- slide template +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Hilbertraum --- Definition} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{$\mathbb{C}$-Hilbertraum $H$} +\begin{enumerate} +\item $\mathbb{C}$-Vektorraum, muss nicht endlichdimensional sein +\item Sesquilineares Skalarprodukt +\[ +\langle \cdot,\cdot\rangle +\colon H \to \mathbb{C}: (x,y) \mapsto \langle x,y\rangle +\] +Dazugehörige Norm: +\[ +\|x\| = \sqrt{\langle x,x\rangle} +\] +\item Vollständigkeit: jede Cauchy-Folge konvergiert +\end{enumerate} +Ohne Vollständigkeit: {\em Prähilbertraum} +\end{block} +\begin{block}{$\mathbb{R}$-Hilbertraum} +Vollständiger $\mathbb{R}$-Vektorraum mit bilinearem Skalarprodukt +\end{block} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Vollständigkeit} +\begin{itemize} +\item $(x_n)_{n\in\mathbb{N}}$ ist eine Cauchy-Folge: +Für alle $\varepsilon>0$ gibt es $N>0$ derart, dass +\[ +\| x_n-x_m\| < \varepsilon\quad\forall n,m>N +\] +\item Grenzwert existiert: $\exists x\in H$ derart, dass es für alle +$\varepsilon >0$ ein $N>0$ gibt derart, dass +\[ +\|x_n-x\|<\varepsilon\quad\forall n>N +\] +\end{itemize} +\end{block} +\begin{block}{Cauchy-Schwarz-Ungleichung} +\[ +|\langle x,y\rangle| +\le \|x\| \cdot \|y\| +\] +Gleichheit für linear abhängige $x$ und $y$ +\end{block} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/l2.tex b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/l2.tex new file mode 100644 index 0000000..2991aca --- /dev/null +++ b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/l2.tex @@ -0,0 +1,57 @@ +% +% l2.tex -- slide template +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{$L^2$-Hilbertraum} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Definition} +\begin{itemize} +\item +Vektorraum: Funktionen +\[ +f\colon [a,b] \to \mathbb{C} +\] +\item +Sesquilineares Skalarprodukt +\[ +\langle f,g\rangle += +\int_a^b \overline{f(x)}\, g(x) \,dx +\] +\item +Norm: +\[ +\|f\|^2 = \int_a^b |f(x)|^2\,dx +\] +\item Vollständigkeit? +\end{itemize} +\end{block} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Vollständigkeit} +\begin{itemize} +\item +Funktioniert nicht für Riemann-Integral +\item +Erweiterung des Integrals auf das sogenannte Lebesgue-Integral (nach +Henri Lebesgue) +\item +Abzählbare Mengen spielen keine Rolle $\rightarrow$ Nullmengen +\item +Funktionen $\rightarrow$ Klassen von Funktionen, die sich auf einer Nullmenge +unterscheiden +\item +Konvergenz-Satz von Lebesgue $\rightarrow$ es funktioniert +\end{itemize} +\end{block} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/l2beispiel.tex b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/l2beispiel.tex new file mode 100644 index 0000000..29a1822 --- /dev/null +++ b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/l2beispiel.tex @@ -0,0 +1,29 @@ +% +% l2beispiel.tex -- slide template +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Beispiel: $l^2$} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Definition} +\begin{itemize} +\item Folgen von komplexen Zahlen +\[ +l^2 += +\{(x_k)_{k\in\mathbb{N}}\,|\, x_k \in\mathbb{C}\} +\] +\end{itemize} +\end{block} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/plancherel.tex b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/plancherel.tex new file mode 100644 index 0000000..3caa54d --- /dev/null +++ b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/plancherel.tex @@ -0,0 +1,75 @@ +% +% plancherel.tex -- slide template +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Plancherel-Gleichung} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Hilbertraum mit Hilbert-Basis} +$H$ Hilbertraum mit Hilbert-Basis +$\mathcal{B}=\{b_k\;|\; k>0\}$, $x\in H$ +\end{block} +\begin{block}{Analyse: Fourier-Koeffizienten} +\begin{align*} +a_k &= \hat{x}_k=\langle b_k, x\rangle +\end{align*} +\end{block} +\begin{block}{Synthese: Fourier-Reihe} +\begin{align*} +\tilde{x} +&= +\sum_k a_k b_k += +\sum_k \langle x,b_k\rangle b_k +\end{align*} +\end{block} +\begin{block}{Analyse von $\tilde{x}$} +\begin{align*} +\langle b_l,\tilde{x}\rangle +&= +\biggl\langle +b_l,\sum_{k}\langle b_k,x\rangle b_k +\biggr\rangle += +\sum_k \langle b_k,x\rangle\langle b_l,b_k\rangle += +\sum_k \langle b_k,x\rangle\delta_{kl} += +\langle b_l,x\rangle += +\hat{x}_l +\end{align*} +\end{block} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Plancherel-Gleichung} +\begin{align*} +\|\tilde{x}\|^2 +&= +\langle \tilde{x},\tilde{x}\rangle += +\biggl\langle +\sum_k \hat{x}_kb_k, +\sum_l \hat{x}_lb_l +\biggr\rangle +\\ +&= +\sum_{k,l} \overline{\hat{x}}_k\hat{x}_l\langle b_k,b_l\rangle += +\sum_{k,l} \overline{\hat{x}}_k\hat{x}_l\delta_{kl} +\\ +\|\tilde{x}\|^2 +&= +\sum_k |\hat{x}_k|^2 +\end{align*} +\end{block} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} +\egroup -- cgit v1.2.1 From 9e7524c25a0ba5a643fbb7555d01311f69aa603e Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: =?UTF-8?q?Andreas=20M=C3=BCller?= Date: Thu, 3 Jun 2021 17:18:58 +0200 Subject: add slides --- vorlesungen/14_msehilbertraum/slides.tex | 18 ++-- vorlesungen/slides/2/Makefile.inc | 9 ++ vorlesungen/slides/2/chapter.tex | 9 ++ vorlesungen/slides/2/hilbertraum/adjungiert.tex | 79 ++++++++++++++++++ vorlesungen/slides/2/hilbertraum/energie.tex | 62 ++++++++++++++ vorlesungen/slides/2/hilbertraum/l2.tex | 2 + vorlesungen/slides/2/hilbertraum/l2beispiel.tex | 57 ++++++++++++- vorlesungen/slides/2/hilbertraum/laplace.tex | 62 ++++++++++++++ vorlesungen/slides/2/hilbertraum/plancherel.tex | 23 +++++- vorlesungen/slides/2/hilbertraum/qm.tex | 82 ++++++++++++++++++ vorlesungen/slides/2/hilbertraum/riesz.tex | 66 +++++++++++++++ vorlesungen/slides/2/hilbertraum/rieszbeispiel.tex | 96 ++++++++++++++++++++++ vorlesungen/slides/2/hilbertraum/sobolev.tex | 48 +++++++++++ vorlesungen/slides/2/hilbertraum/spektral.tex | 87 ++++++++++++++++++++ vorlesungen/slides/2/hilbertraum/sturm.tex | 56 +++++++++++++ 15 files changed, 744 insertions(+), 12 deletions(-) create mode 100644 vorlesungen/slides/2/hilbertraum/adjungiert.tex create mode 100644 vorlesungen/slides/2/hilbertraum/energie.tex create mode 100644 vorlesungen/slides/2/hilbertraum/laplace.tex create mode 100644 vorlesungen/slides/2/hilbertraum/qm.tex create mode 100644 vorlesungen/slides/2/hilbertraum/riesz.tex create mode 100644 vorlesungen/slides/2/hilbertraum/rieszbeispiel.tex create mode 100644 vorlesungen/slides/2/hilbertraum/sobolev.tex create mode 100644 vorlesungen/slides/2/hilbertraum/spektral.tex create mode 100644 vorlesungen/slides/2/hilbertraum/sturm.tex diff --git a/vorlesungen/14_msehilbertraum/slides.tex b/vorlesungen/14_msehilbertraum/slides.tex index 78f9cfb..e27c42e 100644 --- a/vorlesungen/14_msehilbertraum/slides.tex +++ b/vorlesungen/14_msehilbertraum/slides.tex @@ -22,22 +22,24 @@ \section{Riesz-Darstellungssatz} % XXX Was sagt der Satz -% XXX \folie{2/hilbertraum/riesz.tex} -% XXX Warum ist das ein Problem für unendlichdimensionale Vektorräume -% XXX \folie{2/hilbertraum/rieszproblem.tex} +\folie{2/hilbertraum/riesz.tex} +\folie{2/hilbertraum/rieszbeispiel.tex} % XXX Beweisidee % XXX \folie{2/hilbertraum/rieszbeweis.tex} \section{$A^*$} -% XXX Definition als Awnendung des Satzes von Riesz -% XXX \folie{2/hilbertraum/adjungiert.tex} +% XXX Definition als Anwendung des Satzes von Riesz +\folie{2/hilbertraum/adjungiert.tex} % XXX Spektraltheorie -% XXX \folie{2/hilbertraum/spektraltheorie.tex} +\folie{2/hilbertraum/spektral.tex} \section{PDE und Hilbertraum} % XXX Der Operator D^2 + p(x) auf [0,1] -% XXX \folie{2/hilbertraum/sturm.tex} +\folie{2/hilbertraum/sturm.tex} % XXX Laplace-Operator und L^2 -% XXX \folie{2/hilbertraum/laplace.tex} +\folie{2/hilbertraum/laplace.tex} +\folie{2/hilbertraum/qm.tex} +\folie{2/hilbertraum/energie.tex} +\folie{2/hilbertraum/sobolev.tex} diff --git a/vorlesungen/slides/2/Makefile.inc b/vorlesungen/slides/2/Makefile.inc index b2af216..cbd4dfe 100644 --- a/vorlesungen/slides/2/Makefile.inc +++ b/vorlesungen/slides/2/Makefile.inc @@ -22,5 +22,14 @@ chapter2 = \ ../slides/2/hilbertraum/basis.tex \ ../slides/2/hilbertraum/plancherel.tex \ ../slides/2/hilbertraum/l2.tex \ + ../slides/2/hilbertraum/riesz.tex \ + ../slides/2/hilbertraum/rieszbeispiel.tex \ + ../slides/2/hilbertraum/adjungiert.tex \ + ../slides/2/hilbertraum/spektral.tex \ + ../slides/2/hilbertraum/sturm.tex \ + ../slides/2/hilbertraum/laplace.tex \ + ../slides/2/hilbertraum/qm.tex \ + ../slides/2/hilbertraum/energie.tex \ + ../slides/2/hilbertraum/sobolev.tex \ ../slides/2/chapter.tex diff --git a/vorlesungen/slides/2/chapter.tex b/vorlesungen/slides/2/chapter.tex index 2fe48c1..d3714c3 100644 --- a/vorlesungen/slides/2/chapter.tex +++ b/vorlesungen/slides/2/chapter.tex @@ -20,3 +20,12 @@ \folie{2/hilbertraum/basis.tex} \folie{2/hilbertraum/plancherel.tex} \folie{2/hilbertraum/l2.tex} +\folie{2/hilbertraum/riesz.tex} +\folie{2/hilbertraum/rieszbeispiel.tex} +\folie{2/hilbertraum/adjungiert.tex} +\folie{2/hilbertraum/spektral.tex} +\folie{2/hilbertraum/sturm.tex} +\folie{2/hilbertraum/laplace.tex} +\folie{2/hilbertraum/qm.tex} +\folie{2/hilbertraum/energie.tex} +\folie{2/hilbertraum/sobolev.tex} diff --git a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/adjungiert.tex b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/adjungiert.tex new file mode 100644 index 0000000..afafab8 --- /dev/null +++ b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/adjungiert.tex @@ -0,0 +1,79 @@ +% +% adjungiert.tex -- slide template +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Adjungierter Operator} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Definition} +\begin{itemize} +\item +$A\colon H\to L$ lineare Abbildung zwischen Hilberträumen, $y\in L$ +\item +\[ +H\to\mathbb{C} +: +x\mapsto \langle y, Ax\rangle_L +\] +ist eine lineare Abbildung $H\to\mathbb{C}$ +\item +Nach dem Darstellungssatz gibt es $v\in H$ mit +\[ +\langle y,Ax\rangle_L = \langle v,x\rangle_H +\quad +\forall x\in H +\] +\end{itemize} +Die Abbildung +\[ +L\to H +: +y\mapsto v =: A^*y +\] +heisst {\em adjungierte Abbildung} +\end{block} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Endlichdimensional (Matrizen)} +\[ +A^* = \overline{A}^t +\] +\end{block} +\vspace{-8pt} +\begin{block}{Selbstabbildungen} +Für Operatoren $A\colon H\to H$ ist $A^*\colon H\to H$ +\[ +\langle x,Ay\rangle += +\langle A^*x, y\rangle +\quad +\forall x,y\in H +\] +\end{block} +\vspace{-8pt} +\begin{block}{Selbstadjungierte Operatoren} +\[ +A=A^* +\;\Leftrightarrow\; +\langle x,Ay \rangle += +\langle A^*x,y \rangle += +\langle Ax,y \rangle +\] +Matrizen: +\begin{itemize} +\item hermitesch +\item für reelle Hilberträume: symmetrisch +\end{itemize} +\end{block} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/energie.tex b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/energie.tex new file mode 100644 index 0000000..7868cb4 --- /dev/null +++ b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/energie.tex @@ -0,0 +1,62 @@ +% +% energie.tex -- slide template +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Energie --- Zeitentwicklung --- Schrödinger} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.30\textwidth} +\begin{block}{Totale Energie} +Hamilton-Funktion +\begin{align*} +H +&= +\frac12mv^2 + V(x) +\\ +&= +\frac{p^2}{2m} + V(x) +\end{align*} +\end{block} +\begin{block}{Quantisierungsregel} +\begin{align*} +\text{Variable}&\to \text{Operator} +\\ +x_k & \to x_k +\\ +p_k & \to \frac{\hbar}{i} \frac{\partial}{\partial x_k} +\end{align*} +\end{block} +\end{column} +\begin{column}{0.66\textwidth} +\begin{block}{Energie-Operator} +\[ +H += +-\frac{\hbar^2}{2m}\Delta + V(x) +\] +\end{block} +\begin{block}{Eigenwertgleichung} +\[ +-\frac{\hbar^2}{2m}\Delta\psi(x,t) + V(x)\psi(x,t) = E\psi(x,t) +\] +Zeitunabhängige Schrödingergleichung +\end{block} +\begin{block}{Zeitabhängigkeit = Schrödingergleichung} +\[ +-\frac{\hbar}{i} +\frac{\partial}{\partial t} +\psi(x,t) += +-\frac{\hbar^2}{2m}\Delta\psi(x,t) + V(x)\psi(x,t) +\] +Eigenwertgleichung durch Separation von $t$ +\end{block} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/l2.tex b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/l2.tex index 2991aca..e2f2262 100644 --- a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/l2.tex +++ b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/l2.tex @@ -31,6 +31,8 @@ Norm: \|f\|^2 = \int_a^b |f(x)|^2\,dx \] \item Vollständigkeit? +$\rightarrow$ +Lebesgue Konvergenz-Satz \end{itemize} \end{block} \end{column} diff --git a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/l2beispiel.tex b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/l2beispiel.tex index 29a1822..c030eb7 100644 --- a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/l2beispiel.tex +++ b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/l2beispiel.tex @@ -7,22 +7,73 @@ \begin{frame}[t] \setlength{\abovedisplayskip}{5pt} \setlength{\belowdisplayskip}{5pt} -\frametitle{Beispiel: $l^2$} +\frametitle{Beispiele: $\mathbb{R},\mathbb{R}^2,\dots,\mathbb{R}^n,\dots,l^2$} \vspace{-20pt} \begin{columns}[t,onlytextwidth] \begin{column}{0.48\textwidth} \begin{block}{Definition} \begin{itemize} -\item Folgen von komplexen Zahlen +\item Quadratsummierbare Folgen von komplexen Zahlen \[ l^2 = -\{(x_k)_{k\in\mathbb{N}}\,|\, x_k \in\mathbb{C}\} +\biggl\{ +(x_k)_{k\in\mathbb{N}}\,\bigg|\, \sum_{k=0}^\infty |x_k|^2 < \infty +\biggr\} +\] +\item Skalarprodukt: +\begin{align*} +\langle x,y\rangle +&= +\sum_{k=0}^\infty \overline{x}_ky_k, +& +\|x\|^2 = \sum_{k=0}^\infty |x_k|^2 +\end{align*} +\item Vollständigkeit, +Konvergenz: Cauchy-Schwarz-Ungleichung +\[ +\biggl| +\sum_{k=0}^\infty \overline{x}_ky_k +\biggr| +\le +\sum_{k=0}^\infty |x_k|^2 +\sum_{l=0}^\infty |y_l|^2 \] \end{itemize} \end{block} \end{column} \begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Standardbasisvektoren} +\begin{align*} +e_i +&= +(0,\dots,0,\underset{\underset{\textstyle i}{\textstyle\uparrow}}{1},0,\dots) +\\ +(e_i)_k &= \delta_{ik} +\end{align*} +sind orthonormiert: +\begin{align*} +\langle e_i,e_j\rangle +&= +\sum_k \overline{\delta}_{ik}\delta_{jk} += +\delta_{ij} +\end{align*} +\end{block} +\vspace{-16pt} +\begin{block}{Analyse} +$x_k$ kann mit Skalarprodukten gefunden werden: +\begin{align*} +\hat{x}_i += +\langle e_i,x\rangle +&= +\sum_{k=0}^\infty \overline{\delta}_{ik} x_k += +x_i +\end{align*} +(Fourier-Koeffizienten) +\end{block} \end{column} \end{columns} \end{frame} diff --git a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/laplace.tex b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/laplace.tex new file mode 100644 index 0000000..5e0bba9 --- /dev/null +++ b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/laplace.tex @@ -0,0 +1,62 @@ +% +% laplace.tex -- slide template +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Höhere Dimension} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.44\textwidth} +\begin{block}{Problem} +Gegeben: $\Omega\subset\mathbb{R}^n$ ein Gebiet +\\ +Gesucht: Lösungen von $\Delta u=0$ mit $u_{|\partial\Omega}=0$ +\end{block} +\begin{block}{Funktionen} +Hilbertraum $H$ der Funktionen $f:\overline{\Omega}\to\mathbb{C}$ +mit $f_{|\partial\Omega}=0$ +\end{block} +\begin{block}{Skalarprodukt} +\[ +\langle f,g\rangle += +\int_{\Omega} \overline{f}(x) g(x)\,d\mu(x) +\] +\end{block} +\begin{block}{Laplace-Operator} +\[ +\Delta \psi = \operatorname{div}\operatorname{grad}\psi +\] +\end{block} +\end{column} +\begin{column}{0.52\textwidth} +\begin{block}{Selbstadjungiert} +\begin{align*} +\langle f,\Delta g\rangle +&= +\int_{\Omega} \overline{f}(x)\operatorname{div}\operatorname{grad}g(x)\,d\mu(x) +\\ +&= +\int_{\partial\Omega} +\underbrace{\overline{f}(x)}_{\displaystyle=0}\operatorname{grad}g(x)\,d\nu(x) +\\ +&\qquad +- +\int_{\Omega} +\operatorname{grad}\overline{f}(x)\cdot \operatorname{grad}g(x) +\,d\mu(x) +\\ +&=\int_{\Omega}\operatorname{div}\operatorname{grad}\overline{f}(x)g(x)\,d\mu(x) +\\ +&= +\langle \Delta f,g\rangle +\end{align*} +\end{block} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/plancherel.tex b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/plancherel.tex index 3caa54d..eaf8aaa 100644 --- a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/plancherel.tex +++ b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/plancherel.tex @@ -17,9 +17,12 @@ $\mathcal{B}=\{b_k\;|\; k>0\}$, $x\in H$ \end{block} \begin{block}{Analyse: Fourier-Koeffizienten} \begin{align*} -a_k &= \hat{x}_k=\langle b_k, x\rangle +a_k = \hat{x}_k &=\langle b_k, x\rangle +\\ +\hat{x}&=\mathcal{F}x \end{align*} \end{block} +\vspace{-10pt} \begin{block}{Synthese: Fourier-Reihe} \begin{align*} \tilde{x} @@ -29,6 +32,7 @@ a_k &= \hat{x}_k=\langle b_k, x\rangle \sum_k \langle x,b_k\rangle b_k \end{align*} \end{block} +\vspace{-6pt} \begin{block}{Analyse von $\tilde{x}$} \begin{align*} \langle b_l,\tilde{x}\rangle @@ -67,7 +71,24 @@ b_l,\sum_{k}\langle b_k,x\rangle b_k \|\tilde{x}\|^2 &= \sum_k |\hat{x}_k|^2 += +\|\hat{x}\|_{l^2}^2 += +\|\mathcal{F}x\|_{l^2}^2 +\end{align*} +\end{block} +\vspace{-12pt} +\begin{block}{Isometrie} +\begin{align*} +\mathcal{F} +\colon +H \to l^2 +\colon +x\mapsto \hat{x} \end{align*} +Alle separablen Hilberträume sind isometrisch zu $l^2$ via +%Fourier-Transformation +$\mathcal{F}$ \end{block} \end{column} \end{columns} diff --git a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/qm.tex b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/qm.tex new file mode 100644 index 0000000..1a2bbbc --- /dev/null +++ b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/qm.tex @@ -0,0 +1,82 @@ +% +% qm.tex -- slide template +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Anwendung: Quantenmechanik} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Zustände (Wellenfunktion)} +$L^2$-Funktionen auf $\mathbb{R}^3$ +\[ +\psi\colon\mathbb{R}^3\to\mathbb{C} +\] +\end{block} +\vspace{-6pt} +\begin{block}{Wahrscheinlichkeitsinterpretation} +\[ +|\psi(x)|^2 = \left\{ +\begin{minipage}{4.6cm}\raggedright +Wahrscheinlichkeitsdichte für Position $x$ des Teilchens +\end{minipage}\right. +\] +\end{block} +\vspace{-6pt} +\begin{block}{Skalarprodukt} +\[ +\langle\psi,\psi\rangle += +\int_{\mathbb{R}^3} |\psi(x)|^2\,dx = 1 +\] +\end{block} +\vspace{-6pt} +\begin{block}{Messgrösse $A$} +Selbstadjungierter Operator $A$ +\\ +$\rightarrow$ +Hilbertbasis $|i\rangle$ von EV von $A$ +\end{block} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Überlagerung} +\begin{align*} +|\psi\rangle +&= +\sum_i +w_i|i\rangle +\\ +\langle \psi|\psi\rangle +&= +\sum_i |w_i|^2 \qquad\text{(Plancherel)} +\end{align*} +$|w_i|^2=|\langle \psi|i\rangle|^2$ Wahrscheinlichkeit für Zustand $|i\rangle$ +\end{block} +\begin{block}{Erwartungswert} +\begin{align*} +E(A) +&= +\sum_i |w_i|^2 \alpha_i += +\sum_i \overline{w}_i\alpha_i w_i +\\ +&= +\sum_{i,j} \overline{w}_j\alpha_i w_i \langle j|i\rangle += +\sum_{i} \overline{w}_j\langle j| \sum_i \alpha_i w_i |i\rangle +\\ +&= +\sum_{i,j} \overline{w}_j w_i \langle j| +A|i\rangle += +\langle \psi| A |\psi\rangle +\end{align*} +\end{block} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/riesz.tex b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/riesz.tex new file mode 100644 index 0000000..88c456c --- /dev/null +++ b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/riesz.tex @@ -0,0 +1,66 @@ +% +% riesz.tex -- slide template +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Darstellungssatz von Riesz} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Dualraum} +$V$ ein Vektorraum, $V^*$ der Raum aller Linearformen +\[ +f\colon V\to \mathbb{C} +\] +\end{block} +\begin{block}{Beispiel: $l^\infty$} +$l^\infty=\text{beschränkte Folgen in $\mathbb{C}$}$, +Linearformen: +\begin{align*} +f(x) +&= +\sum_{i=0}^\infty f_ix_i +\\ +\|f\| +&= +\sup_{\|x\|_{\infty}\le 1} +|f(x)| += +\sum_{k\in\mathbb{N}} |f_k| +\\ +\Rightarrow +l^{\infty*} +&= +l^1 +\qquad(\ne l^2) +\\ +&=\{\text{summierbare Folgen in $\mathbb{C}$}\} +\end{align*} + +\end{block} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Beispiel: $\mathbb{C}^n$} +${\mathbb{C}^n}^* = \mathbb{C}^n$ +\end{block} +\begin{theorem}[Riesz] +Zu einer stetigen Linearform $f\colon H\to\mathbb{C}$ gibt es $v\in H$ mit +\[ +f(x) = \langle v,x\rangle +\quad\forall x\in H +\] +und $\|f\| = \|v\|$ +\end{theorem} +\begin{block}{Dualraum von $H$} +$H^*=H$ +\end{block} +Der Hilbertraum ist die ``intuitiv richtige, unendlichdimensionale'' +Verallgemeinerung von $\mathbb{C}^n$ +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/rieszbeispiel.tex b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/rieszbeispiel.tex new file mode 100644 index 0000000..e2c26f5 --- /dev/null +++ b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/rieszbeispiel.tex @@ -0,0 +1,96 @@ +% +% rieszbeispiel.tex -- slide template +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Linearform auf $L^2$-Funktionen} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Linearform auf $\mathbb{C}^n$} +\begin{align*} +{\color{blue}x}&=\begin{pmatrix}x_1\\x_2\\\vdots\\x_n\end{pmatrix}, +& +f({\color{blue}x}) +&= +\begin{pmatrix}f_1&f_2&\dots&f_n\end{pmatrix} {\color{blue}x} +\\ +{\color{red}v}&= +\rlap{$ +\begin{pmatrix} +\overline{f}_1&\overline{f}_2&\dots&\overline{f}_n +\end{pmatrix}^t +\;\Rightarrow\; +f({\color{blue}x})=\langle {\color{red}v},{\color{blue}x}\rangle +$} +\end{align*} +\end{block} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Linearform auf $L^2([a,b])$} +\begin{align*} +{\color{red}x}&\in L^2([a,b]) +\\ +f&\colon L^2([a,b]) \to \mathbb{C} +: {\color{red}x} \mapsto f({\color{red}x}) +\intertext{Riesz-Darstellungssatz: $\exists {\color{blue}v}\in L^2([a,b])$} +f({\color{red}x}) +&= +\int_a^b {\color{blue}\overline{v}(t)}{\color{red}x(t)}\,dt +\end{align*} +\end{block} +\end{column} +\end{columns} +\begin{center} +\begin{tikzpicture}[>=latex,thick] +\begin{scope}[xshift=-3.5cm] +\def\s{0.058} +\foreach \n in {0,...,5}{ + \draw[color=red,line width=3pt] + ({\n+\s},{1/(\n+0.5)}) -- ({\n+\s},0); + \node[color=red] at ({\n},{-0.2+1/(\n+0.5)}) + [above right] {$v_\n\mathstrut$}; + \draw[color=blue,line width=3pt] + ({\n-\s},{0.4+0.55*sin(200*\n)+0.25*\n}) -- ({\n-\s},0); + \node[color=blue] at ({\n},{-0.2+0.4+0.55*sin(200*\n)+0.25*\n}) + [above left] {$x_\n\mathstrut$}; +} +\draw[->] (-0.6,0) -- (6,0) coordinate[label={$n$}]; +\draw[->] (-0.5,-0.1) -- (-0.5,2.5) coordinate[label={right:$x$}]; +\foreach \n in {0,...,5}{ + \fill (\n,0) circle[radius=0.08]; + \node at (\n,0) [below] {$\n$\strut}; +} +\node at (5.6,0) [below] {$\cdots$\strut}; +\end{scope} +\begin{scope}[xshift=3.5cm] +\fill[color=red!40,opacity=0.5] + plot[domain=0:5,samples=100] (\x,{1/(\x+0.5)}) + -- + (5,0) -- (0,0) -- cycle; +\fill[color=blue!40,opacity=0.5] + plot[domain=0:5,samples=100] (\x,{0.4+0.55*sin(200*\x)+0.25*\x}) + -- (5,0) -- (0,0) -- cycle; +\draw[color=red,line width=1.4pt] + plot[domain=0:5,samples=100] (\x,{1/(\x+0.5)}); +\node[color=red] at (0,2) [right] {$x(t)$}; + +\draw[color=blue,line width=1.4pt] + plot[domain=0:5,samples=100] (\x,{0.4+0.55*sin(200*\x)+0.25*\x}); +\node[color=blue] at (4.5,2) [right]{$v(t)$}; + +\draw[->] (-0.6,0) -- (6.0,0) coordinate[label={$t$}]; +\draw[->] (-0.5,-0.1) -- (-0.5,2.5) coordinate[label={right:$x$}]; +\draw (0.0,-0.1) -- (0.0,0.1); +\node at (0.0,0) [below] {$a$\strut}; +\draw (5.0,-0.1) -- (5.0,0.1); +\node at (5.0,0) [below] {$b$\strut}; +\end{scope} +\end{tikzpicture} +\end{center} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/sobolev.tex b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/sobolev.tex new file mode 100644 index 0000000..425c263 --- /dev/null +++ b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/sobolev.tex @@ -0,0 +1,48 @@ +% +% sobolev.tex -- slide template +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Sobolev-Raum} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Vektorrraum $W$} +Funktionen $f\colon \Omega\to\mathbb{C}$ +\begin{itemize} +\item +$f\in L^2(\Omega)$ +\item +$\nabla f\in L^2(\Omega)$ +\item +homogene Randbedingungen: +$f_{|\partial \Omega}=0$ +\end{itemize} +\end{block} +\begin{block}{Skalarprodukt} +\begin{align*} +\langle f,g\rangle_W +&= +\int_\Omega \overline{\nabla f}(x)\cdot\nabla g(x)\,d\mu(x) +\\ +&\qquad + \int_{\Omega} \overline{f}(x)\,g(x)\,d\mu(x) +\\ +&=\langle f,-\Delta g + g\rangle_{L^2(\Omega)} +\end{align*} +\end{block} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Vollständigkeit} +\dots +\end{block} +\begin{block}{Anwendung} +``Ein Hilbertraum für jedes partielle Differentialgleichungsproblem'' +\end{block} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/spektral.tex b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/spektral.tex new file mode 100644 index 0000000..b7a44f8 --- /dev/null +++ b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/spektral.tex @@ -0,0 +1,87 @@ +% +% spektral.tex -- slide template +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Spektraltheorie für selbstadjungierte Operatoren} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Voraussetzungen} +\begin{itemize} +\item +Hilbertraum $H$ +\item +$A\colon H\to H$ linear +\end{itemize} +\end{block} +\begin{block}{Eigenwerte} +$x\in H$ ein EV von $A$ zum EW $\lambda\ne 0$ +\begin{align*} +\langle x,x\rangle +&= +\frac1{\lambda} +\langle x,\lambda x\rangle += +\frac1{\lambda} +\langle x,Ax\rangle +\\ +&= +\frac1{\lambda} +\langle Ax,x\rangle += +\frac{\overline{\lambda}}{\lambda} +\langle x,x\rangle +\\ +\frac{\overline{\lambda}}{\lambda}&=1 +\quad\Rightarrow\quad +\overline{\lambda} = \lambda +\quad\Rightarrow\quad +\lambda\in\mathbb{R} +\end{align*} +\end{block} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Orthogonalität} +$u,v$ EV zu EW $\mu,\lambda\in \mathbb{R}\setminus\{0\}$, $\overline{\mu}=\mu\ne\lambda$ +\begin{align*} +\langle u,v\rangle +&= +\frac{1}{\mu} +\langle \mu u,v\rangle += +\frac{1}{\mu} +\langle Au,v\rangle +\\ +&= +\frac{1}{\mu} +\langle u,Av\rangle += +\frac{1}{\mu} +\langle u,\lambda v\rangle += +\frac{\lambda}{\mu} +\langle u,v\rangle +\\ +\Rightarrow +\; +0 +&= +\underbrace{\biggl(\frac{\lambda}{\mu}-1\biggr)}_{\displaystyle \ne 0} +\langle u,v\rangle +\;\Rightarrow\; +\langle u,v\rangle = 0 +\end{align*} +EV zu verschiedenen EW sind orthogonal +\end{block} +\end{column} +\end{columns} +\begin{block}{Spektralsatz} +Es gibt eine Hilbertbasis von $H$ aus Eigenvektoren von $A$ +\end{block} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/sturm.tex b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/sturm.tex new file mode 100644 index 0000000..1d772d6 --- /dev/null +++ b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/sturm.tex @@ -0,0 +1,56 @@ +% +% sturm.tex -- slide template +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Sturm-Liouville-Problem} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Wellengleichung} +Saite mit variabler Massedichte führt auf die DGL +\[ +-y''(t) + q(t) y(t) = \lambda y(t), +\quad +q(t) > 0 +\] +mit Randbedingungen $y(0)=y(1)=0$ +\end{block} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Sturm-Liouville-Operator} +\[ +A=-\frac{d^2}{dt^2} + q(t) = -D^2 + p +\] +auf differenzierbaren Funktionen $\Omega=[0,1]\to\mathbb{C}$ mit Randwerten +\[ +f(0)=f(1)=0 +\] +\end{block} +\end{column} +\end{columns} +\begin{block}{Selbstadjungiert} +\begin{align*} +\langle f,Ag \rangle +&= +\langle f,-D^2 g\rangle + \langle f,qg\rangle += +- +\int_0^1 \overline{f}(t) \frac{d^2}{dt^2}g(t)\,dt ++\langle f,qg\rangle +\\ +&=-\underbrace{[\overline{f}(t)g'(t)]_0^1}_{\displaystyle=0} ++\int_0^1 \overline{f}'(t)g'(t)\,dt ++\langle f,qg\rangle +=-\int_0^1 \overline{f}''(t)g(t)\,dt ++\langle qf,g\rangle +\\ +&=\langle Af,g\rangle +\end{align*} +\end{block} +\end{frame} +\egroup -- cgit v1.2.1 From 680e1e763b8d899b3601b5ab0cf6f1fc2a114e1d Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: =?UTF-8?q?Andreas=20M=C3=BCller?= Date: Thu, 3 Jun 2021 18:51:36 +0200 Subject: phases --- vorlesungen/14_msehilbertraum/slides.tex | 12 ----- vorlesungen/slides/2/hilbertraum/adjungiert.tex | 34 ++++++------ vorlesungen/slides/2/hilbertraum/basis.tex | 22 ++++---- vorlesungen/slides/2/hilbertraum/definition.tex | 22 ++++---- vorlesungen/slides/2/hilbertraum/energie.tex | 17 +++--- vorlesungen/slides/2/hilbertraum/l2.tex | 24 +++++---- vorlesungen/slides/2/hilbertraum/l2beispiel.tex | 34 ++++++------ vorlesungen/slides/2/hilbertraum/laplace.tex | 30 ++++++----- vorlesungen/slides/2/hilbertraum/plancherel.tex | 60 +++++++++++---------- vorlesungen/slides/2/hilbertraum/qm.tex | 50 +++++++++-------- vorlesungen/slides/2/hilbertraum/riesz.tex | 32 +++++++---- vorlesungen/slides/2/hilbertraum/rieszbeispiel.tex | 27 +++++++--- vorlesungen/slides/2/hilbertraum/sobolev.tex | 23 ++++---- vorlesungen/slides/2/hilbertraum/spektral.tex | 62 ++++++++++++---------- vorlesungen/slides/2/hilbertraum/sturm.tex | 20 +++---- 15 files changed, 263 insertions(+), 206 deletions(-) diff --git a/vorlesungen/14_msehilbertraum/slides.tex b/vorlesungen/14_msehilbertraum/slides.tex index e27c42e..22da2de 100644 --- a/vorlesungen/14_msehilbertraum/slides.tex +++ b/vorlesungen/14_msehilbertraum/slides.tex @@ -5,38 +5,26 @@ % \section{Hilbertraum} -% XXX Definition \folie{2/hilbertraum/definition.tex} -% XXX Norm und Konvergenz -% XXX \folie{2/hilbertraum/norm.tex} -% XXX Hilbert-Basis \folie{2/hilbertraum/l2beispiel.tex} \folie{2/hilbertraum/basis.tex} \folie{2/hilbertraum/plancherel.tex} \section{Beispiele} -% XXX Endlichdimensionale euklidische Räume -% XXX \folie{2/hilbertraum/endlichdimensional.tex} -% XXX Fourier-Theorie und L^2 \folie{2/hilbertraum/l2.tex} \section{Riesz-Darstellungssatz} -% XXX Was sagt der Satz \folie{2/hilbertraum/riesz.tex} \folie{2/hilbertraum/rieszbeispiel.tex} % XXX Beweisidee % XXX \folie{2/hilbertraum/rieszbeweis.tex} \section{$A^*$} -% XXX Definition als Anwendung des Satzes von Riesz \folie{2/hilbertraum/adjungiert.tex} -% XXX Spektraltheorie \folie{2/hilbertraum/spektral.tex} \section{PDE und Hilbertraum} -% XXX Der Operator D^2 + p(x) auf [0,1] \folie{2/hilbertraum/sturm.tex} -% XXX Laplace-Operator und L^2 \folie{2/hilbertraum/laplace.tex} \folie{2/hilbertraum/qm.tex} \folie{2/hilbertraum/energie.tex} diff --git a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/adjungiert.tex b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/adjungiert.tex index afafab8..da41576 100644 --- a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/adjungiert.tex +++ b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/adjungiert.tex @@ -13,16 +13,16 @@ \begin{column}{0.48\textwidth} \begin{block}{Definition} \begin{itemize} -\item +\item<2-> $A\colon H\to L$ lineare Abbildung zwischen Hilberträumen, $y\in L$ -\item +\item<3-> \[ H\to\mathbb{C} : x\mapsto \langle y, Ax\rangle_L \] ist eine lineare Abbildung $H\to\mathbb{C}$ -\item +\item<4-> Nach dem Darstellungssatz gibt es $v\in H$ mit \[ \langle y,Ax\rangle_L = \langle v,x\rangle_H @@ -30,22 +30,25 @@ Nach dem Darstellungssatz gibt es $v\in H$ mit \forall x\in H \] \end{itemize} +\uncover<5->{% Die Abbildung \[ L\to H : y\mapsto v =: A^*y \] -heisst {\em adjungierte Abbildung} +heisst {\em adjungierte Abbildung}} \end{block} \end{column} \begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<6->{% \begin{block}{Endlichdimensional (Matrizen)} \[ A^* = \overline{A}^t \] -\end{block} +\end{block}} \vspace{-8pt} +\uncover<7->{% \begin{block}{Selbstabbildungen} Für Operatoren $A\colon H\to H$ ist $A^*\colon H\to H$ \[ @@ -55,24 +58,25 @@ Für Operatoren $A\colon H\to H$ ist $A^*\colon H\to H$ \quad \forall x,y\in H \] -\end{block} +\end{block}} \vspace{-8pt} +\uncover<9->{% \begin{block}{Selbstadjungierte Operatoren} \[ A=A^* -\;\Leftrightarrow\; +\uncover<10->{\;\Leftrightarrow\; \langle x,Ay \rangle = -\langle A^*x,y \rangle -= -\langle Ax,y \rangle +\langle A^*x,y \rangle} +\uncover<11->{= +\langle Ax,y \rangle} \] -Matrizen: +\uncover<12->{Matrizen: \begin{itemize} -\item hermitesch -\item für reelle Hilberträume: symmetrisch -\end{itemize} -\end{block} +\item<13-> hermitesch +\item<14-> für reelle Hilberträume: symmetrisch +\end{itemize}} +\end{block}} \end{column} \end{columns} \end{frame} diff --git a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/basis.tex b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/basis.tex index 46c2320..022fa07 100644 --- a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/basis.tex +++ b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/basis.tex @@ -14,24 +14,27 @@ \begin{block}{Definition} Eine Menge $\mathcal{B}=\{b_k|k>0\}$ ist eine Hilbertbasis, wenn \begin{itemize} -\item $\mathcal{B}$ ist orthonormiert: $\langle b_k,b_l\rangle=\delta_{kl}$ -\item Der Unterraum $\langle b_k|k>0\rangle\subset H$ ist +\item<2-> $\mathcal{B}$ ist orthonormiert: $\langle b_k,b_l\rangle=\delta_{kl}$ +\item<3-> Der Unterraum $\langle b_k|k>0\rangle\subset H$ ist dicht: Jeder Vektor von $H$ kann beliebig genau durch Linearkombinationen von $b_k$ approximiert werden. \end{itemize} -Ein Hilbertraum mit einer Hilbertbasis heisst {\em separabel} +\uncover<4->{% +Ein Hilbertraum mit einer Hilbertbasis heisst {\em separabel}} \end{block} +\uncover<5->{% \begin{block}{Endlichdimensional} Der Algorithmus bricht nach endlich vielen Schritten ab. -\end{block} +\end{block}} \end{column} \begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<6->{% \begin{block}{Konstruktion} Iterativ: $\mathcal{B}_0=\emptyset$ \begin{enumerate} -\item $V_k = \langle \mathcal{B}_k \rangle$ -\item Wenn $V_k\ne H$, wähle einen Vektor +\item<7-> $V_k = \langle \mathcal{B}_k \rangle$ +\item<8-> Wenn $V_k\ne H$, wähle einen Vektor \begin{align*} x\in V_k^{\perp} &= @@ -44,17 +47,18 @@ x\in H\;|\; x\perp V_k x\perp y\;\forall y\in V_k \} \end{align*} -\item $b_{k+1} = x/\|x\|$ +\item<9-> $b_{k+1} = x/\|x\|$ \[ \mathcal{B}_{k+1} = \mathcal{B}_k\cup \{b_{k+1}\} \] \end{enumerate} +\uncover<10->{% Wenn $H$ separabel ist, dann ist \[ \mathcal{B} = \bigcup_{k} \mathcal{B}_k \] -eine Hilbertbasis für $H$ -\end{block} +eine Hilbertbasis für $H$} +\end{block}} \end{column} \end{columns} \end{frame} diff --git a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/definition.tex b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/definition.tex index ed0ab13..d101637 100644 --- a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/definition.tex +++ b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/definition.tex @@ -13,8 +13,8 @@ \begin{column}{0.48\textwidth} \begin{block}{$\mathbb{C}$-Hilbertraum $H$} \begin{enumerate} -\item $\mathbb{C}$-Vektorraum, muss nicht endlichdimensional sein -\item Sesquilineares Skalarprodukt +\item<2-> $\mathbb{C}$-Vektorraum, muss nicht endlichdimensional sein +\item<3-> Sesquilineares Skalarprodukt \[ \langle \cdot,\cdot\rangle \colon H \to \mathbb{C}: (x,y) \mapsto \langle x,y\rangle @@ -23,36 +23,40 @@ Dazugehörige Norm: \[ \|x\| = \sqrt{\langle x,x\rangle} \] -\item Vollständigkeit: jede Cauchy-Folge konvergiert +\item<4-> Vollständigkeit: jede Cauchy-Folge konvergiert \end{enumerate} -Ohne Vollständigkeit: {\em Prähilbertraum} +\uncover<5->{% +Ohne Vollständigkeit: {\em Prähilbertraum}} \end{block} +\uncover<6->{% \begin{block}{$\mathbb{R}$-Hilbertraum} Vollständiger $\mathbb{R}$-Vektorraum mit bilinearem Skalarprodukt -\end{block} +\end{block}} \end{column} \begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<7->{% \begin{block}{Vollständigkeit} \begin{itemize} -\item $(x_n)_{n\in\mathbb{N}}$ ist eine Cauchy-Folge: +\item<8-> $(x_n)_{n\in\mathbb{N}}$ ist eine Cauchy-Folge: Für alle $\varepsilon>0$ gibt es $N>0$ derart, dass \[ \| x_n-x_m\| < \varepsilon\quad\forall n,m>N \] -\item Grenzwert existiert: $\exists x\in H$ derart, dass es für alle +\item<9-> Grenzwert existiert: $\exists x\in H$ derart, dass es für alle $\varepsilon >0$ ein $N>0$ gibt derart, dass \[ \|x_n-x\|<\varepsilon\quad\forall n>N \] \end{itemize} -\end{block} +\end{block}} +\uncover<10->{% \begin{block}{Cauchy-Schwarz-Ungleichung} \[ |\langle x,y\rangle| \le \|x\| \cdot \|y\| \] Gleichheit für linear abhängige $x$ und $y$ -\end{block} +\end{block}} \end{column} \end{columns} \end{frame} diff --git a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/energie.tex b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/energie.tex index 7868cb4..202a7c5 100644 --- a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/energie.tex +++ b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/energie.tex @@ -11,6 +11,7 @@ \vspace{-20pt} \begin{columns}[t,onlytextwidth] \begin{column}{0.30\textwidth} +\uncover<2->{% \begin{block}{Totale Energie} Hamilton-Funktion \begin{align*} @@ -21,7 +22,8 @@ H &= \frac{p^2}{2m} + V(x) \end{align*} -\end{block} +\end{block}} +\uncover<3->{% \begin{block}{Quantisierungsregel} \begin{align*} \text{Variable}&\to \text{Operator} @@ -30,22 +32,25 @@ x_k & \to x_k \\ p_k & \to \frac{\hbar}{i} \frac{\partial}{\partial x_k} \end{align*} -\end{block} +\end{block}} \end{column} \begin{column}{0.66\textwidth} +\uncover<4->{% \begin{block}{Energie-Operator} \[ H = -\frac{\hbar^2}{2m}\Delta + V(x) \] -\end{block} +\end{block}} +\uncover<5->{% \begin{block}{Eigenwertgleichung} \[ -\frac{\hbar^2}{2m}\Delta\psi(x,t) + V(x)\psi(x,t) = E\psi(x,t) \] Zeitunabhängige Schrödingergleichung -\end{block} +\end{block}} +\uncover<6->{% \begin{block}{Zeitabhängigkeit = Schrödingergleichung} \[ -\frac{\hbar}{i} @@ -54,8 +59,8 @@ Zeitunabhängige Schrödingergleichung = -\frac{\hbar^2}{2m}\Delta\psi(x,t) + V(x)\psi(x,t) \] -Eigenwertgleichung durch Separation von $t$ -\end{block} +\uncover<7->{Eigenwertgleichung durch Separation von $t$} +\end{block}} \end{column} \end{columns} \end{frame} diff --git a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/l2.tex b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/l2.tex index e2f2262..bd744ab 100644 --- a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/l2.tex +++ b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/l2.tex @@ -13,46 +13,48 @@ \begin{column}{0.48\textwidth} \begin{block}{Definition} \begin{itemize} -\item +\item<2-> Vektorraum: Funktionen \[ f\colon [a,b] \to \mathbb{C} \] -\item +\item<3-> Sesquilineares Skalarprodukt \[ \langle f,g\rangle = \int_a^b \overline{f(x)}\, g(x) \,dx \] -\item +\item<4-> Norm: \[ \|f\|^2 = \int_a^b |f(x)|^2\,dx \] -\item Vollständigkeit? -$\rightarrow$ -Lebesgue Konvergenz-Satz +\item<5-> +Vollständigkeit? +\uncover<6->{$\rightarrow$ +Lebesgue Konvergenz-Satz} \end{itemize} \end{block} \end{column} \begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<7->{% \begin{block}{Vollständigkeit} \begin{itemize} \item Funktioniert nicht für Riemann-Integral -\item +\item<8-> Erweiterung des Integrals auf das sogenannte Lebesgue-Integral (nach Henri Lebesgue) -\item +\item<9-> Abzählbare Mengen spielen keine Rolle $\rightarrow$ Nullmengen -\item +\item<10-> Funktionen $\rightarrow$ Klassen von Funktionen, die sich auf einer Nullmenge unterscheiden -\item +\item<11-> Konvergenz-Satz von Lebesgue $\rightarrow$ es funktioniert \end{itemize} -\end{block} +\end{block}} \end{column} \end{columns} \end{frame} diff --git a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/l2beispiel.tex b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/l2beispiel.tex index c030eb7..3ae44af 100644 --- a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/l2beispiel.tex +++ b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/l2beispiel.tex @@ -13,7 +13,7 @@ \begin{column}{0.48\textwidth} \begin{block}{Definition} \begin{itemize} -\item Quadratsummierbare Folgen von komplexen Zahlen +\item<2-> Quadratsummierbare Folgen von komplexen Zahlen \[ l^2 = @@ -21,15 +21,15 @@ l^2 (x_k)_{k\in\mathbb{N}}\,\bigg|\, \sum_{k=0}^\infty |x_k|^2 < \infty \biggr\} \] -\item Skalarprodukt: +\item<3-> Skalarprodukt: \begin{align*} \langle x,y\rangle &= \sum_{k=0}^\infty \overline{x}_ky_k, & -\|x\|^2 = \sum_{k=0}^\infty |x_k|^2 +\uncover<4->{\|x\|^2 = \sum_{k=0}^\infty |x_k|^2} \end{align*} -\item Vollständigkeit, +\item<5-> Vollständigkeit, Konvergenz: Cauchy-Schwarz-Ungleichung \[ \biggl| @@ -43,37 +43,39 @@ Konvergenz: Cauchy-Schwarz-Ungleichung \end{block} \end{column} \begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<6->{% \begin{block}{Standardbasisvektoren} \begin{align*} e_i &= (0,\dots,0,\underset{\underset{\textstyle i}{\textstyle\uparrow}}{1},0,\dots) \\ -(e_i)_k &= \delta_{ik} +\uncover<7->{(e_i)_k &= \delta_{ik}} \end{align*} -sind orthonormiert: +\uncover<8->{sind orthonormiert: \begin{align*} \langle e_i,e_j\rangle &= \sum_k \overline{\delta}_{ik}\delta_{jk} -= -\delta_{ij} -\end{align*} -\end{block} +\uncover<9->{= +\delta_{ij}} +\end{align*}} +\end{block}} \vspace{-16pt} +\uncover<10->{% \begin{block}{Analyse} $x_k$ kann mit Skalarprodukten gefunden werden: \begin{align*} \hat{x}_i = \langle e_i,x\rangle -&= -\sum_{k=0}^\infty \overline{\delta}_{ik} x_k -= -x_i +&\uncover<11->{= +\sum_{k=0}^\infty \overline{\delta}_{ik} x_k} +\uncover<12->{= +x_i} \end{align*} -(Fourier-Koeffizienten) -\end{block} +\uncover<13->{(Fourier-Koeffizienten)} +\end{block}} \end{column} \end{columns} \end{frame} diff --git a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/laplace.tex b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/laplace.tex index 5e0bba9..8f6b196 100644 --- a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/laplace.tex +++ b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/laplace.tex @@ -16,46 +16,50 @@ Gegeben: $\Omega\subset\mathbb{R}^n$ ein Gebiet \\ Gesucht: Lösungen von $\Delta u=0$ mit $u_{|\partial\Omega}=0$ \end{block} +\uncover<2->{% \begin{block}{Funktionen} Hilbertraum $H$ der Funktionen $f:\overline{\Omega}\to\mathbb{C}$ mit $f_{|\partial\Omega}=0$ -\end{block} +\end{block}} +\uncover<3->{% \begin{block}{Skalarprodukt} \[ \langle f,g\rangle = \int_{\Omega} \overline{f}(x) g(x)\,d\mu(x) \] -\end{block} +\end{block}} +\uncover<4->{% \begin{block}{Laplace-Operator} \[ \Delta \psi = \operatorname{div}\operatorname{grad}\psi \] -\end{block} +\end{block}} \end{column} \begin{column}{0.52\textwidth} +\uncover<5->{% \begin{block}{Selbstadjungiert} \begin{align*} \langle f,\Delta g\rangle -&= -\int_{\Omega} \overline{f}(x)\operatorname{div}\operatorname{grad}g(x)\,d\mu(x) +&\uncover<6->{= +\int_{\Omega} \overline{f}(x)\operatorname{div}\operatorname{grad}g(x)\,d\mu(x)} \\ -&= +&\uncover<7->{= \int_{\partial\Omega} -\underbrace{\overline{f}(x)}_{\displaystyle=0}\operatorname{grad}g(x)\,d\nu(x) +\underbrace{\overline{f}(x)}_{\displaystyle=0}\operatorname{grad}g(x)\,d\nu(x)} \\ -&\qquad +&\uncover<7->{\qquad - \int_{\Omega} \operatorname{grad}\overline{f}(x)\cdot \operatorname{grad}g(x) -\,d\mu(x) +\,d\mu(x)} \\ -&=\int_{\Omega}\operatorname{div}\operatorname{grad}\overline{f}(x)g(x)\,d\mu(x) +&\uncover<8->{=\int_{\Omega}\operatorname{div}\operatorname{grad}\overline{f}(x)g(x)\,d\mu(x)} \\ -&= -\langle \Delta f,g\rangle +&\uncover<9->{= +\langle \Delta f,g\rangle} \end{align*} -\end{block} +\end{block}} \end{column} \end{columns} \end{frame} diff --git a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/plancherel.tex b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/plancherel.tex index eaf8aaa..73dd46b 100644 --- a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/plancherel.tex +++ b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/plancherel.tex @@ -15,24 +15,27 @@ $H$ Hilbertraum mit Hilbert-Basis $\mathcal{B}=\{b_k\;|\; k>0\}$, $x\in H$ \end{block} +\uncover<2->{% \begin{block}{Analyse: Fourier-Koeffizienten} \begin{align*} a_k = \hat{x}_k &=\langle b_k, x\rangle \\ -\hat{x}&=\mathcal{F}x +\uncover<3->{\hat{x}&=\mathcal{F}x} \end{align*} -\end{block} +\end{block}} \vspace{-10pt} +\uncover<4->{% \begin{block}{Synthese: Fourier-Reihe} \begin{align*} \tilde{x} &= \sum_k a_k b_k -= -\sum_k \langle x,b_k\rangle b_k +\uncover<5->{= +\sum_k \langle x,b_k\rangle b_k} \end{align*} -\end{block} +\end{block}} \vspace{-6pt} +\uncover<6->{% \begin{block}{Analyse von $\tilde{x}$} \begin{align*} \langle b_l,\tilde{x}\rangle @@ -40,18 +43,19 @@ a_k = \hat{x}_k &=\langle b_k, x\rangle \biggl\langle b_l,\sum_{k}\langle b_k,x\rangle b_k \biggr\rangle -= -\sum_k \langle b_k,x\rangle\langle b_l,b_k\rangle -= -\sum_k \langle b_k,x\rangle\delta_{kl} -= -\langle b_l,x\rangle -= -\hat{x}_l +\uncover<7->{= +\sum_k \langle b_k,x\rangle\langle b_l,b_k\rangle} +\uncover<8->{= +\sum_k \langle b_k,x\rangle\delta_{kl}} +\uncover<9->{= +\langle b_l,x\rangle} +\uncover<10->{= +\hat{x}_l} \end{align*} -\end{block} +\end{block}} \end{column} \begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<11->{% \begin{block}{Plancherel-Gleichung} \begin{align*} \|\tilde{x}\|^2 @@ -63,21 +67,23 @@ b_l,\sum_{k}\langle b_k,x\rangle b_k \sum_l \hat{x}_lb_l \biggr\rangle \\ -&= -\sum_{k,l} \overline{\hat{x}}_k\hat{x}_l\langle b_k,b_l\rangle -= -\sum_{k,l} \overline{\hat{x}}_k\hat{x}_l\delta_{kl} +&\uncover<12->{= +\sum_{k,l} \overline{\hat{x}}_k\hat{x}_l\langle b_k,b_l\rangle} +\uncover<13->{= +\sum_{k,l} \overline{\hat{x}}_k\hat{x}_l\delta_{kl}} \\ +\uncover<14->{ \|\tilde{x}\|^2 &= -\sum_k |\hat{x}_k|^2 -= -\|\hat{x}\|_{l^2}^2 -= -\|\mathcal{F}x\|_{l^2}^2 +\sum_k |\hat{x}_k|^2} +\uncover<15->{= +\|\hat{x}\|_{l^2}^2} +\uncover<16->{= +\|\mathcal{F}x\|_{l^2}^2} \end{align*} -\end{block} +\end{block}} \vspace{-12pt} +\uncover<17->{% \begin{block}{Isometrie} \begin{align*} \mathcal{F} @@ -86,10 +92,10 @@ H \to l^2 \colon x\mapsto \hat{x} \end{align*} -Alle separablen Hilberträume sind isometrisch zu $l^2$ via +\uncover<18->{Alle separablen Hilberträume sind isometrisch zu $l^2$ via %Fourier-Transformation -$\mathcal{F}$ -\end{block} +$\mathcal{F}$} +\end{block}} \end{column} \end{columns} \end{frame} diff --git a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/qm.tex b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/qm.tex index 1a2bbbc..a108121 100644 --- a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/qm.tex +++ b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/qm.tex @@ -18,6 +18,7 @@ $L^2$-Funktionen auf $\mathbb{R}^3$ \] \end{block} \vspace{-6pt} +\uncover<2->{% \begin{block}{Wahrscheinlichkeitsinterpretation} \[ |\psi(x)|^2 = \left\{ @@ -25,24 +26,27 @@ $L^2$-Funktionen auf $\mathbb{R}^3$ Wahrscheinlichkeitsdichte für Position $x$ des Teilchens \end{minipage}\right. \] -\end{block} +\end{block}} \vspace{-6pt} +\uncover<3->{% \begin{block}{Skalarprodukt} \[ \langle\psi,\psi\rangle = \int_{\mathbb{R}^3} |\psi(x)|^2\,dx = 1 \] -\end{block} +\end{block}} \vspace{-6pt} +\uncover<4->{% \begin{block}{Messgrösse $A$} Selbstadjungierter Operator $A$ \\ -$\rightarrow$ -Hilbertbasis $|i\rangle$ von EV von $A$ -\end{block} +\uncover<5->{$\rightarrow$ +Hilbertbasis $|i\rangle$ von EV von $A$} +\end{block}} \end{column} \begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<6->{% \begin{block}{Überlagerung} \begin{align*} |\psi\rangle @@ -50,32 +54,36 @@ Hilbertbasis $|i\rangle$ von EV von $A$ \sum_i w_i|i\rangle \\ -\langle \psi|\psi\rangle +\uncover<7->{\langle \psi|\psi\rangle &= -\sum_i |w_i|^2 \qquad\text{(Plancherel)} +\sum_i |w_i|^2 \qquad\text{(Plancherel)}} \end{align*} +\uncover<8->{% $|w_i|^2=|\langle \psi|i\rangle|^2$ Wahrscheinlichkeit für Zustand $|i\rangle$ -\end{block} +} +\end{block}} +\uncover<9->{% \begin{block}{Erwartungswert} \begin{align*} E(A) -&= -\sum_i |w_i|^2 \alpha_i -= -\sum_i \overline{w}_i\alpha_i w_i +&\uncover<10->{= +\sum_i |w_i|^2 \alpha_i} +\uncover<11->{= +\sum_i \overline{w}_i\alpha_i w_i } +\hspace{5cm} \\ -&= -\sum_{i,j} \overline{w}_j\alpha_i w_i \langle j|i\rangle -= -\sum_{i} \overline{w}_j\langle j| \sum_i \alpha_i w_i |i\rangle +&\only<12>{= +\sum_{i,j} \overline{w}_j\alpha_i w_i \langle j|i\rangle} +\uncover<13->{= +\sum_{i} \overline{w}_j\langle j| \sum_i \alpha_i w_i |i\rangle} \\ -&= +&\uncover<14->{= \sum_{i,j} \overline{w}_j w_i \langle j| -A|i\rangle -= -\langle \psi| A |\psi\rangle +A|i\rangle} +\uncover<15->{= +\langle \psi| A |\psi\rangle} \end{align*} -\end{block} +\end{block}} \end{column} \end{columns} \end{frame} diff --git a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/riesz.tex b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/riesz.tex index 88c456c..437fb3c 100644 --- a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/riesz.tex +++ b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/riesz.tex @@ -17,36 +17,44 @@ $V$ ein Vektorraum, $V^*$ der Raum aller Linearformen f\colon V\to \mathbb{C} \] \end{block} +\uncover<3->{% \begin{block}{Beispiel: $l^\infty$} $l^\infty=\text{beschränkte Folgen in $\mathbb{C}$}$, Linearformen: \begin{align*} +\uncover<4->{ f(x) &= -\sum_{i=0}^\infty f_ix_i +\sum_{i=0}^\infty f_ix_i} \\ +\uncover<5->{ \|f\| &= \sup_{\|x\|_{\infty}\le 1} -|f(x)| -= -\sum_{k\in\mathbb{N}} |f_k| +|f(x)|} +\uncover<6->{= +\sum_{k\in\mathbb{N}} |f_k|} \\ +\uncover<7->{ \Rightarrow l^{\infty*} &= -l^1 -\qquad(\ne l^2) +l^1} +\uncover<9->{\qquad(\ne l^2)} \\ +\uncover<8->{ &=\{\text{summierbare Folgen in $\mathbb{C}$}\} +} \end{align*} -\end{block} +\end{block}} \end{column} \begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<2->{% \begin{block}{Beispiel: $\mathbb{C}^n$} ${\mathbb{C}^n}^* = \mathbb{C}^n$ -\end{block} +\end{block}} +\uncover<10->{% \begin{theorem}[Riesz] Zu einer stetigen Linearform $f\colon H\to\mathbb{C}$ gibt es $v\in H$ mit \[ @@ -54,12 +62,14 @@ f(x) = \langle v,x\rangle \quad\forall x\in H \] und $\|f\| = \|v\|$ -\end{theorem} +\end{theorem}} +\uncover<11->{% \begin{block}{Dualraum von $H$} $H^*=H$ -\end{block} +\end{block}}% +\uncover<12->{% Der Hilbertraum ist die ``intuitiv richtige, unendlichdimensionale'' -Verallgemeinerung von $\mathbb{C}^n$ +Verallgemeinerung von $\mathbb{C}^n$} \end{column} \end{columns} \end{frame} diff --git a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/rieszbeispiel.tex b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/rieszbeispiel.tex index e2c26f5..de9383f 100644 --- a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/rieszbeispiel.tex +++ b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/rieszbeispiel.tex @@ -19,30 +19,33 @@ f({\color{blue}x}) &= \begin{pmatrix}f_1&f_2&\dots&f_n\end{pmatrix} {\color{blue}x} \\ +\uncover<2->{ {\color{red}v}&= \rlap{$ \begin{pmatrix} \overline{f}_1&\overline{f}_2&\dots&\overline{f}_n \end{pmatrix}^t -\;\Rightarrow\; -f({\color{blue}x})=\langle {\color{red}v},{\color{blue}x}\rangle -$} +\uncover<3->{\;\Rightarrow\; +f({\color{blue}x})=\langle {\color{red}v},{\color{blue}x}\rangle} +$}} \end{align*} \end{block} \end{column} \begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<4->{% \begin{block}{Linearform auf $L^2([a,b])$} \begin{align*} {\color{red}x}&\in L^2([a,b]) \\ +\uncover<5->{ f&\colon L^2([a,b]) \to \mathbb{C} -: {\color{red}x} \mapsto f({\color{red}x}) -\intertext{Riesz-Darstellungssatz: $\exists {\color{blue}v}\in L^2([a,b])$} -f({\color{red}x}) +: {\color{red}x} \mapsto f({\color{red}x})} +\intertext{\uncover<6->{Riesz-Darstellungssatz: $\exists {\color{blue}v}\in L^2([a,b])$}} +\uncover<7->{f({\color{red}x}) &= -\int_a^b {\color{blue}\overline{v}(t)}{\color{red}x(t)}\,dt +\int_a^b {\color{blue}\overline{v}(t)}{\color{red}x(t)}\,dt} \end{align*} -\end{block} +\end{block}} \end{column} \end{columns} \begin{center} @@ -50,10 +53,12 @@ f({\color{red}x}) \begin{scope}[xshift=-3.5cm] \def\s{0.058} \foreach \n in {0,...,5}{ +\uncover<3->{ \draw[color=red,line width=3pt] ({\n+\s},{1/(\n+0.5)}) -- ({\n+\s},0); \node[color=red] at ({\n},{-0.2+1/(\n+0.5)}) [above right] {$v_\n\mathstrut$}; +} \draw[color=blue,line width=3pt] ({\n-\s},{0.4+0.55*sin(200*\n)+0.25*\n}) -- ({\n-\s},0); \node[color=blue] at ({\n},{-0.2+0.4+0.55*sin(200*\n)+0.25*\n}) @@ -67,17 +72,22 @@ f({\color{red}x}) } \node at (5.6,0) [below] {$\cdots$\strut}; \end{scope} +\uncover<4->{ \begin{scope}[xshift=3.5cm] +\uncover<7->{ \fill[color=red!40,opacity=0.5] plot[domain=0:5,samples=100] (\x,{1/(\x+0.5)}) -- (5,0) -- (0,0) -- cycle; +} \fill[color=blue!40,opacity=0.5] plot[domain=0:5,samples=100] (\x,{0.4+0.55*sin(200*\x)+0.25*\x}) -- (5,0) -- (0,0) -- cycle; +\uncover<7->{ \draw[color=red,line width=1.4pt] plot[domain=0:5,samples=100] (\x,{1/(\x+0.5)}); \node[color=red] at (0,2) [right] {$x(t)$}; +} \draw[color=blue,line width=1.4pt] plot[domain=0:5,samples=100] (\x,{0.4+0.55*sin(200*\x)+0.25*\x}); @@ -90,6 +100,7 @@ f({\color{red}x}) \draw (5.0,-0.1) -- (5.0,0.1); \node at (5.0,0) [below] {$b$\strut}; \end{scope} +} \end{tikzpicture} \end{center} \end{frame} diff --git a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/sobolev.tex b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/sobolev.tex index 425c263..828d34d 100644 --- a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/sobolev.tex +++ b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/sobolev.tex @@ -14,34 +14,37 @@ \begin{block}{Vektorrraum $W$} Funktionen $f\colon \Omega\to\mathbb{C}$ \begin{itemize} -\item +\item<2-> $f\in L^2(\Omega)$ -\item +\item<3-> $\nabla f\in L^2(\Omega)$ -\item +\item<4-> homogene Randbedingungen: $f_{|\partial \Omega}=0$ \end{itemize} \end{block} +\uncover<5->{% \begin{block}{Skalarprodukt} \begin{align*} \langle f,g\rangle_W -&= -\int_\Omega \overline{\nabla f}(x)\cdot\nabla g(x)\,d\mu(x) +&\uncover<6->{= +\int_\Omega \overline{\nabla f}(x)\cdot\nabla g(x)\,d\mu(x)} \\ -&\qquad + \int_{\Omega} \overline{f}(x)\,g(x)\,d\mu(x) +&\uncover<7->{\qquad + \int_{\Omega} \overline{f}(x)\,g(x)\,d\mu(x)} \\ -&=\langle f,-\Delta g + g\rangle_{L^2(\Omega)} +&\uncover<8->{=\langle f,-\Delta g + g\rangle_{L^2(\Omega)}} \end{align*} -\end{block} +\end{block}} \end{column} \begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<9->{% \begin{block}{Vollständigkeit} \dots -\end{block} +\end{block}} +\uncover<10->{% \begin{block}{Anwendung} ``Ein Hilbertraum für jedes partielle Differentialgleichungsproblem'' -\end{block} +\end{block}} \end{column} \end{columns} \end{frame} diff --git a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/spektral.tex b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/spektral.tex index b7a44f8..b561b69 100644 --- a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/spektral.tex +++ b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/spektral.tex @@ -19,69 +19,73 @@ Hilbertraum $H$ $A\colon H\to H$ linear \end{itemize} \end{block} +\uncover<2->{% \begin{block}{Eigenwerte} $x\in H$ ein EV von $A$ zum EW $\lambda\ne 0$ \begin{align*} -\langle x,x\rangle +\uncover<3->{\langle x,x\rangle &= \frac1{\lambda} -\langle x,\lambda x\rangle -= +\langle x,\lambda x\rangle} +\uncover<3->{= \frac1{\lambda} -\langle x,Ax\rangle +\langle x,Ax\rangle} \\ -&= +&\uncover<4->{= \frac1{\lambda} -\langle Ax,x\rangle -= +\langle Ax,x\rangle} +\uncover<5->{= \frac{\overline{\lambda}}{\lambda} -\langle x,x\rangle +\langle x,x\rangle} \\ -\frac{\overline{\lambda}}{\lambda}&=1 -\quad\Rightarrow\quad -\overline{\lambda} = \lambda +\uncover<6->{\frac{\overline{\lambda}}{\lambda}&=1 \quad\Rightarrow\quad -\lambda\in\mathbb{R} +\overline{\lambda} = \lambda} +\uncover<7->{\quad\Rightarrow\quad +\lambda\in\mathbb{R}} \end{align*} -\end{block} +\end{block}} \end{column} \begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<8->{% \begin{block}{Orthogonalität} $u,v$ EV zu EW $\mu,\lambda\in \mathbb{R}\setminus\{0\}$, $\overline{\mu}=\mu\ne\lambda$ \begin{align*} +\uncover<9->{ \langle u,v\rangle &= \frac{1}{\mu} -\langle \mu u,v\rangle -= +\langle \mu u,v\rangle} +\uncover<10->{= \frac{1}{\mu} -\langle Au,v\rangle +\langle Au,v\rangle} \\ -&= +&\uncover<11->{= \frac{1}{\mu} -\langle u,Av\rangle -= +\langle u,Av\rangle} +\uncover<12->{= \frac{1}{\mu} -\langle u,\lambda v\rangle -= +\langle u,\lambda v\rangle} +\uncover<13->{= \frac{\lambda}{\mu} -\langle u,v\rangle +\langle u,v\rangle} \\ -\Rightarrow +\uncover<14->{\Rightarrow \; 0 &= \underbrace{\biggl(\frac{\lambda}{\mu}-1\biggr)}_{\displaystyle \ne 0} -\langle u,v\rangle -\;\Rightarrow\; -\langle u,v\rangle = 0 +\langle u,v\rangle} +\uncover<15->{\;\Rightarrow\; +\langle u,v\rangle = 0} \end{align*} -EV zu verschiedenen EW sind orthogonal -\end{block} +\uncover<16->{EV zu verschiedenen EW sind orthogonal} +\end{block}} \end{column} \end{columns} +\uncover<17->{% \begin{block}{Spektralsatz} Es gibt eine Hilbertbasis von $H$ aus Eigenvektoren von $A$ -\end{block} +\end{block}} \end{frame} \egroup diff --git a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/sturm.tex b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/sturm.tex index 1d772d6..a6865ab 100644 --- a/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/sturm.tex +++ b/vorlesungen/slides/2/hilbertraum/sturm.tex @@ -22,6 +22,7 @@ mit Randbedingungen $y(0)=y(1)=0$ \end{block} \end{column} \begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<2->{% \begin{block}{Sturm-Liouville-Operator} \[ A=-\frac{d^2}{dt^2} + q(t) = -D^2 + p @@ -30,27 +31,28 @@ auf differenzierbaren Funktionen $\Omega=[0,1]\to\mathbb{C}$ mit Randwerten \[ f(0)=f(1)=0 \] -\end{block} +\end{block}} \end{column} \end{columns} +\uncover<3->{% \begin{block}{Selbstadjungiert} \begin{align*} \langle f,Ag \rangle -&= +&\uncover<4->{= \langle f,-D^2 g\rangle + \langle f,qg\rangle = - \int_0^1 \overline{f}(t) \frac{d^2}{dt^2}g(t)\,dt -+\langle f,qg\rangle ++\langle f,qg\rangle} \\ -&=-\underbrace{[\overline{f}(t)g'(t)]_0^1}_{\displaystyle=0} +&\uncover<5->{=-\underbrace{[\overline{f}(t)g'(t)]_0^1}_{\displaystyle=0} +\int_0^1 \overline{f}'(t)g'(t)\,dt -+\langle f,qg\rangle -=-\int_0^1 \overline{f}''(t)g(t)\,dt -+\langle qf,g\rangle ++\langle f,qg\rangle} +\uncover<6->{=-\int_0^1 \overline{f}''(t)g(t)\,dt ++\langle qf,g\rangle} \\ -&=\langle Af,g\rangle +&\uncover<7->{=\langle Af,g\rangle} \end{align*} -\end{block} +\end{block}} \end{frame} \egroup -- cgit v1.2.1 From f377161a187418720ee40350134642ee0db01c11 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: =?UTF-8?q?Andreas=20M=C3=BCller?= Date: Thu, 3 Jun 2021 18:55:02 +0200 Subject: presentation complete --- vorlesungen/14_msehilbertraum/slides.tex | 2 -- 1 file changed, 2 deletions(-) diff --git a/vorlesungen/14_msehilbertraum/slides.tex b/vorlesungen/14_msehilbertraum/slides.tex index 22da2de..19925db 100644 --- a/vorlesungen/14_msehilbertraum/slides.tex +++ b/vorlesungen/14_msehilbertraum/slides.tex @@ -16,8 +16,6 @@ \section{Riesz-Darstellungssatz} \folie{2/hilbertraum/riesz.tex} \folie{2/hilbertraum/rieszbeispiel.tex} -% XXX Beweisidee -% XXX \folie{2/hilbertraum/rieszbeweis.tex} \section{$A^*$} \folie{2/hilbertraum/adjungiert.tex} -- cgit v1.2.1 From 3511e1749d139ab3248d3fb4add34726a86b8fd8 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: =?UTF-8?q?Andreas=20M=C3=BCller?= Date: Fri, 4 Jun 2021 16:30:42 +0200 Subject: modernize tests --- buch/Makefile | 15 +++++++- buch/common/test-common.tex | 73 +++++++++++++++++++++++++++++++++++ buch/common/test1.tex | 21 ++++++++++ buch/common/test2.tex | 21 ++++++++++ buch/common/test3.tex | 21 ++++++++++ buch/test1.tex | 93 --------------------------------------------- buch/test2.tex | 91 -------------------------------------------- buch/test3.tex | 91 -------------------------------------------- 8 files changed, 149 insertions(+), 277 deletions(-) create mode 100644 buch/common/test-common.tex create mode 100644 buch/common/test1.tex create mode 100644 buch/common/test2.tex create mode 100644 buch/common/test3.tex delete mode 100644 buch/test1.tex delete mode 100644 buch/test2.tex delete mode 100644 buch/test3.tex diff --git a/buch/Makefile b/buch/Makefile index 722c177..1cd50dd 100755 --- a/buch/Makefile +++ b/buch/Makefile @@ -28,8 +28,19 @@ buch.ind: buch.idx separate: buch.aux buch.pdf bash splitpapers -numerik.pdf: - pdfjam --outfile numerik.pdf \ +matrizen.pdf: + pdfjam --outfile matrizen.pdf \ ../cover/front.pdf 1,{} \ buch.pdf 1-504 \ ../cover/back.pdf {},1 + +tests: test1.pdf test2.pdf test3.pdf + +test1.pdf: common/test-common.tex common/test1.tex aufgaben1.tex + pdflatex common/test1.tex + +test2.pdf: common/test-common.tex common/test1.tex aufgaben2.tex + pdflatex common/test2.tex + +test3.pdf: common/test-common.tex common/test1.tex aufgaben3.tex + pdflatex common/test3.tex diff --git a/buch/common/test-common.tex b/buch/common/test-common.tex new file mode 100644 index 0000000..289e59c --- /dev/null +++ b/buch/common/test-common.tex @@ -0,0 +1,73 @@ +% +% test.tex -- Gemeinsamer Rahmen für Kurztests +% +% (c) 2021 Prof. Dr. Andreas Mueller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\documentclass[a4paper,12pt]{article} +\usepackage{geometry} +\geometry{papersize={210mm,297mm},total={165mm,260mm}} +\usepackage{ngerman} +\usepackage[utf8]{inputenc} +\usepackage[T1]{fontenc} +\usepackage{times} +\usepackage{amsmath} +\usepackage{amssymb} +\usepackage{amsfonts} +\usepackage{amsthm} +\usepackage{graphicx} +\usepackage{fancyhdr} +\usepackage{textcomp} +\usepackage[all]{xy} +\usepackage{txfonts} +\usepackage{alltt} +\usepackage{verbatim} +\usepackage{paralist} +\usepackage{makeidx} +\usepackage{array} +\usepackage{hyperref} +\usepackage{caption} +\usepackage{subcaption} +\usepackage{standalone} +\usepackage{environ} +\usepackage{tikz} +\input{../common/linsys.tex} +\newcounter{beispiel} +\newenvironment{beispiele}{ +\bgroup\smallskip\parindent0pt\bf Beispiele\egroup + +\begin{list}{\arabic{beispiel}.} + {\usecounter{beispiel} + \setlength{\labelsep}{5mm} + \setlength{\rightmargin}{0pt} +}}{\end{list}} +\newcounter{uebungsaufgabe} +% environment fuer uebungsaufgaben +\newenvironment{uebungsaufgaben}{ +\begin{list}{\arabic{uebungsaufgabe}.} + {\usecounter{uebungsaufgabe} + \setlength{\labelwidth}{2cm} + \setlength{\leftmargin}{0pt} + \setlength{\labelsep}{5mm} + \setlength{\rightmargin}{0pt} + \setlength{\itemindent}{0pt} +}}{\end{list}\vfill\pagebreak} +\newenvironment{teilaufgaben}{ +\begin{enumerate} +\renewcommand{\labelenumi}{\alph{enumi})} +}{\end{enumerate}} +% Loesung +\NewEnviron{loesung}{% +\begin{proof}[Lösung]% +\renewcommand{\qedsymbol}{$\bigcirc$} +\BODY +\end{proof}} +\NewEnviron{bewertung}{\relax} +\NewEnviron{diskussion}{ +\BODY +} +\RenewEnviron{loesung}{\relax} +\RenewEnviron{diskussion}{\relax} +\newenvironment{hinweis}{% +\renewcommand{\qedsymbol}{} +\begin{proof}[Hinweis]}{\end{proof}} + diff --git a/buch/common/test1.tex b/buch/common/test1.tex new file mode 100644 index 0000000..1f5a155 --- /dev/null +++ b/buch/common/test1.tex @@ -0,0 +1,21 @@ +% +% test1.tex -- Test 1 +% +% (c) 2021 Prof. Dr. Andreas Mueller, OST +% +\input{common/test-common.tex} + +\begin{document} +{\parindent0pt\hbox to\hsize{% +Name: \hbox to7cm{\dotfill} Vorname: \dotfill}} +\vspace{0.5cm} + +\section*{Kurztest 1} + +\begin{uebungsaufgaben} + +\input{aufgaben1.tex} + +\end{uebungsaufgaben} + +\end{document} diff --git a/buch/common/test2.tex b/buch/common/test2.tex new file mode 100644 index 0000000..0980e44 --- /dev/null +++ b/buch/common/test2.tex @@ -0,0 +1,21 @@ +% +% test2.tex -- Test 2 +% +% (c) 2012 Prof. Dr. Andreas Mueller, OST +% +\input{common/test-common.tex} + +\begin{document} +{\parindent0pt\hbox to\hsize{% +Name: \hbox to7cm{\dotfill} Vorname: \dotfill}} +\vspace{0.5cm} + +\section*{Kurztest 2} + +\begin{uebungsaufgaben} + +\input{aufgaben2.tex} + +\end{uebungsaufgaben} + +\end{document} diff --git a/buch/common/test3.tex b/buch/common/test3.tex new file mode 100644 index 0000000..8b24262 --- /dev/null +++ b/buch/common/test3.tex @@ -0,0 +1,21 @@ +% +% test3.tex -- Test 3 +% +% (c) 2021 Prof. Dr. Andreas Mueller, OST +% +\input{common/test-common.tex} + +\begin{document} +{\parindent0pt\hbox to\hsize{% +Name: \hbox to7cm{\dotfill} Vorname: \dotfill}} +\vspace{0.5cm} + +\section*{Kurztest 3} + +\begin{uebungsaufgaben} + +\input{aufgaben3.tex} + +\end{uebungsaufgaben} + +\end{document} diff --git a/buch/test1.tex b/buch/test1.tex deleted file mode 100644 index 8345230..0000000 --- a/buch/test1.tex +++ /dev/null @@ -1,93 +0,0 @@ -% -% test1.tex -- Test 1 -% -% (c) 2012 Prof. Dr. Andreas Mueller, HSR -% -%\documentclass[a4paper,12pt]{book} -\documentclass[a4paper,12pt]{article} -\usepackage{geometry} -\geometry{papersize={210mm,297mm},total={165mm,260mm}} -\usepackage{ngerman} -\usepackage[utf8]{inputenc} -\usepackage[T1]{fontenc} -\usepackage{times} -\usepackage{amsmath} -\usepackage{amssymb} -\usepackage{amsfonts} -\usepackage{amsthm} -\usepackage{graphicx} -\usepackage{fancyhdr} -\usepackage{textcomp} -\usepackage[all]{xy} -\usepackage{txfonts} -\usepackage{alltt} -\usepackage{verbatim} -\usepackage{paralist} -\usepackage{makeidx} -\usepackage{array} -\usepackage{hyperref} -\usepackage{caption} -\usepackage{subcaption} -\usepackage{standalone} -\usepackage{environ} -\usepackage{tikz} -\input{../common/linsys.tex} -\newcounter{beispiel} -\newenvironment{beispiele}{ -\bgroup\smallskip\parindent0pt\bf Beispiele\egroup - -\begin{list}{\arabic{beispiel}.} - {\usecounter{beispiel} - \setlength{\labelsep}{5mm} - \setlength{\rightmargin}{0pt} -}}{\end{list}} -\newcounter{uebungsaufgabe} -% environment fuer uebungsaufgaben -\newenvironment{uebungsaufgaben}{ -\begin{list}{\arabic{uebungsaufgabe}.} - {\usecounter{uebungsaufgabe} - \setlength{\labelwidth}{2cm} - \setlength{\leftmargin}{0pt} - \setlength{\labelsep}{5mm} - \setlength{\rightmargin}{0pt} - \setlength{\itemindent}{0pt} -}}{\end{list}\vfill\pagebreak} -\newenvironment{teilaufgaben}{ -\begin{enumerate} -\renewcommand{\labelenumi}{\alph{enumi})} -}{\end{enumerate}} -% Loesung -\NewEnviron{loesung}{% -\begin{proof}[L"osung]% -\renewcommand{\qedsymbol}{$\bigcirc$} -\BODY -\end{proof}} -\NewEnviron{bewertung}{\relax} -\NewEnviron{diskussion}{ -\BODY -} -\RenewEnviron{loesung}{\relax} -\RenewEnviron{diskussion}{\relax} -\newenvironment{hinweis}{% -\renewcommand{\qedsymbol}{} -\begin{proof}[Hinweis]}{\end{proof}} - -\begin{document} -{\parindent0pt\hbox to\hsize{% -Name: \hbox to7cm{\dotfill} Vorname: \dotfill}} -\vspace{0.5cm} - -\section*{Kurztest 1} - -\begin{uebungsaufgaben} - -\item -\input chapters/30-endlichekoerper/uebungsaufgaben/3003.tex -\item -\input chapters/30-endlichekoerper/uebungsaufgaben/3004.tex -\item -\input chapters/30-endlichekoerper/uebungsaufgaben/3005.tex - -\end{uebungsaufgaben} - -\end{document} diff --git a/buch/test2.tex b/buch/test2.tex deleted file mode 100644 index ea842ce..0000000 --- a/buch/test2.tex +++ /dev/null @@ -1,91 +0,0 @@ -% -% test2.tex -- Test 2 -% -% (c) 2012 Prof. Dr. Andreas Mueller, HSR -% -%\documentclass[a4paper,12pt]{book} -\documentclass[a4paper,12pt]{article} -\usepackage{geometry} -\geometry{papersize={210mm,297mm},total={165mm,260mm}} -\usepackage{ngerman} -\usepackage[utf8]{inputenc} -\usepackage[T1]{fontenc} -\usepackage{times} -\usepackage{amsmath} -\usepackage{amssymb} -\usepackage{amsfonts} -\usepackage{amsthm} -\usepackage{graphicx} -\usepackage{fancyhdr} -\usepackage{textcomp} -\usepackage[all]{xy} -\usepackage{txfonts} -\usepackage{alltt} -\usepackage{verbatim} -\usepackage{paralist} -\usepackage{makeidx} -\usepackage{array} -\usepackage{hyperref} -\usepackage{caption} -\usepackage{subcaption} -\usepackage{standalone} -\usepackage{environ} -\usepackage{tikz} -\input{../common/linsys.tex} -\newcounter{beispiel} -\newenvironment{beispiele}{ -\bgroup\smallskip\parindent0pt\bf Beispiele\egroup - -\begin{list}{\arabic{beispiel}.} - {\usecounter{beispiel} - \setlength{\labelsep}{5mm} - \setlength{\rightmargin}{0pt} -}}{\end{list}} -\newcounter{uebungsaufgabe} -% environment fuer uebungsaufgaben -\newenvironment{uebungsaufgaben}{ -\begin{list}{\arabic{uebungsaufgabe}.} - {\usecounter{uebungsaufgabe} - \setlength{\labelwidth}{2cm} - \setlength{\leftmargin}{0pt} - \setlength{\labelsep}{5mm} - \setlength{\rightmargin}{0pt} - \setlength{\itemindent}{0pt} -}}{\end{list}\vfill\pagebreak} -\newenvironment{teilaufgaben}{ -\begin{enumerate} -\renewcommand{\labelenumi}{\alph{enumi})} -}{\end{enumerate}} -% Loesung -\NewEnviron{loesung}{% -\begin{proof}[L"osung]% -\renewcommand{\qedsymbol}{$\bigcirc$} -\BODY -\end{proof}} -\NewEnviron{bewertung}{\relax} -\NewEnviron{diskussion}{ -\BODY -} -\RenewEnviron{loesung}{\relax} -\RenewEnviron{diskussion}{\relax} -\newenvironment{hinweis}{% -\renewcommand{\qedsymbol}{} -\begin{proof}[Hinweis]}{\end{proof}} - -\begin{document} -{\parindent0pt\hbox to\hsize{% -Name: \hbox to7cm{\dotfill} Vorname: \dotfill}} -\vspace{0.5cm} - -\section*{Kurztest 2} - -\begin{uebungsaufgaben} - -\item -\input chapters/40-eigenwerte/uebungsaufgaben/4004.tex -\item -\input chapters/40-eigenwerte/uebungsaufgaben/4005.tex - -\end{uebungsaufgaben} - -\end{document} diff --git a/buch/test3.tex b/buch/test3.tex deleted file mode 100644 index 71b1529..0000000 --- a/buch/test3.tex +++ /dev/null @@ -1,91 +0,0 @@ -% -% test3.tex -- Test 3 -% -% (c) 2021 Prof. Dr. Andreas Mueller, OST -% -%\documentclass[a4paper,12pt]{book} -\documentclass[a4paper,12pt]{article} -\usepackage{geometry} -\geometry{papersize={210mm,297mm},total={165mm,260mm}} -\usepackage{ngerman} -\usepackage[utf8]{inputenc} -\usepackage[T1]{fontenc} -\usepackage{times} -\usepackage{amsmath} -\usepackage{amssymb} -\usepackage{amsfonts} -\usepackage{amsthm} -\usepackage{graphicx} -\usepackage{fancyhdr} -\usepackage{textcomp} -\usepackage[all]{xy} -\usepackage{txfonts} -\usepackage{alltt} -\usepackage{verbatim} -\usepackage{paralist} -\usepackage{makeidx} -\usepackage{array} -\usepackage{hyperref} -\usepackage{caption} -\usepackage{subcaption} -\usepackage{standalone} -\usepackage{environ} -\usepackage{tikz} -\input{../common/linsys.tex} -\newcounter{beispiel} -\newenvironment{beispiele}{ -\bgroup\smallskip\parindent0pt\bf Beispiele\egroup - -\begin{list}{\arabic{beispiel}.} - {\usecounter{beispiel} - \setlength{\labelsep}{5mm} - \setlength{\rightmargin}{0pt} -}}{\end{list}} -\newcounter{uebungsaufgabe} -% environment fuer uebungsaufgaben -\newenvironment{uebungsaufgaben}{ -\begin{list}{\arabic{uebungsaufgabe}.} - {\usecounter{uebungsaufgabe} - \setlength{\labelwidth}{2cm} - \setlength{\leftmargin}{0pt} - \setlength{\labelsep}{5mm} - \setlength{\rightmargin}{0pt} - \setlength{\itemindent}{0pt} -}}{\end{list}\vfill\pagebreak} -\newenvironment{teilaufgaben}{ -\begin{enumerate} -\renewcommand{\labelenumi}{\alph{enumi})} -}{\end{enumerate}} -% Loesung -\NewEnviron{loesung}{% -\begin{proof}[Lösung]% -\renewcommand{\qedsymbol}{$\bigcirc$} -\BODY -\end{proof}} -\NewEnviron{bewertung}{\relax} -\NewEnviron{diskussion}{ -\BODY -} -\RenewEnviron{loesung}{\relax} -\RenewEnviron{diskussion}{\relax} -\newenvironment{hinweis}{% -\renewcommand{\qedsymbol}{} -\begin{proof}[Hinweis]}{\end{proof}} - -\begin{document} -{\parindent0pt\hbox to\hsize{% -Name: \hbox to7cm{\dotfill} Vorname: \dotfill}} -\vspace{0.5cm} - -\section*{Kurztest 3} - -\begin{uebungsaufgaben} - -\item -\input chapters/60-gruppen/uebungsaufgaben/6001.tex -%\item -%\input chapters/60-gruppen/uebungsaufgaben/6002.tex - -\end{uebungsaufgaben} - -\end{document} -- cgit v1.2.1 From b5c1c9a3d95184caa09d9448e0fbeb6f103ca8eb Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: =?UTF-8?q?Andreas=20M=C3=BCller?= Date: Fri, 4 Jun 2021 17:14:15 +0200 Subject: add test problems --- buch/aufgaben1.tex | 13 +++++++++++++ buch/aufgaben2.tex | 11 +++++++++++ buch/aufgaben3.tex | 7 +++++++ 3 files changed, 31 insertions(+) create mode 100644 buch/aufgaben1.tex create mode 100644 buch/aufgaben2.tex create mode 100644 buch/aufgaben3.tex diff --git a/buch/aufgaben1.tex b/buch/aufgaben1.tex new file mode 100644 index 0000000..9348019 --- /dev/null +++ b/buch/aufgaben1.tex @@ -0,0 +1,13 @@ +% +% aufgaben1.tex -- Aufgaben für Test 1 +% +% (c) 2012 Prof. Dr. Andreas Mueller, HSR +% + +\item +\input chapters/30-endlichekoerper/uebungsaufgaben/3003.tex +\item +\input chapters/30-endlichekoerper/uebungsaufgaben/3004.tex +\item +\input chapters/30-endlichekoerper/uebungsaufgaben/3005.tex + diff --git a/buch/aufgaben2.tex b/buch/aufgaben2.tex new file mode 100644 index 0000000..dc4fc59 --- /dev/null +++ b/buch/aufgaben2.tex @@ -0,0 +1,11 @@ +% +% aufgaben2.tex -- Aufgaben für Test 2 +% +% (c) 2021 Prof. Dr. Andreas Mueller, OST +% + +\item +\input chapters/40-eigenwerte/uebungsaufgaben/4004.tex +\item +\input chapters/40-eigenwerte/uebungsaufgaben/4005.tex + diff --git a/buch/aufgaben3.tex b/buch/aufgaben3.tex new file mode 100644 index 0000000..23c9153 --- /dev/null +++ b/buch/aufgaben3.tex @@ -0,0 +1,7 @@ +% +% aufgaben3.tex -- Aufgaben für Test 3 +% +% (c) 2021 Prof. Dr. Andreas Mueller, OST +% +\item +\input chapters/60-gruppen/uebungsaufgaben/6001.tex -- cgit v1.2.1 From dfb9b5075e428e41f02cdf2d758a02899eea7e1e Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Alain Date: Fri, 4 Jun 2021 18:55:37 +0200 Subject: New Chapter IFS --- buch/papers/ifs/images/koch0-eps-converted-to.pdf | Bin 0 -> 5087 bytes buch/papers/ifs/images/koch1-eps-converted-to.pdf | Bin 0 -> 5141 bytes buch/papers/ifs/images/koch2-eps-converted-to.pdf | Bin 0 -> 5210 bytes buch/papers/ifs/images/koch8-eps-converted-to.pdf | Bin 0 -> 103521 bytes buch/papers/ifs/images/sierpinski.PNG | Bin 0 -> 293448 bytes buch/papers/ifs/images/sierpinski1.PNG | Bin 0 -> 11571 bytes buch/papers/ifs/images/sierpinski2.PNG | Bin 0 -> 12811 bytes buch/papers/ifs/images/sierpinski3.PNG | Bin 0 -> 14204 bytes buch/papers/ifs/images/sierpinski6.PNG | Bin 0 -> 30626 bytes buch/papers/ifs/main.tex | 19 ---- buch/papers/ifs/teil2.tex | 128 +++++++++++++++++----- buch/papers/ifs/teil3.tex | 46 +++----- 12 files changed, 114 insertions(+), 79 deletions(-) create mode 100644 buch/papers/ifs/images/koch0-eps-converted-to.pdf create mode 100644 buch/papers/ifs/images/koch1-eps-converted-to.pdf create mode 100644 buch/papers/ifs/images/koch2-eps-converted-to.pdf create mode 100644 buch/papers/ifs/images/koch8-eps-converted-to.pdf create mode 100644 buch/papers/ifs/images/sierpinski.PNG create mode 100644 buch/papers/ifs/images/sierpinski1.PNG create mode 100644 buch/papers/ifs/images/sierpinski2.PNG create mode 100644 buch/papers/ifs/images/sierpinski3.PNG create mode 100644 buch/papers/ifs/images/sierpinski6.PNG diff --git a/buch/papers/ifs/images/koch0-eps-converted-to.pdf b/buch/papers/ifs/images/koch0-eps-converted-to.pdf new file mode 100644 index 0000000..078c399 Binary files /dev/null and b/buch/papers/ifs/images/koch0-eps-converted-to.pdf differ diff --git a/buch/papers/ifs/images/koch1-eps-converted-to.pdf b/buch/papers/ifs/images/koch1-eps-converted-to.pdf new file mode 100644 index 0000000..81dcf18 Binary files /dev/null and b/buch/papers/ifs/images/koch1-eps-converted-to.pdf differ diff --git a/buch/papers/ifs/images/koch2-eps-converted-to.pdf b/buch/papers/ifs/images/koch2-eps-converted-to.pdf new file mode 100644 index 0000000..b7c7de7 Binary files /dev/null and b/buch/papers/ifs/images/koch2-eps-converted-to.pdf differ diff --git a/buch/papers/ifs/images/koch8-eps-converted-to.pdf b/buch/papers/ifs/images/koch8-eps-converted-to.pdf new file mode 100644 index 0000000..0bafd03 Binary files /dev/null and b/buch/papers/ifs/images/koch8-eps-converted-to.pdf differ diff --git a/buch/papers/ifs/images/sierpinski.PNG b/buch/papers/ifs/images/sierpinski.PNG new file mode 100644 index 0000000..1e57bf1 Binary files /dev/null and b/buch/papers/ifs/images/sierpinski.PNG differ diff --git a/buch/papers/ifs/images/sierpinski1.PNG b/buch/papers/ifs/images/sierpinski1.PNG new file mode 100644 index 0000000..91195f9 Binary files /dev/null and b/buch/papers/ifs/images/sierpinski1.PNG differ diff --git a/buch/papers/ifs/images/sierpinski2.PNG b/buch/papers/ifs/images/sierpinski2.PNG new file mode 100644 index 0000000..df57c13 Binary files /dev/null and b/buch/papers/ifs/images/sierpinski2.PNG differ diff --git a/buch/papers/ifs/images/sierpinski3.PNG b/buch/papers/ifs/images/sierpinski3.PNG new file mode 100644 index 0000000..055818f Binary files /dev/null and b/buch/papers/ifs/images/sierpinski3.PNG differ diff --git a/buch/papers/ifs/images/sierpinski6.PNG b/buch/papers/ifs/images/sierpinski6.PNG new file mode 100644 index 0000000..7990497 Binary files /dev/null and b/buch/papers/ifs/images/sierpinski6.PNG differ diff --git a/buch/papers/ifs/main.tex b/buch/papers/ifs/main.tex index 48c38f9..8ae0fad 100644 --- a/buch/papers/ifs/main.tex +++ b/buch/papers/ifs/main.tex @@ -8,25 +8,6 @@ \begin{refsection} \chapterauthor{Alain Keller} -Ein paar Hinweise für die korrekte Formatierung des Textes -\begin{itemize} -\item -Absätze werden gebildet, indem man eine Leerzeile einfügt. -Die Verwendung von \verb+\\+ ist nur in Tabellen und Arrays gestattet. -\item -Die explizite Platzierung von Bildern ist nicht erlaubt, entsprechende -Optionen werden gelöscht. -Verwenden Sie Labels und Verweise, um auf Bilder hinzuweisen. -\item -Beginnen Sie jeden Satz auf einer neuen Zeile. -Damit ermöglichen Sie dem Versionsverwaltungssysteme, Änderungen -in verschiedenen Sätzen von verschiedenen Autoren ohne Konflikt -anzuwenden. -\item -Bilden Sie auch für Formeln kurze Zeilen, einerseits der besseren -Übersicht wegen, aber auch um GIT die Arbeit zu erleichtern. -\end{itemize} - \input{papers/ifs/teil0.tex} \input{papers/ifs/teil1.tex} \input{papers/ifs/teil2.tex} diff --git a/buch/papers/ifs/teil2.tex b/buch/papers/ifs/teil2.tex index bfd1684..a3d5ee1 100644 --- a/buch/papers/ifs/teil2.tex +++ b/buch/papers/ifs/teil2.tex @@ -3,38 +3,106 @@ % % (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil % -\section{Teil 2 +\section{Fraktale mit IFS \label{ifs:section:teil2}} \rhead{Teil 2} -Sed ut perspiciatis unde omnis iste natus error sit voluptatem -accusantium doloremque laudantium, totam rem aperiam, eaque ipsa -quae ab illo inventore veritatis et quasi architecto beatae vitae -dicta sunt explicabo. Nemo enim ipsam voluptatem quia voluptas sit -aspernatur aut odit aut fugit, sed quia consequuntur magni dolores -eos qui ratione voluptatem sequi nesciunt. Neque porro quisquam -est, qui dolorem ipsum quia dolor sit amet, consectetur, adipisci -velit, sed quia non numquam eius modi tempora incidunt ut labore -et dolore magnam aliquam quaerat voluptatem. Ut enim ad minima -veniam, quis nostrum exercitationem ullam corporis suscipit laboriosam, -nisi ut aliquid ex ea commodi consequatur? Quis autem vel eum iure -reprehenderit qui in ea voluptate velit esse quam nihil molestiae -consequatur, vel illum qui dolorem eum fugiat quo voluptas nulla -pariatur? +Wollen wir nun eine bestimmte Art anschauen, wie man Fraktale machen kann. +Zur veranschaulichung dieser Methode nehmen wir das Sierpinski Dreieck. +\begin{figure} + \label{ifs:sierpinski10} + \centering + \includegraphics[width=0.5\textwidth]{papers/ifs/images/sierpinski} + \caption{Sierpinski-Dreieck} +\end{figure} +Wenn man das Dreieck genau anschaut, erkennt man schnell, dass es aus drei kleineren Kopien seiner selbst besteht. +Es ist also ein Selbstähnliches Konstrukt. +Diese Eigenschaft wollen wir uns zunutze machen. -\subsection{De finibus bonorum et malorum -\label{ifs:subsection:bonorum}} -At vero eos et accusamus et iusto odio dignissimos ducimus qui -blanditiis praesentium voluptatum deleniti atque corrupti quos -dolores et quas molestias excepturi sint occaecati cupiditate non -provident, similique sunt in culpa qui officia deserunt mollitia -animi, id est laborum et dolorum fuga. Et harum quidem rerum facilis -est et expedita distinctio. Nam libero tempore, cum soluta nobis -est eligendi optio cumque nihil impedit quo minus id quod maxime -placeat facere possimus, omnis voluptas assumenda est, omnis dolor -repellendus. Temporibus autem quibusdam et aut officiis debitis aut -rerum necessitatibus saepe eveniet ut et voluptates repudiandae -sint et molestiae non recusandae. Itaque earum rerum hic tenetur a -sapiente delectus, ut aut reiciendis voluptatibus maiores alias -consequatur aut perferendis doloribus asperiores repellat. +Wir definieren das Dreieck mit kantenlänge 1 als Menge $X$. +Ausserdem bestimmen wir drei Funktionen, welche die gesamte Menge auf eine ihrer kleineren Kopien abbildet +\begin{align*} + f_1(x,y) + = + \begin{pmatrix} + \frac{1}{2} & 0 \\ + 0 & \frac{1}{2} \\ + \end{pmatrix} + \begin{pmatrix} + x\\ + y\\ + \end{pmatrix} + ,\quad + f_2(x,y) + = + \begin{pmatrix} + \frac{1}{2} & 0 \\ + 0 & \frac{1}{2} \\ + \end{pmatrix} + \begin{pmatrix} + x\\ + y\\ + \end{pmatrix} + + + \begin{pmatrix} + \frac{1}{2} \\ + 0 + \end{pmatrix} + , \quad + f_3(x,y) + = + \begin{pmatrix} + \frac{1}{2} & 0 \\ + 0 & \frac{1}{2} \\ + \end{pmatrix} + \begin{pmatrix} + x\\ + y\\ + \end{pmatrix} + + + \begin{pmatrix} + \frac{1}{4} \\ + \frac{1}{2} + \end{pmatrix}\\ +\end{align*} +$f_1$ bildet das Dreieck auf das Teilstück unten links ab, $f_2$ auf das Teilstück unten rechts und $f_3$ auf das obere Teilstück. +Wendet man alle drei Funktionen auf das Sierpinski-Dreieck an, entsteht also wieder ein Sierpinski-Dreieck. +\begin{align*} + X = \bigcup\limits_{i = 1}^{3} f_i(X) +\end{align*} +Man kann sogar noch einen Schritt weiter gehen, und sagen: Wenn wir die Funktionen auf eine beliebige Startmenge anwenden, konvergeiert die Menge gegen das Sierpinski-Dreieck. +\begin{figure} + \label{ifs:sierpconst} + \centering + \subfigure[]{ + \label{ifs:sierpconsta} + \includegraphics[width=0.25\textwidth]{papers/ifs/images/sierpinski1}} + \subfigure[]{ + \label{ifs:sierpconstb} + \includegraphics[width=0.25\textwidth]{papers/ifs/images/sierpinski2}} + \subfigure[]{ + \label{ifs:sierpconstc} + \includegraphics[width=0.25\textwidth]{papers/ifs/images/sierpinski3}} + \subfigure[]{ + \label{ifs:sierpconstd} + \includegraphics[width=0.25\textwidth]{papers/ifs/images/sierpinski6}} + \caption{Konstruktion eines Sierpinski-Dreiecks mit einem Schwarzen Quadrat als Start\\ + (a) 1. Iteration (b) 2. Iteration (c) 3. Iteration (d) 5. Iteration} +\end{figure} +Im Beispiel der Abbildung \ref{ifs:sierpconst} sehen wir, wie das Bild nach jeder Iteration dem Sierpinski-Dreieck ähnlicher wird. +Der Abstand zum Original wird immer kleiner, und konvergiert bei unendlich Iterationen gegen null. + +\subsection{Iterierte Funktionensysteme +\label{ifs:subsection:bonorum}} +In diesem Unterkapitel wollen wir die Erkenntniss, wie wir aus einer beliebigen Menge ein Sierpinski-Dreieck genereieren können, verallgemeinern. +TODO TEXT +$S_1_...,S_n$ sind Kontraktionen auf die Menge $D \subset \mathbb{R}^n$. Es gilt +\begin{align} + |S_i(x) - S_i(y)| \leq c_i|x - y| +\end{align} +für jedes i mit einem $c_i < 1$. Dann existiert eine eindeutige kompakte Menge $F$ für die gilt +\begin{equation} + F = \bigcup\limits_{i = 1}^{m} S_i(F) +\end{equation} +TODO Text diff --git a/buch/papers/ifs/teil3.tex b/buch/papers/ifs/teil3.tex index 23fabbc..bba6e32 100644 --- a/buch/papers/ifs/teil3.tex +++ b/buch/papers/ifs/teil3.tex @@ -3,38 +3,24 @@ % % (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil % -\section{Teil 3 +\section{Fraktale Bildkomprimierung \label{ifs:section:teil3}} -\rhead{Teil 3} -Sed ut perspiciatis unde omnis iste natus error sit voluptatem -accusantium doloremque laudantium, totam rem aperiam, eaque ipsa -quae ab illo inventore veritatis et quasi architecto beatae vitae -dicta sunt explicabo. Nemo enim ipsam voluptatem quia voluptas sit -aspernatur aut odit aut fugit, sed quia consequuntur magni dolores -eos qui ratione voluptatem sequi nesciunt. Neque porro quisquam -est, qui dolorem ipsum quia dolor sit amet, consectetur, adipisci -velit, sed quia non numquam eius modi tempora incidunt ut labore -et dolore magnam aliquam quaerat voluptatem. Ut enim ad minima -veniam, quis nostrum exercitationem ullam corporis suscipit laboriosam, -nisi ut aliquid ex ea commodi consequatur? Quis autem vel eum iure -reprehenderit qui in ea voluptate velit esse quam nihil molestiae -consequatur, vel illum qui dolorem eum fugiat quo voluptas nulla -pariatur? +\rhead{Fraktale Bildkomprimierung} +Mit dem Prinzip dieser IFS ist es auch möglich Bilder zu Komprimieren. +Diese Idee hatte der Mathematiker Michael Barnsley, welcher mit seinem Buch Fractals Everywhere einen wichtigen beitrag zum verständnis von Fraktalen geiefert hat. +Das Ziel ist es ein IFS zu finden, welches das Bild als Attraktor hat. +In diesem Unterkapitel wollen wir eine Methode dafür anschauen. -\subsection{De finibus bonorum et malorum +\subsection{Titel \label{ifs:subsection:malorum}} -At vero eos et accusamus et iusto odio dignissimos ducimus qui -blanditiis praesentium voluptatum deleniti atque corrupti quos -dolores et quas molestias excepturi sint occaecati cupiditate non -provident, similique sunt in culpa qui officia deserunt mollitia -animi, id est laborum et dolorum fuga. Et harum quidem rerum facilis -est et expedita distinctio. Nam libero tempore, cum soluta nobis -est eligendi optio cumque nihil impedit quo minus id quod maxime -placeat facere possimus, omnis voluptas assumenda est, omnis dolor -repellendus. Temporibus autem quibusdam et aut officiis debitis aut -rerum necessitatibus saepe eveniet ut et voluptates repudiandae -sint et molestiae non recusandae. Itaque earum rerum hic tenetur a -sapiente delectus, ut aut reiciendis voluptatibus maiores alias -consequatur aut perferendis doloribus asperiores repellat. +Bis jetzt wurde in Zusammenhnag mit IFS immer erwähnt, dass die Transformationen auf die ganze Menge angewendet werden. +Dies muss jedoch nicht so sein. +Es gibt auch einen Attraktor, wenn die Transformationen nur Teile der Menge auf die ganze Menge abbilden. +Diese Eigenschaft wollen wir uns in der Fraktalen Bildkompression zunutze machen. +Sie ermöglicht uns Ähnlichkeiten zwischen kleineren Teilen des Bildes zunutze machen. +Es ist wohl nicht Falsch zu sagen, dass Ähnlichkeiten zur gesamten Menge, wie wir sie zum Beispiel beim Barnsley Fern gesehen haben, bei Bilder aus dem Alltag eher selten anzutreffen sind. +Doch wie Finden wir die richtigen Affinen Transformationen, welche als IFS das Bild als Attraktor haben. + + -- cgit v1.2.1 From 1bfb8ee184dad8fec1aee19cd7d57f62374f9c2a Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Alain Date: Sat, 5 Jun 2021 14:00:27 +0200 Subject: chap3 a bit --- buch/papers/ifs/teil3.tex | 68 ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++--- 1 file changed, 65 insertions(+), 3 deletions(-) diff --git a/buch/papers/ifs/teil3.tex b/buch/papers/ifs/teil3.tex index bba6e32..d31eee7 100644 --- a/buch/papers/ifs/teil3.tex +++ b/buch/papers/ifs/teil3.tex @@ -11,16 +11,78 @@ Diese Idee hatte der Mathematiker Michael Barnsley, welcher mit seinem Buch Frac Das Ziel ist es ein IFS zu finden, welches das Bild als Attraktor hat. In diesem Unterkapitel wollen wir eine Methode dafür anschauen. -\subsection{Titel -\label{ifs:subsection:malorum}} + Bis jetzt wurde in Zusammenhnag mit IFS immer erwähnt, dass die Transformationen auf die ganze Menge angewendet werden. Dies muss jedoch nicht so sein. Es gibt auch einen Attraktor, wenn die Transformationen nur Teile der Menge auf die ganze Menge abbilden. Diese Eigenschaft wollen wir uns in der Fraktalen Bildkompression zunutze machen. Sie ermöglicht uns Ähnlichkeiten zwischen kleineren Teilen des Bildes zunutze machen. Es ist wohl nicht Falsch zu sagen, dass Ähnlichkeiten zur gesamten Menge, wie wir sie zum Beispiel beim Barnsley Fern gesehen haben, bei Bilder aus dem Alltag eher selten anzutreffen sind. -Doch wie Finden wir die richtigen Affinen Transformationen, welche als IFS das Bild als Attraktor haben. +Doch wie Finden wir die richtigen Affinen Transformationen, welche als IFS das Bild als Attraktor haben? + +\subsection{Titel +\label{ifs:subsection:malorum}} +In der Beschreibung des Verfahrens wird sich auf Graustufenbilder bezogen. Wie das Verfahren für Farbbilder verwendet werden kann, wird später erläutert. + +In einem ersten Schritt teilen wir das Bild in disjunkte benachbarte $b \times b$ Pixel-Quadrate auf. Diese Blöcke nennen wir Range-Blöcke der Menge $R=\{R_0,R_1,...R_m\}$ +Im nächesten Schritt teilen wir das Bild in alle möglichen $2b \times 2b$ Pixel-Quadrate auf. Diese sind die Domain-Blöcke der Menge $D = \{D_0,D_1,...D_n\}$. +Im dritten und letzten Schritt wird für jeden Range-Block $R_i$ ein Domain-Block $D_j$ gesucht, welcher ihm am ähnlichsten ist. + +\subsubsection{Finden des ähnlichsten $D_j$} +Zuerst braucen wir die Transformation um ein Element aus $D$ auf ein Element von $R$ Abzubilden. +\begin{align*} + T(x,y,z) = + \begin{pmatrix} + a & b & 0 \\ + c & d & 0 \\ + 0 & 0 & s + \end{pmatrix} + \begin{pmatrix} + x \\ + y \\ + z + \end{pmatrix} + + + \begin{pmatrix} + \alpha \\ + \beta \\ + g + \end{pmatrix} +\end{align*} +Diese Transformation bildet den Pixel $P$ auf Koordinate $(x,y)$ und Graustufe $z$ auf den Pixel $P'$ ab. +Da wir mit Pixeln arbeiten, sind die Transformationen in der Ebene Beschränkt. +Diese wird durch die Paramenter $a,b,c$ und $d$ bestimmt. +Mögliche Transfomrationen sind auf folgende Liste Beschränkt: +\begin{itemize} + \item Identische Transformation, keine änderung + \item Drehung um 90, 180 oder 270 Grad. + \item Spiegelung an der vertikalen, horizontalen und den Diagonalachsen. +\end{itemize} +$\alpha$ und $\beta$ verschieben den Pixel an die richtige Stelle. +Da wir ein $2b \times 2b$ Feld auf ein $b \times b$ Feld abbilden möcheen, müssen wir zuerst $G_j$ um $1/2$ skalieren. +Dies erreichen wir, indem wir alle disjunkten $2 \times 2$ px Blöcke mit einem Pixel des Grautones deren Mittelwertes ersetzen. +Skaliert und transformiert erhalten wir $\tilde{D_j}$ +Die Parameter $s$ und $g$ beschreiben die Änderung des Grautones. $s$ verändert den Kontrast und $g$ verschiebt die Töne auf die richtige Helligkeit. +$s$ und $g$ werden mit der linearen Regression ermittelt. +\begin{align*} + z' = sz + g \\ + f(\tilde{D_j}) \text{, Funktion um Grauton von Pixel zu erhalten} \\ + s = \frac{cov(f(R_i), f(\tilde{D_j}))}{var(\tilde{D_j})} \\ + g = E(f(R_i)) - s E(f(\tilde{D_j})) +\end{align*} +Mit diesen Parameteren haben wir nun die Transformation vollständig bestimmt. +Um zu beurteilen ob der Domain-Block $D_j$ mit der gefundenen Transfromation $T$ dem Range-Block $R_i$ genügend ähnlich ist, berechnet man den quadratischen Abstand $e$. +\begin{align*} + e = d(f(R_i), f(T(D_j))) +\end{align*} +Dieser Abstand sollte so klein wie möglich sein. +Die beste Kombination von $D_j$ und $T_i$ ist also diese, welche den kleinsten Abstand zum Block $R_i$ hat, und somit am ähnlichsten ist. +Am Ende des Verfahrens haben wir also für jeden $R_i$ einen passenden $D_i$ mit der zugehörigen Abbildung $T_i$ gefunden. +\subsubsection{Rekonstruktion des Bildes} +Mit den Gefundenen Abbildungen lässt sich das Bild generieren. +Wir beginnen wie schon im letzten Kapitel mit einer beliebigen Startmenge. +In unserem Fall ist dieses ein Bild derselben Grösse. -- cgit v1.2.1 From 668b065f377691fde6727ba10fc979a82c1e5c7b Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Alain Date: Sat, 5 Jun 2021 15:15:57 +0200 Subject: La Reconstruction Text. --- buch/papers/ifs/teil3.tex | 11 +++++++++-- 1 file changed, 9 insertions(+), 2 deletions(-) diff --git a/buch/papers/ifs/teil3.tex b/buch/papers/ifs/teil3.tex index d31eee7..bc848bc 100644 --- a/buch/papers/ifs/teil3.tex +++ b/buch/papers/ifs/teil3.tex @@ -68,7 +68,7 @@ Die Parameter $s$ und $g$ beschreiben die Änderung des Grautones. $s$ veränder $s$ und $g$ werden mit der linearen Regression ermittelt. \begin{align*} z' = sz + g \\ - f(\tilde{D_j}) \text{, Funktion um Grauton von Pixel zu erhalten} \\ + f(\tilde{D_j}) \text{, Funktion um das Bild eins Blockes zu erhalten} \\ s = \frac{cov(f(R_i), f(\tilde{D_j}))}{var(\tilde{D_j})} \\ g = E(f(R_i)) - s E(f(\tilde{D_j})) \end{align*} @@ -85,4 +85,11 @@ Am Ende des Verfahrens haben wir also für jeden $R_i$ einen passenden $D_i$ mit \subsubsection{Rekonstruktion des Bildes} Mit den Gefundenen Abbildungen lässt sich das Bild generieren. Wir beginnen wie schon im letzten Kapitel mit einer beliebigen Startmenge. -In unserem Fall ist dieses ein Bild derselben Grösse. +In unserem Fall ist dieses ein Bild $f_0$ derselben Grösse. +Nun ersetzen wir jedes $R_i$ mit der Transformierten des zugehörigen Domain-Blocks $T(G_j)$. +Dies wird verkürzt als Operator $W$ geschrieben. +So erhalten wir ein neues Bild $f_1 = W(f_0)$. +Dieses Vorgehen führen wir iteriert aus bis wir von $f_n = W(f_{n-1})$ zu $f_{n-1}$ kaum mehr einen unterschied fesstellen. Die Iteration hat nun ihren Fixpunkt, das Bild, erreicht. + +TODO Bilder Beispiel +TODO Performance und Kompressonsverhältnis -- cgit v1.2.1 From 74bbee4492a76486091554e24625767440018056 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Alain Date: Sun, 6 Jun 2021 14:03:33 +0200 Subject: typos --- buch/papers/ifs/teil1.tex | 16 ++++++++-------- buch/papers/ifs/teil2.tex | 10 +++++----- buch/papers/ifs/teil3.tex | 22 +++++++++++----------- 3 files changed, 24 insertions(+), 24 deletions(-) diff --git a/buch/papers/ifs/teil1.tex b/buch/papers/ifs/teil1.tex index 327a082..f02aff6 100644 --- a/buch/papers/ifs/teil1.tex +++ b/buch/papers/ifs/teil1.tex @@ -11,8 +11,8 @@ Bevor wir die IFS genauer ansehen, schauen wir uns Fraktale genauer an. \subsection{Was sind Fraktale? \label{ifs:subsection:finibus}} Über die genaue Definition von Fraktalen sind sich die Mathematiker noch nicht einig. -In diesem Kapitel orientieren wir uns an den Eigneschaften welche Kenneth Flaconer in seinem Buch Fractal Geometry beschreibt. -Von einem Fraktal $F$ können wir folgende Eigneschaften erwarten: +In diesem Kapitel orientieren wir uns an den Eigenschaften welche Kenneth Falconer in seinem Buch Fractal Geometry beschreibt. +Von einem Fraktal $F$ können wir folgende Eigenschaften erwarten: \begin{enumerate} \item $F$ hat eine unendlich feine Struktur \item $F$ kann nicht mit der klassischen Geometrie beschrieben werden. @@ -24,10 +24,10 @@ Von einem Fraktal $F$ können wir folgende Eigneschaften erwarten: \label{ifs:subsection:lilkoch}} Diese Eigenschaften möchten wir nun anhand der Koch Kurve näher anschauen. In \ref{ifs:kochkurve8} sehen wir die Koch Kurve. Wie man schon erahnen kann, besteht die aus lauter kleineren Kopien von sich selber. -Den Konstruktionvorgang sehen wir in \ref{ifs:kochconst}. +Den Konstruktionsvorgang sehen wir in \ref{ifs:kochconst}. Gestartet wird mit einer einzelnen Strecke der Länge $a$. Diese wird in ersten Schritt mit vier gleich langen Streckenabschnitte der Länge $\frac{a}{3}$ ersetzt. -In \ref{ifs:kochconstb} ist die Anordnung dieser vier Streckenabschnitte ersichtilich. +In \ref{ifs:kochconstb} ist die Anordnung dieser vier Streckenabschnitte ersichtlich. Dieser Schritt wird nun für jeden der resultierten Streckenabschnitten wiederholt. Die Kurve besteht also aus vier kleineren Kopien von der ganzen Kurve, was auch unter Selbstähnlichkeit bekannt ist. @@ -63,7 +63,7 @@ Die Länge der Kurve lasst sich einfach berechnen. \Rightarrow \quad \lim_{n\to\infty} a \left( \frac{4}{3}\right)^n = \infty \end{align*} -In jedem Schritt wird die Länge um den Faktor $\frac{4}{3}$ verglängert. Somit divergiert die Länge gegen Unendlich. +In jedem Schritt wird die Länge um den Faktor $\frac{4}{3}$ verlängert. Somit divergiert die Länge gegen Unendlich. Die Fläche unter der Kurve lässt sich folgendermassen berechnen \begin{align*} A_0 = 0 , \quad A_1 = \left( \frac{a}{3}\right)^2 \frac{\sqrt{3}}{4} = a^2 \frac{\sqrt{3}}{36}\\ @@ -71,14 +71,14 @@ Die Fläche unter der Kurve lässt sich folgendermassen berechnen A_3 = A_1 + A_2 + 4^2 \left( \frac{a}{3^2}\right)^2 \frac{\sqrt{3}}{4} = A_1 + \frac{4}{9} A_1 + \left( \frac{4}{9}\right)^2 A_1 \end{align*} Wir sehen, dass mit jedem Schritt die neu dazugekommene Fläche um $\frac{4}{9}$ kleiner ist. -Daraus resultiert eine konvergierende Geometrische Rheie. +Daraus resultiert eine konvergierende Geometrische Reihe. \begin{align*} A_n = A_1 \sum_{i = 0}^{n-1} \left( \frac{4}{9}\right)^n = a^2 \frac{\sqrt{3}}{36} \sum_{i = 0}^{n-1} \left( \frac{4}{9}\right)^n \\ \lim_{n\to\infty} a^2 \frac{\sqrt{3}}{36} \sum_{i = 0}^{n-1} \left( \frac{4}{9}\right)^n = \frac{\sqrt{3}}{20} a^2 \end{align*} Wie wir sehen ist die Kochkurve ein Konstrukt mit endlicher Fläche, aber unendlichem Umfang. -Zu guter letzt bestimmen wir die Dimension der Kurve. -Es gibt viele verschidene Arten die Dimension zu definieren. Diese können dann auch unterschiedliche Resultate liefern. +Zu guter Letzt bestimmen wir die Dimension der Kurve. +Es gibt viele verschiedene Arten die Dimension zu definieren. Diese können dann auch unterschiedliche Resultate liefern. Vor allem im Zusammenhang mit Fraktalen findet man in der Literatur viele verschiedene Arten. In diesem Beispiel werden wir die Ähnlichkeits-Dimension. \begin{align*} diff --git a/buch/papers/ifs/teil2.tex b/buch/papers/ifs/teil2.tex index a3d5ee1..a728340 100644 --- a/buch/papers/ifs/teil2.tex +++ b/buch/papers/ifs/teil2.tex @@ -7,7 +7,7 @@ \label{ifs:section:teil2}} \rhead{Teil 2} Wollen wir nun eine bestimmte Art anschauen, wie man Fraktale machen kann. -Zur veranschaulichung dieser Methode nehmen wir das Sierpinski Dreieck. +Zur Veranschaulichung dieser Methode nehmen wir das Sierpinski Dreieck. \begin{figure} \label{ifs:sierpinski10} \centering @@ -19,7 +19,7 @@ Es ist also ein Selbstähnliches Konstrukt. Diese Eigenschaft wollen wir uns zunutze machen. -Wir definieren das Dreieck mit kantenlänge 1 als Menge $X$. +Wir definieren das Dreieck mit Kantenlänge 1 als Menge $X$. Ausserdem bestimmen wir drei Funktionen, welche die gesamte Menge auf eine ihrer kleineren Kopien abbildet \begin{align*} f_1(x,y) @@ -70,7 +70,7 @@ Wendet man alle drei Funktionen auf das Sierpinski-Dreieck an, entsteht also wie \begin{align*} X = \bigcup\limits_{i = 1}^{3} f_i(X) \end{align*} -Man kann sogar noch einen Schritt weiter gehen, und sagen: Wenn wir die Funktionen auf eine beliebige Startmenge anwenden, konvergeiert die Menge gegen das Sierpinski-Dreieck. +Man kann sogar noch einen Schritt weiter gehen, und sagen: Wenn wir die Funktionen auf eine beliebige Startmenge anwenden, konvergiert die Menge gegen das Sierpinski-Dreieck. \begin{figure} \label{ifs:sierpconst} \centering @@ -94,10 +94,10 @@ Der Abstand zum Original wird immer kleiner, und konvergiert bei unendlich Itera \subsection{Iterierte Funktionensysteme \label{ifs:subsection:bonorum}} -In diesem Unterkapitel wollen wir die Erkenntniss, wie wir aus einer beliebigen Menge ein Sierpinski-Dreieck genereieren können, verallgemeinern. +In diesem Unterkapitel wollen wir die Erkenntnis, wie wir aus einer beliebigen Menge ein Sierpinski-Dreieck generieren können, verallgemeinern. TODO TEXT -$S_1_...,S_n$ sind Kontraktionen auf die Menge $D \subset \mathbb{R}^n$. Es gilt +$S_1,...,S_n$ sind Kontraktionen auf die Menge $D \subset \mathbb{R}^n$. Es gilt \begin{align} |S_i(x) - S_i(y)| \leq c_i|x - y| \end{align} diff --git a/buch/papers/ifs/teil3.tex b/buch/papers/ifs/teil3.tex index bc848bc..c3e8a65 100644 --- a/buch/papers/ifs/teil3.tex +++ b/buch/papers/ifs/teil3.tex @@ -7,12 +7,12 @@ \label{ifs:section:teil3}} \rhead{Fraktale Bildkomprimierung} Mit dem Prinzip dieser IFS ist es auch möglich Bilder zu Komprimieren. -Diese Idee hatte der Mathematiker Michael Barnsley, welcher mit seinem Buch Fractals Everywhere einen wichtigen beitrag zum verständnis von Fraktalen geiefert hat. +Diese Idee hatte der Mathematiker Michael Barnsley, welcher mit seinem Buch Fractals Everywhere einen wichtigen Beitrag zum Verständnis von Fraktalen geliefert hat. Das Ziel ist es ein IFS zu finden, welches das Bild als Attraktor hat. In diesem Unterkapitel wollen wir eine Methode dafür anschauen. -Bis jetzt wurde in Zusammenhnag mit IFS immer erwähnt, dass die Transformationen auf die ganze Menge angewendet werden. +Bis jetzt wurde in Zusammenhang mit IFS immer erwähnt, dass die Transformationen auf die ganze Menge angewendet werden. Dies muss jedoch nicht so sein. Es gibt auch einen Attraktor, wenn die Transformationen nur Teile der Menge auf die ganze Menge abbilden. Diese Eigenschaft wollen wir uns in der Fraktalen Bildkompression zunutze machen. @@ -25,11 +25,11 @@ Doch wie Finden wir die richtigen Affinen Transformationen, welche als IFS das B In der Beschreibung des Verfahrens wird sich auf Graustufenbilder bezogen. Wie das Verfahren für Farbbilder verwendet werden kann, wird später erläutert. In einem ersten Schritt teilen wir das Bild in disjunkte benachbarte $b \times b$ Pixel-Quadrate auf. Diese Blöcke nennen wir Range-Blöcke der Menge $R=\{R_0,R_1,...R_m\}$ -Im nächesten Schritt teilen wir das Bild in alle möglichen $2b \times 2b$ Pixel-Quadrate auf. Diese sind die Domain-Blöcke der Menge $D = \{D_0,D_1,...D_n\}$. +Im nächsten Schritt teilen wir das Bild in alle möglichen $2b \times 2b$ Pixel-Quadrate auf. Diese sind die Domain-Blöcke der Menge $D = \{D_0,D_1,...D_n\}$. Im dritten und letzten Schritt wird für jeden Range-Block $R_i$ ein Domain-Block $D_j$ gesucht, welcher ihm am ähnlichsten ist. \subsubsection{Finden des ähnlichsten $D_j$} -Zuerst braucen wir die Transformation um ein Element aus $D$ auf ein Element von $R$ Abzubilden. +Zuerst brauchen wir die Transformation um ein Element aus $D$ auf ein Element von $R$ Abzubilden. \begin{align*} T(x,y,z) = \begin{pmatrix} @@ -52,15 +52,15 @@ Zuerst braucen wir die Transformation um ein Element aus $D$ auf ein Element von Diese Transformation bildet den Pixel $P$ auf Koordinate $(x,y)$ und Graustufe $z$ auf den Pixel $P'$ ab. Da wir mit Pixeln arbeiten, sind die Transformationen in der Ebene Beschränkt. -Diese wird durch die Paramenter $a,b,c$ und $d$ bestimmt. -Mögliche Transfomrationen sind auf folgende Liste Beschränkt: +Diese wird durch die Parameter $a,b,c$ und $d$ bestimmt. +Mögliche Transformationen sind auf folgende Liste Beschränkt: \begin{itemize} - \item Identische Transformation, keine änderung + \item Identische Transformation, keine Änderung \item Drehung um 90, 180 oder 270 Grad. \item Spiegelung an der vertikalen, horizontalen und den Diagonalachsen. \end{itemize} $\alpha$ und $\beta$ verschieben den Pixel an die richtige Stelle. -Da wir ein $2b \times 2b$ Feld auf ein $b \times b$ Feld abbilden möcheen, müssen wir zuerst $G_j$ um $1/2$ skalieren. +Da wir ein $2b \times 2b$ Feld auf ein $b \times b$ Feld abbilden möchten, müssen wir zuerst $G_j$ um $1/2$ skalieren. Dies erreichen wir, indem wir alle disjunkten $2 \times 2$ px Blöcke mit einem Pixel des Grautones deren Mittelwertes ersetzen. Skaliert und transformiert erhalten wir $\tilde{D_j}$ @@ -72,8 +72,8 @@ $s$ und $g$ werden mit der linearen Regression ermittelt. s = \frac{cov(f(R_i), f(\tilde{D_j}))}{var(\tilde{D_j})} \\ g = E(f(R_i)) - s E(f(\tilde{D_j})) \end{align*} -Mit diesen Parameteren haben wir nun die Transformation vollständig bestimmt. -Um zu beurteilen ob der Domain-Block $D_j$ mit der gefundenen Transfromation $T$ dem Range-Block $R_i$ genügend ähnlich ist, berechnet man den quadratischen Abstand $e$. +Mit diesen Parametern haben wir nun die Transformation vollständig bestimmt. +Um zu beurteilen ob der Domain-Block $D_j$ mit der gefundenen Transformation $T$ dem Range-Block $R_i$ genügend ähnlich ist, berechnet man den quadratischen Abstand $e$. \begin{align*} e = d(f(R_i), f(T(D_j))) \end{align*} @@ -89,7 +89,7 @@ In unserem Fall ist dieses ein Bild $f_0$ derselben Grösse. Nun ersetzen wir jedes $R_i$ mit der Transformierten des zugehörigen Domain-Blocks $T(G_j)$. Dies wird verkürzt als Operator $W$ geschrieben. So erhalten wir ein neues Bild $f_1 = W(f_0)$. -Dieses Vorgehen führen wir iteriert aus bis wir von $f_n = W(f_{n-1})$ zu $f_{n-1}$ kaum mehr einen unterschied fesstellen. Die Iteration hat nun ihren Fixpunkt, das Bild, erreicht. +Dieses Vorgehen führen wir iteriert aus bis wir von $f_n = W(f_{n-1})$ zu $f_{n-1}$ kaum mehr einen unterschied feststellen. Die Iteration hat nun ihren Fixpunkt, das Bild, erreicht. TODO Bilder Beispiel TODO Performance und Kompressonsverhältnis -- cgit v1.2.1 From 021d83730d896b7cef1050fbdd4c4c766992a9b0 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Alain Date: Sun, 6 Jun 2021 17:36:05 +0200 Subject: ifs work --- buch/papers/ifs/images/farn.eps | 2372 ++++++++++++++++++++++++++++++ buch/papers/ifs/images/farncolor.eps | 2666 ++++++++++++++++++++++++++++++++++ buch/papers/ifs/teil2.tex | 26 +- 3 files changed, 5063 insertions(+), 1 deletion(-) create mode 100644 buch/papers/ifs/images/farn.eps create mode 100644 buch/papers/ifs/images/farncolor.eps diff --git a/buch/papers/ifs/images/farn.eps b/buch/papers/ifs/images/farn.eps new file mode 100644 index 0000000..597745b --- /dev/null +++ b/buch/papers/ifs/images/farn.eps @@ -0,0 +1,2372 @@ +%!PS-Adobe-3.0 EPSF-3.0 +%%Creator: (MATLAB, The Mathworks, Inc. Version 9.7.0.1434023 \(R2019b\) Update 6. 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+Z:SclN]Znt,!!(eGrX8e^?W5qto?R_r:VX1=iUuO&k/5H0)\+e6:>s39lNYG@2RhGt1_T7>F5AbDmVD:h:!lW1I5Z7&gf@aUk&scilu*=5!:W:956Co[Yr"\;aIfYC?gla73t&aG,UW`?^4H.j!AD1 +$a@@i)fM4s=]Y/#7S8RLp^4!SBngqDd8N03"jfZ//Fmck@4m./LQ[XJB(]XQo6R.'b!:F?2IVsJEDkb< +0np[MsS^.alB?7_+c]E4rk-K!p6J+5fE8F+B3UL3*gcgf(c4-geEHE6Tj48:Bm?&;KpU*f-!<<,PP?V-`=R$=nKO^BR:< +m!!(fh.l25fg\Tr*;gdK;U5[Ge-4,Vh]jmG@#P)WFL1_!c/h44o%p70:h`n-WXhD\Lh0mN- +C92=hHG];^_!!%P%jNdhASW`LqXW!aISp>,ci-Ar+kBUSUPFh0gae'5:Vu@k\dJM`.>Nh3ifZuSH;sP_ +o?WoWgS&J'C<)@1jRr +%KCo*tO+!a/j&klbh+RMO!!)McjNdhABh=I,jR0&u[Z>`T9/)e@-T>q+]W]E?>]ao6!p;2dqWP95ceO, +4Y.p$a;q$k0O?)LZF7'I2'0a1CT-"%5i!GT3"2H^:rVHA4Vf@H`pS5^PE\m+ke?G=+@H$-!Q41Dj +J_mb*>*=i<&@m-++?l`omkkpr5B$D.>!!.GsZB)m1b>1("]4]ZHj6KY, +l@R"e$U#g-R7`"t9kC``WF%6#mG3?\2a#CI6H,A_Q7JEp/u:A#Yb6QJ'O@==e3sq]A4K!\^.u=F3Zh[H_Tk5hIJ\sG;g_iRsi%nDm]Odp4k3 +VAI5!tX=+)L!8o!q1B9O5F7f3Kr]HZ)cGklqZ]:di*^)MTE[I3Dr?b!O91FqH^V4S0S\a>4rp:-c&np` 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+a3kLiM(ann!Kk]C7:7E)Dk-l5#DZ+VHkNkO&X"lBa5W`K(mG^\1]78O[dtGW:$SeqddcikfY3iT;@cuD +^12AfY%PT8dcKdmhge-l/s'Ga+!,ta)B)m1(c$SmmHT%7.OP@Q2_ZSOW)B4C[=(Iq6g3N(Vs1E`7;)E#"k\T?Sd`93181[6OAr>'I%WW$#B2tFrFm/IRr!.as +/56J\GbPlo1+hmRGjMS=r\@!/0R%<2NNb@lbXk]R,RID1,hH"DbF+`B4[r%Y,EVHn4kFD:-SWpYEb'19 +E[mQnmhQu:R,LG]Ca:rifX)ip$4p(cb4<4/Q!'I.3"`\i6Gj6&kZY-%-a@Th[9$^r(R&(Z +@%rQT5;V^?E3Sl4NIQGZHF/.6,FLZW=0./(6K(o(PQ7hLc`cLRZe(siZbO7I_q3f>X5FpM@!!%Pi+b'] +H8$`mAhgb3?#0>%m1In"+[`NA:/2I6q<4Thc_qVV:1m2]Ao\AF[PoVFVRE9:e^(5C+]K,_W]cRL*l),D +2m[ARRA#7HK]0+h'!o7cOoB2qr)ZTkgLEM'NJ4HraaELZ_6k\4%M8V0u41!N3:1SnNk*pOP\O)dR3sOK +?N>^'NKK9)!G))WlDVrFL,*=sr*UN1i;_7OaSY4h83%ml&_3he=Q\jo^HO^)W!'CVa1B9P+NZ>g]r,ZJ +2o683P1Q5%)S9&^SqkDj9d0R<.dts<1H2B4_?"\=A%3%=*Po>LVRh["r''Z;ebe"na%YIKj;ZJSN\7ZZ +8k=K&FX0?4eaMF8??m;/Ik[3q2'*&#_43=)qi,S*rFRPV^\#[&&bkltJ$op!4eT93T$lEW-3RMhUgSDY +WQ+Kb!;rts7]hp!5SiQ,*pTqepQ^<'EA, +`434#pi"=9AMc_9bQG+LkC9BNl\N&OTmq$[6'n7^n/!:U9f)[Ic#]h]Et/GJMP[X*dF)n4*jkZ2??8r_u +]h5P>t]X+I[&(#A1+L`nJ)(hHUo@!P!f?CYiQgOt=/i.u`6K\*oR[3CEq>&#(5MA7^[fHI/GUqk$!:U8 +[k3%Abm@BRsWGF?EN%;@k3?u70GFMA%m]Fu0VVM^\1B0JKSS(M_g+`)rD8p8Y4'OmhIM^nuFS!F^5'bF +c\':[TA55=$Ke1mJHh*,dF0M,Zc8ptd9L$>m/H>bN8'.A(i1Y9@^A[@]j1#P+B*$!)D>eMHk>ltP[^j< +%C%,dQgWAXGm`Ct4=goV:,o'"Lqtpb=B2[QJk!mo>kFTT;D=_Gp4LY]7&Dcg*V4&kmm[f:3]Hg9:oBkt +BfPoTt1B7Ej4!B(XJ;9G4FC.k7=S;;K=!rT +kp!J2Oj6`1No5d!c]DfN0UIXlt3eP*[>bBj?^c6hZ2M!FTo@^V-Uq?RL!!!"[9`>G#%r/O3cO&[pW->D +koX/2Q\\),OcF/Tj?/.6jN@Nm:bBtQ^$4<\E)ok\OV9s\\S(sCJ;5J$#(Qq9$Sdh ++2CV@&HCk5o7*9Sk^$aA$coAAS8XgZ=2a'ohgEMZDEjS_S%O'0HN%U8sk4WrY8:.-o;`uY.F,QmkU]8O +EZ[?9.4LZ'$?_jZG6MlN&1P23bVtg,,YGrKZ!!(rNae&Ul5qRf7NIU,an!t'_p$:pHfo`?qZ1-$*#)-p +NR+97E9Q!tg!'GOFUZQ_Z2n@2L[Vb*S*n_&p2^*,07;=ZJIQ'E-R<)^5qK\l^IUC8nKcQ/E;1*hY"P5) +t5,$*,Jdqb\J;5A!#(Qs/^5E3+9E'=2&a8<%8U?T4k"TH3PJ/Y:_TeD0"(YGX50Q]l)`q\dllh`q\Kf. +SSJsQ7I01E>GKlr(1FI*]Su'#6@I'IsE]tG6kHshc@2X_n<.=]EAln.S#uj8(n-SRFAU!!(oEr##JU:>.10+i^%"mZHq:\!O`aRHbb&c@m^KfKO. +.`p@H3GA4M@['oMqX9<6U7T.q#dN,]d"3`R)DLe5`l8dmqCM/;aj6dC\GG9G%*OnMdr@SQ3o1ECSDfk? +4S5FIuni$N_!<<,p2Yf-/4IfrgF)Z=56I52X@mOdtT/2\d"?!0$-_GS2`Y +>2Fbt^SY5D@F'e[@h9l0X^XsNQ:<_Q=kd`e6SH[_MD4Wjs.CB?[!8uhWT)mm/m.\ep`PlmB2t?@QqM5V +YB+h]``X,`e"`dXk2<_9ca\Mrf[FeF'&L\#a"SG1R\$*e,18:*[LD%l0 +rnEo*mpnJk"H(I71SHf/q!$7U,)#t^KZe6YrCd%@;JUDWg,Js.^/5t$pB'(X%-_csp%VPaZc#%Sm)Dc! +WoFgF9=O&^8Uq)&%-b9gH:1r6_RZVNZbO]Mnh%F?_5(i^5P@<];G7:"\dDoShq>^Kq4=L"]!'HdI]8]f +H]=VmXf?rdq/KF/cQoc-CI-r8!hIOl+43q?qfmo4YM+f/g^*fZ24S^PHQsVP*-baIOoR-X3,Ng4_l,O4 +qRr:6kSqY^O\GNChl/;4527l?e56Clc49G=7!'H>O,VM4`*nprRDc0ANE4'$)]Xk@h6fp:7[$RQBph>eAL0lndfRA^S&2hTYK"d6b>VorjMDEHj0QNGT?9e!-fX +.BkJWYfQK``o:OiGmoY\+4TsLU4X8N'_!Toj-J[GU&esLE/[FRapZ\I:hL_/FDCNVs(O!5I(Ns#ur9Y; +-Eqm0Q@C#)ZG(5L^ZXH5rKCSq7Tp(uK!!)KojNdhq5WX6SkE]aARUP,T=L8rUREeNYSbD)HO.79RhP*[ +)?ujsh`,0be5(gC7C-?2.S4/GAi#.+6PBWe;4+E.5@lH74,^+7h5%3oOLc]m)P36BY`#1,ppN\k\s*UG +1DZBb;hA5oC!'H?G[?8OSm\uP0jgi?:_V"hbF09907+0\Aac3\i=$6@7>';WiU76'K5jh&4c)qP&0=OS 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mit einem $c_i < 1$. Dann existiert eine eindeutige kompakte Menge \begin{equation} F = \bigcup\limits_{i = 1}^{m} S_i(F) \end{equation} -TODO Text +Weiter definieren wir die Transformation S auf kompakte Mengen ohne die leere Menge. +\begin{equation} + S(E) = \bigcup\limits_{i = 1}^m S_i(E) +\end{equation} +Wird diese Transformation Iterativ ausgeführt, das heisst $S^0(E) = E, S^k(E) = S(S^{k-1}(E))$, und für jedes $i$ $S_i(E) \subset E$, gilt +\begin{equation} + F = \bigcap\limits_{k = 1}^{\infty} S^k(E). +\end{equation} +In Worte gefasst bedeutet das, dass jede Gruppe von Kontraktionen iterativ ausgeführt, gegen eine eindeutige Menge konvergiert. +Dies für jede Startmenge, solange diese ihre Transformierten wieder beinhaltet. +Auf den Beweis wird verzichtet. +\subsection{Beispiel: Barnsley-Farn} +\begin{figure} + \label{ifs:farn} + \centering + \makebox[\textwidth][c]{ + \includegraphics[width=1.4\textwidth]{papers/ifs/images/farn}} + \caption{Barnsley-Farn} +\end{figure} +\begin{figure} + \label{ifs:farncolor} + \centering + \includegraphics[width=0.7\textwidth]{papers/ifs/images/farncolor} + \caption{Vier Transformationen des Barnsley-Farn} +\end{figure} -- cgit v1.2.1 From f0006b3ae7eb70a1fc33b26f482308a43445969e Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Alain Date: Mon, 7 Jun 2021 17:26:10 +0200 Subject: Farn und Compression --- buch/papers/ifs/teil2.tex | 61 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ buch/papers/ifs/teil3.tex | 12 ++++++++++ 2 files changed, 73 insertions(+) diff --git a/buch/papers/ifs/teil2.tex b/buch/papers/ifs/teil2.tex index 8a7f76f..5e36f97 100644 --- a/buch/papers/ifs/teil2.tex +++ b/buch/papers/ifs/teil2.tex @@ -117,6 +117,67 @@ In Worte gefasst bedeutet das, dass jede Gruppe von Kontraktionen iterativ ausge Dies für jede Startmenge, solange diese ihre Transformierten wieder beinhaltet. Auf den Beweis wird verzichtet. \subsection{Beispiel: Barnsley-Farn} +Der Barnsley-Farn, Abbildung \ref{ifs:farn}, ist ein weiteres Fraktal, welches mit einem IFS generiert werden kann. +Wie man schnell erkennen kann, besteht der Farn aus Blättern, welche eine grosse Ähnlichkeit zum ganzen Farn haben. +\begin{align*} + {S_1(x,y)} + = + \begin{pmatrix} + 0 & 0 \\ + 0 & 0.16 \\ + \end{pmatrix} + \begin{pmatrix} + x\\ + y\\ + \end{pmatrix}, \quad + {S_2(x,y)} + = + \begin{pmatrix} + 0.85 & 0.04 \\ + -0.04 & 0.85 \\ + \end{pmatrix} + \begin{pmatrix} + x\\ + y\\ + \end{pmatrix} + + + \begin{pmatrix} + 0 \\ + 1.6 + \end{pmatrix}\\ + {S_3(x,y)} + = + \begin{pmatrix} + 0.2 & -0.26 \\ + 0.23 & 0.22 \\ + \end{pmatrix} + \begin{pmatrix} + x\\ + y\\ + \end{pmatrix} + + + \begin{pmatrix} + 0 \\ + 1.6 + \end{pmatrix}, \quad + {S_4(x,y)} + = + \begin{pmatrix} + -0.15 & 0.28 \\ + 0.26 & 0.24 \\ + \end{pmatrix} + \begin{pmatrix} + x\\ + y\\ + \end{pmatrix} + + + \begin{pmatrix} + 0 \\ + 0.44 + \end{pmatrix}\\ +\end{align*} +In der Abbildung \ref{ifs:farncolor} sehen wir die vier Transformationen farblich dargestellt. +$S_1$ \begin{figure} \label{ifs:farn} \centering diff --git a/buch/papers/ifs/teil3.tex b/buch/papers/ifs/teil3.tex index c3e8a65..fa4130b 100644 --- a/buch/papers/ifs/teil3.tex +++ b/buch/papers/ifs/teil3.tex @@ -91,5 +91,17 @@ Dies wird verkürzt als Operator $W$ geschrieben. So erhalten wir ein neues Bild $f_1 = W(f_0)$. Dieses Vorgehen führen wir iteriert aus bis wir von $f_n = W(f_{n-1})$ zu $f_{n-1}$ kaum mehr einen unterschied feststellen. Die Iteration hat nun ihren Fixpunkt, das Bild, erreicht. +\subsubsection{Farbbilder} +Dieses Verfahren mit Graustufenbilder lässt sich ganz einfach auf Farbbilder erweitern. +Jeder Pixel eines Farbbildes besteht aus einem Rot, Grün und Blauwert (RGB). +Teilt man ein Bild in die drei Farbkanäle auf, das heisst, es wird nur noch ein Farbwert benutzt, erhält man drei Bilder, welche wie ein Graustufenbild sind. +Nun wendet man auf jeden dieser Farbkanalbilder den Algorithmus an, und fügt nach der Rekonstruktion die Kanäle wieder zusammen. + +\subsubsection{Performance des Verfahren} +Dieser Grundalgorithmus der Fraktalen Bildkompression ist offensichtlich recht langsam und skaliert auch schlecht mit grösseren Bilder. +Man kann die Laufzeit zwar verbessern indem man die Domain-Blöcke auch disjunkt macht, und für weniger detailreiche Bilder ein grösseres $b$ wählt, jedoch wird er auch so nie so schnell wie zum Beispiel das jpeg verfahren. + +\subsection{Beispiel} +Kommen wir nun zu einem Beispiel TODO Bilder Beispiel TODO Performance und Kompressonsverhältnis -- cgit v1.2.1 From 6b86c10028987f4e08ca3e25ac13291f256375fa Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Alain Date: Tue, 8 Jun 2021 14:53:07 +0200 Subject: Barnsley Farn & Kompression bsp --- buch/papers/ifs/images/faroe.png | Bin 0 -> 987 bytes buch/papers/ifs/images/faroe0.PNG | Bin 0 -> 80239 bytes buch/papers/ifs/images/faroe1.PNG | Bin 0 -> 104146 bytes buch/papers/ifs/images/faroe5.PNG | Bin 0 -> 73790 bytes buch/papers/ifs/images/original.png | Bin 0 -> 138885 bytes buch/papers/ifs/images/rapperswil.png | Bin 0 -> 851 bytes buch/papers/ifs/images/rapperswil0.PNG | Bin 0 -> 66375 bytes buch/papers/ifs/images/rapperswil001.PNG | Bin 0 -> 93116 bytes buch/papers/ifs/images/rapperswil01.PNG | Bin 0 -> 81696 bytes buch/papers/ifs/images/rapperswil04.PNG | Bin 0 -> 60921 bytes buch/papers/ifs/images/rapperswil1.PNG | Bin 0 -> 82594 bytes buch/papers/ifs/images/rapperswil4.PNG | Bin 0 -> 60837 bytes buch/papers/ifs/images/zurich.png | Bin 0 -> 71780 bytes buch/papers/ifs/teil2.tex | 19 +++++++++++++- buch/papers/ifs/teil3.tex | 42 ++++++++++++++++++++++++++++--- 15 files changed, 57 insertions(+), 4 deletions(-) create mode 100644 buch/papers/ifs/images/faroe.png create mode 100644 buch/papers/ifs/images/faroe0.PNG create mode 100644 buch/papers/ifs/images/faroe1.PNG create mode 100644 buch/papers/ifs/images/faroe5.PNG create mode 100644 buch/papers/ifs/images/original.png create mode 100644 buch/papers/ifs/images/rapperswil.png create mode 100644 buch/papers/ifs/images/rapperswil0.PNG create mode 100644 buch/papers/ifs/images/rapperswil001.PNG create mode 100644 buch/papers/ifs/images/rapperswil01.PNG create mode 100644 buch/papers/ifs/images/rapperswil04.PNG create mode 100644 buch/papers/ifs/images/rapperswil1.PNG create mode 100644 buch/papers/ifs/images/rapperswil4.PNG create mode 100644 buch/papers/ifs/images/zurich.png diff --git a/buch/papers/ifs/images/faroe.png b/buch/papers/ifs/images/faroe.png new file mode 100644 index 0000000..183702a Binary files /dev/null and b/buch/papers/ifs/images/faroe.png differ diff --git a/buch/papers/ifs/images/faroe0.PNG b/buch/papers/ifs/images/faroe0.PNG new file mode 100644 index 0000000..7396ed3 Binary files /dev/null and b/buch/papers/ifs/images/faroe0.PNG differ diff --git a/buch/papers/ifs/images/faroe1.PNG b/buch/papers/ifs/images/faroe1.PNG new file mode 100644 index 0000000..b2aff49 Binary files /dev/null and b/buch/papers/ifs/images/faroe1.PNG differ diff --git a/buch/papers/ifs/images/faroe5.PNG b/buch/papers/ifs/images/faroe5.PNG new file mode 100644 index 0000000..50f9564 Binary files /dev/null and b/buch/papers/ifs/images/faroe5.PNG differ diff --git a/buch/papers/ifs/images/original.png b/buch/papers/ifs/images/original.png new file mode 100644 index 0000000..2932af1 Binary files /dev/null and b/buch/papers/ifs/images/original.png differ diff --git a/buch/papers/ifs/images/rapperswil.png b/buch/papers/ifs/images/rapperswil.png new file mode 100644 index 0000000..62a3564 Binary files /dev/null and b/buch/papers/ifs/images/rapperswil.png differ diff --git a/buch/papers/ifs/images/rapperswil0.PNG b/buch/papers/ifs/images/rapperswil0.PNG new file mode 100644 index 0000000..3eba43a Binary files /dev/null and b/buch/papers/ifs/images/rapperswil0.PNG differ diff --git a/buch/papers/ifs/images/rapperswil001.PNG b/buch/papers/ifs/images/rapperswil001.PNG new file mode 100644 index 0000000..7015fe4 Binary files /dev/null and b/buch/papers/ifs/images/rapperswil001.PNG differ diff --git a/buch/papers/ifs/images/rapperswil01.PNG b/buch/papers/ifs/images/rapperswil01.PNG new file mode 100644 index 0000000..067b08a Binary files /dev/null and b/buch/papers/ifs/images/rapperswil01.PNG differ diff --git a/buch/papers/ifs/images/rapperswil04.PNG b/buch/papers/ifs/images/rapperswil04.PNG new file mode 100644 index 0000000..7e946fa Binary files /dev/null and b/buch/papers/ifs/images/rapperswil04.PNG differ diff --git a/buch/papers/ifs/images/rapperswil1.PNG b/buch/papers/ifs/images/rapperswil1.PNG new file mode 100644 index 0000000..6c085db Binary files /dev/null and b/buch/papers/ifs/images/rapperswil1.PNG differ diff --git a/buch/papers/ifs/images/rapperswil4.PNG b/buch/papers/ifs/images/rapperswil4.PNG new file mode 100644 index 0000000..56d1331 Binary files /dev/null and b/buch/papers/ifs/images/rapperswil4.PNG differ diff --git a/buch/papers/ifs/images/zurich.png b/buch/papers/ifs/images/zurich.png new file mode 100644 index 0000000..bb70f7d Binary files /dev/null and b/buch/papers/ifs/images/zurich.png differ diff --git a/buch/papers/ifs/teil2.tex b/buch/papers/ifs/teil2.tex index 5e36f97..d25004f 100644 --- a/buch/papers/ifs/teil2.tex +++ b/buch/papers/ifs/teil2.tex @@ -177,7 +177,24 @@ Wie man schnell erkennen kann, besteht der Farn aus Blättern, welche eine gross \end{pmatrix}\\ \end{align*} In der Abbildung \ref{ifs:farncolor} sehen wir die vier Transformationen farblich dargestellt. -$S_1$ + +$S_1$ erstellt den Stiel des Farnblattes (rot). +Die Transformation bildet das Gesamte Blatt auf die Y-Achse ab. +$S_2$ (grün) erstellt den Hauptteil des Farnes. +Sie verkleinert und dreht das gesamte Bild und stellt es auf das Ende des Stiels aus $S_1$. +$S_3$ bildet das gesamte Blatt auf das blaue Teilblatt unten Links ab. +$S_4$ Spiegelt das Blatt und bildet es auf das magentafarbene Teilblatt ab. + +Wir führen im Zusammenhang mit dem Barnsley-Farn noch eine weitere Methode ein, um IFS auszuführen. +Bis jetzt wurde immer davon gesprochen, die Transformationen auf die gesamte Menge anzuwenden. +Bei komplizierteren IFS welche viele Iterationen brauchen, bis man den Attraktor erkennen kann, ist diese Methode ziemlich rechenintensiv. +Eine Alternative ist das Chaos-Game. +Bei dieser Methode werden die Transformationen nicht auf die Menge angewendet, sondern nur auf einen einzelnen Punkt. +Der Startpunkt kann dabei ein beliebiger Punkt in $E$ sein. +Es wird bei jedem Iterationsschritt nur eine Transformation, welche zufällig gewählt wurde, angewendet. +Da, wie wir beim Barnsley-Farn gut sehen, dass nicht jede Transformation gleich viel des Bildes ausmacht, werden diese beim Chaos-Game gewichtet. +Die Gewichtung erfolgt über den Anteil der Gesamtmasse. +Im Fall des Barnsley-Fern wird $S_1$ in $1\%$, $S_2$ in $85\%$ und $S_3 \& S_4$ in $7\%$ der Iterationen ausgeführt. \begin{figure} \label{ifs:farn} \centering diff --git a/buch/papers/ifs/teil3.tex b/buch/papers/ifs/teil3.tex index fa4130b..515fd81 100644 --- a/buch/papers/ifs/teil3.tex +++ b/buch/papers/ifs/teil3.tex @@ -102,6 +102,42 @@ Dieser Grundalgorithmus der Fraktalen Bildkompression ist offensichtlich recht l Man kann die Laufzeit zwar verbessern indem man die Domain-Blöcke auch disjunkt macht, und für weniger detailreiche Bilder ein grösseres $b$ wählt, jedoch wird er auch so nie so schnell wie zum Beispiel das jpeg verfahren. \subsection{Beispiel} -Kommen wir nun zu einem Beispiel -TODO Bilder Beispiel -TODO Performance und Kompressonsverhältnis +Kommen wir nun zu einem Beispiel. +Wir Verwenden dafür den oben beschriebenen Algorithmus. +Die Range-Blöcke wurden $4\times4$ gewählt und die Dommain dementsprechend $8\times8$. +Um etwas Zeit bei der Komprimierung zu ersparen, wurden nur disjunkte Domain-Blöcke gebraucht. +Als erstes Beispiel wählen wir das 360x360px Bild von Rapperswil in Abbildung \ref{ifs:original}. +Der Algorithmus liefert uns für jeden Range-Block die benötigten Parameter. +Mit diesen lässt sich das Bild im Anschluss wieder Rekonstruieren. + +Als Startbild wird ein mittelgraues 360x360px Bild gewählt, Abbildung \ref{ifs:bild0}. +Nun lassen wir das IFS laufen. +Wie wir in Abbildung \ref{ifs:rappirecoa} sehen, ist schon nach der ersten Iteration das Bild schon erkennbar. +Nach der fünften Iteration , Abbildung \ref{ifs:rappirecoc} gibt es fast keinen Unterschied mehr zur letzten Iteration, wir können die Rekonstruktion beenden. +\begin{figure} + \label{ifs:original} + \centering + \includegraphics[width=0.4\textwidth]{papers/ifs/images/original} + \caption{Original Bild von Rapperswil} +\end{figure} +\begin{figure} + \label{ifs:bild0} + \centering + \includegraphics[width=0.4\textwidth]{papers/ifs/images/rapperswil} + \caption{Startbild} +\end{figure} + +\begin{figure} + \label{ifs:rappireco} + \centering + \subfigure[]{ + \label{ifs:rappirecoa} + \includegraphics[width=0.32\textwidth]{papers/ifs/images/rapperswil01}} + \subfigure[]{ + \label{ifs:rappirecob} + \includegraphics[width=0.32\textwidth]{papers/ifs/images/rapperswil001}} + \subfigure[]{ + \label{ifs:rappirecoc} + \includegraphics[width=0.32\textwidth]{papers/ifs/images/rapperswil04}} + \caption{(a) 1. Iteration (b) 2. Iteration (c) 5. Iteration} +\end{figure} -- cgit v1.2.1 From 72c6e0954eb2acd262a7db6701ed1d04bb8943c5 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: michael-OST <75078383+michael-OST@users.noreply.github.com> Date: Tue, 8 Jun 2021 15:34:22 +0200 Subject: created Hilfstabellen.tex, reworked codebsp.tex --- buch/papers/reedsolomon/codebsp.tex | 94 ++++++++++++++++++++++--------- buch/papers/reedsolomon/hilfstabellen.tex | 21 +++++++ 2 files changed, 87 insertions(+), 28 deletions(-) create mode 100644 buch/papers/reedsolomon/hilfstabellen.tex diff --git a/buch/papers/reedsolomon/codebsp.tex b/buch/papers/reedsolomon/codebsp.tex index 5b67c43..818078e 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/codebsp.tex +++ b/buch/papers/reedsolomon/codebsp.tex @@ -8,19 +8,35 @@ \rhead{Koerper Festlegen} Um die Funktionsweise eines Reed-Solomon-Codes besser zu verstehen werden wir die einzelnen Probleme und ihre Lösungen anhand eines Beispiels betrachten. -Da wir in Endlichen Körpern Rechnen werden wir zuerst solch ein Körper festlegen. Dabei müssen wir die \textcolor{red}{Definition 4.6} berücksichtigen, die besagt, dass nur Primzahlen für endliche Körper in Frage kommen. -Wir legen für unser Beispiel den endlichen Körper $q = 11$ fest. -Alle folgenden Berechnungen wurden mit den beiden Restetabellen \textcolor{red}{xx} und \textcolor{red}{yy} durchgeführt. -Aus den Tabellen folgt auch, dass uns nur die Zahlen \[\mathbb{F}_{11} = \{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10\}\] zur Verfügung stehen. +Da wir in Endlichen Körpern Rechnen werden wir zuerst solch einen Körper festlegen. Dabei müssen wir die \textcolor{red}{Definition 4.6 (wie verweist man auf eine definition?)} berücksichtigen, die besagt, dass nur Primzahlen für endliche Körper in Frage kommen. +Wir legen für unser Beispiel den endlichen Körper mit $q = 11$ fest. +Zur Hilfestellung können dazu die beiden Tabellen \ref{reedsolomon:subsection:adtab} und +\ref{reedsolomon:subsection:mptab} hinzugezogen werden. Diese Tabellen enthalten sämtliche Resultate aller gültigen Operationen \textcolor{red}{(Notiz: nach meinem Wissen gibt es ja nur addition und multiplikation als gültige operationen)}, die in diesem Körper durchgeführt werden können. +Aus der Definition der Endlichen Körper (ersichtlich auch in den Tabellen) folgt, dass uns nur die Zahlen \[\mathbb{F}_{11} = \{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10\}\] zur verfügung stehen und somit $11 = 0$ gelten muss. + +% OLD TEXT +%Alle folgenden Berechnungen wurden mit den beiden Restetabellen \ref{reedsolomon:subsection:adtab} und \ref{reedsolomon:subsection:mptab} durchgeführt. +%Aus den Tabellen folgt auch, dass uns nur die Zahlen \[\mathbb{F}_{11} = \{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10\}\] zur Verfügung stehen. % die beiden Restetabellen von F_11 %\input{papers/reedsolomon/restetabelle1} %\input{papers/reedsolomon/restetabelle2} -Die grösse des endlichen Körpers legt auch fest, wie gross unsere Nachricht $n$ bestehend aus Nutzdatenteil und Fehlerkorrekturteil sein kann und beträgt in unserem Beispiel +Anhand der Menge uns zur Verfügung stehenden Zahlen wird auch festgelegt, wie viele Zahlen ein Nachrichtenblock $n$, bestehend aus Nutzdatenteil und Fehlerkorrekturteil, umfassen kann. +Der Nachrichtenblock im Beispiel besteht aus \[ -n = q - 1 = 10 \text{ Zahlen}. +n = q - 1 = 10 \text{ Zahlen}, \] +wobei die null weggelassen wird. Wenn wir versuchen würden, mit der null zu codieren, so stellen wir fest, dass wir wieder null an der gleichen Stelle erhalten und somit wäre die Codierung nicht eindeutig. + +% Notes +%Da bei allen Codes, die codiert werden wird an der gleichen Stelle eine Nullstelle auftreten. + +% Old Text +%Die grösse des endlichen Körpers legt auch fest, wie gross unsere Nachricht $n$ bestehend aus Nutzdatenteil und Fehlerkorrekturteil sein kann und beträgt in unserem Beispiel +%\[ +%n = q - 1 = 10 \text{ Zahlen}. +%\] Im nächsten Schritt bestimmen wir, wie viele Fehler $t$ maximal während der Ãœbertragung auftreten dürfen, damit wir sie noch korrigieren können. Unser Beispielcode sollte in der Lage sein @@ -29,41 +45,63 @@ t = 2 \] Fehlerstellen korrigieren zu können. -Die Grösse des Nutzdatenteils hängt von der Grösse der Nachricht sowie der Anzahl der Fehlerkorrekturstellen. Je robuster der Code sein muss, desto weniger Platz für Nutzdaten $k$ bleibt in der Nachricht übrig. +Die Grösse des Nutzdatenteils hängt von der Grösse des Nachrichtenblocks sowie der Anzahl der Fehlerkorrekturstellen ab. Je robuster der Code sein muss, desto weniger Platz für Nutzdaten $k$ bleibt in der Nachricht übrig. Bei maximal 2 Fehler können wir noch \[ k = n - 2t = 6\text{ Zahlen} \] übertragen. -Zusammenfassend haben wir einen Codeblock mit der Länge von 10 Zahlen definiert, der 6 Zahlen als Nutzlast beinhaltet und in der Lage ist aus 2 fehlerhafte Stellen im Block die ursprünglichen Nutzdaten rekonstruieren kann. Zudem werden wir im weiteren feststellen, dass dieser Code maximal 4 Fehlerstellen erkennen, diese aber nicht rekonstruieren kann. +Zusammenfassend haben wir einen Nachrichtenblock mit der Länge von 10 Zahlen definiert, der 6 Zahlen als Nutzlast beinhaltet und in der Lage ist aus 2 fehlerhafte Stellen im Block die ursprünglichen Nutzdaten zu rekonstruieren. Zudem werden wir im weiteren feststellen, dass dieser Code maximal vier Fehlerstellen erkennen, diese aber nicht rekonstruieren kann. Wir legen nun die Nachricht \[ m = [0,0,0,0,4,7,2,5,8,1] \] -fest, die wir gerne an einen Empfänger übertragen möchten, wobei die vorderen vier Nullstellen für die Fehlerkorrektur zuständig sind. -Die Nachricht können wir auch als Polynom +fest, die wir gerne an einen Empfänger übertragen möchten, wobei die vorderen vier Stellen für die Fehlerkorrektur zuständig sind. +Solange diese Stellen vor dem Codieren und nach dem Decodieren den Wert null haben, so ist die Nachricht Fehlerfrei übertragen worden. + +Da wir in den folgenden Abschnitten mit Polynomen arbeiten, stellen wir die Nachicht auch noch als Polynom \[ m(X) = 4X^5 + 7X^4 + 2X^3 + 5X^2 + 8X + 1 \] -darstellen. +dar. + +% Old Text +%Die Nachricht können wir auch als Polynom +%\[ +%m(X) = 4X^5 + 7X^4 + 2X^3 + 5X^2 + 8X + 1 +%\] +%darstellen. \subsection{Der Ansatz der diskreten Fouriertransformation \label{reedsolomon:subsection:diskFT}} -In einem vorherigen Kapitel (???) haben wir schon einmal die diskrete Fouriertransformation zum Codieren einer Nachricht verwendet. In den endlichen Körpern wird dies jedoch nicht gelingen, da die Eulerische Zahl $\mathrm{e}$ in $\mathbb{F}_{11}$ nicht existiert. -Wir suchen also eine Zahl $a^i$, die in endlichen Körpern existiert und den gesamten Zahlenbereich von $\mathbb{F}_{11}$ abdecken kann. -Dazu schreiben wir +In einem vorherigen Kapitel \textcolor{red}{(???)} haben wir schon einmal die diskrete Fouriertransformation zum Codieren einer Nachricht verwendet. In den endlichen Körpern wird dies jedoch nicht gelingen, da die Eulerische Zahl $e$ in endlichen Körpern nicht existiert. +Wir legen deshalb die Zahl $a$ fest. Diese Zahl soll die gleichen aufgaben haben, wie $e^{\frac{j}{2 \pi}}$ in der Diskreten Fouriertransformation, nur mit dem Unterschied, dass $a$ in $\mathbb{F}_{11}$ existiert. Dazu soll $a$ den gesamten Zahlenbereich von $\mathbb{F}_{11}$ abdecken, um \[ \mathbb{F}_{11} = \{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10\} \] -um in +in \[ \mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\} = \{a^0, a^1, a^2, a^3, a^4, a^5, a^6, a^7, a^8, a^9\}. \] - -Wenn wir alle möglichen Werte für $a$ einsetzen, also +umzuschreiben. + +Wenn wir jetzt sämtliche Zahlen von $\mathbb{F}_{11}$ in $a$ einsetzen + +% Old Text +%Wir suchen also eine Zahl $a$, die in endlichen Körpern existiert und den gesamten Zahlenbereich von $\mathbb{F}_{11}$ abdecken kann. +%Dazu schreiben wir +%\[ +%\mathbb{F}_{11} = \{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10\} +%\] +%um in +%\[ +%\mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\} = \{a^0, a^1, a^2, a^3, a^4, a^5, a^6, a^7, a^8, a^9\}. +%\] +% +%Wenn wir alle möglichen Werte für $a$ einsetzen, also %\begin{align} %a = 0 : \qquad \mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\} = \{0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0\} \\ @@ -94,21 +132,26 @@ $a = 9 :$& $\qquad \mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\}$ &$=$& $\{1, 9, 4, 3, 5, 1, 9, $a = 10 :$& $\qquad \mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\}$ &$=$& $\{1, 10, 1, 10, 1, 10, 1, 10, 1, 10\}$ \end{tabular} \end{center} +so fällt uns auf, dass für $a$ die Zahlen $2,6,7,8$ erhalten, die tatsächlich den gesamten Zahlenraum von $\mathbb{F}_{11}$ abbilden. Solche Zahlen werden \em Primitive Einheitswurzel \em genannt. +Wenden wir diese Vorgehensweise auch für andere Endliche Körper an, so werden wir sehen, dass wir immer mindestens zwei solcher Einheitswurzel finden werden. Somit ist es uns überlassen, eine dieser Einheitswurzeln auszuwählen, mit der wir weiter rechnen wollen. -so fällt uns auf, dass die Zahlen $2,6,7,8$ tatsächlich den gesamten Zahlenraum von $\mathbb{F}_{11}$ abbilden. Solche Zahlen werden \em Primitive Einheitswurzel \em genannt. Für das Beispiel wählen wir die Zahl $a^i = 8$. Damit wir unsere Nachricht codieren können, müssen wir $8^i$ in $m(X)$ einsetzen. \begin{center} \begin{tabular}{c} - $m(8^0) = 4 \cdot 1 + 7 \cdot 1 + 2 \cdot 1 + 5 \cdot 1 + 8 \cdot 1 + 1 = 5$ \\ - $m(8^1) = 4 \cdot 8 + 7 \cdot 8 + 2 \cdot 8 + 5 \cdot 8 + 8 \cdot 8 + 1 = 3$ \\ - \vdots + $m(8^0) = 4 \cdot 1^5 + 7 \cdot 1^4 + 2 \cdot 1^3 + 5 \cdot 1^2 + 8 \cdot 1^1 + 1 = 5$ \\ + $m(8^1) = 4 \cdot 8^5 + 7 \cdot 8^4 + 2 \cdot 8^3 + 5 \cdot 8^2 + 8 \cdot 8^1 + 1 = 3$ \\ + \vdots \\ + $m(8^9) = 4 \cdot 7^5 + 7 \cdot 7^4 + 2 \cdot 7^3 + 5 \cdot 7^2 + 8 \cdot 7^1 + 1 = 4$ \end{tabular} \end{center} -Für eine elegantere Formulierung stellen wir das ganze als Matrix dar, wobei $m$ unser Nachrichtenvektor, $A$ die Transformationsmatrix und $v$ unser Ãœbertragungsvektor ist. - + +\subsection{Allgemeine Codierung + \label{reedsolomon:subsection:algCod}} + +Für eine elegantere Formulierung stellen wir das ganze als Matrix dar, wobei $m$ unsere Nachricht, $A$ die Transformationsmatrix und $v$ unser Ãœbertragungsvektor ist. \[ v = A \cdot m \qquad \Rightarrow \qquad v = \begin{pmatrix} 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0\\ @@ -127,13 +170,8 @@ v = A \cdot m \qquad \Rightarrow \qquad v = \begin{pmatrix} 1 \\ 8 \\ 5 \\ 2 \\ 7 \\ 4 \\ 0 \\ 0 \\ 0 \\ 0 \\ \end{pmatrix} \] - Somit bekommen wir für unseren Ãœbertragungsvektor \[ v = [5,3,6,5,2,10,2,7,10,4], \] den wir jetzt über einen beliebigen Nachrichtenkanal versenden können. - -\textbf{NOTES} - -warum wird 0 weggelassen? diff --git a/buch/papers/reedsolomon/hilfstabellen.tex b/buch/papers/reedsolomon/hilfstabellen.tex new file mode 100644 index 0000000..10e4fd1 --- /dev/null +++ b/buch/papers/reedsolomon/hilfstabellen.tex @@ -0,0 +1,21 @@ +% +% hilfstabellen.tex +% Autor: Michael Steiner +% +% (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +% +\section{$\mathbb{F}_{11}$ Hilfstabellen + \label{reedsolomon:section:hilfstabellen}} +\rhead{Hilfstabellen} + +\textbf{TODO}: gibt es eine besser darstellungsart der tabellen? (\& platzierung der subsections) + +Um das rechnen zu erleichtern findet man in diesem Abschnitt die Resultate, die bei der Addition und der Multiplikation in $\mathbb{F}_{11}$ resultieren. + +\subsection{Additionstabelle + \label{reedsolomon:subsection:adtab}} +\input{papers/reedsolomon/restetabelle1.tex} + +\subsection{Multiplikationstabelle + \label{reedsolomon:subsection:mptab}} +\input{papers/reedsolomon/restetabelle2.tex} \ No newline at end of file -- cgit v1.2.1 From d408309e04a27315a2ce8788872095334dbea183 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: michael-OST <75078383+michael-OST@users.noreply.github.com> Date: Tue, 8 Jun 2021 17:33:56 +0200 Subject: updated codebsp.tex and decohnefehler.tex --- buch/papers/reedsolomon/codebsp.tex | 24 ++++++++------ buch/papers/reedsolomon/decohnefehler.tex | 54 ++++++++++++++++++------------- 2 files changed, 46 insertions(+), 32 deletions(-) diff --git a/buch/papers/reedsolomon/codebsp.tex b/buch/papers/reedsolomon/codebsp.tex index 818078e..262297e 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/codebsp.tex +++ b/buch/papers/reedsolomon/codebsp.tex @@ -87,9 +87,6 @@ in \mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\} = \{a^0, a^1, a^2, a^3, a^4, a^5, a^6, a^7, a^8, a^9\}. \] umzuschreiben. - -Wenn wir jetzt sämtliche Zahlen von $\mathbb{F}_{11}$ in $a$ einsetzen - % Old Text %Wir suchen also eine Zahl $a$, die in endlichen Körpern existiert und den gesamten Zahlenbereich von $\mathbb{F}_{11}$ abdecken kann. %Dazu schreiben wir @@ -102,7 +99,6 @@ Wenn wir jetzt sämtliche Zahlen von $\mathbb{F}_{11}$ in $a$ einsetzen %\] % %Wenn wir alle möglichen Werte für $a$ einsetzen, also - %\begin{align} %a = 0 : \qquad \mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\} = \{0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0\} \\ %a = 1 : \qquad \mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\} = \{1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1\} \\ @@ -117,6 +113,10 @@ Wenn wir jetzt sämtliche Zahlen von $\mathbb{F}_{11}$ in $a$ einsetzen %a = 10 : \qquad \mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\} = \{1, 10, 1, 10, 1, 10, 1, 10, 1, 10\} %\end{align} +\subsubsection{Die primitiven Einheitswurzeln + \label{reedsolomon:subsection:primsqrt}} + +Wenn wir jetzt sämtliche Zahlen von $\mathbb{F}_{11}$ in $a$ einsetzen \begin{center} \begin{tabular}{c r c l} %$a = 0 :$& $\qquad \mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\}$ &$=$& $\{0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0\}$ \\ @@ -133,11 +133,15 @@ $a = 10 :$& $\qquad \mathbb{Z}_{11}\setminus\{0\}$ &$=$& $\{1, 10, 1, 10, 1, 10, \end{tabular} \end{center} so fällt uns auf, dass für $a$ die Zahlen $2,6,7,8$ erhalten, die tatsächlich den gesamten Zahlenraum von $\mathbb{F}_{11}$ abbilden. Solche Zahlen werden \em Primitive Einheitswurzel \em genannt. -Wenden wir diese Vorgehensweise auch für andere Endliche Körper an, so werden wir sehen, dass wir immer mindestens zwei solcher Einheitswurzel finden werden. Somit ist es uns überlassen, eine dieser Einheitswurzeln auszuwählen, mit der wir weiter rechnen wollen. +Wenden wir diese Vorgehensweise auch für andere Endliche Körper an, so werden wir sehen, dass wir immer mindestens zwei solcher Einheitswurzel finden werden. Somit ist es uns überlassen, eine dieser Einheitswurzeln auszuwählen, mit der wir weiter rechnen wollen. Für das Beispiel wählen wir die Zahl $a^i = 8$. -Für das Beispiel wählen wir die Zahl $a^i = 8$. -Damit wir unsere Nachricht codieren können, müssen wir $8^i$ in $m(X)$ einsetzen. +\subsubsection{Bildung einer Transformationsmatrix + \label{reedsolomon:subsection:transMat}} +Mit der Wahl einer Einheitswurzel ist es uns jetzt möglich, unsere Nachricht zu Codieren. Daraus sollen wir dann einen Ãœbertragungsvektor $v$ erhalten, den wir an den Empfänger schicken können. Für die Codierung müssen wir alle $a^i$ in das Polynom $m(X)$ einsetzen. Da wir $a^i = 8^i$ gewählt haben ergibt sich daraus +% +%Damit wir unsere Nachricht codieren können, müssen wir $8^i$ in $m(X)$ einsetzen. +% \begin{center} \begin{tabular}{c} $m(8^0) = 4 \cdot 1^5 + 7 \cdot 1^4 + 2 \cdot 1^3 + 5 \cdot 1^2 + 8 \cdot 1^1 + 1 = 5$ \\ @@ -146,12 +150,12 @@ Damit wir unsere Nachricht codieren können, müssen wir $8^i$ in $m(X)$ einsetz $m(8^9) = 4 \cdot 7^5 + 7 \cdot 7^4 + 2 \cdot 7^3 + 5 \cdot 7^2 + 8 \cdot 7^1 + 1 = 4$ \end{tabular} \end{center} - +unser Ãœbertragungsvektor. Um das ganze noch ein wenig übersichtlicher zu gestalten können wir die Polynome zu einer Matrix zusammenfassen und bildet so unsere Transformationsmatrix $A$. \subsection{Allgemeine Codierung \label{reedsolomon:subsection:algCod}} -Für eine elegantere Formulierung stellen wir das ganze als Matrix dar, wobei $m$ unsere Nachricht, $A$ die Transformationsmatrix und $v$ unser Ãœbertragungsvektor ist. +Für die Codierung benötigen wir die Nachricht $m$, die Codiert werden soll sowie die Transformationsmatrix $A$. Daraus erhalten wir den Ãœbertragungsvektor $v$. Setzen wir die Zahlen aus dem Beispiel ein erhalten wir folgende Darstellung. \[ v = A \cdot m \qquad \Rightarrow \qquad v = \begin{pmatrix} 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0\\ @@ -170,7 +174,7 @@ v = A \cdot m \qquad \Rightarrow \qquad v = \begin{pmatrix} 1 \\ 8 \\ 5 \\ 2 \\ 7 \\ 4 \\ 0 \\ 0 \\ 0 \\ 0 \\ \end{pmatrix} \] -Somit bekommen wir für unseren Ãœbertragungsvektor +Für unseren Ãœbertragungsvektor resultiert \[ v = [5,3,6,5,2,10,2,7,10,4], \] diff --git a/buch/papers/reedsolomon/decohnefehler.tex b/buch/papers/reedsolomon/decohnefehler.tex index 6ca577a..3b709f3 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/decohnefehler.tex +++ b/buch/papers/reedsolomon/decohnefehler.tex @@ -3,41 +3,50 @@ % % (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil % -\section{Decodierung ohne Fehler +\section{Decodierung: Ansatz ohne Fehler \label{reedsolomon:section:decohnefehler}} \rhead{fehlerlose rekonstruktion} -Im ersten Teil zur Decodierung des Ãœbertragungsvektor betrachten wir den Ãœbertragungskanal als fehlerfrei. -Wir erhalten also unseren Ãœbertragungsvektor + +In diesem Abschnitt betrachten wie die Ãœberlegung, wie wir auf der Empfängerseite die Nachricht aus dem empfangenen Ãœbertragungsvektor erhalten. Nach einer einfachen Ãœberlegung müssen wir den Ãœbertragungsvektor decodieren, was auf den ersten Blick nicht allzu kompliziert sein sollte, solange wir davon ausgehen können, dass es während der Ãœbertragung keine Fehler gegeben hat. Wir betrachten deshalb den Ãœbertragungskanal als fehlerfrei. + +Der Ãœbertragungsvektor empfangen wir also als \[ v = [5,3,6,5,2,10,2,7,10,4]. \] - -Gesucht ist nun einen Weg, mit dem wir auf unseren Nachrichtenvektor zurückrechnen können. -Ein banaler Ansatz ist das Invertieren der Glechung +% Old Text +%Im ersten Teil zur Decodierung des Ãœbertragungsvektor betrachten wir den Ãœbertragungskanal als fehlerfrei. +%Wir erhalten also unseren Ãœbertragungsvektor +%\[ +%v = [5,3,6,5,2,10,2,7,10,4]. +%\] +Nach einem banalen Ansatz ist die Decodierung die Inverse der Codierung. Dank der Matrixschreibweise lässt sich dies relativ einfach umsetzen. +% Old Text +%Gesucht ist nun einen Weg, mit dem wir auf unseren Nachrichtenvektor zurückrechnen können. +%Ein banaler Ansatz ist das Invertieren der Glechung \[ -v = A \cdot m \qquad \Rightarrow \qquad m = A^{-1} \cdot v. +v = A \cdot m \qquad \Rightarrow \qquad m = A^{-1} \cdot v \] - -Nur stellt sich dann die Frage, wie wir auf die Inverse der Matix $A$ kommen. +Nur stellt sich jetzt die Frage, wie wir die Inverse von $A$ berechnen. Dazu können wir wiederum den Ansatz der Fouriertransformation uns zur Hilfe nehmen, jedoch betrachten wir jetzt deren Inverse. Definiert ist sie als \[ F(\omega) = \int_{-\infty}^{\infty} f(t) \mathrm{e}^{-j\omega t} dt \qquad \Rightarrow \qquad \mathfrak{F}^{-1}(F(\omega)) = f(t) = \frac{1}{2 \pi} \int_{-\infty}^{\infty} F(\omega) \mathrm{e}^{j \omega t} d\omega. \] - -In unserem Fall suchen wir also eine inverse für die Primitive Einheitswurzel $a$, also +Damit beschäftigen wir uns im Abschnitt \ref{reedsolomon:subsection:algdec} weiter, konkret suchen wir momentan aber eine Inverse für unsere primitive Einheitswurzel $a$. \[ -8^1 \qquad \Rightarrow \qquad 8^{-1}. +8^1 \qquad \rightarrow \qquad 8^{-1} \] +Mit einem solchen Problem haben wir uns bereits in Abschnitt \ref{buch:section:euklid} befasst und so den euklidischen Algorithmus kennengelernt, den wir auf unseren Fall anwenden können. -Im Abschnitt \textcolor{red}{4.1} haben wir den euklidischen Algorithmus kennengelernt, den wir auf unseren Fall anwenden können. +% Old Text +%Im Abschnitt \textcolor{red}{4.1} haben wir den euklidischen Algorithmus kennengelernt, den wir auf unseren Fall anwenden können. -\subsection{Der Euklidische Algorithmus -\label{reedsolomon:subsection:eukAlgo}} +\subsection{Inverse der primitiven Einheitswurzel +\label{reedsolomon:subsection:invEinh}} -Die Funktionsweise des euklidischen Algorithmus ist im Kapitel \textcolor{red}{4.1} ausführlich beschrieben. -Für unsere Anwendung wählen wir die Parameter $a_i = 8$ und $b_i = 11$. +Die Funktionsweise des euklidischen Algorithmus ist im Kapitel \ref{buch:section:euklid} ausführlich beschrieben. +Für unsere Anwendung wählen wir die Parameter $a = 8$ und $b = 11$ ($\mathbb{F}_{11}$). Daraus erhalten wir \begin{center} @@ -67,20 +76,21 @@ Daraus erhalten wir \end{tabular} \end{center} +als Inverse der primitiven Einheitswurzel. Die inverse Transformationsmatrix $A^{-1}$ bilden wir indem wir jetzt die inverse primitive Einheitswurzel anstelle der primitiven Einheitswurzel in die Matrix einsetzen. -als Inverse der Primitiven Einheitswurzel. +\subsection{Allgemeine Decodierung + \label{reedsolomon:subsection:algdec}} -Nun haben wir fast alles für die Rücktransformation beisammen. Wie auch bei der Inversen Fouriertransformation haben wir nun einen Vorfaktor +Wir haben jetzt fast alles für eine erfolgreiche Rücktransformation beisammen. Wir haben aber noch nicht alle Aspekte der inversen diskreten Fouriertransformation befolgt, so fehlt uns noch einen Vorfaktor \[ m = \textcolor{red}{s} \cdot A^{-1} \cdot v \] den wir noch bestimmen müssen. -Glücklicherweise lässt der sich analog wie bei der Inversen Fouriertransformation bestimmen und beträgt +Glücklicherweise lässt der sich analog wie bei der inversen diskreten Fouriertransformation bestimmen und beträgt \[ s = \frac{1}{10}. \] -Da $\frac{1}{10} = 10^{-1}$ entspricht können wir $s$ ebenfalls mit dem euklidischen Algorithmus bestimmen und stellen fest, dass $10^{-1} = 10$ ergibt. -Somit lässt sich der Nachrichtenvektor einfach bestimmen mit +Da $\frac{1}{10} = 10^{-1}$ entspricht können wir $s$ ebenfalls mit dem euklidischen Algorithmus bestimmen und stellen fest, dass $10^{-1} = 10$ in $\mathbb{F}_{11}$ ergibt. Somit lässt sich der Nachrichtenvektor einfach bestimmen mit \[ m = 10 \cdot A^{-1} \cdot v \qquad \Rightarrow \qquad m = 10 \cdot \begin{pmatrix} 7^0& 7^0& 7^0& 7^0& 7^0& 7^0& 7^0& 7^0& 7^0& 7^0\\ -- cgit v1.2.1 From 73d5c3d4df0f73e96c1bac2ae1ce3b4dfcdc9d90 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: michael-OST <75078383+michael-OST@users.noreply.github.com> Date: Thu, 10 Jun 2021 12:23:57 +0200 Subject: updated a lot --- buch/papers/reedsolomon/decmitfehler.tex | 292 +++++++++++++++++++--------- buch/papers/reedsolomon/endlichekoerper.tex | 6 +- buch/papers/reedsolomon/main.tex | 7 + buch/papers/reedsolomon/references.bib | 69 ++++--- buch/papers/reedsolomon/rekonstruktion.tex | 33 ++-- 5 files changed, 275 insertions(+), 132 deletions(-) diff --git a/buch/papers/reedsolomon/decmitfehler.tex b/buch/papers/reedsolomon/decmitfehler.tex index 923c1c5..db6e586 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/decmitfehler.tex +++ b/buch/papers/reedsolomon/decmitfehler.tex @@ -3,52 +3,109 @@ % % (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil % -\section{Decodierung mit Fehler +\section{Decodierung: Ansatz mit Fehlerkorrektur \label{reedsolomon:section:decmitfehler}} \rhead{fehlerhafte rekonstruktion} -Im zweiten Teil zur Decodierung betrachten wir den Fall, dass unser Ãœbertragungskanal nicht fehlerfrei ist. -Wir legen daher den Fehlervektor +Bisher haben wir die Decodierung unter der Bedingung durchgeführt, dass der Ãœbertragungsvektor fehlerlos versendet und empfangen wurde. +In der realen Welt müssen wir uns jedoch damit abfinden, dass kein Ãœbertragungskanal garantiert fehlerfrei ist und das wir früher oder später mit Fehlern rechnen müssen. +Genau für dieses Problem wurden Fehler korrigierende Codes, wie der Reed-Solomon-Code, entwickelt. +In diesem Abschnitt betrachten wir somit die Idee der Fehlerkorrektur und wie wir diese auf unser Beispiel anwenden können. +Der Ãœbertragungskanal im Beispiel weisst jetzt den Fehlervektor \[ u = [0, 0, 0, 3, 0, 0, 0, 0, 2, 0] \] -fest, den wir zu unserem Ãœbertragungsvektor als Fehler dazu addieren und somit +auf. +Senden wir jetzt unser Ãœbertragungsvektor $v$ durch diesen Kanal addiert sich der Fehlervektor $u$ auf unsere Ãœbertragung und wir erhalten \begin{center} - -\begin{tabular}{c | c r } - $v$ & & $[5,3,6,5,2,10,2,7,10,4]$\\ - $u$ & $+$ & $[0,0,0,3,0,0,0,0,2,0]$\\ - \hline - $w$ & & $[5,3,6,8,2,10,2,7,1,4]$\\ -\end{tabular} - -% alternative design -%\begin{tabular}{c | c cccccccccccc } -% $v$ & & $[$&$5,$&$3,$&$6,$&$5,$&$2,$&$10,$&$2,$&$7,$&$10,$&$4$&$]$\\ -% $u$ & $+$ & $[$&$0,$&$0,$&$0,$&$3,$&$0,$&$0,$&$0,$&$0,$&$2,$&$0$&$]$\\ + + \begin{tabular}{c | c r } + $v$ & & $[5,3,6,5,2,10,2,7,10,4]$\\ + $u$ & $+$ & $[0,0,0,3,0,0,0,0,2,0]$\\ + \hline + $w$ & & $[5,3,6,8,2,10,2,7,1,4]$\\ + \end{tabular} + + % alternative design + %\begin{tabular}{c | c cccccccccccc } + % $v$ & & $[$&$5,$&$3,$&$6,$&$5,$&$2,$&$10,$&$2,$&$7,$&$10,$&$4$&$]$\\ + % $u$ & $+$ & $[$&$0,$&$0,$&$0,$&$3,$&$0,$&$0,$&$0,$&$0,$&$2,$&$0$&$]$\\ + % \hline + % $w$ & & $[$&$5,$&$3,$&$6,$&$8,$&$2,$&$10,$&$2,$&$7,$&$1,$&$4$&$]$\\ + %\end{tabular} + +\end{center} +als neuen, fehlerbehafteten Ãœbertragungsvektor $w$ auf der Empfängerseite. +% Old Text +%In diesem Abschnitt gehen wir genauer darauf ein, wie der Reed-Solomon-Code eine solche Feherkorrektur vornimt. +% +%In diesem Abschnitt betrachten wir das Problem, dass während der Ãœbertragung des Ãœbertragungsvektors von unserem Beispiel +% +% +%Zu diesem Zweck wurden Fehler korrigierende Codes entwickelt. +% +%Dieser Optimalfall kann jedoch mit keinem Ãœbertragungskanal garantiert werden +% +% +%Im zweiten Teil zur Decodierung betrachten wir den Fall, dass unser Ãœbertragungskanal nicht fehlerfrei ist. +%Wir legen daher den Fehlervektor +%\[ +%u = [0, 0, 0, 3, 0, 0, 0, 0, 2, 0] +%\] +%fest, den wir zu unserem Ãœbertragungsvektor als Fehler dazu addieren und somit +% +%\begin{center} +% +%\begin{tabular}{c | c r } +% $v$ & & $[5,3,6,5,2,10,2,7,10,4]$\\ +% $u$ & $+$ & $[0,0,0,3,0,0,0,0,2,0]$\\ % \hline -% $w$ & & $[$&$5,$&$3,$&$6,$&$8,$&$2,$&$10,$&$2,$&$7,$&$1,$&$4$&$]$\\ +% $w$ & & $[5,3,6,8,2,10,2,7,1,4]$\\ %\end{tabular} - -\end{center} -als Ãœbertragungsvektor auf der Empfängerseite erhalten. - -Wenn wir den Ãœbertragungsvektor jetzt Rücktransformieren wie im vorherigen Kapitel erhalten wir +% +%% alternative design +%%\begin{tabular}{c | c cccccccccccc } +%% $v$ & & $[$&$5,$&$3,$&$6,$&$5,$&$2,$&$10,$&$2,$&$7,$&$10,$&$4$&$]$\\ +%% $u$ & $+$ & $[$&$0,$&$0,$&$0,$&$3,$&$0,$&$0,$&$0,$&$0,$&$2,$&$0$&$]$\\ +%% \hline +%% $w$ & & $[$&$5,$&$3,$&$6,$&$8,$&$2,$&$10,$&$2,$&$7,$&$1,$&$4$&$]$\\ +%%\end{tabular} +% +%\end{center} +%als Ãœbertragungsvektor auf der Empfängerseite erhalten. +Wir jetzt als Empfänger wissen jedoch nicht, dass der erhaltene Ãœbertragungsvektor jetzt fehlerbehaftet ist und werden dementsprechend den Ansatz aus Abschnitt \ref{reedsolomon:section:decohnefehler} anwenden. +Wir stellen jedoch recht schnell fest, dass am decodierten Nachrichtenblock \[ -r = [\underbrace{5,7,4,10,}_{Fehlerinfo}5,4,5,7,6,7]. +r = [\underbrace{5,7,4,10,}_{\text{Syndrom}}5,4,5,7,6,7]. \] -Im Vergleich zum vorherigen Kapitel sind die Fehlerkorrekturstellen jetzt $\neq 0$, was bedeutet, dass wir diesen Ãœbertragungsvektor fehlerhaft empfangen haben und sich die Nachricht jetzt nicht mehr so einfach decodieren lässt. +etwas nicht in Ordnung ist, denn die vorderen vier Fehlerkorrekturstellen haben nicht mehr den Wert null. +Der Nachrichtenblock weisst jetzt ein \em Syndrom \em auf, welches anzeigt, dass der Ãœbertragungsvektor fehlerhaft empfangen wurde. +% Old Text +%Wenn wir den Ãœbertragungsvektor jetzt Rücktransformieren wie im vorherigen Kapitel erhalten wir +%\[ +%r = [\underbrace{5,7,4,10,}_{Fehlerinfo}5,4,5,7,6,7]. +%\] +Jetzt stellt sich natürlich die Frage, wie wir daraus den ursprünglich gesendeten Nachrichtenvektor zurückerhalten sollen. Laut der Definition über die Funktionsweise eines Reed-Solomon-Codes können wir aus den Fehlerkorrekturstellen ein ``Lokatorpolynom'' berechnen, welches die Information enthält, welche stellen innerhalb des empfangenen Ãœbertragungsvektors fehlerhaft sind. -% warum wir die fehler suchen -Da Reed-Solomon-Codes in der Lage sind, eine Nachricht aus weniger Stellen zu rekonstruieren als wir ursprünglich haben, so müssen wir nur die Fehlerhaften Stellen finden und eliminieren, damit wir unsere Nutzdaten rekonstruieren können. -Damit stellt sich die Frage, wie wir die Fehlerstellen $e$ finden. -Dafür wählen wir einen Primitiven Ansatz mit -\begin{align} - m(X) & = 4X^5 + 7X^4 + 2X^3 + 5X^2 + 8X + 1 \\ - r(X) & = 5X^9 + 7X^8 + 4X^7 + 10X^6 + 5X^5 + 4X^4 + 5X^3 + 7X^2 + 6X + 7 \\ - e(X) & = r(X) - m(X). -\end{align} -Setzen wir jetzt unsere Einheitswurzel für $X$ ein, so erhalten wir +\subsection{Das Fehlerstellenpolynom $d(X)$ + \label{reedsolomon:subsection:fehlerpolynom}} +Bevor wir unser Lokatorpolynom berechnen können, müssen wir zuerst eine Möglichkeit finden, die Fehlerhaften von den Korrekten Stellen im Ãœbertragungsvektor unterscheiden zu können. In einem ersten Versuch könnten wir $d$ berechnen mit +\begin{center} +\begin{tabular}{r c l} + $m(X)$ & $=$ & $4X^5 + 7X^4 + 2X^3 + 5X^2 + 8X + 1$ \\ + $r(X)$ & $=$ & $5X^9 + 7X^8 + 4X^7 + 10X^6 + 5X^5 + 4X^4 + 5X^3 + 7X^2 + 6X + 7$ \\ + $d(X)$ & $=$ & $r(X) - m(X)$. +\end{tabular} +\end{center} +TODO (rewrite sentence): Dies wird uns zwar andere sorgen wegen $m(X)$ bereiten, \textcolor{red}{die werden wir jedoch zu einem späteren Zeitpunkt betrachten (todo: verweis auf kapitel?)}. +Setzen wir jetzt noch unsere Einheitswurzel aus dem Beispiel ein so erhalten wir +% Old Text +%\begin{align} +% m(X) & = 4X^5 + 7X^4 + 2X^3 + 5X^2 + 8X + 1 \\ +% r(X) & = 5X^9 + 7X^8 + 4X^7 + 10X^6 + 5X^5 + 4X^4 + 5X^3 + 7X^2 + 6X + 7 \\ +% e(X) & = r(X) - m(X). +%\end{align} +%Setzen wir jetzt unsere Einheitswurzel für $X$ ein, so erhalten wir \begin{center} \begin{tabular}{c c c c c c c c c c c} \hline @@ -56,80 +113,137 @@ Setzen wir jetzt unsere Einheitswurzel für $X$ ein, so erhalten wir \hline $r(a^{i})$& $5$& $3$& $6$& $8$& $2$& $10$& $2$& $7$& $1$& $4$\\ $m(a^{i})$& $5$& $3$& $6$& $5$& $2$& $10$& $2$& $7$& $10$& $4$\\ - $e(a^{i})$& $0$& $0$& $0$& $3$& $0$& $0$& $0$& $0$& $2$& $0$\\ + $d(a^{i})$& $0$& $0$& $0$& $3$& $0$& $0$& $0$& $0$& $2$& $0$\\ \hline \end{tabular} \end{center} -und damit die Information, dass an allen Stellen, die nicht Null sind, Fehler enthalten. -Um jetzt alle nicht Nullstellen zu finden, wenden wir den Satz von Fermat an. +und damit die Information, dass allen Stellen, die nicht Null sind, Fehler enthalten. +Aus der Tabelle lesen wir, das in unserem Beispiel die Fehler an der Stelle drei und acht zu finden sind. + +Für das einfache Bestimmen von Hand mag dies ja noch ausreichen, jedoch können wir mit diesen Stellen nicht das Lokatorpolynom bestimmen, denn dafür bräuchten wir alle Nullstellen, an denen es Fehler gegeben hat (also sozusagen genau das umgekehrte). Um dies zu erreichen wenden wir eine andere Herangehensweise und nehmen uns den Satz von Fermat sowie den kleinsten gemeinsamen Teiler zur Hilfe. -\subsection{Der Satz von Fermat -\label{reedsolomon:subsection:fermat}} -Der Satz von Fermat besagt, dass für +\subsection{Mit dem grössten gemeinsamen Teiler auf Nullstellenjagd +\label{reedsolomon:subsection:ggT}} + +Zuerst betrachten wir mal den Satz von Fermat deren Funktionsweise wir in Abschnitt \ref{buch:section:galoiskoerper} kennengelernt haben. Der besagt, dass für \[ f(X) = X^{q-1} -1 = 0 \] -gilt, egal was wir für $q$ einsetzen. - -Für unser Beispiel erhalten wir +wobei dies für jedes $q$ gilt. Setzen wir also das $q$ von unserem Beispiel ein \[ f(X) = X^{10}-1 = 0 \qquad \text{für } X = \{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10\} \] -und können $f(X)$ auch umschreiben in +und stellen dies als Nullstellenform (\textcolor{red}{richtiger name für die Schreibweise?}) dar. So ergibt sich die Darstellung \[ f(X) = (X-a^0)(X-a^1)(X-a^2)(X-a^3)(X-a^4)(X-a^5)(X-a^6)(X-a^7)(X-a^8)(X-a^9). \] Zur Ãœberprüfung können wir unsere Einheitswurzel in $a$ einsetzen und werden sehen, dass wir für $f(X) = 0$ erhalten werden. -Nach der gleichen Ãœberlegung können wir jetzt auch $e(X)$ darstellen als + +Wir können jetzt auch $d(X)$ nach der gleichen Ãœberlegung darstellen als \[ -e(X) = (X-a^0)(X-a^1)(X-a^2) \qquad \qquad (X-a^4)(X-a^5)(X-a^6)(X-a^7) \qquad \qquad (X-a^9) \cdot p(x), +d(X) = (X-a^0)(X-a^1)(X-a^2)\textcolor{gray!40}{(X-a^3)}(X-a^4)(X-a^5)(X-a^6)(X-a^7)\textcolor{gray!40}{(X-a^8)}(X-a^9) \cdot p(x), \] -wobei $p(X)$ das Restpolynom ist und die Fehlerstellen beinhaltet. -Wenn wir jetzt den grössten gemeinsamen Teiler von $f(X)$ und $e(X)$ berechnen, so erhalten wir mit +wobei diese Darstellung nicht mehr alle Nullstellen umfasst wie es noch in $f(X)$ der Fall war. +Dies liegt daran, dass wir ja zwei Fehlerstellen (grau markiert) haben, die nicht Null sind. Diese fassen wir zum Restpolynom $p(X)$ (\textcolor{red}{eventuell farblich kennzeichnen?}) zusammen. +Wenn wir jetzt den grössten gemeinsamen Teiler von $f(X)$ und $d(X)$ berechnen, so erhalten wir mit \[ -\operatorname{ggT}(f(X),e(X)) = (X-a^0)(X-a^1)(X-a^2) \qquad \qquad (X-a^4)(X-a^5)(X-a^6)(X-a^7) \qquad \qquad (X-a^9) +\operatorname{ggT}(f(X),d(X)) = (X-a^0)(X-a^1)(X-a^2)\textcolor{gray!40}{(X-a^3)}(X-a^4)(X-a^5)(X-a^6)(X-a^7)\textcolor{gray!40}{(X-a^8)}(X-a^9) \] eine Liste von Nullstellen, an denen es keine Fehler gegeben hat. -Da wir uns jedoch für eine Liste mit Nullstellen interessieren, an denen es Fehler gegeben hat berechnen wir stattdessen das kgV von $f(X)$ und $e(X)$ als +Dies scheint zuerst nicht sehr hilfreich zu sein, da wir für das Lokatorpolynom ja eine Liste der Nullstellen suchen, an denen es Fehler gegeben hat. Aus diesem Grund berechnen wir im nächsten Schritt das kleinste gemeinsame Vielfache von $f(X)$ und $d(X)$. + +%Wir werden auch feststellen, das unsere Bemühungen bisher nicht umsonst waren. + +\subsection{Mit dem kgV fehlerhafte Nullstellen finden + \label{reedsolomon:subsection:kgV}} + +Das kgV hat nämlich die Eigenschaft sämtliche Nullstellen zu finden, also nicht nur die fehlerhaften sondern auch die korrekten, was in \[ -\operatorname{kgV}(f(X),e(X)) = (X-a^0)(X-a^1)(X-a^2)(X-a^3)(X-a^4)(X-a^5)(X-a^6)(X-a^7)(X-a^8)(X-a^9) \cdot q(X). +\operatorname{kgV}(f(X),d(X)) = (X-a^0)(X-a^1)(X-a^2)(X-a^3)(X-a^4)(X-a^5)(X-a^6)(X-a^7)(X-a^8)(X-a^9) \cdot q(X). \] -Wir können das Resultat noch zerlegen in +ersichtlich ist. +Aus dem vorherigen Abschnitt wissen wir auch, dass $d(X)$ alle korrekten Nullstellen beinhaltet. Teilen wir das kgV jetzt auf in \[ -\operatorname{kgV}(f(X),e(X)) = d(X) \cdot e(X). +\operatorname{kgV}(f(X),d(X)) = d(X) \cdot l(X) \] -Somit muss $d(X)$ eine Liste von Nullstellen enthalten an denen es Fehler gegeben hat. +sollten wir für $l(X)$ eine Liste mit allen fehlerhaften Nullstellen erhalten. +Somit ist \[ -d(X) = (X-a^3)(X-a^8) +l(X) = (X-a^3)(X-a^8) \] +unser gesuchtes Lokatorpolynom. +Es scheint so als müssten wir nur noch an den besagten Stellen den Ãœbertragungsvektor korrigieren und wir währen fertig mit der Fehlerkorrektur. +Jedoch haben wir noch ein grundlegendes Problem, dass zu beginn aufgetaucht ist, wir aber beiseite geschoben haben. Die Rede ist natürlich vom Nachrichtenvektor $m(X)$, mit dem wir in erster Linie das wichtige Fehlerstellenpolynom $d(X)$ berechnet haben. +\subsection{Der problematische Nachrichtenvektor $m(X)$ + \label{reedsolomon:subsection:nachrichtenvektor}} -und ist damit unser gesuchtes Lokatorpolynom. - -Das einzige Problem was jetzt noch bleibt ist, dass wir $e(X)$ berechnet haben aus +In Abschnitt \ref{reedsolomon:section:decmitfehler} haben wir \[ -e(X) = r(X) - m(X), +d(X) = r(X) - m(X) \] -wobei $m(X)$ auf der Empfängerseite unbekannt ist. -Es sieht danach aus, das wir diesen Lösungsansatz nicht verwenden können, da uns ein entscheidender Teil fehlt. -Bei einer näheren Betrachtung von $m(X)$ fällt uns aber auf, dass wir doch etwas über $m(X)$ wissen. -Wir kennen nämlich die ersten vier Stellen, da diese für die Fehlerkorrektur zuständig sind und daher Null sein müssen. +in Abhängigkeit von $m(X)$ berechnet. +Jedoch haben wir ausser acht gelassen, dass $m(X)$ auf der Empfängerseite nicht existiert und somit gänzlich unbekannt ist. +Es scheint so als würde dieser Lösungsansatz, den wir bisher verfolgt haben, nicht funktioniert. +Wir könnten uns höchstens noch fragen, ob wir tatsächlich nichts über den Nachrichtenvektor im Beispiel wissen. Wenn wir noch einmal den Vektor betrachten als \[ -m = [0,0,0,0,?,?,?,?,?,?] +m = [0,0,0,0,4,7,2,5,8,1] \] -An genau diesen Stellen liegt auch die Information, wo unsere Fehlerstellen liegen, was uns ermöglicht, den Teil von $e(X)$ zu berechnen, der uns auch interessiert. - -Wir können $e(X)$ also bestimmen als +fällt uns aber auf, dass wir doch etwas über diesen Vektor wissen, nämlich den Wert der ersten 2t (im Beispiel vier) stellen. +Im Normalfall sollen diese nämlich den Wert null betragen und somit sind nur die letzten k stellen (im Beispiel sechs) für uns unbekannt, dargestellt als \[ -e(X) = 5X^9 + 7X^8 + 4X^7 + 10X^6 + p(X) +m = [0,0,0,0,?,?,?,?,?,?]. \] -wobei $p(X)$ wiederum ein unbekanntes Restpolynom ist und +Wie der Zufall es so will liegt an diesen vier Stellen auch die Information, wo die Fehlerstellen liegen. Daher reicht es auch aus +% darum werden die stellen auch als fehlerkorrekturstellen bezeichnet \[ -f(X) = X^{10} - 1 = X^{10} + 10 +d(X) = 5X^9 + 7X^8 + 4X^7 + 10X^6 + p(X) \] -ist können wir so in einer ersten Instanz den grössten gemeinsamen Teiler von $f(X)$ und $e(X)$ berechnen. -Dafür nehmen wir uns wiederum den Euklidischen Algorithmus zur Hilfe und berechnen so +so zu berechnen, dass wir die wichtigen vier Stellen kennen, der Rest des Polynoms jedoch im unbekannten Restpolynom $p(X)$ enthalten ist. + +\textcolor{red}{ist das wechseln zwischen 2t,k aus dem allgemeinfall und vier,sechs aus dem beispiel zu verwirrend?} + +\subsection{Die Berechnung der Fehlerstellen + \label{reedsolomon:subsection:nachrichtenvektor}} + +Um die Fehlerstellen zu berechnen wenden wir die gleiche Vorgehensweise wie zuvor an, also zuerst den ggT, danach berechnen wir das kgV um am Ende das Lokatorpolynom zu erhalten. + +\subsubsection{Schritt 1: ggT} +Wir berechnen den ggT von $f(X)$ und $d(X)$ mit +\begin{center} +\begin{tabular}{r c l} + $f(X)$ & $=$ & $X^{10} - 1 = X^{10} + 10$ \\ + $d(X)$ & $=$ & $5X^9 + 7X^8 + 4X^7 + 10X^6 + p(X)$ +\end{tabular} +\end{center} +% +% +% +%Das einzige Problem was jetzt noch bleibt ist, dass wir $e(X)$ berechnet haben aus +%\[ +%e(X) = r(X) - m(X), +%\] +%wobei $m(X)$ auf der Empfängerseite unbekannt ist. +%Es sieht danach aus, das wir diesen Lösungsansatz nicht verwenden können, da uns ein entscheidender Teil fehlt. +%Bei einer näheren Betrachtung von $m(X)$ fällt uns aber auf, dass wir doch etwas über $m(X)$ wissen. +%Wir kennen nämlich die ersten vier Stellen, da diese für die Fehlerkorrektur zuständig sind und daher Null sein müssen. +%\[ +%m = [0,0,0,0,?,?,?,?,?,?] +%\] +%An genau diesen Stellen liegt auch die Information, wo unsere Fehlerstellen liegen, was uns ermöglicht, den Teil von $e(X)$ zu berechnen, der uns auch interessiert. +% +%Wir können $e(X)$ also bestimmen als +%\[ +%e(X) = 5X^9 + 7X^8 + 4X^7 + 10X^6 + p(X) +%\] +%wobei $p(X)$ wiederum ein unbekanntes Restpolynom ist und +%\[ +%f(X) = X^{10} - 1 = X^{10} + 10 +%\] +%ist können wir so in einer ersten Instanz den grössten gemeinsamen Teiler von $f(X)$ und $e(X)$ berechnen. +%Dafür nehmen wir uns wiederum den Euklidischen Algorithmus zur Hilfe und berechnen so +% \[ \arraycolsep=1.4pt \begin{array}{rcrcrcrcccrcrcrcrcrcrcrcrcr} @@ -151,11 +265,16 @@ Dafür nehmen wir uns wiederum den Euklidischen Algorithmus zur Hilfe und berech \] und erhalten \[ -\operatorname{ggT}(f(X),e(X)) = 6X^8 +\operatorname{ggT}(f(X),e(X)) = 6X^8. \] -Mit den Resultaten, die wir vom Rechenweg des grössten gemeinsamen Teiler erhalten haben können wir jetzt auch das kleinste Gemeinsame Vielfache berechnen. Eine detailliertere Vorgehensweise findet man in Kapitel ???. -Aus diesem erweiterten Euklidischen Algorithmus erhalten wir +\subsubsection{Schritt 2: kgV} + +Mit dem Resultat das wir vom ggT erhalten haben können wir jetzt das kgV berechnen. Dazu können wir jetzt den erweiterten Euklidischen Algorithmus verwenden, den wir in Abschnitt \ref{buch:subsection:daskgv} kennengelernt haben. +% +%Mit den Resultaten, die wir vom Rechenweg des grössten gemeinsamen Teiler erhalten haben können wir jetzt auch das kleinste Gemeinsame Vielfache berechnen. Eine detailliertere Vorgehensweise findet man in Kapitel ???. +% +%Aus diesem erweiterten Euklidischen Algorithmus erhalten wir \begin{center} \begin{tabular}{| c | c | c c |} @@ -170,28 +289,23 @@ Aus diesem erweiterten Euklidischen Algorithmus erhalten wir \end{tabular} \end{center} -und erhalten auf diesem Weg den Faktor +Daraus erhalten wir die Faktoren \[ -d(X) = 2X^2 + 5, +l(X) = 2X^2 + 5 \qquad \rightarrow \qquad l(X) = 2(X-5)(X-6). \] -den wir in +Unser gesuchtes Lokatorpolynom hat also die Form \[ -d(X) = 2(X-5)(X-6) +l(X) = (X-a^i)(X-a^j). \] -zerlegen können. -Da die unbekannten Stellen im Lokatorpolynom -\[ -d(X) = (X-a^i)(X-a^i) -\] -sind, müssen wir nur noch $i$ berechnen als +Also brauchen wir nur noch $i$ und $j$ zu berechnen und wir haben unsere gesuchten Fehlerstellen. +Diese bekommen wir recht einfach mit \begin{center} $a^i = 5 \qquad \Rightarrow \qquad i = 3$ - $a^i = 6 \qquad \Rightarrow \qquad i = 8$. + $a^j = 6 \qquad \Rightarrow \qquad j = 8$. \end{center} - -Somit erhalten wir schliesslich +Schlussendlich erhalten wir \[ d(X) = (X-a^3)(X-a^8) \] -als unser Lokatorpolynom mit den Fehlerhaften Stellen. \ No newline at end of file +als unser Lokatorpolynom mit den fehlerhaften Stellen. diff --git a/buch/papers/reedsolomon/endlichekoerper.tex b/buch/papers/reedsolomon/endlichekoerper.tex index 8ccd918..146067a 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/endlichekoerper.tex +++ b/buch/papers/reedsolomon/endlichekoerper.tex @@ -7,9 +7,9 @@ \label{reedsolomon:section:endlichekoerper}} \rhead{Problemstellung} -TODO: +\textcolor{red}{TODO: (warten auf den 1. Teil)} -Das rechnen in endlichen Körpern bietet einige Vorteile: +Das Rechnen in endlichen Körpern bietet einige Vorteile: \begin{itemize} \item Konkrete Zahlen: In endlichen Körpern gibt es weder rationale noch komplexe Zahlen. Zudem beschränken sich die möglichen Rechenoperationen auf das Addieren und Multiplizieren. Somit können wir nur ganze Zahlen als Resultat erhalten. @@ -20,4 +20,4 @@ Das rechnen in endlichen Körpern bietet einige Vorteile: Um jetzt eine Nachricht in den endlichen Körpern zu konstruieren legen wir fest, dass diese Nachricht aus einem Nutzdatenteil und einem Fehlerkorrekturteil bestehen muss. Somit ist die zu übertragende Nachricht immer grösser als die Daten, die wir übertragen wollen. Zudem müssen wir einen Weg finden, den Fehlerkorrekturteil so aus den Nutzdaten zu berechnen, dass wir die Nutzdaten auf der Empfängerseite wieder rekonstruieren können, sollte es zu einer fehlerhaften Ãœbertragung kommen. -Nun stellt sich die Frage, wie wir eine Fehlerhafte Nachricht korrigieren können, ohne ihren ursprünglichen Inhalt zu kennen. Der Reed-Solomon-Code erzielt dies, indem aus dem Fehlerkorrekturteil ein sogenanntes "Lokatorpolynom" generiert werden kann. Dieses Polynom gibt dem Emfänger an, welche Stellen in der Nachricht feherhaft sind. +Nun stellt sich die Frage, wie wir eine fehlerhafte Nachricht korrigieren können, ohne ihren ursprünglichen Inhalt zu kennen. Der Reed-Solomon-Code erzielt dies, indem aus dem Fehlerkorrekturteil ein sogenanntes ``Lokatorpolynom'' generiert werden kann. Dieses Polynom gibt dem Emfänger an, welche Stellen in der Nachricht feherhaft sind. diff --git a/buch/papers/reedsolomon/main.tex b/buch/papers/reedsolomon/main.tex index a7485cd..9822d25 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/main.tex +++ b/buch/papers/reedsolomon/main.tex @@ -39,6 +39,13 @@ Bilden Sie auch für Formeln kurze Zeilen, einerseits der besseren \input{papers/reedsolomon/decohnefehler} \input{papers/reedsolomon/decmitfehler} \input{papers/reedsolomon/rekonstruktion} +\input{papers/reedsolomon/hilfstabellen} +%\input{papers/reedsolomon/glossar} -> geplant zur besseren orientierung +%\input{papers/reedsolomon/anwendungen} -> geplant + +\nocite{reedsolomon:weitz} +\nocite{reedsolomon:informationkommunikation} +%\nocite{reedsolomon:mendezmueller} \printbibliography[heading=subbibliography] \end{refsection} diff --git a/buch/papers/reedsolomon/references.bib b/buch/papers/reedsolomon/references.bib index 38613bd..4c1d17a 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/references.bib +++ b/buch/papers/reedsolomon/references.bib @@ -4,32 +4,53 @@ % (c) 2020 Autor, Hochschule Rapperswil % -@online{reedsolomon:bibtex, - title = {BibTeX}, - url = {https://de.wikipedia.org/wiki/BibTeX}, - date = {2020-02-06}, - year = {2020}, - month = {2}, - day = {6} +@online{reedsolomon:weitz, + title = {Fehlerkorrektur mit Reed-Solomon-Codes}, + url = {https://youtu.be/uOLW43OIZJ0}, + date = {2021-06-10}, + year = {2021}, + month = {6}, + day = {10} } -@book{reedsolomon:numerical-analysis, - title = {Numerical Analysis}, - author = {David Kincaid and Ward Cheney}, - publisher = {American Mathematical Society}, - year = {2002}, - isbn = {978-8-8218-4788-6}, - inseries = {Pure and applied undegraduate texts}, - volume = {2} -} +% https://link.springer.com/chapter/10.1007%2F978-3-8351-9077-1_9 -@article{reedsolomon:mendezmueller, - author = { Tabea Méndez and Andreas Müller }, - title = { Noncommutative harmonic analysis and image registration }, - journal = { Appl. Comput. Harmon. Anal.}, - year = 2019, - volume = 47, - pages = {607--627}, - url = {https://doi.org/10.1016/j.acha.2017.11.004} +@book{reedsolomon:informationkommunikation, + title = {Information und Kommunikation}, + author = {Markus Hufschmid}, + publisher = {Teubner}, + year = {2007}, + isbn = {978-3-8351-0122-7}, + inseries = {}, + volume = {1} } +% Beispiele +%@online{reedsolomon:bibtex, +% title = {BibTeX}, +% url = {https://de.wikipedia.org/wiki/BibTeX}, +% date = {2020-02-06}, +% year = {2020}, +% month = {2}, +% day = {6} +%} +% +%@book{reedsolomon:numerical-analysis, +% title = {Numerical Analysis}, +% author = {David Kincaid and Ward Cheney}, +% publisher = {American Mathematical Society}, +% year = {2002}, +% isbn = {978-8-8218-4788-6}, +% inseries = {Pure and applied undegraduate texts}, +% volume = {2} +%} +% +%@article{reedsolomon:mendezmueller, +% author = { Tabea Méndez and Andreas Müller }, +% title = { Noncommutative harmonic analysis and image registration }, +% journal = { Appl. Comput. Harmon. Anal.}, +% year = 2019, +% volume = 47, +% pages = {607--627}, +% url = {https://doi.org/10.1016/j.acha.2017.11.004} +%} \ No newline at end of file diff --git a/buch/papers/reedsolomon/rekonstruktion.tex b/buch/papers/reedsolomon/rekonstruktion.tex index 8cb7744..89a700f 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/rekonstruktion.tex +++ b/buch/papers/reedsolomon/rekonstruktion.tex @@ -1,24 +1,25 @@ % -% teil3.tex -- Beispiel-File für Teil 3 +% rekonstruktion.tex +% Autor: Michael Steiner % % (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil % \section{Nachricht Rekonstruieren \label{reedsolomon:section:rekonstruktion}} \rhead{Rekonstruktion} -Im letzten Kapitel haben wir eine Möglichkeit gefunden, wie wir die Fehlerhaften Stellen lokalisieren können. +Im letzten Kapitel haben wir eine Möglichkeit gefunden, wie wir die fehlerhaften Stellen lokalisieren können. Mit diesen Stellen soll es uns nun möglich sein, aus dem fehlerhaften empfangenen Nachrichtenvektor wieder unsere Nachricht zu rekonstruieren. Das Lokatorpolynom \[ -d(X) = (X - a^3)(X-a^8) +l(X) = (X - a^3)(X-a^8) \] -markiert dabei diese Fehlerhaften Stellen im Ãœbertragungsvektor +markiert dabei diese fehlerhaften Stellen im Ãœbertragungsvektor \[ w = [5,3,6,8,2,10,2,7,1,4]. \] Als Ausgangslage verwenden wir die Matrix, mit der wir den Nachrichtenvektor ursprünglich codiert haben. -Unser Ziel ist es wie auch schon im Kapitel X.X (Rekonstuktion ohne Fehler) eine Möglichkeit zu finden, wie wir den Ãœbertragungsvektor decodieren können. -Aufgrund der Fehlerstellen müssen wir aber davon ausgehen, das wir nicht mehr den gleichen Weg verfolgen können wie wir im Kapitel X.X angewendet haben. +Unser Ziel ist es wie auch schon im Abschnitt \ref{reedsolomon:section:decohnefehler} eine Möglichkeit zu finden, wie wir den Ãœbertragungsvektor decodieren können. +Aufgrund der Fehlerstellen müssen wir aber davon ausgehen, das wir nicht mehr den gleichen Weg verfolgen können wie wir im Abschnitt \ref{reedsolomon:section:decohnefehler} angewendet haben. Wir stellen also die Matrix auf und markieren gleichzeitig die Fehlerstellen. \[ @@ -82,21 +83,21 @@ Wir kennen aber das Resultat aus den letzten vier Spalten, da wir wissen, das di \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} - 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& \textcolor{green}{8^0}& \textcolor{green}{8^0}& \textcolor{green}{8^0}& \textcolor{green}{8^0}\\ - 8^0& 8^1& 8^2& 8^3& 8^4& 8^5& \textcolor{green}{8^6}& \textcolor{green}{8^7}& \textcolor{green}{8^8}& \textcolor{green}{8^9}\\ - 8^0& 8^2& 8^4& 8^6& 8^8& 8^{10}& \textcolor{green}{8^{12}}& \textcolor{green}{8^{14}}& \textcolor{green}{8^{16}}& \textcolor{green}{8^{18}}\\ - 8^0& 8^4& 8^8& 8^{12}& 8^{16}& 8^{20}& \textcolor{green}{8^{24}}& \textcolor{green}{8^{28}}& \textcolor{green}{8^{32}}& \textcolor{green}{8^{36}}\\ - 8^0& 8^5& 8^{10}& 8^{15}& 8^{20}& 8^{25}& \textcolor{green}{8^{30}}& \textcolor{green}{8^{35}}& \textcolor{green}{8^{40}}& \textcolor{green}{8^{45}}\\ - 8^0& 8^6& 8^{12}& 8^{18}& 8^{24}& 8^{30}& \textcolor{green}{8^{36}}& \textcolor{green}{8^{42}}& \textcolor{green}{8^{48}}& \textcolor{green}{8^{54}}\\ - 8^0& 8^7& 8^{14}& 8^{21}& 8^{28}& 8^{35}& \textcolor{green}{8^{42}}& \textcolor{green}{8^{49}}& \textcolor{green}{8^{56}}& \textcolor{green}{8^{63}}\\ - 8^0& 8^9& 8^{18}& 8^{27}& 8^{36}& 8^{45}& \textcolor{green}{8^{54}}& \textcolor{green}{8^{63}}& \textcolor{green}{8^{72}}& \textcolor{green}{8^{81}}\\ + 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& 8^0& \textcolor{darkgreen}{8^0}& \textcolor{darkgreen}{8^0}& \textcolor{darkgreen}{8^0}& \textcolor{darkgreen}{8^0}\\ + 8^0& 8^1& 8^2& 8^3& 8^4& 8^5& \textcolor{darkgreen}{8^6}& \textcolor{darkgreen}{8^7}& \textcolor{darkgreen}{8^8}& \textcolor{darkgreen}{8^9}\\ + 8^0& 8^2& 8^4& 8^6& 8^8& 8^{10}& \textcolor{darkgreen}{8^{12}}& \textcolor{darkgreen}{8^{14}}& \textcolor{darkgreen}{8^{16}}& \textcolor{darkgreen}{8^{18}}\\ + 8^0& 8^4& 8^8& 8^{12}& 8^{16}& 8^{20}& \textcolor{darkgreen}{8^{24}}& \textcolor{darkgreen}{8^{28}}& \textcolor{darkgreen}{8^{32}}& \textcolor{darkgreen}{8^{36}}\\ + 8^0& 8^5& 8^{10}& 8^{15}& 8^{20}& 8^{25}& \textcolor{darkgreen}{8^{30}}& \textcolor{darkgreen}{8^{35}}& \textcolor{darkgreen}{8^{40}}& \textcolor{darkgreen}{8^{45}}\\ + 8^0& 8^6& 8^{12}& 8^{18}& 8^{24}& 8^{30}& \textcolor{darkgreen}{8^{36}}& \textcolor{darkgreen}{8^{42}}& \textcolor{darkgreen}{8^{48}}& \textcolor{darkgreen}{8^{54}}\\ + 8^0& 8^7& 8^{14}& 8^{21}& 8^{28}& 8^{35}& \textcolor{darkgreen}{8^{42}}& \textcolor{darkgreen}{8^{49}}& \textcolor{darkgreen}{8^{56}}& \textcolor{darkgreen}{8^{63}}\\ + 8^0& 8^9& 8^{18}& 8^{27}& 8^{36}& 8^{45}& \textcolor{darkgreen}{8^{54}}& \textcolor{darkgreen}{8^{63}}& \textcolor{darkgreen}{8^{72}}& \textcolor{darkgreen}{8^{81}}\\ \end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix} - m_0 \\ m_1 \\ m_2 \\ m_3 \\ m_4 \\ m_5 \\ \textcolor{green}{m_6} \\ \textcolor{green}{m_7} \\ \textcolor{green}{m_8} \\ \textcolor{green}{m_9} \\ + m_0 \\ m_1 \\ m_2 \\ m_3 \\ m_4 \\ m_5 \\ \textcolor{darkgreen}{m_6} \\ \textcolor{darkgreen}{m_7} \\ \textcolor{darkgreen}{m_8} \\ \textcolor{darkgreen}{m_9} \\ \end{pmatrix} \] -Wir nehmen die Entsprechenden Spalten aus der Matrix heraus und erhalten so das Ãœberbestimmte Gleichungssystem +Wir nehmen die entsprechenden Spalten aus der Matrix heraus und erhalten so das Ãœberbestimmte Gleichungssystem \[ \begin{pmatrix} 5 \\ 3 \\ 6 \\ 2 \\ 10 \\ 2 \\ \textcolor{red}{7} \\ \textcolor{red}{4} \\ -- cgit v1.2.1 From 82672c8b82f0d082daa05cfc212a1b05a7f79650 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: michael-OST <75078383+michael-OST@users.noreply.github.com> Date: Thu, 10 Jun 2021 15:22:44 +0200 Subject: hilfstabellen updated --- buch/papers/reedsolomon/hilfstabellen.tex | 2 - buch/papers/reedsolomon/restetabelle1.tex | 190 ++++++++++++++++++++++++++--- buch/papers/reedsolomon/restetabelle2.tex | 192 ++++++++++++++++++++++++++---- 3 files changed, 343 insertions(+), 41 deletions(-) diff --git a/buch/papers/reedsolomon/hilfstabellen.tex b/buch/papers/reedsolomon/hilfstabellen.tex index 10e4fd1..4e39de5 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/hilfstabellen.tex +++ b/buch/papers/reedsolomon/hilfstabellen.tex @@ -8,8 +8,6 @@ \label{reedsolomon:section:hilfstabellen}} \rhead{Hilfstabellen} -\textbf{TODO}: gibt es eine besser darstellungsart der tabellen? (\& platzierung der subsections) - Um das rechnen zu erleichtern findet man in diesem Abschnitt die Resultate, die bei der Addition und der Multiplikation in $\mathbb{F}_{11}$ resultieren. \subsection{Additionstabelle diff --git a/buch/papers/reedsolomon/restetabelle1.tex b/buch/papers/reedsolomon/restetabelle1.tex index a5055c0..3969ef2 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/restetabelle1.tex +++ b/buch/papers/reedsolomon/restetabelle1.tex @@ -1,24 +1,176 @@ % created by Michael Steiner % % Restetabelle von F_11: Addition -\begin{figure} + +% alternatives design +%\begin{figure} +%\begin{center} +%\begin{tabular}{|>{$}c<{$}|>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}|} +%\hline +%+&0&1&2&3&4&5&6&7&8&9&10\\ +%\hline +%0&0&1&2&3&4&5&6&7&8&9&10\\ +%1&1&2&3&4&5&6&7&8&9&10&0\\ +%2&2&3&4&5&6&7&8&9&10&0&1\\ +%3&3&4&5&6&7&8&9&10&0&1&2\\ +%4&4&5&6&7&8&9&10&0&1&2&3\\ +%5&5&6&7&8&9&10&0&1&2&3&4\\ +%6&6&7&8&9&10&0&1&2&3&4&5\\ +%7&7&8&9&10&0&1&2&3&4&5&6\\ +%8&8&9&10&0&1&2&3&4&5&6&7\\ +%9&9&10&0&1&2&3&4&5&6&7&8\\ +%10&10&0&1&2&3&4&5&6&7&8&9\\ +%\hline +%\end{tabular} +%\end{center} +%\end{figure} + \begin{center} -\begin{tabular}{|>{$}c<{$}|>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}|} -\hline -+&0&1&2&3&4&5&6&7&8&9&10\\ -\hline -0&0&1&2&3&4&5&6&7&8&9&10\\ -1&1&2&3&4&5&6&7&8&9&10&0\\ -2&2&3&4&5&6&7&8&9&10&0&1\\ -3&3&4&5&6&7&8&9&10&0&1&2\\ -4&4&5&6&7&8&9&10&0&1&2&3\\ -5&5&6&7&8&9&10&0&1&2&3&4\\ -6&6&7&8&9&10&0&1&2&3&4&5\\ -7&7&8&9&10&0&1&2&3&4&5&6\\ -8&8&9&10&0&1&2&3&4&5&6&7\\ -9&9&10&0&1&2&3&4&5&6&7&8\\ -10&10&0&1&2&3&4&5&6&7&8&9\\ -\hline -\end{tabular} + +\begin{tikzpicture}[>=latex,thick,scale=0.45] +\fill[color=gray!40] (0,0) rectangle (18,-1.5); +\fill[color=gray!40] (0,0) rectangle (1.5,-18); +\draw[step = 1.5, gray,very thin] (0,0) grid (18,-18); +\draw[very thick] (0,0) rectangle (18,-18); +\draw[very thick] (0,-1.5) -- (18,-1.5); +\draw[very thick] (1.5,0) -- (1.5,-18); +\node at (0.75,-0.75) {$+$}; +\foreach \x in {0,...,10} + \node at (2.25+\x*1.5,-0.75) {$\x$}; +\foreach \y in {0,...,10} + \node at (0.75,-2.25+\y*-1.5) {$\y$}; +% Row 0 +\node at ( 2.25,-2.25) {$0$}; +\node at ( 3.75,-2.25) {$1$}; +\node at ( 5.25,-2.25) {$2$}; +\node at ( 6.75,-2.25) {$3$}; +\node at ( 8.25,-2.25) {$4$}; +\node at ( 9.75,-2.25) {$5$}; +\node at (11.25,-2.25) {$6$}; +\node at (12.75,-2.25) {$7$}; +\node at (14.25,-2.25) {$8$}; +\node at (15.75,-2.25) {$9$}; +\node at (17.25,-2.25) {$10$}; +% Row 1 +\node at ( 2.25,-3.75) {$1$}; +\node at ( 3.75,-3.75) {$2$}; +\node at ( 5.25,-3.75) {$3$}; +\node at ( 6.75,-3.75) {$4$}; +\node at ( 8.25,-3.75) {$5$}; +\node at ( 9.75,-3.75) {$6$}; +\node at (11.25,-3.75) {$7$}; +\node at (12.75,-3.75) {$8$}; +\node at (14.25,-3.75) {$9$}; +\node at (15.75,-3.75) {$10$}; +\node at (17.25,-3.75) {$0$}; +% Row 2 +\node at ( 2.25,-5.25) {$2$}; +\node at ( 3.75,-5.25) {$3$}; +\node at ( 5.25,-5.25) {$4$}; +\node at ( 6.75,-5.25) {$5$}; +\node at ( 8.25,-5.25) {$6$}; +\node at ( 9.75,-5.25) {$7$}; +\node at (11.25,-5.25) {$8$}; +\node at (12.75,-5.25) {$9$}; +\node at (14.25,-5.25) {$10$}; +\node at (15.75,-5.25) {$0$}; +\node at (17.25,-5.25) {$1$}; +% Row 3 +\node at ( 2.25,-6.75) {$3$}; +\node at ( 3.75,-6.75) {$4$}; +\node at ( 5.25,-6.75) {$5$}; +\node at ( 6.75,-6.75) {$6$}; +\node at ( 8.25,-6.75) {$7$}; +\node at ( 9.75,-6.75) {$8$}; +\node at (11.25,-6.75) {$9$}; +\node at (12.75,-6.75) {$10$}; +\node at (14.25,-6.75) {$0$}; +\node at (15.75,-6.75) {$1$}; +\node at (17.25,-6.75) {$2$}; +% Row 4 +\node at ( 2.25,-8.25) {$4$}; +\node at ( 3.75,-8.25) {$5$}; +\node at ( 5.25,-8.25) {$6$}; +\node at ( 6.75,-8.25) {$7$}; +\node at ( 8.25,-8.25) {$8$}; +\node at ( 9.75,-8.25) {$9$}; +\node at (11.25,-8.25) {$10$}; +\node at (12.75,-8.25) {$0$}; +\node at (14.25,-8.25) {$1$}; +\node at (15.75,-8.25) {$2$}; +\node at (17.25,-8.25) {$3$}; +% Row 5 +\node at ( 2.25,-9.75) {$5$}; +\node at ( 3.75,-9.75) {$6$}; +\node at ( 5.25,-9.75) {$7$}; +\node at ( 6.75,-9.75) {$8$}; +\node at ( 8.25,-9.75) {$9$}; +\node at ( 9.75,-9.75) {$10$}; +\node at (11.25,-9.75) {$0$}; +\node at (12.75,-9.75) {$1$}; +\node at (14.25,-9.75) {$2$}; +\node at (15.75,-9.75) {$3$}; +\node at (17.25,-9.75) {$4$}; +% Row 6 +\node at ( 2.25,-11.25) {$6$}; +\node at ( 3.75,-11.25) {$7$}; +\node at ( 5.25,-11.25) {$8$}; +\node at ( 6.75,-11.25) {$9$}; +\node at ( 8.25,-11.25) {$10$}; +\node at ( 9.75,-11.25) {$0$}; +\node at (11.25,-11.25) {$1$}; +\node at (12.75,-11.25) {$2$}; +\node at (14.25,-11.25) {$3$}; +\node at (15.75,-11.25) {$4$}; +\node at (17.25,-11.25) {$5$}; +% Row 7 +\node at ( 2.25,-12.75) {$7$}; +\node at ( 3.75,-12.75) {$8$}; +\node at ( 5.25,-12.75) {$9$}; +\node at ( 6.75,-12.75) {$10$}; +\node at ( 8.25,-12.75) {$0$}; +\node at ( 9.75,-12.75) {$1$}; +\node at (11.25,-12.75) {$2$}; +\node at (12.75,-12.75) {$3$}; +\node at (14.25,-12.75) {$4$}; +\node at (15.75,-12.75) {$5$}; +\node at (17.25,-12.75) {$6$}; +% Row 8 +\node at ( 2.25,-14.25) {$8$}; +\node at ( 3.75,-14.25) {$9$}; +\node at ( 5.25,-14.25) {$10$}; +\node at ( 6.75,-14.25) {$0$}; +\node at ( 8.25,-14.25) {$1$}; +\node at ( 9.75,-14.25) {$2$}; +\node at (11.25,-14.25) {$3$}; +\node at (12.75,-14.25) {$4$}; +\node at (14.25,-14.25) {$5$}; +\node at (15.75,-14.25) {$6$}; +\node at (17.25,-14.25) {$7$}; +% Row 9 +\node at ( 2.25,-15.75) {$9$}; +\node at ( 3.75,-15.75) {$10$}; +\node at ( 5.25,-15.75) {$0$}; +\node at ( 6.75,-15.75) {$1$}; +\node at ( 8.25,-15.75) {$2$}; +\node at ( 9.75,-15.75) {$3$}; +\node at (11.25,-15.75) {$4$}; +\node at (12.75,-15.75) {$5$}; +\node at (14.25,-15.75) {$6$}; +\node at (15.75,-15.75) {$7$}; +\node at (17.25,-15.75) {$8$}; +% Row 10 +\node at ( 2.25,-17.25) {$10$}; +\node at ( 3.75,-17.25) {$0$}; +\node at ( 5.25,-17.25) {$1$}; +\node at ( 6.75,-17.25) {$2$}; +\node at ( 8.25,-17.25) {$3$}; +\node at ( 9.75,-17.25) {$4$}; +\node at (11.25,-17.25) {$5$}; +\node at (12.75,-17.25) {$6$}; +\node at (14.25,-17.25) {$7$}; +\node at (15.75,-17.25) {$8$}; +\node at (17.25,-17.25) {$9$}; +\end{tikzpicture} + \end{center} -\end{figure} \ No newline at end of file diff --git a/buch/papers/reedsolomon/restetabelle2.tex b/buch/papers/reedsolomon/restetabelle2.tex index 887c981..1a9815c 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/restetabelle2.tex +++ b/buch/papers/reedsolomon/restetabelle2.tex @@ -1,24 +1,176 @@ % created by Michael Steiner % % Restetabelle von F_11: Multiplikation -\begin{figure} + +% alternatives design +%\begin{figure} +%\begin{center} +%\begin{tabular}{|>{$}c<{$}|>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}|} +%\hline +%\cdot&0&1&2&3&4&5&6&7&8&9&10\\ +%\hline +%0&0&0&0&0&0&0&0&0&0&0&0\\ +%1&0&1&2&3&4&5&6&7&8&9&10\\ +%2&0&2&4&6&8&10&1&3&5&7&9\\ +%3&0&3&6&9&1&4&7&10&2&5&8\\ +%4&0&4&8&1&5&9&2&6&10&3&7\\ +%5&0&5&10&4&9&3&8&2&7&1&6\\ +%6&0&6&1&7&2&8&3&9&4&10&5\\ +%7&0&7&3&10&6&2&9&5&1&8&4\\ +%8&0&8&5&2&10&7&4&1&9&6&3\\ +%9&0&9&7&5&3&1&10&8&6&4&2\\ +%10&0&10&9&8&7&6&5&4&3&2&1\\ +%\hline +%\end{tabular} +%\end{center} +%\end{figure} + \begin{center} -\begin{tabular}{|>{$}c<{$}|>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}>{$}c<{$}|} -\hline -\cdot&0&1&2&3&4&5&6&7&8&9&10\\ -\hline -0&0&0&0&0&0&0&0&0&0&0&0\\ -1&0&1&2&3&4&5&6&7&8&9&10\\ -2&0&2&4&6&8&10&1&3&5&7&9\\ -3&0&3&6&9&1&4&7&10&2&5&8\\ -4&0&4&8&1&5&9&2&6&10&3&7\\ -5&0&5&10&4&9&3&8&2&7&1&6\\ -6&0&6&1&7&2&8&3&9&4&10&5\\ -7&0&7&3&10&6&2&9&5&1&8&4\\ -8&0&8&5&2&10&7&4&1&9&6&3\\ -9&0&9&7&5&3&1&10&8&6&4&2\\ -10&0&10&9&8&7&6&5&4&3&2&1\\ -\hline -\end{tabular} -\end{center} -\end{figure} \ No newline at end of file + + \begin{tikzpicture}[>=latex,thick,scale=0.45] + \fill[color=gray!40] (0,0) rectangle (18,-1.5); + \fill[color=gray!40] (0,0) rectangle (1.5,-18); + \draw[step = 1.5, gray,very thin] (0,0) grid (18,-18); + \draw[very thick] (0,0) rectangle (18,-18); + \draw[very thick] (0,-1.5) -- (18,-1.5); + \draw[very thick] (1.5,0) -- (1.5,-18); + \node at (0.75,-0.75) {$\cdot$}; + \foreach \x in {0,...,10} + \node at (2.25+\x*1.5,-0.75) {$\x$}; + \foreach \y in {0,...,10} + \node at (0.75,-2.25+\y*-1.5) {$\y$}; + % Row 0 + \node at ( 2.25,-2.25) {$0$}; + \node at ( 3.75,-2.25) {$0$}; + \node at ( 5.25,-2.25) {$0$}; + \node at ( 6.75,-2.25) {$0$}; + \node at ( 8.25,-2.25) {$0$}; + \node at ( 9.75,-2.25) {$0$}; + \node at (11.25,-2.25) {$0$}; + \node at (12.75,-2.25) {$0$}; + \node at (14.25,-2.25) {$0$}; + \node at (15.75,-2.25) {$0$}; + \node at (17.25,-2.25) {$0$}; + % Row 1 + \node at ( 2.25,-3.75) {$0$}; + \node at ( 3.75,-3.75) {$1$}; + \node at ( 5.25,-3.75) {$2$}; + \node at ( 6.75,-3.75) {$3$}; + \node at ( 8.25,-3.75) {$4$}; + \node at ( 9.75,-3.75) {$5$}; + \node at (11.25,-3.75) {$6$}; + \node at (12.75,-3.75) {$7$}; + \node at (14.25,-3.75) {$8$}; + \node at (15.75,-3.75) {$9$}; + \node at (17.25,-3.75) {$10$}; + % Row 2 + \node at ( 2.25,-5.25) {$0$}; + \node at ( 3.75,-5.25) {$2$}; + \node at ( 5.25,-5.25) {$4$}; + \node at ( 6.75,-5.25) {$6$}; + \node at ( 8.25,-5.25) {$8$}; + \node at ( 9.75,-5.25) {$10$}; + \node at (11.25,-5.25) {$1$}; + \node at (12.75,-5.25) {$3$}; + \node at (14.25,-5.25) {$5$}; + \node at (15.75,-5.25) {$7$}; + \node at (17.25,-5.25) {$9$}; + % Row 3 + \node at ( 2.25,-6.75) {$0$}; + \node at ( 3.75,-6.75) {$3$}; + \node at ( 5.25,-6.75) {$6$}; + \node at ( 6.75,-6.75) {$9$}; + \node at ( 8.25,-6.75) {$1$}; + \node at ( 9.75,-6.75) {$4$}; + \node at (11.25,-6.75) {$7$}; + \node at (12.75,-6.75) {$10$}; + \node at (14.25,-6.75) {$2$}; + \node at (15.75,-6.75) {$5$}; + \node at (17.25,-6.75) {$8$}; + % Row 4 + \node at ( 2.25,-8.25) {$0$}; + \node at ( 3.75,-8.25) {$4$}; + \node at ( 5.25,-8.25) {$8$}; + \node at ( 6.75,-8.25) {$1$}; + \node at ( 8.25,-8.25) {$5$}; + \node at ( 9.75,-8.25) {$9$}; + \node at (11.25,-8.25) {$2$}; + \node at (12.75,-8.25) {$6$}; + \node at (14.25,-8.25) {$10$}; + \node at (15.75,-8.25) {$3$}; + \node at (17.25,-8.25) {$7$}; + % Row 5 + \node at ( 2.25,-9.75) {$0$}; + \node at ( 3.75,-9.75) {$5$}; + \node at ( 5.25,-9.75) {$10$}; + \node at ( 6.75,-9.75) {$4$}; + \node at ( 8.25,-9.75) {$9$}; + \node at ( 9.75,-9.75) {$3$}; + \node at (11.25,-9.75) {$8$}; + \node at (12.75,-9.75) {$2$}; + \node at (14.25,-9.75) {$7$}; + \node at (15.75,-9.75) {$1$}; + \node at (17.25,-9.75) {$6$}; + % Row 6 + \node at ( 2.25,-11.25) {$0$}; + \node at ( 3.75,-11.25) {$6$}; + \node at ( 5.25,-11.25) {$1$}; + \node at ( 6.75,-11.25) {$7$}; + \node at ( 8.25,-11.25) {$2$}; + \node at ( 9.75,-11.25) {$8$}; + \node at (11.25,-11.25) {$3$}; + \node at (12.75,-11.25) {$9$}; + \node at (14.25,-11.25) {$4$}; + \node at (15.75,-11.25) {$10$}; + \node at (17.25,-11.25) {$5$}; + % Row 7 + \node at ( 2.25,-12.75) {$0$}; + \node at ( 3.75,-12.75) {$7$}; + \node at ( 5.25,-12.75) {$3$}; + \node at ( 6.75,-12.75) {$10$}; + \node at ( 8.25,-12.75) {$6$}; + \node at ( 9.75,-12.75) {$2$}; + \node at (11.25,-12.75) {$9$}; + \node at (12.75,-12.75) {$5$}; + \node at (14.25,-12.75) {$1$}; + \node at (15.75,-12.75) {$8$}; + \node at (17.25,-12.75) {$4$}; + % Row 8 + \node at ( 2.25,-14.25) {$0$}; + \node at ( 3.75,-14.25) {$8$}; + \node at ( 5.25,-14.25) {$5$}; + \node at ( 6.75,-14.25) {$2$}; + \node at ( 8.25,-14.25) {$10$}; + \node at ( 9.75,-14.25) {$7$}; + \node at (11.25,-14.25) {$4$}; + \node at (12.75,-14.25) {$1$}; + \node at (14.25,-14.25) {$9$}; + \node at (15.75,-14.25) {$6$}; + \node at (17.25,-14.25) {$3$}; + % Row 9 + \node at ( 2.25,-15.75) {$0$}; + \node at ( 3.75,-15.75) {$9$}; + \node at ( 5.25,-15.75) {$7$}; + \node at ( 6.75,-15.75) {$5$}; + \node at ( 8.25,-15.75) {$3$}; + \node at ( 9.75,-15.75) {$1$}; + \node at (11.25,-15.75) {$10$}; + \node at (12.75,-15.75) {$8$}; + \node at (14.25,-15.75) {$6$}; + \node at (15.75,-15.75) {$4$}; + \node at (17.25,-15.75) {$2$}; + % Row 10 + \node at ( 2.25,-17.25) {$0$}; + \node at ( 3.75,-17.25) {$10$}; + \node at ( 5.25,-17.25) {$9$}; + \node at ( 6.75,-17.25) {$8$}; + \node at ( 8.25,-17.25) {$7$}; + \node at ( 9.75,-17.25) {$6$}; + \node at (11.25,-17.25) {$5$}; + \node at (12.75,-17.25) {$4$}; + \node at (14.25,-17.25) {$3$}; + \node at (15.75,-17.25) {$2$}; + \node at (17.25,-17.25) {$1$}; + \end{tikzpicture} + +\end{center} \ No newline at end of file -- cgit v1.2.1 From d15eaa234f3f1622289e2486db54fe0ce7309b8f Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: michael-OST <75078383+michael-OST@users.noreply.github.com> Date: Thu, 10 Jun 2021 18:22:35 +0200 Subject: nachschlagewerk created --- buch/papers/reedsolomon/decmitfehler.tex | 3 ++- buch/papers/reedsolomon/main.tex | 2 +- buch/papers/reedsolomon/nachschlagewerk.tex | 4 ++++ 3 files changed, 7 insertions(+), 2 deletions(-) create mode 100644 buch/papers/reedsolomon/nachschlagewerk.tex diff --git a/buch/papers/reedsolomon/decmitfehler.tex b/buch/papers/reedsolomon/decmitfehler.tex index db6e586..feaa027 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/decmitfehler.tex +++ b/buch/papers/reedsolomon/decmitfehler.tex @@ -97,7 +97,8 @@ Bevor wir unser Lokatorpolynom berechnen können, müssen wir zuerst eine Mögli $d(X)$ & $=$ & $r(X) - m(X)$. \end{tabular} \end{center} -TODO (rewrite sentence): Dies wird uns zwar andere sorgen wegen $m(X)$ bereiten, \textcolor{red}{die werden wir jedoch zu einem späteren Zeitpunkt betrachten (todo: verweis auf kapitel?)}. +Dies wird uns zwar andere sorgen wegen $m(X)$ bereiten, wir werden werden deshalb erst in Abschnitt \ref{reedsolomon:subsection:nachrichtenvektor} darauf zurückkommen. + Setzen wir jetzt noch unsere Einheitswurzel aus dem Beispiel ein so erhalten wir % Old Text %\begin{align} diff --git a/buch/papers/reedsolomon/main.tex b/buch/papers/reedsolomon/main.tex index 9822d25..fa20936 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/main.tex +++ b/buch/papers/reedsolomon/main.tex @@ -39,8 +39,8 @@ Bilden Sie auch für Formeln kurze Zeilen, einerseits der besseren \input{papers/reedsolomon/decohnefehler} \input{papers/reedsolomon/decmitfehler} \input{papers/reedsolomon/rekonstruktion} +\input{papers/reedsolomon/nachschlagewerk} \input{papers/reedsolomon/hilfstabellen} -%\input{papers/reedsolomon/glossar} -> geplant zur besseren orientierung %\input{papers/reedsolomon/anwendungen} -> geplant \nocite{reedsolomon:weitz} diff --git a/buch/papers/reedsolomon/nachschlagewerk.tex b/buch/papers/reedsolomon/nachschlagewerk.tex new file mode 100644 index 0000000..60b857e --- /dev/null +++ b/buch/papers/reedsolomon/nachschlagewerk.tex @@ -0,0 +1,4 @@ +\section{Nachschlagewerk + \label{reedsolomon:section:nachschlagen}} +\rhead{nachschlagewerk} +todo: auflistung von z.b nachrichtenvektor, übertragungsvektor usw. inklusiver erklärung was es ist falls man beim lesen den faden verliert \ No newline at end of file -- cgit v1.2.1 From 09ca369b5a078dae6d55cc21e85452ac04a4a939 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: =?UTF-8?q?Andreas=20M=C3=BCller?= Date: Fri, 11 Jun 2021 08:30:04 +0200 Subject: Fix references.bib --- buch/papers/reedsolomon/references.bib | 31 ------------------------------- 1 file changed, 31 deletions(-) diff --git a/buch/papers/reedsolomon/references.bib b/buch/papers/reedsolomon/references.bib index 4c1d17a..731bd35 100644 --- a/buch/papers/reedsolomon/references.bib +++ b/buch/papers/reedsolomon/references.bib @@ -13,8 +13,6 @@ day = {10} } -% https://link.springer.com/chapter/10.1007%2F978-3-8351-9077-1_9 - @book{reedsolomon:informationkommunikation, title = {Information und Kommunikation}, author = {Markus Hufschmid}, @@ -25,32 +23,3 @@ volume = {1} } -% Beispiele -%@online{reedsolomon:bibtex, -% title = {BibTeX}, -% url = {https://de.wikipedia.org/wiki/BibTeX}, -% date = {2020-02-06}, -% year = {2020}, -% month = {2}, -% day = {6} -%} -% -%@book{reedsolomon:numerical-analysis, -% title = {Numerical Analysis}, -% author = {David Kincaid and Ward Cheney}, -% publisher = {American Mathematical Society}, -% year = {2002}, -% isbn = {978-8-8218-4788-6}, -% inseries = {Pure and applied undegraduate texts}, -% volume = {2} -%} -% -%@article{reedsolomon:mendezmueller, -% author = { Tabea Méndez and Andreas Müller }, -% title = { Noncommutative harmonic analysis and image registration }, -% journal = { Appl. Comput. Harmon. Anal.}, -% year = 2019, -% volume = 47, -% pages = {607--627}, -% url = {https://doi.org/10.1016/j.acha.2017.11.004} -%} \ No newline at end of file -- cgit v1.2.1 From 99d2ddf90c75e83fc8ee82f5d0145a17db9a6338 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Alain Date: Sun, 13 Jun 2021 15:59:24 +0200 Subject: minor changes, refernezen --- buch/papers/ifs/main.tex | 1 + buch/papers/ifs/references.bib | 48 +++++++++++++++++++++++++++++++++++------- buch/papers/ifs/teil0.tex | 2 +- buch/papers/ifs/teil1.tex | 18 +++++++--------- buch/papers/ifs/teil2.tex | 20 +++++++++--------- buch/papers/ifs/teil3.tex | 14 ++++++------ 6 files changed, 67 insertions(+), 36 deletions(-) diff --git a/buch/papers/ifs/main.tex b/buch/papers/ifs/main.tex index 8ae0fad..cceaf87 100644 --- a/buch/papers/ifs/main.tex +++ b/buch/papers/ifs/main.tex @@ -13,5 +13,6 @@ \input{papers/ifs/teil2.tex} \input{papers/ifs/teil3.tex} + \printbibliography[heading=subbibliography] \end{refsection} diff --git a/buch/papers/ifs/references.bib b/buch/papers/ifs/references.bib index 716857f..790c15c 100644 --- a/buch/papers/ifs/references.bib +++ b/buch/papers/ifs/references.bib @@ -13,14 +13,29 @@ day = {6} } -@book{ifs:numerical-analysis, - title = {Numerical Analysis}, - author = {David Kincaid and Ward Cheney}, - publisher = {American Mathematical Society}, - year = {2002}, - isbn = {978-8-8218-4788-6}, - inseries = {Pure and applied undegraduate texts}, - volume = {2} +@online{ifs:chaos, + title = {Chaosspiel}, + url = {https://de.wikipedia.org/wiki/Iteriertes_Funktionensystem#Chaosspiel}, + date = {20201-06-13}, + year = {2021}, + month = {6}, + day = {13} +} + +@online{ifs:barnsleyfern, + title = {Barnsley fern}, + url = {https://en.wikipedia.org/wiki/Barnsley_fern}, + date = {20201-06-13}, + year = {2021}, + month = {6}, + day = {13} +} +@book{ifs:fractal-geometry, + title = {Fractal Geometry}, + author = {Kenneth Falconer}, + publisher = {John Wiley & Sons}, + year = {1900}, + isbn = {0-471-92287-0}, } @article{ifs:mendezmueller, @@ -33,3 +48,20 @@ url = {https://doi.org/10.1016/j.acha.2017.11.004} } +@Inbook{ifs:Rousseau2012, + author= {Rousseau, Christiane + and Saint-Aubin, Yvan + and Stern, Manfred}, + title={Bildkompression: Iterierte Funktionensysteme}, + bookTitle={Mathematik und Technologie}, + year={2012}, + publisher={Springer Berlin Heidelberg}, + address={Berlin, Heidelberg}, + pages={341--386}, + abstract={Dieses Kapitel kann in ein bis zwei Wochen Vorlesungen behandelt werden. Steht nur eine Woche zur Verfugung, dann konnen Sie kurz die Einfuhrung behandeln (Abschnitt 11.1) und anschlie{\ss}end ausf{\"u}hrlich den Begriff des Attraktors eines iterierten Funktionensystems betrachten (Abschnitt 11.3), wobei Sie sich auf das Sierpi{\'{n}}ski- Dreieck (Beispiel 11.5) konzentrieren. Beweisen Sie den Satz {\"u}ber die Konstruktion von affinen Transformationen, die drei Punkte der Ebene auf drei Punkte der Ebene abbilden und diskutieren Sie die speziellen affinen Transformationen, die h{\"a}ufig bei iterierten Funktionensystemen verwendet werden (Abschnitt 11.2).}, + isbn={978-3-642-30092-9}, + doi={10.1007/978-3-642-30092-9_11}, + url={https://doi.org/10.1007/978-3-642-30092-9_11} +} + + diff --git a/buch/papers/ifs/teil0.tex b/buch/papers/ifs/teil0.tex index d61c013..7cb218f 100644 --- a/buch/papers/ifs/teil0.tex +++ b/buch/papers/ifs/teil0.tex @@ -7,6 +7,6 @@ \rhead{Was ist ein Iteriertes Funktionsschema} Mit der Hilfe von Iterierten Funktionsschemata mit nur wenigen Funktionen, komplexe Bilder beschreiben. In der Regel sind diese Bilder Fraktale. -Wie es dazu kommt, und wie man mit IFS auch Bilder komprimieren kann, wollen wir im folgenden Kapitel untersuchen. +Wie es dazu kommt, und wie man mit IFS auch Bilder komprimieren kann, wollen wir in diesem Kapitel untersuchen. diff --git a/buch/papers/ifs/teil1.tex b/buch/papers/ifs/teil1.tex index f02aff6..54089ec 100644 --- a/buch/papers/ifs/teil1.tex +++ b/buch/papers/ifs/teil1.tex @@ -8,10 +8,9 @@ \rhead{Problemstellung} Bevor wir die IFS genauer ansehen, schauen wir uns Fraktale genauer an. -\subsection{Was sind Fraktale? -\label{ifs:subsection:finibus}} -Ãœber die genaue Definition von Fraktalen sind sich die Mathematiker noch nicht einig. -In diesem Kapitel orientieren wir uns an den Eigenschaften welche Kenneth Falconer in seinem Buch Fractal Geometry beschreibt. + +Ãœber die genaue Definition von Fraktalen sind sich die Mathematiker nicht einig. +In diesem Kapitel orientieren wir uns an den Eigenschaften welche Kenneth Falconer in seinem Buch Fractal Geometry \cite{ifs:fractal-geometry} beschreibt. Von einem Fraktal $F$ können wir folgende Eigenschaften erwarten: \begin{enumerate} \item $F$ hat eine unendlich feine Struktur @@ -23,8 +22,8 @@ Von einem Fraktal $F$ können wir folgende Eigenschaften erwarten: \subsection{Koch Kurve \label{ifs:subsection:lilkoch}} Diese Eigenschaften möchten wir nun anhand der Koch Kurve näher anschauen. -In \ref{ifs:kochkurve8} sehen wir die Koch Kurve. Wie man schon erahnen kann, besteht die aus lauter kleineren Kopien von sich selber. -Den Konstruktionsvorgang sehen wir in \ref{ifs:kochconst}. +In \ref{ifs:kochkurve8} sehen wir die Koch Kurve. Wie man schon erahnen kann, besteht sie aus lauter kleineren Kopien von sich selber. +Den Konstruktionsvorgang ist in Abbildung \ref{ifs:kochconst} dargestellt. Gestartet wird mit einer einzelnen Strecke der Länge $a$. Diese wird in ersten Schritt mit vier gleich langen Streckenabschnitte der Länge $\frac{a}{3}$ ersetzt. In \ref{ifs:kochconstb} ist die Anordnung dieser vier Streckenabschnitte ersichtlich. @@ -33,14 +32,13 @@ Die Kurve besteht also aus vier kleineren Kopien von der ganzen Kurve, was auch \begin{figure} - \label{ifs:kochkurve8} \centering \includegraphics{papers/ifs/images/koch8} \caption{Koch Kurve} + \label{ifs:kochkurve8} \end{figure} \begin{figure} - \label{ifs:kochconst} \centering \subfigure[]{ \label{ifs:kochconsta} @@ -52,7 +50,7 @@ Die Kurve besteht also aus vier kleineren Kopien von der ganzen Kurve, was auch \label{kochconstc} \includegraphics[width=0.32\textwidth]{papers/ifs/images/koch2}} \caption{(a) Start (b) 1. Iteration (c) 2. Iteration} - \label{fig:foobar} + \label{ifs:kochconst} \end{figure} Die resultierende Kurve hat ein paar interessante Eigenschaften. @@ -80,7 +78,7 @@ Wie wir sehen ist die Kochkurve ein Konstrukt mit endlicher Fläche, aber unendl Zu guter Letzt bestimmen wir die Dimension der Kurve. Es gibt viele verschiedene Arten die Dimension zu definieren. Diese können dann auch unterschiedliche Resultate liefern. Vor allem im Zusammenhang mit Fraktalen findet man in der Literatur viele verschiedene Arten. -In diesem Beispiel werden wir die Ähnlichkeits-Dimension. +In diesem Beispiel werden wir die Ähnlichkeits-Dimension \cite{ifs:fractal-geometry}. \begin{align*} D = - \frac{log(N)}{log(\epsilon)} \end{align*} diff --git a/buch/papers/ifs/teil2.tex b/buch/papers/ifs/teil2.tex index d25004f..143317a 100644 --- a/buch/papers/ifs/teil2.tex +++ b/buch/papers/ifs/teil2.tex @@ -9,10 +9,10 @@ Wollen wir nun eine bestimmte Art anschauen, wie man Fraktale machen kann. Zur Veranschaulichung dieser Methode nehmen wir das Sierpinski Dreieck. \begin{figure} - \label{ifs:sierpinski10} \centering \includegraphics[width=0.5\textwidth]{papers/ifs/images/sierpinski} \caption{Sierpinski-Dreieck} + \label{ifs:sierpinski10} \end{figure} Wenn man das Dreieck genau anschaut, erkennt man schnell, dass es aus drei kleineren Kopien seiner selbst besteht. Es ist also ein Selbstähnliches Konstrukt. @@ -71,8 +71,7 @@ Wendet man alle drei Funktionen auf das Sierpinski-Dreieck an, entsteht also wie X = \bigcup\limits_{i = 1}^{3} f_i(X) \end{align*} Man kann sogar noch einen Schritt weiter gehen, und sagen: Wenn wir die Funktionen auf eine beliebige Startmenge anwenden, konvergiert die Menge gegen das Sierpinski-Dreieck. -\begin{figure} - \label{ifs:sierpconst} +\begin{figure} \centering \subfigure[]{ \label{ifs:sierpconsta} @@ -88,6 +87,7 @@ Man kann sogar noch einen Schritt weiter gehen, und sagen: Wenn wir die Funktion \includegraphics[width=0.25\textwidth]{papers/ifs/images/sierpinski6}} \caption{Konstruktion eines Sierpinski-Dreiecks mit einem Schwarzen Quadrat als Start\\ (a) 1. Iteration (b) 2. Iteration (c) 3. Iteration (d) 5. Iteration} + \label{ifs:sierpconst} \end{figure} Im Beispiel der Abbildung \ref{ifs:sierpconst} sehen wir, wie das Bild nach jeder Iteration dem Sierpinski-Dreieck ähnlicher wird. Der Abstand zum Original wird immer kleiner, und konvergiert bei unendlich Iterationen gegen null. @@ -95,7 +95,7 @@ Der Abstand zum Original wird immer kleiner, und konvergiert bei unendlich Itera \subsection{Iterierte Funktionensysteme \label{ifs:subsection:bonorum}} In diesem Unterkapitel wollen wir die Erkenntnis, wie wir aus einer beliebigen Menge ein Sierpinski-Dreieck generieren können, verallgemeinern. -TODO TEXT + $S_1,...,S_n$ sind Kontraktionen auf die Menge $D \subset \mathbb{R}^n$. Es gilt \begin{align} @@ -185,26 +185,26 @@ Sie verkleinert und dreht das gesamte Bild und stellt es auf das Ende des Stiels $S_3$ bildet das gesamte Blatt auf das blaue Teilblatt unten Links ab. $S_4$ Spiegelt das Blatt und bildet es auf das magentafarbene Teilblatt ab. -Wir führen im Zusammenhang mit dem Barnsley-Farn noch eine weitere Methode ein, um IFS auszuführen. +Wir führen im Zusammenhang mit dem Barnsley-Farn \cite{ifs:barnsleyfern} noch eine weitere Methode ein, um IFS auszuführen. Bis jetzt wurde immer davon gesprochen, die Transformationen auf die gesamte Menge anzuwenden. Bei komplizierteren IFS welche viele Iterationen brauchen, bis man den Attraktor erkennen kann, ist diese Methode ziemlich rechenintensiv. -Eine Alternative ist das Chaos-Game. +Eine Alternative ist das Chaosspiel \cite{ifs:chaos}. Bei dieser Methode werden die Transformationen nicht auf die Menge angewendet, sondern nur auf einen einzelnen Punkt. Der Startpunkt kann dabei ein beliebiger Punkt in $E$ sein. Es wird bei jedem Iterationsschritt nur eine Transformation, welche zufällig gewählt wurde, angewendet. -Da, wie wir beim Barnsley-Farn gut sehen, dass nicht jede Transformation gleich viel des Bildes ausmacht, werden diese beim Chaos-Game gewichtet. +Da, wie wir beim Barnsley-Farn gut sehen, dass nicht jede Transformation gleich viel des Bildes ausmacht, werden diese beim Chaosspiel gewichtet. Die Gewichtung erfolgt über den Anteil der Gesamtmasse. Im Fall des Barnsley-Fern wird $S_1$ in $1\%$, $S_2$ in $85\%$ und $S_3 \& S_4$ in $7\%$ der Iterationen ausgeführt. -\begin{figure} - \label{ifs:farn} +\begin{figure} \centering \makebox[\textwidth][c]{ \includegraphics[width=1.4\textwidth]{papers/ifs/images/farn}} \caption{Barnsley-Farn} + \label{ifs:farn} \end{figure} \begin{figure} - \label{ifs:farncolor} \centering \includegraphics[width=0.7\textwidth]{papers/ifs/images/farncolor} \caption{Vier Transformationen des Barnsley-Farn} + \label{ifs:farncolor} \end{figure} diff --git a/buch/papers/ifs/teil3.tex b/buch/papers/ifs/teil3.tex index 515fd81..24f0751 100644 --- a/buch/papers/ifs/teil3.tex +++ b/buch/papers/ifs/teil3.tex @@ -9,7 +9,7 @@ Mit dem Prinzip dieser IFS ist es auch möglich Bilder zu Komprimieren. Diese Idee hatte der Mathematiker Michael Barnsley, welcher mit seinem Buch Fractals Everywhere einen wichtigen Beitrag zum Verständnis von Fraktalen geliefert hat. Das Ziel ist es ein IFS zu finden, welches das Bild als Attraktor hat. -In diesem Unterkapitel wollen wir eine Methode dafür anschauen. +In diesem Unterkapitel wollen wir eine Methode dafür anschauen.\cite{ifs:Rousseau2012} Bis jetzt wurde in Zusammenhang mit IFS immer erwähnt, dass die Transformationen auf die ganze Menge angewendet werden. @@ -17,10 +17,10 @@ Dies muss jedoch nicht so sein. Es gibt auch einen Attraktor, wenn die Transformationen nur Teile der Menge auf die ganze Menge abbilden. Diese Eigenschaft wollen wir uns in der Fraktalen Bildkompression zunutze machen. Sie ermöglicht uns Ähnlichkeiten zwischen kleineren Teilen des Bildes zunutze machen. -Es ist wohl nicht Falsch zu sagen, dass Ähnlichkeiten zur gesamten Menge, wie wir sie zum Beispiel beim Barnsley Fern gesehen haben, bei Bilder aus dem Alltag eher selten anzutreffen sind. +Es ist wohl nicht falsch zu sagen, dass Ähnlichkeiten zur gesamten Menge, wie wir sie zum Beispiel beim Barnsley Farn gesehen haben, bei Bilder aus dem Alltag eher selten anzutreffen sind. Doch wie Finden wir die richtigen Affinen Transformationen, welche als IFS das Bild als Attraktor haben? -\subsection{Titel +\subsection{das Kompressionsverfahren \label{ifs:subsection:malorum}} In der Beschreibung des Verfahrens wird sich auf Graustufenbilder bezogen. Wie das Verfahren für Farbbilder verwendet werden kann, wird später erläutert. @@ -114,21 +114,20 @@ Als Startbild wird ein mittelgraues 360x360px Bild gewählt, Abbildung \ref{ifs: Nun lassen wir das IFS laufen. Wie wir in Abbildung \ref{ifs:rappirecoa} sehen, ist schon nach der ersten Iteration das Bild schon erkennbar. Nach der fünften Iteration , Abbildung \ref{ifs:rappirecoc} gibt es fast keinen Unterschied mehr zur letzten Iteration, wir können die Rekonstruktion beenden. -\begin{figure} - \label{ifs:original} +\begin{figure} \centering \includegraphics[width=0.4\textwidth]{papers/ifs/images/original} \caption{Original Bild von Rapperswil} + \label{ifs:original} \end{figure} \begin{figure} - \label{ifs:bild0} \centering \includegraphics[width=0.4\textwidth]{papers/ifs/images/rapperswil} \caption{Startbild} + \label{ifs:bild0} \end{figure} \begin{figure} - \label{ifs:rappireco} \centering \subfigure[]{ \label{ifs:rappirecoa} @@ -140,4 +139,5 @@ Nach der fünften Iteration , Abbildung \ref{ifs:rappirecoc} gibt es fast keinen \label{ifs:rappirecoc} \includegraphics[width=0.32\textwidth]{papers/ifs/images/rapperswil04}} \caption{(a) 1. Iteration (b) 2. Iteration (c) 5. Iteration} + \label{ifs:rappireco} \end{figure} -- cgit v1.2.1 From 77ba89eb398fbb3d47a55280fbc0983f42629a15 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Alain Date: Sun, 13 Jun 2021 22:35:03 +0200 Subject: removed build-files --- buch/.gitignore | 16 + buch/buch-blx.bib | 11 - buch/buch.aux | 956 -------------- buch/buch.bbl | 20 - buch/buch.blg | 74 -- buch/buch.idx | 167 --- buch/buch.log | 3498 -------------------------------------------------- buch/buch.out | 234 ---- buch/buch.pdf | Bin 1412544 -> 2646094 bytes buch/buch.run.xml | 521 -------- buch/buch.synctex.gz | Bin 2189601 -> 0 bytes buch/buch.toc | 394 ------ buch/buch1-blx.aux | 15 - buch/buch10-blx.aux | 13 - buch/buch11-blx.aux | 13 - buch/buch2-blx.aux | 13 - buch/buch3-blx.aux | 13 - buch/buch4-blx.aux | 13 - buch/buch5-blx.aux | 13 - buch/buch6-blx.aux | 12 - buch/buch7-blx.aux | 13 - buch/buch8-blx.aux | 13 - buch/buch9-blx.aux | 13 - buch/test1.tex | 93 -- 24 files changed, 16 insertions(+), 6112 deletions(-) create mode 100644 buch/.gitignore delete mode 100644 buch/buch-blx.bib delete mode 100644 buch/buch.aux delete mode 100644 buch/buch.bbl delete mode 100644 buch/buch.blg delete mode 100644 buch/buch.idx delete mode 100644 buch/buch.log delete mode 100644 buch/buch.out delete mode 100644 buch/buch.run.xml delete mode 100644 buch/buch.synctex.gz delete mode 100644 buch/buch.toc delete mode 100644 buch/buch1-blx.aux delete mode 100644 buch/buch10-blx.aux delete mode 100644 buch/buch11-blx.aux delete mode 100644 buch/buch2-blx.aux delete mode 100644 buch/buch3-blx.aux delete mode 100644 buch/buch4-blx.aux delete mode 100644 buch/buch5-blx.aux delete mode 100644 buch/buch6-blx.aux delete mode 100644 buch/buch7-blx.aux delete mode 100644 buch/buch8-blx.aux delete mode 100644 buch/buch9-blx.aux delete mode 100644 buch/test1.tex diff --git a/buch/.gitignore b/buch/.gitignore new file mode 100644 index 0000000..3c3ac3d --- /dev/null +++ b/buch/.gitignore @@ -0,0 +1,16 @@ +*.aux +*.bbl +*.bib +*.blg +*.idx +*.ilg +*.ind +*.log +*.out +*.rpt +buch*.pdf +*.run.xml +*.toc +.build/ +*.synctex.gz +*.DS_Store \ No newline at end of file diff --git a/buch/buch-blx.bib b/buch/buch-blx.bib deleted file mode 100644 index 21bae92..0000000 --- a/buch/buch-blx.bib +++ /dev/null @@ -1,11 +0,0 @@ -@Comment{$ biblatex control file $} -@Comment{$ biblatex bcf format version 3.6 $} -% Do not modify this file! -% -% This is an auxiliary file used by the 'biblatex' package. -% This file may safely be deleted. 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}}{chapter*.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {part}{I\hspace {1em}Grundlagen}{3}{part.1}\protected@file@percent } -\newlabel{chapter:einleitung}{{I}{5}{Einleitung}{chapter*.3}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {chapter}{Einleitung}{5}{chapter*.3}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {chapter}{\numberline {1}Zahlen }{9}{chapter.1}\protected@file@percent } -\@writefile{lof}{\addvspace {10\p@ }} -\@writefile{lot}{\addvspace {10\p@ }} -\newlabel{buch:chapter:zahlen}{{1}{9}{Zahlen}{chapter.1}{}} -\newlabel{buch:section:natuerliche-zahlen}{{1.1}{9}{Natürliche Zahlen}{section.1.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {1.1}Nat\IeC {\"u}rliche Zahlen }{9}{section.1.1}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Peano-Axiome}{9}{section*.4}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Vollst\IeC {\"a}ndige Induktion}{10}{section*.5}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Addition}{10}{section*.6}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Multiplikation}{10}{section*.7}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:zahlen:multiplikation-rekursion}{{1.1}{10}{Multiplikation}{equation.1.1.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Rechenregeln}{10}{section*.8}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Teilbarkeit}{11}{section*.9}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Konstruktion der nat\IeC {\"u}rlichen Zahlen aus der Mengenlehre}{11}{section*.10}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Nat\IeC {\"u}rliche Zahlen als \IeC {\"A}quivalenzklassen}{12}{section*.11}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:section:ganze-zahlen}{{1.2}{12}{Ganze Zahlen}{section.1.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {1.2}Ganze Zahlen }{12}{section.1.2}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Paare von nat\IeC {\"u}rlichen Zahlen}{12}{section*.12}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:zahlen:ganze-rechenregeln}{{1.2}{13}{Paare von natürlichen Zahlen}{equation.1.2.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{\IeC {\"A}quivalenzrelation}{13}{section*.13}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:zahlen:ganz-aquivalenz}{{1.3}{13}{Äquivalenzrelation}{equation.1.2.3}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Entgegengesetzter Wert}{13}{section*.14}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:zahlen:eqn:entgegengesetzt}{{1.4}{13}{Entgegengesetzter Wert}{equation.1.2.4}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{L\IeC {\"o}sung von Gleichungen}{13}{section*.15}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Ring}{14}{section*.16}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:section:rationale-zahlen}{{1.3}{14}{Rationale Zahlen}{section.1.3}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {1.3}Rationale Zahlen }{14}{section.1.3}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Br\IeC {\"u}che}{14}{section*.17}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{K\IeC {\"u}rzen}{15}{section*.18}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Kehrwert}{15}{section*.19}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{L\IeC {\"o}sung von linearen Gleichungen}{15}{section*.20}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{K\IeC {\"o}rper}{15}{section*.21}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:section:reelle-zahlen}{{1.4}{16}{Reelle Zahlen}{section.1.4}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {1.4}Reelle Zahlen }{16}{section.1.4}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:section:komplexe-zahlen}{{1.5}{16}{Komplexe Zahlen}{section.1.5}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {1.5}Komplexe Zahlen }{16}{section.1.5}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:zahlen:eqn:igleichung}{{1.5}{16}{Komplexe Zahlen}{equation.1.5.5}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Imagin\IeC {\"a}re und komplexe Zahlen}{17}{section*.22}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:zahlen:cregeln}{{1.6}{17}{Imaginäre und komplexe Zahlen}{equation.1.5.6}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Real- und Imagin\IeC {\"a}rteil}{17}{section*.23}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Komplexe Konjugation}{17}{section*.24}\protected@file@percent } -\abx@aux@cite{buch:ebbinghaus} -\abx@aux@segm{1}{0}{buch:ebbinghaus} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Betrag}{18}{section*.25}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Division}{18}{section*.26}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Gausssche Zahlenebene}{18}{section*.27}\protected@file@percent } -\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {1.1}{\ignorespaces Argument und Betrag einer komplexen Zahl $z=a+ib$ in der Gaussschen Zahlenebene \relax }}{19}{figure.caption.28}\protected@file@percent } -\providecommand*\caption@xref[2]{\@setref\relax\@undefined{#1}} -\newlabel{buch:zahlen:cfig}{{1.1}{19}{Argument und Betrag einer komplexen Zahl $z=a+ib$ in der Gaussschen Zahlenebene \relax }{figure.caption.28}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Geometrische Interpretation der Rechenoperationen}{19}{section*.29}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Algebraische Vollst\IeC {\"a}ndigkeit}{19}{section*.30}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Quaternionen und Octonionen}{20}{section*.31}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:zahlen:eqn:quaternionenregeln}{{1.7}{20}{Quaternionen und Octonionen}{equation.1.5.7}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {chapter}{\numberline {2}Vektoren und Matrizen }{23}{chapter.2}\protected@file@percent } -\@writefile{lof}{\addvspace {10\p@ }} -\@writefile{lot}{\addvspace {10\p@ }} -\newlabel{buch:chapter:vektoren-und-matrizen}{{2}{23}{Vektoren und Matrizen}{chapter.2}{}} -\newlabel{buch:grundlagen:section:linearealgebra}{{2.1}{23}{Lineare Algebra}{section.2.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {2.1}Lineare Algebra }{23}{section.2.1}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:grundlagen:subsection:vektoren}{{2.1.1}{23}{Vektoren}{subsection.2.1.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {2.1.1}Vektoren }{23}{subsection.2.1.1}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Zeilen- und Spaltenvektoren}{23}{section*.32}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:vektoren-und-matrizen:eqn:vrgesetze}{{2.1}{24}{Zeilen- und Spaltenvektoren}{equation.2.1.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Standardbasisvektoren}{24}{section*.33}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Vektorraum}{24}{section*.34}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Gleichungssysteme in Vektorform}{25}{section*.35}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:vektoren-und-matrizen:eqn:vektorform}{{2.2}{25}{Gleichungssysteme in Vektorform}{equation.2.1.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Lineare Abh\IeC {\"a}ngigkeit}{26}{section*.36}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:vektoren-und-matrizen:eqn:linabhkomb}{{2.3}{26}{Lineare Abhängigkeit}{equation.2.1.3}{}} -\newlabel{buch:vektoren-und-matrizen:eqn:linabhkomb}{{2.1.1}{26}{Lineare Abhängigkeit}{equation.2.1.3}{}} -\newlabel{buch:vektoren-und-matrizen:eqn:linabhdef}{{2.4}{26}{}{equation.2.1.4}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Basis}{26}{section*.37}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Unterr\IeC {\"a}ume}{26}{section*.38}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:grundlagen:subsection:matrizen}{{2.1.2}{27}{Matrizen}{subsection.2.1.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {2.1.2}Matrizen }{27}{subsection.2.1.2}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Definition einer Matrix}{27}{section*.39}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Addition und Multiplikation mit Skalaren}{27}{section*.40}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Multiplikation}{28}{section*.41}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:vektoren-unbd-matrizen:eqn:matrixmultiplikation}{{2.5}{28}{}{equation.2.1.5}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Einheitsmatrix}{28}{section*.42}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:grundlagen:subsection:gleichungssyteme}{{2.1.3}{28}{Gleichungssysteme}{subsection.2.1.3}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {2.1.3}Gleichungssysteme }{28}{subsection.2.1.3}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Eindeutige L\IeC {\"o}sung}{28}{section*.43}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:grundlagen:eqn:homogenessystem}{{2.6}{28}{Eindeutige Lösung}{equation.2.1.6}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Inhomogene und homogene Gleichungssysteme}{29}{section*.44}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Gauss-Algorithmus}{29}{section*.45}\protected@file@percent } -\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {2.1}{\ignorespaces Zweckm\IeC {\"a}ssiger Ablauf der Berechnung des Gauss-Algorithmus. Falls in einer Spalte kein weiteres von $0$ verschiedenes Pivotelement zur Verf\IeC {\"u}gung steht, wird die Zeile \IeC {\"u}bersprungen. Weisse Felder enthalten $0$, dunkelgraue $1$. Die roten Kreise bezeichnen Pivot-Elemente, die blauen Felder die mit einer Zeilensubtraktion zu $0$ gemacht werden sollen. \relax }}{30}{figure.caption.46}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:grundlagen:fig:gaussalgorithmus}{{2.1}{30}{Zweckmässiger Ablauf der Berechnung des Gauss-Algorithmus. Falls in einer Spalte kein weiteres von $0$ verschiedenes Pivotelement zur Verfügung steht, wird die Zeile übersprungen. Weisse Felder enthalten $0$, dunkelgraue $1$. Die roten Kreise bezeichnen Pivot-Elemente, die blauen Felder die mit einer Zeilensubtraktion zu $0$ gemacht werden sollen. \relax }{figure.caption.46}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{L\IeC {\"o}sungsmenge}{31}{section*.47}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Inverse Matrix}{31}{section*.48}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Determinante}{32}{section*.49}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:grundlagen:subsection:lineare-abbildungen}{{2.1.4}{32}{Lineare Abbildungen}{subsection.2.1.4}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {2.1.4}Lineare Abbildungen }{32}{subsection.2.1.4}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Definition}{32}{section*.50}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Matrix}{33}{section*.51}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Basiswechsel}{33}{section*.52}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:vektoren-und-matrizen:eqn:basiswechselgleichung}{{2.8}{33}{Basiswechsel}{equation.2.1.8}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Umkehrabbbildung}{34}{section*.53}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Kern und Bild}{34}{section*.54}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Rang und Defekt}{35}{section*.55}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Quotient}{35}{section*.56}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:section:skalarprodukt}{{2.2}{35}{Skalarprodukt}{section.2.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {2.2}Skalarprodukt }{35}{section.2.2}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:bilinearformen}{{2.2.1}{36}{Bilinearformen und Skalarprodukte}{subsection.2.2.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {2.2.1}Bilinearformen und Skalarprodukte }{36}{subsection.2.2.1}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Symmetrische bilineare Funktionen}{36}{section*.57}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Positiv definite Bilinearformen und Skalarprodukt}{36}{section*.58}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Dreiecksungleichung}{37}{section*.59}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Polarformel}{38}{section*.60}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:grundlagen:eqn:polarformel}{{2.9}{38}{Polarformel}{equation.2.2.9}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Komplexe Vektorr\IeC {\"a}ume und Sesquilinearformen}{38}{section*.61}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:orthonormalbasis}{{2.2.2}{39}{Orthognormalbasis}{subsection.2.2.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {2.2.2}Orthognormalbasis }{39}{subsection.2.2.2}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Gram-Matrix}{39}{section*.62}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Orthonormalbasis}{39}{section*.63}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:grundlagen:eqn:koordinaten-in-orthonormalbasis}{{2.10}{39}{Orthonormalbasis}{equation.2.2.10}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Gram-Schmidt-Orthonormalisierung}{39}{section*.64}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Orthogonalisierung}{40}{section*.65}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:grundlagen:eqn:orthogonal-basiszerlegung}{{2.11}{40}{Orthogonalisierung}{equation.2.2.11}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Orthonormalbasen in komplexen Vektorr\IeC {\"a}umen}{40}{section*.66}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:grundlagen:definition:selstadjungiert}{{2.22}{40}{}{satz.2.22}{}} -\newlabel{buch:subsection:symmetrisch-und-selbstadjungiert}{{2.2.3}{40}{Symmetrische und selbstadjungierte Abbilungen}{subsection.2.2.3}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {2.2.3}Symmetrische und selbstadjungierte Abbilungen }{40}{subsection.2.2.3}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Symmetrische Abbildungen}{41}{section*.67}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Selbstadjungierte Abbildungen}{41}{section*.68}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Die Adjungierte}{41}{section*.69}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:orthogonale-und-unitaere-matrizen}{{2.2.4}{42}{Orthogonale und unitäre Matrizen}{subsection.2.2.4}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {2.2.4}Orthogonale und unit\IeC {\"a}re Matrizen }{42}{subsection.2.2.4}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:orthogonale-unterraeume}{{2.2.5}{42}{Orthogonale Unterräume}{subsection.2.2.5}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {2.2.5}Orthogonale Unterr\IeC {\"a}ume }{42}{subsection.2.2.5}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:andere-normen}{{2.2.6}{42}{Andere Normen auf Vektorräumen}{subsection.2.2.6}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {2.2.6}Andere Normen auf Vektorr\IeC {\"a}umen }{42}{subsection.2.2.6}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{$l^1$-Norm}{42}{section*.70}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{$l^\infty $-Norm}{43}{section*.71}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Operatornorm}{43}{section*.72}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Normen auf Funktionenr\IeC {\"a}umen}{44}{section*.73}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:section:algebraische-Strukturen}{{2.3}{44}{Algebraische Strukturen}{section.2.3}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {2.3}Algebraische Strukturen }{44}{section.2.3}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:grundlagen:subsection:gruppen}{{2.3.1}{44}{Gruppen}{subsection.2.3.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {2.3.1}Gruppen }{44}{subsection.2.3.1}\protected@file@percent } -\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {2.2}{\ignorespaces \IeC {\"U}bersicht \IeC {\"u}ber die verschiedenen algebraischen Strukturen, die in Abschnitt~\ref {buch:section:algebraische-Strukturen} zusammengestellt werden. \relax }}{45}{figure.caption.74}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:vektorenmatrizen:fig:strukturen}{{2.2}{45}{Ãœbersicht über die verschiedenen algebraischen Strukturen, die in Abschnitt~\ref {buch:section:algebraische-Strukturen} zusammengestellt werden. \relax }{figure.caption.74}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Beispiele von Gruppen}{46}{section*.75}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Einige einfache Rechenregeln in Gruppen}{47}{section*.76}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:vektorenmatrizen:satz:gruppenregeln}{{2.33}{47}{}{satz.2.33}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Homomorphismen}{47}{section*.77}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Normalteiler}{48}{section*.78}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Faktorgruppen}{48}{section*.79}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Darstellungen}{49}{section*.80}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:vektorenmatrizen:def:darstellung}{{2.38}{49}{}{satz.2.38}{}} -\newlabel{buch:grundlagen:subsection:ringe}{{2.3.2}{49}{Ringe und Moduln}{subsection.2.3.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {2.3.2}Ringe und Moduln }{49}{subsection.2.3.2}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Definition eines Rings}{49}{section*.81}\protected@file@percent } -\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {2.3}{\ignorespaces Der Ring der ganzen Gausschen Zahlen besteht aus den ganzahligen Gitterpunkten in der Gausschen Zahlenebene \relax }}{50}{figure.caption.83}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:vektorenmatrizen:fig:ganzgauss}{{2.3}{50}{Der Ring der ganzen Gausschen Zahlen besteht aus den ganzahligen Gitterpunkten in der Gausschen Zahlenebene \relax }{figure.caption.83}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Beispiele von Ringen}{50}{section*.82}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Einheiten}{51}{section*.84}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Nullteiler}{51}{section*.85}\protected@file@percent } -\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {2.4}{\ignorespaces Ideale im Ring der ganzen Gaussschen Zahlen $\mathbb {Z}[i]$. F\IeC {\"u}r jedes Element $r\in \mathbb {Z}[i]$ ist die Menge $r\mathbb {Z}[i]$ ein ein Ideal in $\mathbb {Z}[i]$. Links das Ideal $(1+2i)\mathbb {Z}[i]$ (blau), rechts das Ideal $(1+i)\mathbb {Z}[i]$ (rot). \relax }}{52}{figure.caption.88}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:vektorenmatrizen:fig:ideale}{{2.4}{52}{Ideale im Ring der ganzen Gaussschen Zahlen $\mathbb {Z}[i]$. Für jedes Element $r\in \mathbb {Z}[i]$ ist die Menge $r\mathbb {Z}[i]$ ein ein Ideal in $\mathbb {Z}[i]$. Links das Ideal $(1+2i)\mathbb {Z}[i]$ (blau), rechts das Ideal $(1+i)\mathbb {Z}[i]$ (rot). \relax }{figure.caption.88}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Homomorphismus}{52}{section*.86}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Ideale}{52}{section*.87}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:grundlagen:subsection:algebren}{{2.3.3}{53}{Algebren}{subsection.2.3.3}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {2.3.3}Algebren }{53}{subsection.2.3.3}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:vektorenmatrizen:eqn:algebrakommutativ}{{2.12}{53}{Algebren}{equation.2.3.12}{}} -\newlabel{buch:vektorenmatrizen:eqn:algebralinear}{{2.13}{53}{Algebren}{equation.2.3.13}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Die Algebra der Funktionen $\Bbbk ^X$}{54}{section*.89}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Die Algebra der stetigen Funktionen $C([a,b])$}{54}{section*.90}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:koerper}{{2.3.4}{54}{Körper}{subsection.2.3.4}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {2.3.4}K\IeC {\"o}rper }{54}{subsection.2.3.4}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:section:hadamard-algebra}{{2.4}{55}{Hadamard-Algebra}{section.2.4}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {2.4}Hadamard-Algebra }{55}{section.2.4}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:vektorenmatrizen:subsection:hadamard-produkt}{{2.4.1}{55}{Hadamard-Produkt}{subsection.2.4.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {2.4.1}Hadamard-Produkt }{55}{subsection.2.4.1}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:vektorenmatrizen:subsection:vertraeglichkeit}{{2.4.2}{56}{Hadamard-Produkt und Matrizenalgebra}{subsection.2.4.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {2.4.2}Hadamard-Produkt und Matrizenalgebra }{56}{subsection.2.4.2}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Unvertr\IeC {\"a}glichkeit von Hadamard- und Matrizen-Produkt}{56}{section*.91}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Einbettung der Hadamard-Algebra ein eine Matrizenalgebra}{56}{section*.92}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Beispiel: Faltung und Fourier-Theorie}{57}{section*.93}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:vektorenmatrizen:subsection:weitere}{{2.4.3}{57}{Weitere Verknüpfungen}{subsection.2.4.3}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {2.4.3}Weitere Verkn\IeC {\"u}pfungen }{57}{subsection.2.4.3}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Transposition}{57}{section*.94}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Frobeniusnorm}{57}{section*.95}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Skalarprodukt}{58}{section*.96}\protected@file@percent } -\newlabel{1001}{{2.1}{58}{Ãœbungsaufgaben}{problemcounter.2.1}{}} -\newlabel{buch:1001:inverse}{{2.14}{59}{Ãœbungsaufgaben}{equation.2.4.14}{}} -\newlabel{1002}{{2.2}{59}{Ãœbungsaufgaben}{problemcounter.2.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {chapter}{\numberline {3}Polynome }{61}{chapter.3}\protected@file@percent } -\@writefile{lof}{\addvspace {10\p@ }} -\@writefile{lot}{\addvspace {10\p@ }} -\newlabel{buch:chapter:polynome}{{3}{61}{Polynome}{chapter.3}{}} -\newlabel{buch:eqn:polynome:polynom}{{3.1}{61}{Polynome}{equation.3.0.1}{}} -\newlabel{buch:eqn:polynome:beispiel}{{3.2}{61}{Polynome}{equation.3.0.2}{}} -\newlabel{buch:eqn:polynome:basic}{{3.3}{61}{Polynome}{equation.3.0.3}{}} -\newlabel{buch:eqn:polynome:faltung}{{3.4}{62}{Polynome}{equation.3.0.4}{}} -\newlabel{buch:section:polynome:definitionen}{{3.1}{62}{Definitionen}{section.3.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {3.1}Definitionen }{62}{section.3.1}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:polynome:skalare}{{3.1.1}{62}{Skalare}{subsection.3.1.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {3.1.1}Skalare }{62}{subsection.3.1.1}\protected@file@percent } -\newlabel{summenzeichenkonvention}{{3.1.1}{63}{Skalare}{satz.3.1}{}} -\newlabel{buch:subsection:polynome:ring}{{3.1.2}{63}{Der Polynomring}{subsection.3.1.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {3.1.2}Der Polynomring }{63}{subsection.3.1.2}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:polynome:grad}{{3.1.3}{64}{Grad}{subsection.3.1.3}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {3.1.3}Grad }{64}{subsection.3.1.3}\protected@file@percent } -\newlabel{lemma:rechenregelnfuerpolynomgrad}{{3.3}{64}{}{satz.3.3}{}} -\newlabel{buch:eqn:polynome:gradsumme}{{3.5}{64}{}{equation.3.1.5}{}} -\newlabel{buch:eqn:polynome:gradprodukt}{{3.6}{64}{}{equation.3.1.6}{}} -\newlabel{buch:eqn:polynome:gradskalar}{{3.7}{64}{}{equation.3.1.7}{}} -\newlabel{buch:eqn:definitionen:nullteilerbeispiel}{{3.8}{65}{Grad}{equation.3.1.8}{}} -\newlabel{buch:eqn:polynome:gradsummeexakt}{{3.9}{65}{}{equation.3.1.9}{}} -\newlabel{buch:eqn:polynome:gradproduktexakt}{{3.10}{65}{}{equation.3.1.10}{}} -\newlabel{buch:eqn:polynome:gradskalarexakt}{{3.11}{65}{}{equation.3.1.11}{}} -\newlabel{buch:def:definitionen:polynomfilterung}{{3.6}{65}{}{satz.3.6}{}} -\newlabel{buch:subsection:polynome:teilbarkeit}{{3.1.4}{66}{Teilbarkeit}{subsection.3.1.4}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {3.1.4}Teilbarkeit }{66}{subsection.3.1.4}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Polynomdivision}{66}{section*.98}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:polynome:eqn:divisionsaufgabe}{{3.12}{66}{Polynomdivision}{equation.3.1.12}{}} -\newlabel{buch:polynome:eqn:divisionsaufgabe}{{3.13}{67}{Polynomdivision}{equation.3.1.13}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Euklidische Ringe und Faktorzerlegung}{67}{section*.99}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:20-polynome:def:euklidischerring-2}{{2}{67}{}{Item.22}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Irreduzible Polynome}{68}{section*.100}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Faktorisierung in einem Polynomring}{68}{section*.101}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:polynome:potenzreihen}{{3.1.5}{68}{Formale Potenzreihen}{subsection.3.1.5}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {3.1.5}Formale Potenzreihen }{68}{subsection.3.1.5}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:section:polynome:vektoren}{{3.2}{68}{Polynome als Vektoren}{section.3.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {3.2}Polynome als Vektoren }{68}{section.3.2}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:polynome:beliebigergrad}{{3.2.1}{69}{Polynome beliebigen Grades}{subsection.3.2.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {3.2.1}Polynome beliebigen Grades }{69}{subsection.3.2.1}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:polynome:multiplikativestruktur}{{3.2.2}{70}{Multiplikative Struktur}{subsection.3.2.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {3.2.2}Multiplikative Struktur }{70}{subsection.3.2.2}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:polynome:section:matrizen}{{3.3}{70}{Polynommultiplikation mit Matrizen}{section.3.3}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {3.3}Polynommultiplikation mit Matrizen }{70}{section.3.3}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:polynome:section:minimalpolynom}{{3.4}{70}{Minimalpolynom}{section.3.4}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {3.4}Minimalpolynom }{70}{section.3.4}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {chapter}{\numberline {4}Endliche K\IeC {\"o}rper }{71}{chapter.4}\protected@file@percent } -\@writefile{lof}{\addvspace {10\p@ }} -\@writefile{lot}{\addvspace {10\p@ }} -\newlabel{buch:chapter:endliche-koerper}{{4}{71}{Endliche Körper}{chapter.4}{}} -\newlabel{buch:section:euklid}{{4.1}{71}{Der euklidische Algorithmus}{section.4.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {4.1}Der euklidische Algorithmus }{71}{section.4.1}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {4.1.1}Ganze Zahlen}{71}{subsection.4.1.1}\protected@file@percent } -\newlabel{lifting:euklid:raqb}{{4.1}{71}{Ganze Zahlen}{equation.4.1.1}{}} -\newlabel{buch:endlichekoerper:beispiel1}{{4.1.1}{72}{Ganze Zahlen}{equation.4.1.1}{}} -\newlabel{buch:endlichekoerper:subsection:matrixschreibweise}{{4.1.2}{73}{Matrixschreibweise}{subsection.4.1.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {4.1.2}Matrixschreibweise }{73}{subsection.4.1.2}\protected@file@percent } -\newlabel{lifting:euklid}{{4.2}{73}{Euklid}{satz.4.2}{}} -\newlabel{buch:endlichekoerper:subsection:matrixschreibweise}{{4.1.3}{74}{Vereinfachte Durchführung}{subsection.4.1.3}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {4.1.3}Vereinfachte Durchf\IeC {\"u}hrung }{74}{subsection.4.1.3}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:endlichekoerper:eqn:cdrekursion}{{4.2}{75}{Vereinfachte Durchführung}{equation.4.1.2}{}} -\newlabel{buch:endlichekoerper:eqn:cdinitial}{{4.3}{75}{Vereinfachte Durchführung}{equation.4.1.3}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {4.1.4}Polynome}{76}{subsection.4.1.4}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:section:galoiskoerper}{{4.2}{77}{Galois-Körper}{section.4.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {4.2}Galois-K\IeC {\"o}rper }{77}{section.4.2}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:arithmetik-modulo-p}{{4.2.1}{78}{Arithmetik modulo $p$}{subsection.4.2.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {4.2.1}Arithmetik modulo $p$ }{78}{subsection.4.2.1}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Restklassenring}{78}{section*.103}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Division in $\mathbb {Z}/n\mathbb {Z}$}{79}{section*.104}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:endliche-koerper:teilerfremd}{{4.4}{79}{Division in $\mathbb {Z}/n\mathbb {Z}$}{equation.4.2.4}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Der kleine Satz von Fermat}{80}{section*.105}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:endliche-koerper:satz:fermat}{{4.7}{80}{Kleiner Satz von Fermat}{satz.4.7}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Der Satz von Wilson}{81}{section*.106}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:charakteristik}{{4.2.2}{81}{Charakteristik}{subsection.4.2.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {4.2.2}Charakteristik }{81}{subsection.4.2.2}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Primk\IeC {\"o}rper}{82}{section*.107}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Teilbarkeit von Binomialkoeffizienten}{82}{section*.108}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:endliche-koerper:satz:binom}{{4.12}{82}{}{satz.4.12}{}} -\newlabel{buch:endliche-koerper:satz:binomk}{{4.13}{82}{}{satz.4.13}{}} -\newlabel{buch:endliche-koerper:eqn:a+b^p^k}{{4.5}{82}{}{equation.4.2.5}{}} -\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {4.1}{\ignorespaces Binomialkoeffizienten module $2$ im Pascal-Dreieck. Auf den rot hinterlegten Zeilen, die zu Exponenten der Form $2^k$ geh\IeC {\"o}ren, sind alle Koeffizienten ausser dem ersten und letzten durch $2$ teilbar. \relax }}{83}{figure.caption.109}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:endliche-koerper:fig:binomial2}{{4.1}{83}{Binomialkoeffizienten module $2$ im Pascal-Dreieck. Auf den rot hinterlegten Zeilen, die zu Exponenten der Form $2^k$ gehören, sind alle Koeffizienten ausser dem ersten und letzten durch $2$ teilbar. \relax }{figure.caption.109}{}} -\newlabel{buch:endliche-koerper:eqn:a+b^p}{{4.6}{83}{Teilbarkeit von Binomialkoeffizienten}{equation.4.2.6}{}} -\newlabel{buch:endliche-koerper:satz:binomFp}{{4.14}{83}{}{satz.4.14}{}} -\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {4.2}{\ignorespaces Binomialkoeffizienten module $5$ im Pascal-Dreieck. Die von $0$ verschiedenen Reste werden durch Farben dargestellt: $1=\text {schwarz}$, $2=\text {\color {farbe2}rot}$, $3=\text {\color {farbe3}gr\IeC {\"u}n}$, $4=\text {\color {farbe4}blau}$. Auf den gelb hinterlegten Zeilen, die zu Exponenten der Form $5^k$ geh\IeC {\"o}ren, sind alle Koeffizienten ausser dem ersten und letzten durch $5$ teilbar. \relax }}{84}{figure.caption.110}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:endliche-koerper:fig:binomial5}{{4.2}{84}{Binomialkoeffizienten module $5$ im Pascal-Dreieck. Die von $0$ verschiedenen Reste werden durch Farben dargestellt: $1=\text {schwarz}$, $2=\text {\color {farbe2}rot}$, $3=\text {\color {farbe3}grün}$, $4=\text {\color {farbe4}blau}$. Auf den gelb hinterlegten Zeilen, die zu Exponenten der Form $5^k$ gehören, sind alle Koeffizienten ausser dem ersten und letzten durch $5$ teilbar. \relax }{figure.caption.110}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Frobenius-Automorphismus}{84}{section*.111}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:endliche-koerper:fig:binomischeformel}{{4.7}{84}{Frobenius-Automorphismus}{equation.4.2.7}{}} -\newlabel{buch:section:wurzeln}{{4.3}{85}{Wurzeln}{section.4.3}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {4.3}Wurzeln }{85}{section.4.3}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:irreduziblepolynome}{{4.3.1}{85}{Irreduzible Polynome}{subsection.4.3.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {4.3.1}Irreduzible Polynome }{85}{subsection.4.3.1}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:koerpererweiterungen}{{4.3.2}{87}{Körpererweiterungen}{subsection.4.3.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {4.3.2}K\IeC {\"o}rpererweiterungen }{87}{subsection.4.3.2}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Erweiterung mit einem irreduziblen Polynom}{87}{section*.112}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:endlichekoerper:eqn:ausdruecke}{{4.8}{87}{Erweiterung mit einem irreduziblen Polynom}{equation.4.3.8}{}} -\newlabel{buch:endlichekoerper:eqn:reduktion}{{4.9}{87}{Erweiterung mit einem irreduziblen Polynom}{equation.4.3.9}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Matrixrealisierung der Multiplikation mit $\alpha $}{87}{section*.113}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Inverse}{88}{section*.114}\protected@file@percent } -\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {4.3}{\ignorespaces Additions- und Multiplikationstabelle f\IeC {\"u}r das Rechnen im Galois-K\IeC {\"o}rper $\mathbb {F}_7$. Die multiplikative Inverse eines Elements in $a\in \mathbb {F}_7^*$ findet man, indem man in der Multiplikationstabelle in der Zeile $a$ die Spalte mit der $1$ sucht, diese Spalte ist mit der multiplikativen Inversen von $a$ angeschrieben. \relax }}{90}{figure.caption.115}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:endlichekoerper:fig:additionmultiplikation}{{4.3}{90}{Additions- und Multiplikationstabelle für das Rechnen im Galois-Körper $\mathbb {F}_7$. Die multiplikative Inverse eines Elements in $a\in \mathbb {F}_7^*$ findet man, indem man in der Multiplikationstabelle in der Zeile $a$ die Spalte mit der $1$ sucht, diese Spalte ist mit der multiplikativen Inversen von $a$ angeschrieben. \relax }{figure.caption.115}{}} -\newlabel{buch:endlichekoerper:beispiel:inversemitmatrix}{{4.3.2}{90}{Inverse}{figure.caption.115}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Algebraische Konstruktion}{91}{section*.116}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Reduktion modulo $m$}{91}{section*.117}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Multiplikative Inverse}{92}{section*.118}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:zerfaellungskoerper}{{4.3.3}{94}{Zerfällungskörper}{subsection.4.3.3}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {4.3.3}Zerf\IeC {\"a}llungsk\IeC {\"o}rper }{94}{subsection.4.3.3}\protected@file@percent } -\newlabel{3004}{{4.1}{94}{Ãœbungsaufgaben}{problemcounter.4.1}{}} -\newlabel{3003}{{4.2}{96}{Ãœbungsaufgaben}{problemcounter.4.2}{}} -\newlabel{3002}{{4.3}{97}{Ãœbungsaufgaben}{problemcounter.4.3}{}} -\newlabel{3001}{{4.4}{97}{Ãœbungsaufgaben}{problemcounter.4.4}{}} -\newlabel{3005}{{4.5}{98}{Ãœbungsaufgaben}{problemcounter.4.5}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {chapter}{\numberline {5}Eigenwerte und Eigenvektoren }{101}{chapter.5}\protected@file@percent } -\@writefile{lof}{\addvspace {10\p@ }} -\@writefile{lot}{\addvspace {10\p@ }} -\newlabel{buch:chapter:eigenwerte-und-eigenvektoren}{{5}{101}{Eigenwerte und Eigenvektoren}{chapter.5}{}} -\newlabel{buch:section:grundlagen}{{5.1}{101}{Grundlagen}{section.5.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {5.1}Grundlagen }{101}{section.5.1}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:kern-und-bild}{{5.1.1}{101}{Kern und Bild von Matrixpotenzen}{subsection.5.1.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {5.1.1}Kern und Bild von Matrixpotenzen }{101}{subsection.5.1.1}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:eigenwerte:eqn:Jkchain}{{5.1}{102}{Kern und Bild von Matrixpotenzen}{equation.5.1.1}{}} -\newlabel{buch:eigenwerte:eqn:Kkchain}{{5.2}{102}{Kern und Bild von Matrixpotenzen}{equation.5.1.2}{}} -\newlabel{buch:eigenwerte:eqn:Jkchain}{{5.1.1}{102}{Kern und Bild von Matrixpotenzen}{equation.5.1.2}{}} -\newlabel{buch:eigenwerte:eqn:Kkchain}{{5.1.1}{102}{Kern und Bild von Matrixpotenzen}{equation.5.1.2}{}} -\newlabel{buch:eigenwerte:satz:ketten}{{5.2}{102}{}{satz.5.2}{}} -\newlabel{buch:eigenwerte:def:KundJ}{{5.4}{102}{}{satz.5.4}{}} -\newlabel{buch:subsection:invariante-unterraeume}{{5.1.2}{103}{Invariante Unterräume}{subsection.5.1.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {5.1.2}Invariante Unterr\IeC {\"a}ume }{103}{subsection.5.1.2}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:eigenwerte:satz:KJinvariant}{{5.6}{103}{}{satz.5.6}{}} -\newlabel{buch:eigenwerte:satz:fJinj}{{5.8}{103}{}{satz.5.8}{}} -\newlabel{buch:subsection:nilpotente-matrizen}{{5.1.3}{104}{Nilpotente Matrizen}{subsection.5.1.3}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {5.1.3}Nilpotente Matrizen }{104}{subsection.5.1.3}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:eigenwerte:satz:fJinj}{{5.1.3}{104}{Nilpotente Matrizen}{subsection.5.1.3}{}} -\newlabel{buch:eigenwerte:def:nilpotent}{{5.9}{104}{}{satz.5.9}{}} -\newlabel{buch:eigenwerte:satz:nnilpotent}{{5.10}{105}{}{satz.5.10}{}} -\newlabel{buch:eigenwerte:eqn:nnilpotent}{{5.3}{105}{}{equation.5.1.3}{}} -\newlabel{buch:eigenwerte:satz:allgnilpotent}{{5.12}{105}{}{satz.5.12}{}} -\newlabel{buch:eigenwerte:eqn:allgnilpotent}{{5.4}{105}{}{equation.5.1.4}{}} -\newlabel{buch:subsection:eigenwerte-und-eigenvektoren}{{5.1.4}{105}{Eigenwerte und Eigenvektoren}{subsection.5.1.4}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {5.1.4}Eigenwerte und Eigenvektoren }{105}{subsection.5.1.4}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:verallgemeinerte-eigenraeume}{{5.1.5}{107}{Verallgemeinerte Eigenräume}{subsection.5.1.5}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {5.1.5}Verallgemeinerte Eigenr\IeC {\"a}ume }{107}{subsection.5.1.5}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:zerlegung-in-invariante-unterraeume}{{5.1.6}{108}{Zerlegung in invariante Unterräume}{subsection.5.1.6}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {5.1.6}Zerlegung in invariante Unterr\IeC {\"a}ume }{108}{subsection.5.1.6}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:eigenwerte:satz:zerlegung-in-eigenraeume}{{5.17}{108}{}{satz.5.17}{}} -\newlabel{buch:subsection:das-charakteristische-polynom}{{5.1.7}{109}{Das charakteristische Polynom}{subsection.5.1.7}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {5.1.7}Das charakteristische Polynom }{109}{subsection.5.1.7}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:grundlagen:eqn:cayley-hamilton-beispiel}{{5.5}{110}{Das charakteristische Polynom}{equation.5.1.5}{}} -\newlabel{buch:section:normalformen}{{5.2}{111}{Normalformen}{section.5.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {5.2}Normalformen }{111}{section.5.2}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {5.2.1}Diagonalform}{111}{subsection.5.2.1}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:jordan-normalform}{{5.2.2}{111}{Jordan-Normalform}{subsection.5.2.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {5.2.2}Jordan-Normalform }{111}{subsection.5.2.2}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:eigenwerte:eqn:allgnilpotent}{{5.6}{112}{Jordan-Normalform}{equation.5.2.6}{}} -\newlabel{buch:eigenwerte:satz:jordannormalform}{{5.20}{113}{}{satz.5.20}{}} -\newlabel{buch:subsection:reelle-normalform}{{5.2.3}{114}{Reelle Normalform}{subsection.5.2.3}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {5.2.3}Reelle Normalform }{114}{subsection.5.2.3}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:obere-hessenberg-form}{{5.2.4}{114}{Obere Hessenberg-Form}{subsection.5.2.4}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {5.2.4}Obere Hessenberg-Form }{114}{subsection.5.2.4}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:section:funktionen-einer-matrix}{{5.3}{114}{Funktionen einer Matrix}{section.5.3}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {5.3}Funktionen einer Matrix }{114}{section.5.3}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:polynom-funktionen}{{5.3.1}{114}{Polynom-Funktionen}{subsection.5.3.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {5.3.1}Polynom-Funktionen }{114}{subsection.5.3.1}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:eigenwerte:eqn:Jnkpotenz}{{5.7}{114}{}{equation.5.3.7}{}} -\newlabel{buch:eigenwerte:eqn:Jnkpotenz}{{5.3.1}{115}{Polynom-Funktionen}{equation.5.3.7}{}} -\newlabel{buch:eigenwerte:eqn:nichtminimalpolynom}{{5.8}{116}{Polynom-Funktionen}{equation.5.3.8}{}} -\newlabel{buch:eigenwerte:satz:reduktion}{{5.26}{116}{}{satz.5.26}{}} -\newlabel{buch:subsection:approximation}{{5.3.2}{117}{Approximation von $f(A)$}{subsection.5.3.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {5.3.2}Approximation von $f(A)$ }{117}{subsection.5.3.2}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:potenzreihen}{{5.3.3}{118}{Potenzreihen}{subsection.5.3.3}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {5.3.3}Potenzreihen }{118}{subsection.5.3.3}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:eqn:gelfand-grenzwert}{{5.9}{118}{Potenzreihen}{equation.5.3.9}{}} -\newlabel{buch:definition:spektralradius}{{5.29}{118}{}{satz.5.29}{}} -\newlabel{buch:subsection:spektralradius}{{5.3.4}{118}{Gelfand-Radius und Eigenwerte}{subsection.5.3.4}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {5.3.4}Gelfand-Radius und Eigenwerte }{118}{subsection.5.3.4}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Spezialfall: Diagonalisierbare Matrizen}{118}{section*.121}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:spektralradius:eqn:eigenwerte}{{5.10}{119}{Spezialfall: Diagonalisierbare Matrizen}{equation.5.3.10}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Blockmatrizen}{119}{section*.122}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:spektralradius:eqn:blockmatrix}{{5.11}{119}{Blockmatrizen}{equation.5.3.11}{}} -\newlabel{buch:spektralradius:lemma:diagonalbloecke}{{5.30}{119}{}{satz.5.30}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Jordan-Bl\IeC {\"o}cke}{120}{section*.123}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:spektralradius:eqn:jordan}{{5.12}{120}{Jordan-Blöcke}{equation.5.3.12}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Iterationsfolgen}{120}{section*.124}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:spektralradius:satz:grenzwert}{{5.31}{120}{}{satz.5.31}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Der Satz von Gelfand}{121}{section*.125}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:satz:gelfand}{{5.32}{121}{Gelfand}{satz.5.32}{}} -\newlabel{buch:section:numerische-verfahren-eigenwerte}{{5.4}{122}{Numerische Verfahren zur Eigenwertbestimmung}{section.5.4}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {5.4}Numerische Verfahren zur Eigenwertbestimmung }{122}{section.5.4}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:section:spektraltheorie}{{5.5}{122}{Spektraltheorie}{section.5.5}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {5.5}Spektraltheorie }{122}{section.5.5}\protected@file@percent } -\newlabel{4001}{{5.1}{122}{Ãœbungsaufgaben}{problemcounter.5.1}{}} -\newlabel{4001:logvalue}{{5.13}{122}{Ãœbungsaufgaben}{equation.5.5.13}{}} -\newlabel{4002}{{5.2}{122}{Ãœbungsaufgaben}{problemcounter.5.2}{}} -\newlabel{4003}{{5.3}{123}{Ãœbungsaufgaben}{problemcounter.5.3}{}} -\newlabel{4003:potenz}{{5.14}{123}{Ãœbungsaufgaben}{equation.5.5.14}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {chapter}{\numberline {6}Permutationen }{125}{chapter.6}\protected@file@percent } -\@writefile{lof}{\addvspace {10\p@ }} -\@writefile{lot}{\addvspace {10\p@ }} -\newlabel{buch:chapter:permutationen}{{6}{125}{Permutationen}{chapter.6}{}} -\newlabel{buch:section:permutationen-einer-endlichen-menge}{{6.1}{125}{Permutationen einer endlichen Menge}{section.6.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {6.1}Permutationen einer endlichen Menge }{125}{section.6.1}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {6.1.1}Permutationen als $2\times n$-Matrizen}{125}{subsection.6.1.1}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:zyklenzerlegung}{{6.1.2}{126}{Zyklenzerlegung}{subsection.6.1.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {6.1.2}Zyklenzerlegung }{126}{subsection.6.1.2}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {6.1.3}Konjugierte Elemente in $S_n$}{127}{subsection.6.1.3}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:permutationen:eqn:konjpot}{{6.1}{127}{Konjugierte Elemente in $S_n$}{equation.6.1.1}{}} -\newlabel{buch:section:permutationen-und-transpositionen}{{6.2}{127}{Permutationen und Transpositionen}{section.6.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {6.2}Permutationen und Transpositionen }{127}{section.6.2}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {6.2.1}Zyklus und Permutationen aus Transpositionen}{128}{subsection.6.2.1}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {6.2.2}Signum einer Permutation}{128}{subsection.6.2.2}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:section:permutationsmatrizen}{{6.3}{129}{Permutationsmatrizen}{section.6.3}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {6.3}Permutationsmatrizen }{129}{section.6.3}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {6.3.1}Matrizen}{130}{subsection.6.3.1}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {6.3.2}Transpositionen}{130}{subsection.6.3.2}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {6.3.3}Determinante und Vorzeichen}{131}{subsection.6.3.3}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:section:determinante}{{6.4}{132}{Determinante}{section.6.4}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {6.4}Determinante }{132}{section.6.4}\protected@file@percent } -\newlabel{5001}{{6.1}{132}{Ãœbungsaufgaben}{problemcounter.6.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {chapter}{\numberline {7}Matrizengruppen }{133}{chapter.7}\protected@file@percent } -\@writefile{lof}{\addvspace {10\p@ }} -\@writefile{lot}{\addvspace {10\p@ }} -\newlabel{buch:chapter:matrizengruppen}{{7}{133}{Matrizengruppen}{chapter.7}{}} -\newlabel{buch:section:symmetrien}{{7.1}{133}{Symmetrien}{section.7.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {7.1}Symmetrien }{133}{section.7.1}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:section:lie-gruppen}{{7.2}{133}{Lie-Gruppen}{section.7.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {7.2}Lie-Gruppen }{133}{section.7.2}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:section:lie-algebren}{{7.3}{133}{Lie-Algebren}{section.7.3}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {7.3}Lie-Algebren }{133}{section.7.3}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:section:homogene-raeume}{{7.4}{133}{Homogene Räume}{section.7.4}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {7.4}Homogene R\IeC {\"a}ume }{133}{section.7.4}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {chapter}{\numberline {8}Graphen }{135}{chapter.8}\protected@file@percent } -\@writefile{lof}{\addvspace {10\p@ }} -\@writefile{lot}{\addvspace {10\p@ }} -\newlabel{buch:chapter:graphen}{{8}{135}{Graphen}{chapter.8}{}} -\newlabel{buch:section:beschreibung-von-graphen-mit-matrizen}{{8.1}{135}{Beschreibung von Graphen mit Matrizen}{section.8.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {8.1}Beschreibung von Graphen mit Matrizen }{135}{section.8.1}\protected@file@percent } -\newlabel{subsection:definition-von-graphen}{{8.1.1}{136}{Definition von Graphen}{subsection.8.1.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {8.1.1}Definition von Graphen }{136}{subsection.8.1.1}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Ungerichtete Graphen}{136}{section*.129}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:def:ungerichteter-graph}{{8.1}{136}{}{satz.8.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Gerichtete Graphen}{136}{section*.130}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:def:gerichteter-graph}{{8.2}{136}{}{satz.8.2}{}} -\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {8.1}{\ignorespaces Adjazenz-, Inzidenz- und Gradmatrix eines ungerichteten Graphen mit $5$ Knoten und $7$ Kanten. \relax }}{137}{figure.caption.132}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:graphen:fig:adjazenzu}{{8.1}{137}{Adjazenz-, Inzidenz- und Gradmatrix eines ungerichteten Graphen mit $5$ Knoten und $7$ Kanten. \relax }{figure.caption.132}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Adjazenzmatrix}{137}{section*.131}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:graphen:eqn:linkmatrix}{{8.1}{137}{Adjazenzmatrix}{equation.8.1.1}{}} -\newlabel{buch:graphen:eqn:linkmatrix}{{8.2}{137}{Adjazenzmatrix}{equation.8.1.2}{}} -\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {8.2}{\ignorespaces Adjazenz-, Inzidenz- und Gradmatrix eines gerichteten Graphen mit $5$ Knoten und $7$ Kanten. \relax }}{138}{figure.caption.133}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:graphen:fig:adjazenzd}{{8.2}{138}{Adjazenz-, Inzidenz- und Gradmatrix eines gerichteten Graphen mit $5$ Knoten und $7$ Kanten. \relax }{figure.caption.133}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Adjazenzmatrix und die Anzahl der Pfade}{138}{section*.134}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:graphen:pfade-der-laenge-n}{{8.3}{138}{}{satz.8.3}{}} -\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {8.3}{\ignorespaces Peterson-Graph mit zehn Knoten. \relax }}{139}{figure.caption.135}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:figure:peterson}{{8.3}{139}{Peterson-Graph mit zehn Knoten. \relax }{figure.caption.135}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Beschriftete Graphen}{140}{section*.136}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {8.1.2}Inzidenzmatrix}{140}{subsection.8.1.2}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Beschriftete Graphen}{140}{section*.137}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Inzidenzmatrix und Adjazenzmatrix}{141}{section*.138}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Gradmatrix}{141}{section*.139}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Gerichtete Graphen}{141}{section*.140}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Anwendung: Netlist}{141}{section*.141}\protected@file@percent } -\newlabel{subsection:adjazenz-und-laplace-matrix}{{8.1.3}{141}{Die Adjazenzmatrix und Laplace-Matrix}{subsection.8.1.3}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {8.1.3}Die Adjazenzmatrix und Laplace-Matrix }{141}{subsection.8.1.3}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:def:adjazenz-matrix}{{8.7}{142}{}{satz.8.7}{}} -\newlabel{buch:eqn:ajazenz-matrix}{{8.3}{142}{}{equation.8.1.3}{}} -\newlabel{buch:section:spektrale-graphentheorie}{{8.2}{142}{Spektrale Graphentheorie}{section.8.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {8.2}Spektrale Graphentheorie }{142}{section.8.2}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:section:wavelets-auf-graphen}{{8.3}{142}{Wavelets auf Graphen}{section.8.3}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {8.3}Wavelets auf Graphen }{142}{section.8.3}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {8.3.1}Funktionen auf einem Graphen und die Laplace-Matrix}{142}{subsection.8.3.1}\protected@file@percent } -\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {8.4}{\ignorespaces Beispiel Graph zur Illustration der verschiedenen Basen auf einem Graphen. \relax }}{143}{figure.caption.142}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:graphen:fig:kreis}{{8.4}{143}{Beispiel Graph zur Illustration der verschiedenen Basen auf einem Graphen. \relax }{figure.caption.142}{}} -\newlabel{buch:subsection:standardbasis-und-eigenbasis}{{8.3.2}{143}{Standardbasis und Eigenbasis}{subsection.8.3.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {8.3.2}Standardbasis und Eigenbasis }{143}{subsection.8.3.2}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:wavelet-basen}{{8.3.3}{144}{Wavelet-Basen}{subsection.8.3.3}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {8.3.3}Wavelet-Basen }{144}{subsection.8.3.3}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {chapter}{\numberline {9}Wahrscheinlichkeitsmatrizen }{145}{chapter.9}\protected@file@percent } -\@writefile{lof}{\addvspace {10\p@ }} -\@writefile{lot}{\addvspace {10\p@ }} -\newlabel{buch:chapter:wahrscheinlichkeit}{{9}{145}{Wahrscheinlichkeitsmatrizen}{chapter.9}{}} -\newlabel{buch:section:google-matrix}{{9.1}{145}{Google-Matrix}{section.9.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {9.1}Google-Matrix }{145}{section.9.1}\protected@file@percent } -\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {9.1}{\ignorespaces Modell-Internet als Beispiel f\IeC {\"u}r die Link-Matrix und die Google-Matrix. \relax }}{146}{figure.caption.143}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:figure:modellinternet}{{9.1}{146}{Modell-Internet als Beispiel für die Link-Matrix und die Google-Matrix. \relax }{figure.caption.143}{}} -\newlabel{buch:subsection:modell-fuer-webseitenbesucher}{{9.1.1}{146}{Ein Modell für Webseitenbesucher}{subsection.9.1.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {9.1.1}Ein Modell f\IeC {\"u}r Webseitenbesucher }{146}{subsection.9.1.1}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:wahrscheinlichkeitsinterpretation}{{9.1.2}{146}{Wahrscheinlichkeitsinterpretation}{subsection.9.1.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {9.1.2}Wahrscheinlichkeitsinterpretation }{146}{subsection.9.1.2}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Ereignisse und Wahrscheinlichkeiten}{146}{section*.144}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Bedingte Wahrscheinlichkeit}{147}{section*.145}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Totale Wahrscheinlichkeit}{147}{section*.146}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:google:eqn:totalewahrscheinlichkeit}{{9.1}{147}{Totale Wahrscheinlichkeit}{equation.9.1.1}{}} -\newlabel{buch:google:eqn:linkmatrixbeispiel}{{9.2}{148}{Totale Wahrscheinlichkeit}{equation.9.1.2}{}} -\newlabel{buch:subsection:freier-wille}{{9.1.3}{148}{``Freier Wille''}{subsection.9.1.3}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {9.1.3}``Freier Wille'' }{148}{subsection.9.1.3}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Erweiterung der Link-Matrix}{148}{section*.147}\protected@file@percent } -\abx@aux@cite{BRIN1998107} -\abx@aux@segm{1}{0}{BRIN1998107} -\newlabel{buch:google:eqn:composed}{{9.3}{149}{Erweiterung der Link-Matrix}{equation.9.1.3}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Die Google-Matrix}{149}{section*.148}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:google:eqn:composed}{{9.1.3}{149}{Die Google-Matrix}{section*.148}{}} -\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:eqn:google-matrix}{{9.4}{149}{Google-Matrix}{equation.9.1.4}{}} -\newlabel{buch:subsection:wahrscheinlichkeitsverteilung}{{9.1.4}{150}{Wahrscheinlichkeitsverteilung}{subsection.9.1.4}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {9.1.4}Wahrscheinlichkeitsverteilung }{150}{subsection.9.1.4}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Station\IeC {\"a}re Verteilung}{150}{section*.149}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:google:ewgleichung}{{9.5}{150}{Stationäre Verteilung}{equation.9.1.5}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Potenzverfahren}{151}{section*.150}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:section:diskrete-markov-ketten}{{9.2}{152}{Diskrete Markov-Ketten und Wahrscheinlichkeitsmatrizen}{section.9.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {9.2}Diskrete Markov-Ketten und Wahrscheinlichkeitsmatrizen }{152}{section.9.2}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {9.2.1}Markov-Eigenschaft}{152}{subsection.9.2.1}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:eqn:historybedingt}{{9.6}{152}{Markov-Eigenschaft}{equation.9.2.6}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Ged\IeC {\"a}chtnislosigkeit}{152}{section*.151}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Die Chapman-Kolmogorov-Gleichung}{153}{section*.152}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {9.2.2}Diskrete Markov-Kette}{153}{subsection.9.2.2}\protected@file@percent } -\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {9.2}{\ignorespaces Diskrete Markovkette mit Zust\IeC {\"a}nden $\mathcal {S}=\{1,2,3,\dots ,s\}$ und \IeC {\"U}bergangsmatrizen $T(n+1,n)$. \relax }}{154}{figure.caption.153}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:fig:diskretemarkovkette}{{9.2}{154}{Diskrete Markovkette mit Zuständen $\mathcal {S}=\{1,2,3,\dots ,s\}$ und Ãœbergangsmatrizen $T(n+1,n)$. \relax }{figure.caption.153}{}} -\newlabel{buch:section:permutationsmatrizen}{{9.2.2}{155}{Diskrete Markov-Kette}{Item.51}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Zustandswahrscheinlichkeiten}{155}{section*.154}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Zeitunabh\IeC {\"a}ngige \IeC {\"U}bergangswahrscheinlichkeiten}{155}{section*.155}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Station\IeC {\"a}re Verteilung}{155}{section*.156}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:section:permutationsmatrizen}{{9.2.2}{155}{Stationäre Verteilung}{satz.9.7}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Irreduzible Markov-Ketten}{156}{section*.157}\protected@file@percent } -\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {9.3}{\ignorespaces Diese Markov-Kette zerf\IeC {\"a}llt in verschiedene irreduzible Markov-Ketten, dere Zustandsmengen nicht miteinander kommunizieren. Solche Markov-Ketten k\IeC {\"o}nnen unabh\IeC {\"a}ngig voneinander studiert werden. \relax }}{157}{figure.caption.158}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:fig:markovzerfall}{{9.3}{157}{Diese Markov-Kette zerfällt in verschiedene irreduzible Markov-Ketten, dere Zustandsmengen nicht miteinander kommunizieren. Solche Markov-Ketten können unabhängig voneinander studiert werden. \relax }{figure.caption.158}{}} -\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {9.4}{\ignorespaces Die Konvexe Kombination von Vektoren $\mathaccentV {vec}17E{p}_1,\dots ,\mathaccentV {vec}17E{p}_n$ ist eine Summe der Form $\DOTSB \sum@ \slimits@ _{i=1}^n t_i\mathaccentV {vec}17E{p}_i$ wobei die $t_i\ge 0$ sind mit $\DOTSB \sum@ \slimits@ _{i=1}^nt_i=1$. F\IeC {\"u}r zwei Punkte bilden die konvexen Kombinationen die Verbindungsstrecke zwischen den Punkten, f\IeC {\"u}r drei Punkte in drei Dimensionen spannen die konvexen Kombinationen ein Dreieck auf. \relax }}{157}{figure.caption.160}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:fig:konvex}{{9.4}{157}{Die Konvexe Kombination von Vektoren $\vec {p}_1,\dots ,\vec {p}_n$ ist eine Summe der Form $\sum _{i=1}^n t_i\vec {p}_i$ wobei die $t_i\ge 0$ sind mit $\sum _{i=1}^nt_i=1$. Für zwei Punkte bilden die konvexen Kombinationen die Verbindungsstrecke zwischen den Punkten, für drei Punkte in drei Dimensionen spannen die konvexen Kombinationen ein Dreieck auf. \relax }{figure.caption.160}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Die konvexe Menge der station\IeC {\"a}ren Verteilungen}{158}{section*.159}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Grenzverteilung}{158}{section*.161}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Erwartungswert und Varianz}{159}{section*.162}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Erwartungswert von Werten auf \IeC {\"U}berg\IeC {\"a}ngen}{159}{section*.163}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:frage1}{{9.12}{159}{}{satz.9.12}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {9.2.3}Absorbierende Zust\IeC {\"a}nde}{160}{subsection.9.2.3}\protected@file@percent } -\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {9.5}{\ignorespaces Markov-Kette mit absorbierenden Zust\IeC {\"a}nden (blau hinterlegt). Erreicht die Markov-Kette einen absorbierenden Zustand, dann verbleibt sie f\IeC {\"u}r alle zuk\IeC {\"u}nftigen Zust\IeC {\"a}nde in diesem Zustand. \relax }}{161}{figure.caption.164}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:fig:abs}{{9.5}{161}{Markov-Kette mit absorbierenden Zuständen (blau hinterlegt). Erreicht die Markov-Kette einen absorbierenden Zustand, dann verbleibt sie für alle zukünftigen Zustände in diesem Zustand. \relax }{figure.caption.164}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Absorbtionszeit}{161}{section*.165}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:eqn:ankunftswahrscheinlichkeit}{{9.7}{161}{Absorbtionszeit}{equation.9.2.7}{}} -\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:eqn:telescope}{{9.8}{162}{Absorbtionszeit}{equation.9.2.8}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Wartezeit}{162}{section*.166}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:section:positive-vektoren-und-matrizen}{{9.3}{162}{Positive Vektoren und Matrizen}{section.9.3}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {9.3}Positive Vektoren und Matrizen }{162}{section.9.3}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:elementare-eigenschaften}{{9.3.1}{163}{Elementare Eigenschaften}{subsection.9.3.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {9.3.1}Elementare Eigenschaften }{163}{subsection.9.3.1}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:eqn:diffusion}{{9.9}{163}{Elementare Eigenschaften}{equation.9.3.9}{}} -\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {9.6}{\ignorespaces Die sechs Komponenten f\IeC {\"u}r $k=1$ bis $k=6$ der Vektoren $A^{n-1}e_1$ f\IeC {\"u}r die Matrix $A$ in \textup {\hbox {\mathsurround \z@ \normalfont (\ignorespaces \ref {buch:wahrscheinlichkeit:eqn:diffusion}\unskip \@@italiccorr )}} sind als S\IeC {\"a}ulen dargestellt. Sie zeigen, dass f\IeC {\"u}r gen\IeC {\"u}gend grosses $n$, alle Komponenten des Vektors $A^{n-1}e_1$ positiv werden. \relax }}{164}{figure.caption.167}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:fig:diffusion}{{9.6}{164}{Die sechs Komponenten für $k=1$ bis $k=6$ der Vektoren $A^{n-1}e_1$ für die Matrix $A$ in \eqref {buch:wahrscheinlichkeit:eqn:diffusion} sind als Säulen dargestellt. Sie zeigen, dass für genügend grosses $n$, alle Komponenten des Vektors $A^{n-1}e_1$ positiv werden. \relax }{figure.caption.167}{}} -\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:eqn:diffusionbloecke}{{9.10}{164}{Elementare Eigenschaften}{equation.9.3.10}{}} -\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {9.7}{\ignorespaces Die Vektoren $w\le u$ liegen im grauen Rechteck. Zwei nichtnegative Vektoren $u$ und $v$ mit $u>v$ haben keine gleichen Komponenten. Daher kann man $v$ mit einer Zahl $\vartheta =1+\varepsilon > 1$ strecken, so dass der gestreckte Vektor $(1+\varepsilon )v$ gerade noch im grauen Rechteck liegt: $u\ge (1+\varepsilon )v$. Streckung mit einem gr\IeC {\"o}sseren Faktor f\IeC {\"u}hrt dagegen aus dem Rechteck hinaus. \relax }}{165}{figure.caption.168}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:figure:trenn}{{9.7}{165}{Die Vektoren $w\le u$ liegen im grauen Rechteck. Zwei nichtnegative Vektoren $u$ und $v$ mit $u>v$ haben keine gleichen Komponenten. Daher kann man $v$ mit einer Zahl $\vartheta =1+\varepsilon > 1$ strecken, so dass der gestreckte Vektor $(1+\varepsilon )v$ gerade noch im grauen Rechteck liegt: $u\ge (1+\varepsilon )v$. Streckung mit einem grösseren Faktor führt dagegen aus dem Rechteck hinaus. \relax }{figure.caption.168}{}} -\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:satz:trenntrick}{{9.19}{165}{Trenntrick}{satz.9.19}{}} -\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:satz:vergleichstrick}{{9.20}{165}{Vergleichstrick}{satz.9.20}{}} -\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:eqn:Adpositiv}{{9.11}{165}{Elementare Eigenschaften}{equation.9.3.11}{}} -\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {9.8}{\ignorespaces Eine positive Matrix $A$ bildet nichtnegative Vektoren in positive Vektoren ab (Korollar~\ref {buch:wahrscheinlichkeit:satz:Au>0korollar}). Zwei verschiedene Vektoren auf einer Seitenfl\IeC {\"a}che erf\IeC {\"u}llen $u\ge v$, aber nicht $u>v$, da sie sich in der Koordinaten $x_2$ nicht unterscheiden. Die Bilder unter $A$ unterscheiden sich dann auch in $x_2$, es gilt $Au>Av$ (siehe auch Satz~\ref {buch:wahrscheinlichkeit:satz:vergleichstrick}) \relax }}{166}{figure.caption.169}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:fig:vergleich}{{9.8}{166}{Eine positive Matrix $A$ bildet nichtnegative Vektoren in positive Vektoren ab (Korollar~\ref {buch:wahrscheinlichkeit:satz:Au>0korollar}). Zwei verschiedene Vektoren auf einer Seitenfläche erfüllen $u\ge v$, aber nicht $u>v$, da sie sich in der Koordinaten $x_2$ nicht unterscheiden. Die Bilder unter $A$ unterscheiden sich dann auch in $x_2$, es gilt $Au>Av$ (siehe auch Satz~\ref {buch:wahrscheinlichkeit:satz:vergleichstrick}) \relax }{figure.caption.169}{}} -\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:satz:Au>0korollar}{{9.21}{166}{}{satz.9.21}{}} -\newlabel{buch:subsection:verallgemeinerte-dreiecksungleichung}{{9.3.2}{166}{Die verallgemeinerte Dreiecksungleichung}{subsection.9.3.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {9.3.2}Die verallgemeinerte Dreiecksungleichung }{166}{subsection.9.3.2}\protected@file@percent } -\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {9.9}{\ignorespaces Die verallgemeinerte Dreiecksungleichung von Satz~\ref {buch:wahrscheinlichkeit:satz:verallgemeinerte-dreiecksungleichung} besagt, dass die L\IeC {\"a}nge einer Summe von Vektoren (blau) h\IeC {\"o}chstens so gross ist wie die Summe der L\IeC {\"a}ngen, mit Gleichheit genau dann, wenn alle Vektoren die gleiche Richtung haben (rot). Hier dargestellt am Beispiel von Zahlen in der komplexen Zahlenebene. In dieser Form wird die verallgemeinerte Dreiecksungleichung in Satz~\ref {buch:wahrscheinlichkeit:satz:verallgdreieckC} \relax }}{167}{figure.caption.170}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:fig:dreieck}{{9.9}{167}{Die verallgemeinerte Dreiecksungleichung von Satz~\ref {buch:wahrscheinlichkeit:satz:verallgemeinerte-dreiecksungleichung} besagt, dass die Länge einer Summe von Vektoren (blau) höchstens so gross ist wie die Summe der Längen, mit Gleichheit genau dann, wenn alle Vektoren die gleiche Richtung haben (rot). Hier dargestellt am Beispiel von Zahlen in der komplexen Zahlenebene. In dieser Form wird die verallgemeinerte Dreiecksungleichung in Satz~\ref {buch:wahrscheinlichkeit:satz:verallgdreieckC} \relax }{figure.caption.170}{}} -\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:satz:verallgemeinerte-dreiecksungleichung}{{9.22}{167}{Verallgemeinerte Dreiecksungleichung}{satz.9.22}{}} -\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:satz:verallgdreieckC}{{9.23}{168}{}{satz.9.23}{}} -\newlabel{buch:subsection:der-satz-von-perron-frobenius}{{9.3.3}{168}{Der Satz von Perron-Frobenius}{subsection.9.3.3}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {9.3.3}Der Satz von Perron-Frobenius }{168}{subsection.9.3.3}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:satz:positivereigenvektor}{{9.25}{168}{}{satz.9.25}{}} -\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {9.10}{\ignorespaces Die Iteration einer positiven Matrix bildet den positiven Oktanten in immer enger werdende Kegel ab, die die Richtung des gesuchten Eigenvektors gemeinsam haben. \relax }}{169}{figure.caption.171}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:figure:positiv}{{9.10}{169}{Die Iteration einer positiven Matrix bildet den positiven Oktanten in immer enger werdende Kegel ab, die die Richtung des gesuchten Eigenvektors gemeinsam haben. \relax }{figure.caption.171}{}} -\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:eqn:pev1}{{9.12}{170}{Der Satz von Perron-Frobenius}{equation.9.3.12}{}} -\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:eqn:pev2}{{9.13}{170}{Der Satz von Perron-Frobenius}{equation.9.3.13}{}} -\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:satz:geometrischeinfach}{{9.27}{170}{}{satz.9.27}{}} -\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:satz:algebraischeinfach}{{9.28}{171}{}{satz.9.28}{}} -\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:satz:perron-frobenius}{{9.29}{171}{Perron-Frobenius}{satz.9.29}{}} -\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:satz:perron-frobenius2}{{9.30}{171}{}{satz.9.30}{}} -\newlabel{buch:section:paradoxon-von-parrondo}{{9.4}{172}{Das Paradoxon von Parrondo}{section.9.4}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {9.4}Das Paradoxon von Parrondo }{172}{section.9.4}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:teilspiele}{{9.4.1}{172}{Die beiden Teilspiele}{subsection.9.4.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {9.4.1}Die beiden Teilspiele }{172}{subsection.9.4.1}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Das Spiel $A$}{172}{section*.172}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Das Spiel $B$}{172}{section*.173}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:eqn:Bwahrscheinlichkeiten}{{9.14}{172}{Das Spiel $B$}{equation.9.4.14}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{\IeC {\"U}bergangsmatrix im Spiel $B$}{172}{section*.174}\protected@file@percent } -\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {9.11}{\ignorespaces Zustandsdiagramm f\IeC {\"u}r das Spiel $B$, Zust\IeC {\"a}nde sind die Dreierreste des Kapitals. \relax }}{173}{figure.caption.175}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:fig:spielB}{{9.11}{173}{Zustandsdiagramm für das Spiel $B$, Zustände sind die Dreierreste des Kapitals. \relax }{figure.caption.175}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Gewinnerwartung in einem Einzelspiel $B$}{173}{section*.176}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:eqn:Berwartungen}{{9.15}{173}{Gewinnerwartung in einem Einzelspiel $B$}{equation.9.4.15}{}} -\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:eqn:Beinzelerwartung}{{9.16}{173}{Gewinnerwartung in einem Einzelspiel $B$}{equation.9.4.16}{}} -\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:eqn:BodotEinzelerwartung}{{9.17}{174}{Gewinnerwartung in einem Einzelspiel $B$}{equation.9.4.17}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Das wiederholte Spiel $B$}{174}{section*.177}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:spielBP}{{9.18}{175}{Das wiederholte Spiel $B$}{equation.9.4.18}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Das modifizierte Spiel $\mathaccentV {tilde}07E{B}$}{175}{section*.178}\protected@file@percent } -\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {9.12}{\ignorespaces Zustandsdiagramm f\IeC {\"u}r das modifizerte Spiel $\mathaccentV {tilde}07E{B}$, Zust\IeC {\"a}nde sind die Dreierreste des Kapitals. Gegen\IeC {\"u}ber dem Spiel $B$ (Abbildung~\ref {buch:wahrscheinlichkeit:fig:spielB}) sind die Wahrscheinlichkeiten f\IeC {\"u}r Verlust um $\varepsilon $ vergr\IeC {\"o}ssert und die Wahrscheinlichkeiten f\IeC {\"u}r Gewinn um $\varepsilon $ verkleinert worden. \relax }}{176}{figure.caption.179}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:wahrscheinlichkeit:fig:spielBtile}{{9.12}{176}{Zustandsdiagramm für das modifizerte Spiel $\tilde {B}$, Zustände sind die Dreierreste des Kapitals. Gegenüber dem Spiel $B$ (Abbildung~\ref {buch:wahrscheinlichkeit:fig:spielB}) sind die Wahrscheinlichkeiten für Verlust um $\varepsilon $ vergrössert und die Wahrscheinlichkeiten für Gewinn um $\varepsilon $ verkleinert worden. \relax }{figure.caption.179}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Gewinnerwartung im modifizierten Einzelspiel}{176}{section*.180}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Iteration des modifizierten Spiels}{177}{section*.181}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:kombination}{{9.4.2}{177}{Kombination der Spiele}{subsection.9.4.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {9.4.2}Kombination der Spiele }{177}{subsection.9.4.2}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Das Spiel $C$}{178}{section*.182}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Das iterierte Spiel $C$}{178}{section*.183}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {chapter}{\numberline {10}Anwendungen in Kryptographie und Codierungstheorie }{179}{chapter.10}\protected@file@percent } -\@writefile{lof}{\addvspace {10\p@ }} -\@writefile{lot}{\addvspace {10\p@ }} -\newlabel{buch:chapter:kryptographie}{{10}{179}{Anwendungen in Kryptographie und Codierungstheorie}{chapter.10}{}} -\newlabel{buch:section:arithmetik-fuer-kryptographie}{{10.1}{179}{Arithmetik für die Kryptographie}{section.10.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {10.1}Arithmetik f\IeC {\"u}r die Kryptographie }{179}{section.10.1}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:potenzieren}{{10.1.1}{179}{Potenzieren}{subsection.10.1.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {10.1.1}Potenzieren }{179}{subsection.10.1.1}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:rechenoperationen-in-fp}{{10.1.2}{179}{Rechenoperationen in $\mathbb {F}_p$}{subsection.10.1.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {10.1.2}Rechenoperationen in $\mathbb {F}_p$ }{179}{subsection.10.1.2}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:rechenoperatione-in-f2l}{{10.1.3}{179}{Rechenoperationen in $\mathbb {F}_{2^l}$}{subsection.10.1.3}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {10.1.3}Rechenoperationen in $\mathbb {F}_{2^l}$ }{179}{subsection.10.1.3}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:section:kryptographie-und-endliche-koerper}{{10.2}{179}{Kryptographie und endliche Körper}{section.10.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {10.2}Kryptographie und endliche K\IeC {\"o}rper }{179}{section.10.2}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:potenzen-diskreter-logarithmus}{{10.2.1}{179}{Potenzen in $\mathbb {F}_p$ und diskreter Logarithmus}{subsection.10.2.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {10.2.1}Potenzen in $\mathbb {F}_p$ und diskreter Logarithmus }{179}{subsection.10.2.1}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:crypto:algo:divide-and-conquer}{{10.1}{179}{Divide-and-conquer}{satz.10.1}{}} -\newlabel{divide-and-conquer-1}{{1}{180}{Divide-and-conquer}{Item.52}{}} -\newlabel{divide-and-conquer-2}{{2}{180}{Divide-and-conquer}{Item.53}{}} -\newlabel{divide-and-conquer-3}{{2a}{180}{Divide-and-conquer}{Item.54}{}} -\newlabel{divide-and-conquer-4}{{2b}{180}{Divide-and-conquer}{Item.55}{}} -\newlabel{buch:crypto:algo:divide-and-conquer2}{{10.2}{181}{}{satz.10.2}{}} -\newlabel{buch:subsection:diffie-hellman}{{10.2.2}{181}{Diffie-Hellman-Schlüsseltausch}{subsection.10.2.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {10.2.2}Diffie-Hellman-Schl\IeC {\"u}sseltausch }{181}{subsection.10.2.2}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:elliptische-kurven}{{10.2.3}{181}{Elliptische Kurven}{subsection.10.2.3}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {10.2.3}Elliptische Kurven }{181}{subsection.10.2.3}\protected@file@percent } -\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {10.1}{\ignorespaces Schl\IeC {\"u}sselaustausch nach Diffie-Hellman. Die Kommunikationspartner $A$ und $B$ einigen sich \IeC {\"o}ffentlich auf $p\in \mathbb {N}$ und $g\in \mathbb {F}_p$. $A$ w\IeC {\"a}hlt dann einen privaten Schl\IeC {\"u}ssel $a\in \mathbb {N}$ und $B$ w\IeC {\"a}hlt $b\in \mathbb {N}$, sie tauschen dann $x=g^a$ und $y=g^b$ aus. $A$ erh\IeC {\"a}lt den gemeinsamen Schl\IeC {\"u}ssel aus $y^a$, $B$ erh\IeC {\"a}lt ihn aus $x^b$. \relax }}{182}{figure.caption.184}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:crypto:fig:dh}{{10.1}{182}{Schlüsselaustausch nach Diffie-Hellman. Die Kommunikationspartner $A$ und $B$ einigen sich öffentlich auf $p\in \mathbb {N}$ und $g\in \mathbb {F}_p$. $A$ wählt dann einen privaten Schlüssel $a\in \mathbb {N}$ und $B$ wählt $b\in \mathbb {N}$, sie tauschen dann $x=g^a$ und $y=g^b$ aus. $A$ erhält den gemeinsamen Schlüssel aus $y^a$, $B$ erhält ihn aus $x^b$. \relax }{figure.caption.184}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Elliptische Kurven}{182}{section*.185}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:crypto:eqn:ellipticcurve}{{10.1}{182}{Elliptische Kurven}{equation.10.2.1}{}} -\newlabel{buch:crypto:def:ellipticcurve}{{10.3}{182}{}{satz.10.3}{}} -\newlabel{buch:crypto:eqn:ell2}{{10.2}{183}{Elliptische Kurven}{equation.10.2.2}{}} -\newlabel{buch:crypto:ellvereinfacht}{{10.3}{183}{Elliptische Kurven}{equation.10.2.3}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Geometrische Definition der Gruppenoperation}{183}{section*.187}\protected@file@percent } -\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {10.2}{\ignorespaces Elliptische Kurve in $\mathbb {R}$ in der Form $v^2=u^3+Au+B$ mit Nullstellen $u_1$, $u_2$ und $u_3$ des kubischen Polynoms auf der rechten Seite. Die blauen Punkte und Geraden illustrieren die Definition der Gruppenoperation in der elliptischen Kurve. \relax }}{184}{figure.caption.186}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:crypto:fig:elliptischekurve}{{10.2}{184}{Elliptische Kurve in $\mathbb {R}$ in der Form $v^2=u^3+Au+B$ mit Nullstellen $u_1$, $u_2$ und $u_3$ des kubischen Polynoms auf der rechten Seite. Die blauen Punkte und Geraden illustrieren die Definition der Gruppenoperation in der elliptischen Kurve. \relax }{figure.caption.186}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Gruppenoperation, algebraische Konstruktion}{184}{section*.188}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:crypto:eqn:grupopgl}{{10.4}{184}{Gruppenoperation, algebraische Konstruktion}{equation.10.2.4}{}} -\newlabel{buch:crypto:eqn:x3}{{10.5}{185}{Gruppenoperation, algebraische Konstruktion}{equation.10.2.5}{}} -\newlabel{buch:crypto:eqn:y3}{{10.6}{185}{Gruppenoperation, algebraische Konstruktion}{equation.10.2.6}{}} -\newlabel{buch:crypto:eqn:tangente1}{{10.7}{185}{Gruppenoperation, algebraische Konstruktion}{equation.10.2.7}{}} -\newlabel{buch:crypto:eqn:rest1}{{10.8}{186}{Gruppenoperation, algebraische Konstruktion}{equation.10.2.8}{}} -\newlabel{buch:crypto:eqn:rest2}{{10.9}{186}{Gruppenoperation, algebraische Konstruktion}{equation.10.2.9}{}} -\newlabel{buch:crypto:eqn:rest2}{{10.2.3}{186}{Gruppenoperation, algebraische Konstruktion}{equation.10.2.9}{}} -\newlabel{buch:crypto:eqn:uv}{{10.10}{186}{Gruppenoperation, algebraische Konstruktion}{equation.10.2.10}{}} -\newlabel{buch:crypto:eqn:t}{{10.11}{186}{Gruppenoperation, algebraische Konstruktion}{equation.10.2.11}{}} -\newlabel{buch:crypto:eqn:t}{{10.2.3}{186}{Gruppenoperation, algebraische Konstruktion}{equation.10.2.11}{}} -\newlabel{buch:crypto:eqn:tangentechar2}{{10.12}{186}{Gruppenoperation, algebraische Konstruktion}{equation.10.2.12}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Beispiele}{187}{section*.189}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Diffie-Hellman in einer elliptischen Kurve}{187}{section*.190}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:section:aes}{{10.3}{187}{Advanced Encryption Standard -- AES}{section.10.3}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {10.3}Advanced Encryption Standard -- AES }{187}{section.10.3}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:section:reed-solomon}{{10.4}{187}{Fehlerkorrigierende Codes nach Reed-Solomon}{section.10.4}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {10.4}Fehlerkorrigierende Codes nach Reed-Solomon }{187}{section.10.4}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:was-ist-ein-code}{{10.4.1}{188}{Was ist ein Code?}{subsection.10.4.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {10.4.1}Was ist ein Code? }{188}{subsection.10.4.1}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:reed-solomon-code}{{10.4.2}{188}{Reed-Solomon-Code}{subsection.10.4.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {10.4.2}Reed-Solomon-Code }{188}{subsection.10.4.2}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:decodierung}{{10.4.3}{188}{Decodierung}{subsection.10.4.3}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {10.4.3}Decodierung }{188}{subsection.10.4.3}\protected@file@percent } -\newlabel{9001}{{10.1}{188}{Ãœbungsaufgaben}{problemcounter.10.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {chapter}{\numberline {11}Homologie }{189}{chapter.11}\protected@file@percent } -\@writefile{lof}{\addvspace {10\p@ }} -\@writefile{lot}{\addvspace {10\p@ }} -\newlabel{buch:chapter:homologie}{{11}{189}{Homologie}{chapter.11}{}} -\newlabel{buch:section:simplexe}{{11.1}{189}{Simplexe und simpliziale Komplexe}{section.11.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {11.1}Simplexe und simpliziale Komplexe }{189}{section.11.1}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:simplexe}{{11.1.1}{189}{Simplexe und Rand}{subsection.11.1.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {11.1.1}Simplexe und Rand }{189}{subsection.11.1.1}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Rand eines Dreiecks}{189}{section*.193}\protected@file@percent } -\@writefile{lof}{\contentsline {figure}{\numberline {11.1}{\ignorespaces Ein Dreieck $\triangle $ (rechts) und der Rand des Dreicks (links) sind mit den Methoden der Graphentheorie nicht unterschiedbar. Als topologische R\IeC {\"a}ume sind das Dreieck und sein Rand aber ganz klar unterschiedbar: In einem Dreieck ist jeder geschlossene Pfad in einen Punkt zusammenziehbar, aber die Randkurve ist nicht mehrzusammenziehbar, sobald man das innere des Dreiecks entfernt. \relax }}{190}{figure.caption.192}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:homologie:figure:zusammenziehbar}{{11.1}{190}{Ein Dreieck $\triangle $ (rechts) und der Rand des Dreicks (links) sind mit den Methoden der Graphentheorie nicht unterschiedbar. Als topologische Räume sind das Dreieck und sein Rand aber ganz klar unterschiedbar: In einem Dreieck ist jeder geschlossene Pfad in einen Punkt zusammenziehbar, aber die Randkurve ist nicht mehrzusammenziehbar, sobald man das innere des Dreiecks entfernt. \relax }{figure.caption.192}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Simplizes}{190}{section*.194}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:def:simplex}{{11.1}{190}{}{satz.11.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Rechnen mit Simplizes}{191}{section*.195}\protected@file@percent } -\@writefile{toc}{\contentsline {subsubsection}{Rand eines Simplex}{191}{section*.196}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:def:randoperator}{{11.2}{191}{}{satz.11.2}{}} -\newlabel{buch:subsection:}{{11.1.2}{192}{Triangulation}{subsection.11.1.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {11.1.2}Triangulation }{192}{subsection.11.1.2}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:section:komplex}{{11.2}{192}{Kettenkomplexe}{section.11.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {11.2}Kettenkomplexe }{192}{section.11.2}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:randoperator-von-simplexen}{{11.2.1}{192}{Randoperator von Simplexen}{subsection.11.2.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {11.2.1}Randoperator von Simplexen }{192}{subsection.11.2.1}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:kettenkomplex}{{11.2.2}{192}{Kettenkomplexe und Morphismen}{subsection.11.2.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {11.2.2}Kettenkomplexe und Morphismen }{192}{subsection.11.2.2}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:section:homologie}{{11.3}{192}{Homologie}{section.11.3}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {11.3}Homologie }{192}{section.11.3}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:homologie-eines-kettenkomplexes}{{11.3.1}{192}{Homologie eines Kettenkomplexes}{subsection.11.3.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {11.3.1}Homologie eines Kettenkomplexes }{192}{subsection.11.3.1}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:induzierte-abbildung}{{11.3.2}{192}{Induzierte Abbildung}{subsection.11.3.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {11.3.2}Induzierte Abbildung }{192}{subsection.11.3.2}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:simplizialekomplexe}{{11.3.3}{192}{Homologie eines simplizialen Komplexes}{subsection.11.3.3}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {11.3.3}Homologie eines simplizialen Komplexes }{192}{subsection.11.3.3}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:section:mayervietoris}{{11.4}{192}{Exaktheit und die Mayer-Vietoris-Folge}{section.11.4}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {11.4}Exaktheit und die Mayer-Vietoris-Folge }{192}{section.11.4}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:exaktefolgen}{{11.4.1}{192}{Kurze exakte Folgen von Kettenkomplexen}{subsection.11.4.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {11.4.1}Kurze exakte Folgen von Kettenkomplexen }{192}{subsection.11.4.1}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:schlangenlemma}{{11.4.2}{192}{Schlangenlemma und lange exakte Folgen}{subsection.11.4.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {11.4.2}Schlangenlemma und lange exakte Folgen }{192}{subsection.11.4.2}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:mayervietoris}{{11.4.3}{192}{Mayer-Vietoris-Folge}{subsection.11.4.3}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {11.4.3}Mayer-Vietoris-Folge }{192}{subsection.11.4.3}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:section:fixpunkte}{{11.5}{192}{Fixpunkte}{section.11.5}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {11.5}Fixpunkte }{192}{section.11.5}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:lefshetz}{{11.5.1}{192}{Lefshetz-Spurformel}{subsection.11.5.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {11.5.1}Lefshetz-Spurformel }{192}{subsection.11.5.1}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:subsection:brower}{{11.5.2}{192}{Brower-Fixpunktsatz}{subsection.11.5.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {11.5.2}Brower-Fixpunktsatz }{192}{subsection.11.5.2}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:literatur}{{11.5.2}{193}{Brower-Fixpunktsatz}{subsection.11.5.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {part}{II\hspace {1em}Anwendungen und weiterf\IeC {\"u}hrende Themen}{193}{part.2}\protected@file@percent } -\newlabel{buch:uebersicht}{{II}{195}{Ãœbersicht}{chapter*.197}{}} -\abx@aux@refsection{2}{197} -\abx@aux@cite{verkehr:bibtex} -\abx@aux@segm{2}{0}{verkehr:bibtex} -\@writefile{toc}{\contentsline {chapter}{\numberline {12}Thema}{197}{chapter.12}\protected@file@percent } -\@writefile{lof}{\addvspace {10\p@ }} -\@writefile{lot}{\addvspace {10\p@ }} -\newlabel{chapter:verkehr}{{12}{197}{Thema}{chapter.12}{}} -\newlabel{refsection:2}{{12}{197}{Thema}{chapter.12}{}} -\newlabel{verkehr:section:teil0}{{12.1}{197}{Teil 0}{section.12.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {12.1}Teil 0}{197}{section.12.1}\protected@file@percent } -\newlabel{verkehr:section:teil1}{{12.2}{197}{Teil 1}{section.12.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {12.2}Teil 1 }{197}{section.12.2}\protected@file@percent } -\newlabel{verkehr:equation1}{{12.1}{198}{Teil 1}{equation.12.2.1}{}} -\newlabel{verkehr:subsection:finibus}{{12.2.1}{198}{De finibus bonorum et malorum}{subsection.12.2.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {12.2.1}De finibus bonorum et malorum }{198}{subsection.12.2.1}\protected@file@percent } -\newlabel{verkehr:section:teil2}{{12.3}{198}{Teil 2}{section.12.3}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {12.3}Teil 2 }{198}{section.12.3}\protected@file@percent } -\newlabel{verkehr:subsection:bonorum}{{12.3.1}{198}{De finibus bonorum et malorum}{subsection.12.3.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {12.3.1}De finibus bonorum et malorum }{198}{subsection.12.3.1}\protected@file@percent } -\newlabel{verkehr:section:teil3}{{12.4}{199}{Teil 3}{section.12.4}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {12.4}Teil 3 }{199}{section.12.4}\protected@file@percent } -\newlabel{verkehr:subsection:malorum}{{12.4.1}{199}{De finibus bonorum et malorum}{subsection.12.4.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {12.4.1}De finibus bonorum et malorum }{199}{subsection.12.4.1}\protected@file@percent } -\abx@aux@refsection{3}{201} -\abx@aux@cite{multiplikation:bibtex} -\abx@aux@segm{3}{0}{multiplikation:bibtex} -\@writefile{toc}{\contentsline {chapter}{\numberline {13}Thema}{201}{chapter.13}\protected@file@percent } -\@writefile{lof}{\addvspace {10\p@ }} -\@writefile{lot}{\addvspace {10\p@ }} -\newlabel{chapter:multiplikation}{{13}{201}{Thema}{chapter.13}{}} -\newlabel{refsection:3}{{13}{201}{Thema}{chapter.13}{}} -\newlabel{multiplikation:section:teil0}{{13.1}{201}{Teil 0}{section.13.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {13.1}Teil 0}{201}{section.13.1}\protected@file@percent } -\newlabel{multiplikation:section:teil1}{{13.2}{201}{Teil 1}{section.13.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {13.2}Teil 1 }{201}{section.13.2}\protected@file@percent } -\newlabel{multiplikation:equation1}{{13.1}{202}{Teil 1}{equation.13.2.1}{}} -\newlabel{multiplikation:subsection:finibus}{{13.2.1}{202}{De finibus bonorum et malorum}{subsection.13.2.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {13.2.1}De finibus bonorum et malorum }{202}{subsection.13.2.1}\protected@file@percent } -\newlabel{multiplikation:section:teil2}{{13.3}{202}{Teil 2}{section.13.3}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {13.3}Teil 2 }{202}{section.13.3}\protected@file@percent } -\newlabel{multiplikation:subsection:bonorum}{{13.3.1}{202}{De finibus bonorum et malorum}{subsection.13.3.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {13.3.1}De finibus bonorum et malorum }{202}{subsection.13.3.1}\protected@file@percent } -\newlabel{multiplikation:section:teil3}{{13.4}{203}{Teil 3}{section.13.4}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {13.4}Teil 3 }{203}{section.13.4}\protected@file@percent } -\newlabel{multiplikation:subsection:malorum}{{13.4.1}{203}{De finibus bonorum et malorum}{subsection.13.4.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {13.4.1}De finibus bonorum et malorum }{203}{subsection.13.4.1}\protected@file@percent } -\abx@aux@refsection{4}{205} -\abx@aux@cite{punktgruppen:bibtex} -\abx@aux@segm{4}{0}{punktgruppen:bibtex} -\@writefile{toc}{\contentsline {chapter}{\numberline {14}Thema}{205}{chapter.14}\protected@file@percent } -\@writefile{lof}{\addvspace {10\p@ }} -\@writefile{lot}{\addvspace {10\p@ }} -\newlabel{chapter:punktgruppen}{{14}{205}{Thema}{chapter.14}{}} -\newlabel{refsection:4}{{14}{205}{Thema}{chapter.14}{}} -\newlabel{punktgruppen:section:teil0}{{14.1}{205}{Teil 0}{section.14.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {14.1}Teil 0}{205}{section.14.1}\protected@file@percent } -\newlabel{punktgruppen:section:teil1}{{14.2}{205}{Teil 1}{section.14.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {14.2}Teil 1 }{205}{section.14.2}\protected@file@percent } -\newlabel{punktgruppen:equation1}{{14.1}{206}{Teil 1}{equation.14.2.1}{}} -\newlabel{punktgruppen:subsection:finibus}{{14.2.1}{206}{De finibus bonorum et malorum}{subsection.14.2.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {14.2.1}De finibus bonorum et malorum }{206}{subsection.14.2.1}\protected@file@percent } -\newlabel{punktgruppen:section:teil2}{{14.3}{206}{Teil 2}{section.14.3}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {14.3}Teil 2 }{206}{section.14.3}\protected@file@percent } -\newlabel{punktgruppen:subsection:bonorum}{{14.3.1}{206}{De finibus bonorum et malorum}{subsection.14.3.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {14.3.1}De finibus bonorum et malorum }{206}{subsection.14.3.1}\protected@file@percent } -\newlabel{punktgruppen:section:teil3}{{14.4}{207}{Teil 3}{section.14.4}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {14.4}Teil 3 }{207}{section.14.4}\protected@file@percent } -\newlabel{punktgruppen:subsection:malorum}{{14.4.1}{207}{De finibus bonorum et malorum}{subsection.14.4.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {14.4.1}De finibus bonorum et malorum }{207}{subsection.14.4.1}\protected@file@percent } -\abx@aux@refsection{5}{209} -\abx@aux@cite{reedsolomon:bibtex} -\abx@aux@segm{5}{0}{reedsolomon:bibtex} -\@writefile{toc}{\contentsline {chapter}{\numberline {15}Thema}{209}{chapter.15}\protected@file@percent } -\@writefile{lof}{\addvspace {10\p@ }} -\@writefile{lot}{\addvspace {10\p@ }} -\newlabel{chapter:reedsolomon}{{15}{209}{Thema}{chapter.15}{}} -\newlabel{refsection:5}{{15}{209}{Thema}{chapter.15}{}} -\newlabel{reedsolomon:section:teil0}{{15.1}{209}{Teil 0}{section.15.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {15.1}Teil 0}{209}{section.15.1}\protected@file@percent } -\newlabel{reedsolomon:section:teil1}{{15.2}{209}{Teil 1}{section.15.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {15.2}Teil 1 }{209}{section.15.2}\protected@file@percent } -\newlabel{reedsolomon:equation1}{{15.1}{210}{Teil 1}{equation.15.2.1}{}} -\newlabel{reedsolomon:subsection:finibus}{{15.2.1}{210}{De finibus bonorum et malorum}{subsection.15.2.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {15.2.1}De finibus bonorum et malorum }{210}{subsection.15.2.1}\protected@file@percent } -\newlabel{reedsolomon:section:teil2}{{15.3}{210}{Teil 2}{section.15.3}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {15.3}Teil 2 }{210}{section.15.3}\protected@file@percent } -\newlabel{reedsolomon:subsection:bonorum}{{15.3.1}{210}{De finibus bonorum et malorum}{subsection.15.3.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {15.3.1}De finibus bonorum et malorum }{210}{subsection.15.3.1}\protected@file@percent } -\newlabel{reedsolomon:section:teil3}{{15.4}{211}{Teil 3}{section.15.4}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {15.4}Teil 3 }{211}{section.15.4}\protected@file@percent } -\newlabel{reedsolomon:subsection:malorum}{{15.4.1}{211}{De finibus bonorum et malorum}{subsection.15.4.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {15.4.1}De finibus bonorum et malorum }{211}{subsection.15.4.1}\protected@file@percent } -\abx@aux@refsection{6}{213} -\@writefile{toc}{\contentsline {chapter}{\numberline {16}Iterierte Funktionsschemata}{213}{chapter.16}\protected@file@percent } -\@writefile{lof}{\addvspace {10\p@ }} -\@writefile{lot}{\addvspace {10\p@ }} -\newlabel{chapter:ifs}{{16}{213}{Iterierte Funktionsschemata}{chapter.16}{}} -\newlabel{refsection:6}{{16}{213}{Iterierte Funktionsschemata}{chapter.16}{}} -\newlabel{ifs:section:teil0}{{16.1}{213}{Teil 0}{section.16.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {16.1}Teil 0}{213}{section.16.1}\protected@file@percent } -\newlabel{ifs:section:teil1}{{16.2}{213}{Teil 1}{section.16.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {16.2}Teil 1 }{213}{section.16.2}\protected@file@percent } -\newlabel{ifs:equation1}{{16.1}{213}{Teil 1}{equation.16.2.1}{}} -\newlabel{ifs:subsection:finibus}{{16.2.1}{214}{De finibus bonorum et malorum}{subsection.16.2.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {16.2.1}De finibus bonorum et malorum }{214}{subsection.16.2.1}\protected@file@percent } -\newlabel{ifs:section:teil2}{{16.3}{214}{Teil 2}{section.16.3}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {16.3}Teil 2 }{214}{section.16.3}\protected@file@percent } -\newlabel{ifs:subsection:bonorum}{{16.3.1}{214}{De finibus bonorum et malorum}{subsection.16.3.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {16.3.1}De finibus bonorum et malorum }{214}{subsection.16.3.1}\protected@file@percent } -\newlabel{ifs:section:teil3}{{16.4}{215}{Teil 3}{section.16.4}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {16.4}Teil 3 }{215}{section.16.4}\protected@file@percent } -\newlabel{ifs:subsection:malorum}{{16.4.1}{215}{De finibus bonorum et malorum}{subsection.16.4.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {16.4.1}De finibus bonorum et malorum }{215}{subsection.16.4.1}\protected@file@percent } -\abx@aux@refsection{7}{217} -\abx@aux@cite{mceliece:bibtex} -\abx@aux@segm{7}{0}{mceliece:bibtex} -\@writefile{toc}{\contentsline {chapter}{\numberline {17}McEliece-Kryptosystem}{217}{chapter.17}\protected@file@percent } -\@writefile{lof}{\addvspace {10\p@ }} -\@writefile{lot}{\addvspace {10\p@ }} -\newlabel{chapter:mceliece}{{17}{217}{McEliece-Kryptosystem}{chapter.17}{}} -\newlabel{refsection:7}{{17}{217}{McEliece-Kryptosystem}{chapter.17}{}} -\newlabel{mceliece:section:teil0}{{17.1}{217}{Teil 0}{section.17.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {17.1}Teil 0}{217}{section.17.1}\protected@file@percent } -\newlabel{mceliece:section:teil1}{{17.2}{217}{Teil 1}{section.17.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {17.2}Teil 1 }{217}{section.17.2}\protected@file@percent } -\newlabel{mceliece:equation1}{{17.1}{218}{Teil 1}{equation.17.2.1}{}} -\newlabel{mceliece:subsection:finibus}{{17.2.1}{218}{De finibus bonorum et malorum}{subsection.17.2.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {17.2.1}De finibus bonorum et malorum }{218}{subsection.17.2.1}\protected@file@percent } -\newlabel{mceliece:section:teil2}{{17.3}{218}{Teil 2}{section.17.3}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {17.3}Teil 2 }{218}{section.17.3}\protected@file@percent } -\newlabel{mceliece:subsection:bonorum}{{17.3.1}{218}{De finibus bonorum et malorum}{subsection.17.3.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {17.3.1}De finibus bonorum et malorum }{218}{subsection.17.3.1}\protected@file@percent } -\newlabel{mceliece:section:teil3}{{17.4}{219}{Teil 3}{section.17.4}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {17.4}Teil 3 }{219}{section.17.4}\protected@file@percent } -\newlabel{mceliece:subsection:malorum}{{17.4.1}{219}{De finibus bonorum et malorum}{subsection.17.4.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {17.4.1}De finibus bonorum et malorum }{219}{subsection.17.4.1}\protected@file@percent } -\abx@aux@refsection{8}{221} 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bonorum et malorum }{222}{subsection.18.2.1}\protected@file@percent } -\newlabel{clifford:section:teil2}{{18.3}{222}{Teil 2}{section.18.3}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {18.3}Teil 2 }{222}{section.18.3}\protected@file@percent } -\newlabel{clifford:subsection:bonorum}{{18.3.1}{222}{De finibus bonorum et malorum}{subsection.18.3.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {18.3.1}De finibus bonorum et malorum }{222}{subsection.18.3.1}\protected@file@percent } -\newlabel{clifford:section:teil3}{{18.4}{223}{Teil 3}{section.18.4}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {18.4}Teil 3 }{223}{section.18.4}\protected@file@percent } -\newlabel{clifford:subsection:malorum}{{18.4.1}{223}{De finibus bonorum et malorum}{subsection.18.4.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {18.4.1}De finibus bonorum et malorum }{223}{subsection.18.4.1}\protected@file@percent } -\abx@aux@refsection{9}{225} 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-\abx@aux@cite{munkres:bibtex} -\abx@aux@segm{11}{0}{munkres:bibtex} -\@writefile{toc}{\contentsline {chapter}{\numberline {21}Thema}{233}{chapter.21}\protected@file@percent } -\@writefile{lof}{\addvspace {10\p@ }} -\@writefile{lot}{\addvspace {10\p@ }} -\newlabel{chapter:munkres}{{21}{233}{Thema}{chapter.21}{}} -\newlabel{refsection:11}{{21}{233}{Thema}{chapter.21}{}} -\newlabel{munkres:section:teil0}{{21.1}{233}{Teil 0}{section.21.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {21.1}Teil 0}{233}{section.21.1}\protected@file@percent } -\newlabel{munkres:section:teil1}{{21.2}{233}{Teil 1}{section.21.2}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {21.2}Teil 1 }{233}{section.21.2}\protected@file@percent } -\newlabel{munkres:equation1}{{21.1}{234}{Teil 1}{equation.21.2.1}{}} -\newlabel{munkres:subsection:finibus}{{21.2.1}{234}{De finibus bonorum et malorum}{subsection.21.2.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {21.2.1}De finibus bonorum et malorum }{234}{subsection.21.2.1}\protected@file@percent } -\newlabel{munkres:section:teil2}{{21.3}{234}{Teil 2}{section.21.3}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {21.3}Teil 2 }{234}{section.21.3}\protected@file@percent } -\newlabel{munkres:subsection:bonorum}{{21.3.1}{234}{De finibus bonorum et malorum}{subsection.21.3.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {21.3.1}De finibus bonorum et malorum }{234}{subsection.21.3.1}\protected@file@percent } -\newlabel{munkres:section:teil3}{{21.4}{235}{Teil 3}{section.21.4}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {section}{\numberline {21.4}Teil 3 }{235}{section.21.4}\protected@file@percent } -\newlabel{munkres:subsection:malorum}{{21.4.1}{235}{De finibus bonorum et malorum}{subsection.21.4.1}{}} -\@writefile{toc}{\contentsline {subsection}{\numberline {21.4.1}De finibus bonorum et malorum }{235}{subsection.21.4.1}\protected@file@percent } diff --git a/buch/buch.bbl b/buch/buch.bbl deleted file mode 100644 index d1d0c72..0000000 --- a/buch/buch.bbl +++ /dev/null @@ -1,20 +0,0 @@ -% $ biblatex auxiliary file $ -% $ biblatex bbl format version 3.1 $ -% Do not modify the above lines! -% -% This is an auxiliary file used by the 'biblatex' package. -% This file may safely be deleted. It will be recreated as -% required. -% -\begingroup -\makeatletter -\@ifundefined{ver@biblatex.sty} - {\@latex@error - {Missing 'biblatex' package} - {The bibliography requires the 'biblatex' package.} - \aftergroup\endinput} - {} -\endgroup - -\datalist[entry]{nty/global//global/global}\enddatalist -\endinput diff --git a/buch/buch.blg b/buch/buch.blg deleted file mode 100644 index 0bc8880..0000000 --- a/buch/buch.blg +++ /dev/null @@ -1,74 +0,0 @@ -This is BibTeX, Version 0.99d (TeX Live 2019/W32TeX) -Capacity: max_strings=100000, hash_size=100000, hash_prime=85009 -The top-level auxiliary file: buch.aux -The style file: biblatex.bst -Reallocated glb_str_ptr (elt_size=4) to 20 items from 10. -Reallocated global_strs (elt_size=20001) to 20 items from 10. -Reallocated glb_str_end (elt_size=4) to 20 items from 10. -Reallocated singl_function (elt_size=4) to 100 items from 50. -Reallocated singl_function (elt_size=4) to 100 items from 50. -Reallocated singl_function (elt_size=4) to 100 items from 50. -Reallocated wiz_functions (elt_size=4) to 6000 items from 3000. -Reallocated singl_function (elt_size=4) to 100 items from 50. -Reallocated singl_function (elt_size=4) to 100 items from 50. -Reallocated singl_function (elt_size=4) to 100 items from 50. -Reallocated singl_function (elt_size=4) to 100 items from 50. -Reallocated singl_function (elt_size=4) to 100 items from 50. -Reallocated singl_function (elt_size=4) to 100 items from 50. -Reallocated singl_function (elt_size=4) to 100 items from 50. -Reallocated singl_function (elt_size=4) to 100 items from 50. -Database file #1: buch-blx.bib -Database file #2: chapters/references.bib -Database file #3: papers/verkehr/references.bib -Database file #4: papers/multiplikation/references.bib -Database file #5: papers/punktgruppen/references.bib -Database file #6: papers/reedsolomon/references.bib -Database file #7: papers/ifs/references.bib -Database file #8: papers/mceliece/references.bib -Database file #9: papers/clifford/references.bib -Database file #10: papers/spannung/references.bib -Database file #11: papers/erdbeben/references.bib -Biblatex version: 3.13 -Reallocated wiz_functions (elt_size=4) to 9000 items from 6000. -Reallocated singl_function (elt_size=4) to 100 items from 50. -You've used 1 entry, - 6363 wiz_defined-function locations, - 1201 strings with 9101 characters, -and the built_in function-call counts, 1529 in all, are: -= -- 72 -> -- 70 -< -- 1 -+ -- 49 -- -- 28 -* -- 31 -:= -- 368 -add.period$ -- 0 -call.type$ -- 1 -change.case$ -- 0 -chr.to.int$ -- 42 -cite$ -- 0 -duplicate$ -- 11 -empty$ -- 103 -format.name$ -- 0 -if$ -- 329 -int.to.chr$ -- 0 -int.to.str$ -- 0 -missing$ -- 0 -newline$ -- 20 -num.names$ -- 0 -pop$ -- 47 -preamble$ -- 1 -purify$ -- 0 -quote$ -- 0 -skip$ -- 77 -stack$ -- 0 -substring$ -- 151 -swap$ -- 1 -text.length$ -- 20 -text.prefix$ -- 0 -top$ -- 1 -type$ -- 22 -warning$ -- 0 -while$ -- 64 -width$ -- 0 -write$ -- 20 diff --git a/buch/buch.idx b/buch/buch.idx deleted file mode 100644 index 785c31a..0000000 --- a/buch/buch.idx +++ /dev/null @@ -1,167 +0,0 @@ -\indexentry{Github-Repository|hyperpage}{1} -\indexentry{Fermat, Pierre de|hyperpage}{5} -\indexentry{Descartes, Ren\IeC {\'e}|hyperpage}{5} -\indexentry{nat\IeC {\"u}rliche Zahlen|hyperpage}{9} -\indexentry{$\mathbb{N}$|hyperpage}{9} -\indexentry{Peano-Axiome|hyperpage}{9} -\indexentry{Nachfolger|hyperpage}{9} -\indexentry{Addition!in $\mathbb{N}$|hyperpage}{10} -\indexentry{Kommutativgesetz|hyperpage}{11} -\indexentry{Teilbarkeit|hyperpage}{11} -\indexentry{teilbar|hyperpage}{11} -\indexentry{Primzahl|hyperpage}{11} -\indexentry{Zahlentheorie|hyperpage}{11} -\indexentry{endlich|hyperpage}{12} -\indexentry{gleich m\IeC {\"a}chtig|hyperpage}{12} -\indexentry{Ring|hyperpage}{14} -\indexentry{Ring!kommutativer|hyperpage}{14} -\indexentry{K\IeC {\"u}rzen|hyperpage}{15} -\indexentry{Erweitern|hyperpage}{15} -\indexentry{Kehrwert|hyperpage}{15} -\indexentry{lineares 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input line 21. -LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `operators' in version `bold' -(Font) OT1/txr/m/n --> OT1/txr/bx/n on input line 22. -\symitalic=\mathgroup6 -LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `italic' in version `bold' -(Font) OT1/txr/m/it --> OT1/txr/bx/it on input line 26. -LaTeX Font Info: Redeclaring math alphabet \mathbf on input line 29. -LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathbf' in version `normal' -(Font) OT1/cmr/bx/n --> OT1/txr/bx/n on input line 29. -LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathbf' in version `bold' -(Font) OT1/cmr/bx/n --> OT1/txr/bx/n on input line 29. -LaTeX Font Info: Redeclaring math alphabet \mathit on input line 30. -LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathit' in version `normal' -(Font) OT1/cmr/m/it --> OT1/txr/m/it on input line 30. -LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathit' in version `bold' -(Font) OT1/cmr/bx/it --> OT1/txr/m/it on input line 30. -LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathit' in version `bold' -(Font) OT1/txr/m/it --> OT1/txr/bx/it on input line 31. -LaTeX Font Info: Redeclaring math alphabet \mathsf on input line 40. -LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathsf' in version `normal' -(Font) OT1/cmss/m/n --> OT1/txss/m/n on input line 40. -LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathsf' in version `bold' -(Font) OT1/cmss/bx/n --> OT1/txss/m/n on input line 40. -LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathsf' in version `bold' -(Font) OT1/txss/m/n --> OT1/txss/b/n on input line 41. -LaTeX Font Info: Redeclaring math alphabet \mathtt on input line 50. -LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathtt' in version `normal' -(Font) OT1/cmtt/m/n --> OT1/txtt/m/n on input line 50. -LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathtt' in version `bold' -(Font) OT1/cmtt/m/n --> OT1/txtt/m/n on input line 50. -LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathtt' in version `bold' -(Font) OT1/txtt/m/n --> OT1/txtt/b/n on input line 51. 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-\symsymbolsC=\mathgroup8 -LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `symbolsC' in version `bold' -(Font) U/txsyc/m/n --> U/txsyc/bx/n on input line 113. -LaTeX Font Info: Redeclaring symbol font `largesymbols' on input line 120. -LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `largesymbols' in version `normal' -(Font) OMX/cmex/m/n --> OMX/txex/m/n on input line 120. -LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `largesymbols' in version `bold' -(Font) OMX/cmex/m/n --> OMX/txex/m/n on input line 120. -LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `largesymbols' in version `bold' -(Font) OMX/txex/m/n --> OMX/txex/bx/n on input line 121. -\symlargesymbolsA=\mathgroup9 -LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `largesymbolsA' in version `bold' -(Font) U/txexa/m/n --> U/txexa/bx/n on input line 129. -LaTeX Info: Redefining \not on input line 1043. -LaTeX Info: Redefining \textsquare on input line 1063. -LaTeX Info: Redefining \openbox on input line 1064. -) 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-(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmath.code.tex) -\pgffor@iter=\dimen180 -\pgffor@skip=\dimen181 -\pgffor@stack=\toks44 -\pgffor@toks=\toks45 -)) -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/tikz.code.tex -Package: tikz 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/pgflibraryplothandlers.co -de.tex -File: pgflibraryplothandlers.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) -\pgf@plot@mark@count=\count142 -\pgfplotmarksize=\dimen182 -) -\tikz@lastx=\dimen183 -\tikz@lasty=\dimen184 -\tikz@lastxsaved=\dimen185 -\tikz@lastysaved=\dimen186 -\tikz@lastmovetox=\dimen187 -\tikz@lastmovetoy=\dimen188 -\tikzleveldistance=\dimen189 -\tikzsiblingdistance=\dimen190 -\tikz@figbox=\box39 -\tikz@figbox@bg=\box40 -\tikz@tempbox=\box41 -\tikz@tempbox@bg=\box42 -\tikztreelevel=\count143 -\tikznumberofchildren=\count144 -\tikznumberofcurrentchild=\count145 -\tikz@fig@count=\count146 - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/modules/pgfmodulematrix.code.tex -File: pgfmodulematrix.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) -\pgfmatrixcurrentrow=\count147 -\pgfmatrixcurrentcolumn=\count148 -\pgf@matrix@numberofcolumns=\count149 -) -\tikz@expandcount=\count150 - 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-(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/pgflibraryplotmarks.code. -tex -File: pgflibraryplotmarks.code.tex 2019/08/03 v3.1.4b (3.1.4b) -))) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/pgfplots/pgfplotstable.sty -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/pgfplots.revision.tex) -Package: pgfplotstable 2018/03/28 v1.16 Table typesetting and Pretty-printing ( -1.16) - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/numtable/pgfplotstable.code.te -x -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/pgfplots/numtable/pgfplotstable.coltype -.code.tex))) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/csquotes/csquotes.sty -Package: csquotes 2019/05/10 v5.2e context-sensitive quotations (JAW) - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/etoolbox/etoolbox.sty -Package: etoolbox 2019/09/21 v2.5h e-TeX tools for LaTeX (JAW) -\etb@tempcnta=\count158 -) -\csq@reset=\count159 -\csq@gtype=\count160 -\csq@glevel=\count161 -\csq@qlevel=\count162 -\csq@maxlvl=\count163 -\csq@tshold=\count164 -\csq@ltx@everypar=\toks50 - 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Easy translation of strings in LaTeX -)) - -Package circuitikz Warning: You did not specify one of the voltage directions: -(circuitikz) oldvoltagedirection, nooldvoltagedirection, -(circuitikz) RPvoltages or EFvoltages -(circuitikz) Default directions may have changed, -(circuitikz) please check the manual. - -) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/tools/tabularx.sty -Package: tabularx 2016/02/03 v2.11b `tabularx' package (DPC) -\TX@col@width=\dimen363 -\TX@old@table=\dimen364 -\TX@old@col=\dimen365 -\TX@target=\dimen366 -\TX@delta=\dimen367 -\TX@cols=\count379 -\TX@ftn=\toks60 -) -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/algorithmicx/algpseudocode.sty -Package: algpseudocode - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/base/ifthen.sty -Package: ifthen 2014/09/29 v1.1c Standard LaTeX ifthen package (DPC) -) -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/algorithmicx/algorithmicx.sty -Package: algorithmicx 2005/04/27 v1.2 Algorithmicx - -Document Style algorithmicx 1.2 - a greatly improved `algorithmic' style -\c@ALG@line=\count380 -\c@ALG@rem=\count381 -\c@ALG@nested=\count382 -\ALG@tlm=\skip83 -\ALG@thistlm=\skip84 -\c@ALG@Lnr=\count383 -\c@ALG@blocknr=\count384 -\c@ALG@storecount=\count385 -\c@ALG@tmpcounter=\count386 -\ALG@tmplength=\skip85 -) -Document Style - pseudocode environments for use with the `algorithmicx' style -) (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/algorithms/algorithm.sty -Package: algorithm 2009/08/24 v0.1 Document Style `algorithm' - floating enviro -nment - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/float/float.sty -Package: float 2001/11/08 v1.3d Float enhancements (AL) -\c@float@type=\count387 -\float@exts=\toks61 -\float@box=\box96 -\@float@everytoks=\toks62 -\@floatcapt=\box97 -) -\@float@every@algorithm=\toks63 -\c@algorithm=\count388 -) -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/was/gensymb.sty -Package: gensymb 2003/07/02 v1.0 (WaS) -) -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/mathtools/mathtools.sty -Package: mathtools 2019/07/31 v1.22 mathematical typesetting tools - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/tools/calc.sty -Package: calc 2017/05/25 v4.3 Infix arithmetic (KKT,FJ) -\calc@Acount=\count389 -\calc@Bcount=\count390 -\calc@Adimen=\dimen368 -\calc@Bdimen=\dimen369 -\calc@Askip=\skip86 -\calc@Bskip=\skip87 -LaTeX Info: Redefining \setlength on input line 80. -LaTeX Info: Redefining \addtolength on input line 81. -\calc@Ccount=\count391 -\calc@Cskip=\skip88 -) -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/mathtools/mhsetup.sty -Package: mhsetup 2017/03/31 v1.3 programming setup (MH) -) -LaTeX Info: Thecontrolsequence`\('isalreadyrobust on input line 129. -LaTeX Info: Thecontrolsequence`\)'isalreadyrobust on input line 129. -LaTeX Info: Thecontrolsequence`\['isalreadyrobust on input line 129. -LaTeX Info: Thecontrolsequence`\]'isalreadyrobust on input line 129. -\g_MT_multlinerow_int=\count392 -\l_MT_multwidth_dim=\dimen370 -\origjot=\skip89 -\l_MT_shortvdotswithinadjustabove_dim=\dimen371 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-\localshorteditorwidth=\skip111 -Package biblatex Info: Trying to load compatibility code... -Package biblatex Info: ... file 'blx-compat.def' found. - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/biblatex/blx-compat.def -File: blx-compat.def 2019/08/31 v3.13a biblatex compatibility (PK/MW) -) -Package biblatex Info: Trying to load BibTeX backend compatibility... -Package biblatex Info: ... file 'blx-bibtex.def' found. - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/biblatex/blx-bibtex.def -File: blx-bibtex.def 2019/08/31 v3.13a biblatex compatibility (PK/MW) - - -Package biblatex Warning: Using fall-back BibTeX(8) backend: -(biblatex) functionality may be reduced/unavailable. - -) -Package biblatex Info: Trying to load generic definitions... -Package biblatex Info: ... file 'biblatex.def' found. - (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/biblatex/biblatex.def -File: biblatex.def 2019/08/31 v3.13a biblatex compatibility (PK/MW) -\c@textcitecount=\count527 -\c@textcitetotal=\count528 -\c@textcitemaxnames=\count529 -\c@biburlbigbreakpenalty=\count530 -\c@biburlbreakpenalty=\count531 -\c@biburlnumpenalty=\count532 -\c@biburlucpenalty=\count533 -\c@biburllcpenalty=\count534 -\biburlbigskip=\muskip18 -\biburlnumskip=\muskip19 -\biburlucskip=\muskip20 -\biburllcskip=\muskip21 -\c@smartand=\count535 -) -Package biblatex Info: Trying to load bibliography style 'numeric'... -Package biblatex Info: ... file 'numeric.bbx' found. - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/biblatex/bbx/numeric.bbx -File: numeric.bbx 2019/08/31 v3.13a biblatex bibliography style (PK/MW) -Package biblatex Info: Trying to load bibliography style 'standard'... -Package biblatex Info: ... file 'standard.bbx' found. - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/biblatex/bbx/standard.bbx -File: standard.bbx 2019/08/31 v3.13a biblatex bibliography style (PK/MW) -\c@bbx:relatedcount=\count536 -\c@bbx:relatedtotal=\count537 -)) -Package biblatex Info: Trying to load citation style 'numeric'... -Package biblatex Info: ... file 'numeric.cbx' found. - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/biblatex/cbx/numeric.cbx -File: numeric.cbx 2019/08/31 v3.13a biblatex citation style (PK/MW) -Package biblatex Info: Redefining '\cite'. -Package biblatex Info: Redefining '\parencite'. -Package biblatex Info: Redefining '\footcite'. -Package biblatex Info: Redefining '\footcitetext'. -Package biblatex Info: Redefining '\smartcite'. -Package biblatex Info: Redefining '\supercite'. -Package biblatex Info: Redefining '\textcite'. -Package biblatex Info: Redefining '\textcites'. -Package biblatex Info: Redefining '\cites'. -Package biblatex Info: Redefining '\parencites'. -Package biblatex Info: Redefining '\smartcites'. -) -Package biblatex Info: Trying to load configuration file... -Package biblatex Info: ... file 'biblatex.cfg' found. - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/biblatex/biblatex.cfg -File: biblatex.cfg -)) -(./papers/common/addpackages.tex (./papers/verkehr/packages.tex) -(./papers/multiplikation/packages.tex) (./papers/punktgruppen/packages.tex) -(./papers/reedsolomon/packages.tex) (./papers/ifs/packages.tex) -(./papers/mceliece/packages.tex) (./papers/clifford/packages.tex) -(./papers/spannung/packages.tex) (./papers/erdbeben/packages.tex) -(./papers/munkres/packages.tex)) (./papers/common/addbibresources.tex) -\@indexfile=\write8 -\openout8 = `buch.idx'. - - -Writing index file buch.idx -Package biblatex Info: Trying to load language 'ngerman'... -Package biblatex Info: ... file 'ngerman.lbx' found. -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/biblatex/lbx/ngerman.lbx -File: ngerman.lbx 2019/08/31 v3.13a biblatex localization (PK/MW) -Package biblatex Info: Trying to load language 'german'... -Package biblatex Info: ... file 'german.lbx' found. - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/biblatex/lbx/german.lbx -File: german.lbx 2019/08/31 v3.13a biblatex localization (PK/MW) -) -Package biblatex Info: Trying to load language 'german'... -Package biblatex Info: ... file 'german.lbx' found. - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/biblatex/lbx/german.lbx -File: german.lbx 2019/08/31 v3.13a biblatex localization (PK/MW) -)) -Package biblatex Info: Trying to load language 'english'... -Package biblatex Info: ... file 'english.lbx' found. - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/biblatex/lbx/english.lbx -File: english.lbx 2019/08/31 v3.13a biblatex localization (PK/MW) -) (./buch.aux - -LaTeX Warning: Label `buch:vektoren-und-matrizen:eqn:linabhkomb' multiply defin -ed. - - -LaTeX Warning: Label `buch:polynome:eqn:divisionsaufgabe' multiply defined. - - -LaTeX Warning: Label `buch:endlichekoerper:subsection:matrixschreibweise' multi -ply defined. - - -LaTeX Warning: Label `buch:eigenwerte:eqn:Jkchain' multiply defined. - - -LaTeX Warning: Label `buch:eigenwerte:eqn:Kkchain' multiply defined. - - -LaTeX Warning: Label `buch:eigenwerte:satz:fJinj' multiply defined. - - -LaTeX Warning: Label `buch:eigenwerte:eqn:allgnilpotent' multiply defined. - - -LaTeX Warning: Label `buch:eigenwerte:eqn:Jnkpotenz' multiply defined. - - -LaTeX Warning: Label `buch:graphen:eqn:linkmatrix' multiply defined. - - -LaTeX Warning: Label `buch:google:eqn:composed' multiply defined. - - -LaTeX Warning: Label `buch:section:permutationsmatrizen' multiply defined. - - -LaTeX Warning: Label `buch:section:permutationsmatrizen' multiply defined. - - -LaTeX Warning: Label `buch:crypto:eqn:rest2' multiply defined. - - -LaTeX Warning: Label `buch:crypto:eqn:t' multiply defined. - -) -\openout1 = `buch.aux'. - -LaTeX Font Info: Checking defaults for OML/txmi/m/it on input line 29. -LaTeX Font Info: Try loading font information for OML+txmi on input line 29. - - (c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/omltxmi.fd -File: omltxmi.fd 2000/12/15 v3.1 -) -LaTeX Font Info: ... okay on input line 29. -LaTeX Font Info: Checking defaults for T1/cmr/m/n on input line 29. -LaTeX Font Info: ... okay on input line 29. -LaTeX Font Info: Checking defaults for OT1/cmr/m/n on input line 29. -LaTeX Font Info: ... okay on input line 29. -LaTeX Font Info: Checking defaults for OMS/txsy/m/n on input line 29. -LaTeX Font Info: Try loading font information for OMS+txsy on input line 29. - - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/omstxsy.fd -File: omstxsy.fd 2000/12/15 v3.1 -) -LaTeX Font Info: ... okay on input line 29. -LaTeX Font Info: Checking defaults for OMX/txex/m/n on input line 29. -LaTeX Font Info: Try loading font information for OMX+txex on input line 29. - - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/omxtxex.fd -File: omxtxex.fd 2000/12/15 v3.1 -) -LaTeX Font Info: ... okay on input line 29. -LaTeX Font Info: Checking defaults for U/txexa/m/n on input line 29. -LaTeX Font Info: Try loading font information for U+txexa on input line 29. - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/utxexa.fd -File: utxexa.fd 2000/12/15 v3.1 -) -LaTeX Font Info: ... okay on input line 29. -LaTeX Font Info: Checking defaults for TS1/cmr/m/n on input line 29. -LaTeX Font Info: Try loading font information for TS1+cmr on input line 29. - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/base/ts1cmr.fd -File: ts1cmr.fd 2014/09/29 v2.5h Standard LaTeX font definitions -) -LaTeX Font Info: ... okay on input line 29. -LaTeX Font Info: Checking defaults for PD1/pdf/m/n on input line 29. -LaTeX Font Info: ... okay on input line 29. -LaTeX Font Info: Try loading font information for T1+txr on input line 29. - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/t1txr.fd -File: t1txr.fd 2000/12/15 v3.1 -) -*geometry* driver: auto-detecting -*geometry* detected driver: pdftex -*geometry* verbose mode - [ preamble ] result: -* driver: pdftex -* paper: custom -* layout: -* layoutoffset:(h,v)=(0.0pt,0.0pt) -* bindingoffset: 28.45274pt -* modes: twoside -* h-part:(L,W,R)=(22.7622pt, 398.33858pt, 34.14331pt) -* v-part:(T,H,B)=(59.75078pt, 569.05511pt, 54.06024pt) -* \paperwidth=483.69684pt -* \paperheight=682.86613pt -* \textwidth=398.33858pt -* 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v2.6 Base part for package epstopdf - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/oberdiek/grfext.sty -Package: grfext 2016/05/16 v1.2 Manage graphics extensions (HO) -) -Package epstopdf-base Info: Redefining graphics rule for `.eps' on input line 4 -38. -Package grfext Info: Graphics extension search list: -(grfext) [.pdf,.png,.jpg,.mps,.jpeg,.jbig2,.jb2,.PDF,.PNG,.JPG,.JPE -G,.JBIG2,.JB2,.eps] -(grfext) \AppendGraphicsExtensions on input line 456. - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/latexconfig/epstopdf-sys.cfg -File: epstopdf-sys.cfg 2010/07/13 v1.3 Configuration of (r)epstopdf for TeX Liv -e -)) -\AtBeginShipoutBox=\box116 -Package hyperref Info: Link coloring OFF on input line 29. - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/hyperref/nameref.sty -Package: nameref 2019/09/12 v2.45 Cross-referencing by name of section - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/generic/oberdiek/gettitlestring.sty -Package: gettitlestring 2016/05/16 v1.5 Cleanup title references (HO) -) -\c@section@level=\count544 -) -LaTeX Info: Redefining \ref on input line 29. -LaTeX Info: Redefining \pageref on input line 29. -LaTeX Info: Redefining \nameref on input line 29. - -(./buch.out) (./buch.out) -\@outlinefile=\write9 -\openout9 = `buch.out'. - - ABD: EveryShipout initializing macros - -Package pgfplots Warning: running in backwards compatibility mode (unsuitable t -ick labels; missing features). Consider writing \pgfplotsset{compat=1.16} into -your preamble. - on input line 29. - -LaTeX Font Info: Try loading font information for OT1+txr on input line 29. -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/ot1txr.fd -File: ot1txr.fd 2000/12/15 v3.1 -) -LaTeX Font Info: Try loading font information for U+txsya on input line 29. - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/utxsya.fd -File: utxsya.fd 2000/12/15 v3.1 -) -LaTeX Font Info: Try loading font information for U+txsyb on input line 29. - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/utxsyb.fd -File: utxsyb.fd 2000/12/15 v3.1 -) -LaTeX Font Info: Try loading font information for U+txmia on input line 29. - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/utxmia.fd -File: utxmia.fd 2000/12/15 v3.1 -) -LaTeX Font Info: Try loading font information for U+txsyc on input line 29. - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/utxsyc.fd -File: utxsyc.fd 2000/12/15 v3.1 -) -LaTeX Font Info: Try loading font information for U+wasy on input line 29. - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/wasysym/uwasy.fd -File: uwasy.fd 2003/10/30 v2.0 Wasy-2 symbol font definitions -) -Package xypdf Info: Line width: 0.56pt on input line 29. - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/translator/translator-basic-dictionary-En -glish.dict -Dictionary: translator-basic-dictionary, Language: English -) -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/siunitx/siunitx-abbreviations.cfg -File: siunitx-abbreviations.cfg 2017/11/26 v2.7k siunitx: Abbreviated units -) -\symgns@font=\mathgroup11 -LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `gns@font' in version `bold' -(Font) TS1/txr/m/n --> TS1/txr/bx/n on input line 29. -Package gensymb Info: Math companion symbols declared on input line 29. -LaTeX Info: Redefining \degree on input line 29. -LaTeX Info: Redefining \celsius on input line 29. -Package gensymb Info: Using text companion symbols for \degree, \celsius and \p -erthousand on input line 29. -LaTeX Info: Redefining \ohm on input line 29. -Package gensymb Info: Using \textohm for \ohm on input line 29. -LaTeX Info: Redefining \micro on input line 29. -Package gensymb Info: Using \textmu for \micro on input line 29. -\c@lstlisting=\count545 -Package caption Info: Begin \AtBeginDocument code. -Package caption Info: End \AtBeginDocument code. -Package biblatex Info: Input encoding 'utf8' detected. -Package biblatex Info: Automatic encoding selection. -(biblatex) Assuming data encoding 'utf8'. -Package biblatex Info: Input encoding 'utf8' specified. -Package biblatex Info: Data encoding 'utf8' specified. -(biblatex) No need to reencode data. -\openout7 = `buch-blx.bib'. - -Package biblatex Info: Trying to load bibliographic data... -Package biblatex Info: ... file 'buch.bbl' found. - -(./buch.bbl) -Package biblatex Info: ... file 'buch1-blx.bbl' not found. - -No file buch1-blx.bbl. -Package biblatex Info: ... file 'buch2-blx.bbl' not found. -No file buch2-blx.bbl. -Package biblatex Info: ... file 'buch3-blx.bbl' not found. -No file buch3-blx.bbl. -Package biblatex Info: ... file 'buch4-blx.bbl' not found. -No file buch4-blx.bbl. -Package biblatex Info: ... file 'buch5-blx.bbl' not found. -No file buch5-blx.bbl. -Package biblatex Info: ... file 'buch6-blx.bbl' not found. -No file buch6-blx.bbl. -Package biblatex Info: ... file 'buch7-blx.bbl' not found. -No file buch7-blx.bbl. -Package biblatex Info: ... file 'buch8-blx.bbl' not found. -No file buch8-blx.bbl. -Package biblatex Info: ... file 'buch9-blx.bbl' not found. -No file buch9-blx.bbl. -Package biblatex Info: ... file 'buch10-blx.bbl' not found. -No file buch10-blx.bbl. -Package biblatex Info: ... file 'buch11-blx.bbl' not found. -No file buch11-blx.bbl. -Package biblatex Info: Reference section=0 on input line 29. -Package biblatex Info: Reference segment=0 on input line 29. -LaTeX Font Info: Try loading font information for OT1+txss on input line 29. - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/ot1txss.fd -File: ot1txss.fd 2000/12/15 v3.1 -) -LaTeX Font Info: Font shape `OT1/txss/m/n' will be -(Font) scaled to size 9.49997pt on input line 29. -LaTeX Font Info: Font shape `OT1/txss/m/n' will be -(Font) scaled to size 6.64998pt on input line 29. -LaTeX Font Info: Font shape `OT1/txss/m/n' will be -(Font) scaled to size 4.74998pt on input line 29. -LaTeX Font Info: Try loading font information for OT1+txtt on input line 29. - - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/ot1txtt.fd -File: ot1txtt.fd 2000/12/15 v3.1 -) -(./common/titlepage.tex (./common/teilnehmer.tex) [1 - - - -{c:/texlive/2019/texmf-var/fonts/map/pdftex/updmap/pdftex.map}]) (./common/macr -os.tex -\c@beispiel=\count546 -\c@uebungsaufgabezaehler=\count547 -\c@problemcounter=\count548 - [2 - -] (./buch.toc -[3] [4] [5] [6] [7]) -\tf@toc=\write10 -\openout10 = `buch.toc'. - -\c@satz=\count549 -\c@forderung=\count550 -) [8] (./chapters/part1.tex -\blx@maxsegment@1=\count551 -\blx@sectionciteorder@1=\count552 -Package biblatex Info: Reference section=1 on input line 6. -\openout7 = `buch1-blx.aux'. - -Package biblatex Info: Setting label 'refsection:1' on input line 6. - (./chapters/vorwort.tex -LaTeX Font Info: Font shape `OT1/txss/m/n' will be -(Font) scaled to size 7.59998pt on input line 26. -LaTeX Font Info: Font shape `OT1/txss/m/n' will be -(Font) scaled to size 5.69998pt on input line 26. -LaTeX Font Info: Try loading font information for TS1+txr on input line 26. - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/ts1txr.fd -File: ts1txr.fd 2000/12/15 v3.1 -) -LaTeX Font Info: Try loading font information for T1+txtt on input line 26. - -(c:/texlive/2019/texmf-dist/tex/latex/txfonts/t1txtt.fd -File: t1txtt.fd 2000/12/15 v3.1 -) - -LaTeX Warning: Citation 'buch:repo' on page 1 undefined on input line 27. - -) [1 - - -] [2 - -] [3] [4] (./chapters/00-einleitung/chapter.tex [5 - -] [6]) -(./chapters/05-zahlen/chapter.tex [7] [8 - -] -Kapitel 1. -(./chapters/05-zahlen/natuerlich.tex [9] [10] -Overfull \hbox (1.15573pt too wide) in paragraph at lines 159--163 -\T1/txr/m/n/10 gelten. Bei ei-nem nicht-kommutativen Pro-dukt ist es hier-bei n -ot-wen-dig, zwi-schen Links- und Rechts- - [] - -[11]) (./chapters/05-zahlen/ganz.tex [12] [13]) -(./chapters/05-zahlen/rational.tex [14]) (./chapters/05-zahlen/reell.tex -[15]) (./chapters/05-zahlen/komplex.tex [16] [17] - -LaTeX Warning: Citation 'buch:ebbinghaus' on page 18 undefined on input line 15 -5. - - -File: chapters/05-zahlen/images/komplex.pdf Graphic file (type pdf) - -Package pdftex.def Info: chapters/05-zahlen/images/komplex.pdf used on input l -ine 194. -(pdftex.def) Requested size: 223.63393pt x 178.57472pt. -[18] [19 <./chapters/05-zahlen/images/komplex.pdf>] [20])) -(./chapters/10-vektorenmatrizen/chapter.tex [21] [22 - -] -Kapitel 2. -(./chapters/10-vektorenmatrizen/linear.tex [23] [24] -Missing character: There is no e in font txsyb! - [25] [26] -Overfull \hbox (9.52893pt too wide) in paragraph at lines 385--390 -[]\T1/txr/m/n/10 Die $\OML/txmi/m/it/10 m$\T1/txr/m/n/10 -dimensionalen Spal-te -n-vek-to-ren $\OML/txmi/m/it/10 v \OMS/txsy/m/n/10 2 \U/txsyb/m/n/10 |[]$ \T1/t -xr/m/n/10 sind $\OML/txmi/m/it/10 m \OMS/txsy/m/n/10 ^^B \OT1/txr/m/n/10 1$\T1/ -txr/m/n/10 -Matrizen $\OML/txmi/m/it/10 v \OMS/txsy/m/n/10 2 \OML/txmi/m/it/10 -M[]\OT1/txr/m/n/10 (\U/txsyb/m/n/10 |\OT1/txr/m/n/10 )$\T1/txr/m/n/10 , die $\O -ML/txmi/m/it/10 n$\T1/txr/m/n/10 -dimensionalen - [] - -[27] [28] [29] - -File: chapters/10-vektorenmatrizen/images/rref.pdf Graphic file (type pdf) - -Package pdftex.def Info: chapters/10-vektorenmatrizen/images/rref.pdf used on -input line 634. -(pdftex.def) Requested size: 398.33858pt x 187.45291pt. - -Underfull \vbox (badness 10000) has occurred while \output is active [] - - [30 <./chapters/10-vektorenmatrizen/images/rref.pdf>] [31] [32] [33] [34]) -(./chapters/10-vektorenmatrizen/skalarprodukt.tex [35] [36] [37] [38] [39] -[40] [41] [42] [43]) (./chapters/10-vektorenmatrizen/strukturen.tex - -File: chapters/10-vektorenmatrizen/images/strukturen.pdf Graphic file (type pdf -) - -Package pdftex.def Info: chapters/10-vektorenmatrizen/images/strukturen.pdf us -ed on input line 11. -(pdftex.def) Requested size: 398.33858pt x 526.1285pt. - -(./chapters/10-vektorenmatrizen/gruppen.tex [44] [45 <./chapters/10-vektorenmat -rizen/images/strukturen.pdf>] [46] [47] [48]) -(./chapters/10-vektorenmatrizen/ringe.tex [49] - -File: chapters/10-vektorenmatrizen/images/gausszahlen.pdf Graphic file (type pd -f) - -Package pdftex.def Info: chapters/10-vektorenmatrizen/images/gausszahlen.pdf u -sed on input line 110. -(pdftex.def) Requested size: 397.18591pt x 213.22809pt. - [50 <./chapters/10-vektorenmatrizen/images/gausszahlen.pdf>] [51] - -File: chapters/10-vektorenmatrizen/images/ideale.pdf Graphic file (type pdf) - -Package pdftex.def Info: chapters/10-vektorenmatrizen/images/ideale.pdf used o -n input line 284. -(pdftex.def) Requested size: 372.71753pt x 179.13782pt. - [52 <./chapters/10-vektorenmatrizen/images/ideale.pdf>]) (./chapters/10-vektor -enmatrizen/algebren.tex [53] -Overfull \hbox (3.84431pt too wide) in paragraph at lines 80--91 -\T1/txr/m/n/10 Die Men-ge der ste-ti-gen Funk-tio-nen $\OML/txmi/m/it/10 C\OT1/ -txr/m/n/10 ([\OML/txmi/m/it/10 a; b\OT1/txr/m/n/10 ])$ \T1/txr/m/n/10 ist na-tü -r-lich ei-ne Teil-men-ge al-ler Funk-tio-nen: $\OML/txmi/m/it/10 C\OT1/txr/m/n/ -10 ([\OML/txmi/m/it/10 a; b\OT1/txr/m/n/10 ]) \OMS/txsy/m/n/10 ^^Z - [] - -) (./chapters/10-vektorenmatrizen/koerper.tex)) -(./chapters/10-vektorenmatrizen/hadamard.tex [54] -Overfull \hbox (0.94571pt too wide) in paragraph at lines 69--74 -[]\T1/txr/m/n/10 Das Hadamard-Produkt ist kom-mu-ta-tiv, da die Mul-ti-pli-ka-t -i-on in $\U/txsyb/m/n/10 |$ \T1/txr/m/n/10 kom-mua-tiv ist. Das Hadamard- - [] - -[55] [56] [57]) (./chapters/10-vektorenmatrizen/uebungsaufgaben//1001.tex -[58]) (./chapters/10-vektorenmatrizen/uebungsaufgaben//1002.tex [59]) [60]) -(./chapters/20-polynome/chapter.tex -Kapitel 3. -[61 - -] -Overfull \hbox (1.80632pt too wide) detected at line 116 -[] - [] - -(./chapters/20-polynome/definitionen.tex [62] [63] [64] -Overfull \hbox (7.36925pt too wide) detected at line 354 -[] - [] - -[65] [66] [67]) (./chapters/20-polynome/vektoren.tex [68] [69]) -(./chapters/20-polynome/matrizen.tex) -(./chapters/20-polynome/minimalpolynom.tex)) -(./chapters/30-endlichekoerper/chapter.tex [70] -Kapitel 4. -(./chapters/30-endlichekoerper/euklid.tex [71 - -] [72] [73] [74] [75] [76] -Overfull \hbox (11.23698pt too wide) detected at line 595 -[] - [] - -) (./chapters/30-endlichekoerper/galois.tex -LaTeX Font Info: Font shape `OT1/txss/m/n' will be -(Font) scaled to size 11.39996pt on input line 33. - - -Package hyperref Warning: Token not allowed in a PDF string (PDFDocEncoding): -(hyperref) removing `math shift' on input line 33. - - -Package hyperref Warning: Token not allowed in a PDF string (PDFDocEncoding): -(hyperref) removing `math shift' on input line 33. - -[77] [78] [79] [80] [81] - -File: chapters/30-endlichekoerper/images/binomial2.pdf Graphic file (type pdf) - -Package pdftex.def Info: chapters/30-endlichekoerper/images/binomial2.pdf used - on input line 415. -(pdftex.def) Requested size: 399.41322pt x 332.3107pt. - -Overfull \hbox (1.07465pt too wide) in paragraph at lines 415--419 - [][] - [] - -(./chapters/30-endlichekoerper/images/farben.tex) - -File: chapters/30-endlichekoerper/images/binomial5.pdf Graphic file (type pdf) - -Package pdftex.def Info: chapters/30-endlichekoerper/images/binomial5.pdf used - on input line 425. -(pdftex.def) Requested size: 347.40303pt x 332.09288pt. - [82] [83 <./chapters/30-endlichekoerper/images/binomial2.pdf>] [84 <./chapters -/30-endlichekoerper/images/binomial5.pdf>]) (./chapters/30-endlichekoerper/wurz -eln.tex [85] [86] [87] -[88] [89] [90] [91] [92] [93]) -(./chapters/30-endlichekoerper/uebungsaufgaben//3004.tex [94] [95]) -(./chapters/30-endlichekoerper/uebungsaufgaben//3003.tex [96]) -(./chapters/30-endlichekoerper/uebungsaufgaben//3002.tex) -(./chapters/30-endlichekoerper/uebungsaufgaben//3001.tex [97]) -(./chapters/30-endlichekoerper/uebungsaufgaben//3005.tex [98]) [99]) -(./chapters/40-eigenwerte/chapter.tex [100 - -] -Kapitel 5. - -LaTeX Warning: Reference `buch:section:spektralradius' on page 101 undefined on - input line 27. - - -LaTeX Warning: Reference `buch:section:numerisch' on page 101 undefined on inpu -t line 28. - -(./chapters/40-eigenwerte/grundlagen.tex [101] [102] [103] - -File: chapters/40-eigenwerte/images/nilpotent.pdf Graphic file (type pdf) - -Package pdftex.def Info: chapters/40-eigenwerte/images/nilpotent.pdf used on i -nput line 349. -(pdftex.def) Requested size: 340.11682pt x 105.49786pt. - [104 <./chapters/40-eigenwerte/images/nilpotent.pdf>] [105] [106] [107] [108] - -LaTeX Warning: Reference `buch:eigenwerte:satz:jordanblock' on page 109 undefin -ed on input line 818. - -[109] - -LaTeX Warning: Reference `XXX' on page 110 undefined on input line 919. - -) (./chapters/40-eigenwerte/normalformen.tex [110] [111] [112]) -(./chapters/40-eigenwerte/spektralradius.tex [113] [114] [115] - -Package hyperref Warning: Token not allowed in a PDF string (PDFDocEncoding): -(hyperref) removing `math shift' on input line 337. - - -Package hyperref Warning: Token not allowed in a PDF string (PDFDocEncoding): -(hyperref) removing `math shift' on input line 337. - -[116] [117] - -LaTeX Warning: Reference `buch:subsection:konvergenzbedingung' on page 118 unde -fined on input line 452. - -[118] [119] [120]) (./chapters/40-eigenwerte/numerisch.tex) -(./chapters/40-eigenwerte/spektraltheorie.tex) -(./chapters/40-eigenwerte/uebungsaufgaben//4001.tex [121]) -(./chapters/40-eigenwerte/uebungsaufgaben//4002.tex) -(./chapters/40-eigenwerte/uebungsaufgaben//4003.tex [122] [123] - -LaTeX Warning: Command \` invalid in math mode on input line 239. - -Missing character: There is no Ò in font txr! -) [124]) (./chapters/50-permutationen/chapter.tex -Kapitel 6. -(./chapters/50-permutationen/endlich.tex - -Package hyperref Warning: Token not allowed in a PDF string (PDFDocEncoding): -(hyperref) removing `math shift' on input line 21. - - -Package hyperref Warning: Token not allowed in a PDF string (PDFDocEncoding): -(hyperref) removing `\times' on input line 21. - - -Package hyperref Warning: Token not allowed in a PDF string (PDFDocEncoding): -(hyperref) removing `math shift' on input line 21. - - -File: chapters/50-permutationen/images/permutation.pdf Graphic file (type pdf) - -Package pdftex.def Info: chapters/50-permutationen/images/permutation.pdf used - on input line 24. -(pdftex.def) Requested size: 280.78734pt x 48.38463pt. -[125 - - <./chapters/50-permutationen/images/permutation.pdf>] - -File: chapters/50-permutationen/images/komposition.pdf Graphic file (type pdf) - -Package pdftex.def Info: chapters/50-permutationen/images/komposition.pdf used - on input line 43. -(pdftex.def) Requested size: 378.48006pt x 59.31845pt. - -File: chapters/50-permutationen/images/zyklenzerlegung.pdf Graphic file (type p -df) - -Package pdftex.def Info: chapters/50-permutationen/images/zyklenzerlegung.pdf -used on input line 73. -(pdftex.def) Requested size: 308.51283pt x 55.96393pt. - - -Package hyperref Warning: Token not allowed in a PDF string (PDFDocEncoding): -(hyperref) removing `math shift' on input line 127. - - -Package hyperref Warning: Token not allowed in a PDF string (PDFDocEncoding): -(hyperref) removing `subscript' on input line 127. - - -Package hyperref Warning: Token not allowed in a PDF string (PDFDocEncoding): -(hyperref) removing `math shift' on input line 127. - -[126 <./chapters/50-permutationen/images/komposition.pdf> <./chapters/50-permut -ationen/images/zyklenzerlegung.pdf>] - -LaTeX Warning: Reference `XXX' on page 127 undefined on input line 165. - - -Overfull \hbox (1.15514pt too wide) in paragraph at lines 165--172 -[]\T1/txr/m/n/10 Die Zy-klen-zer-le-gung kann mit der Jordan-Normalform [] ei-n -er Ma-trix ver-gli-chen wer-den. Durch - [] - -) (./chapters/50-permutationen/transpositionen.tex [127] - -File: chapters/50-permutationen/images/transpositionen.pdf Graphic file (type p -df) - -Package pdftex.def Info: chapters/50-permutationen/images/transpositionen.pdf -used on input line 38. -(pdftex.def) Requested size: 253.38pt x 255.46277pt. - [128 <./chapters/50-permutationen/images/transpositionen.pdf>]) -(./chapters/50-permutationen/matrizen.tex [129] [130]) -(./chapters/50-permutationen/determinante.tex) -(./chapters/50-permutationen/uebungsaufgaben//5001.tex [131]) [132]) -(./chapters/60-gruppen/chapter.tex -Kapitel 7. -(./chapters/60-gruppen/symmetrien.tex) (./chapters/60-gruppen/lie-gruppen.tex) -(./chapters/60-gruppen/lie-algebren.tex) (./chapters/60-gruppen/homogen.tex)) -(./chapters/70-graphen/chapter.tex [133 - -] [134 - -] -Kapitel 8. -(./chapters/70-graphen/beschreibung.tex [135] [136] - -File: chapters/70-graphen/images/adjazenzu.pdf Graphic file (type pdf) - -Package pdftex.def Info: chapters/70-graphen/images/adjazenzu.pdf used on inpu -t line 136. -(pdftex.def) Requested size: 370.25436pt x 129.2616pt. - -File: chapters/70-graphen/images/adjazenzd.pdf Graphic file (type pdf) - -Package pdftex.def Info: chapters/70-graphen/images/adjazenzd.pdf used on inpu -t line 166. -(pdftex.def) Requested size: 370.25436pt x 129.2616pt. - [137 <./chapters/70-graphen/images/adjazenzu.pdf>] [138 <./chapters/70-graphen -/images/adjazenzd.pdf>] - -File: chapters/70-graphen/images/peterson.pdf Graphic file (type pdf) - -Package pdftex.def Info: chapters/70-graphen/images/peterson.pdf used on input - line 274. -(pdftex.def) Requested size: 124.08727pt x 117.96942pt. - -[139 <./chapters/70-graphen/images/peterson.pdf>] [140] [141]) -(./chapters/70-graphen/spektral.tex) (./chapters/70-graphen/wavelets.tex -Overfull \hbox (12.68517pt too wide) in paragraph at lines 19--26 -[]\T1/txr/m/n/10 In die-sem Ab-schnitt wer-den erst Funk-tio-nen auf ei-nem Gra --phen ge-nau-er de-fi-niert. In Ab-schnitt []8.3.2[] - [] - - -File: chapters/70-graphen/images/kreis.pdf Graphic file (type pdf) - -Package pdftex.def Info: chapters/70-graphen/images/kreis.pdf used on input li -ne 45. -(pdftex.def) Requested size: 379.48283pt x 180.30518pt. -[142])) (./chapters/80-wahrscheinlichkeit/chapter.tex [143 <./chapters/70-graph -en/images/kreis.pdf>] [144] -Kapitel 9. -(./chapters/80-wahrscheinlichkeit/google.tex [145 - -] - -File: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/internet.pdf Graphic file (type pdf -) - -Package pdftex.def Info: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/internet.pdf us -ed on input line 43. -(pdftex.def) Requested size: 276.79541pt x 125.9954pt. - [146 <./chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/internet.pdf>] [147] [148] - -LaTeX Warning: Citation 'BRIN1998107' on page 149 undefined on input line 388. - -[149] -Underfull \vbox (badness 1859) has occurred while \output is active [] - - [150]) -(./chapters/80-wahrscheinlichkeit/markov.tex [151] [152] - -File: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/markov.pdf Graphic file (type pdf) - -Package pdftex.def Info: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/markov.pdf used - on input line 203. -(pdftex.def) Requested size: 400.70508pt x 193.8126pt. - -Overfull \hbox (2.3665pt too wide) in paragraph at lines 203--206 - [][] - [] - - -Overfull \hbox (4.2015pt too wide) in paragraph at lines 209--214 -[]\T1/txr/m/n/10 Die tran-si-en-ten Über-gangs-wahr-schein-lich-kei-ten zwi-sch -en auf-ein-an-der-fol-gen-den Zeit-punk-ten stel- - [] - -[153] [154 <./chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/markov.pdf>] [155] - -File: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/markov2.pdf Graphic file (type pdf) - - -Package pdftex.def Info: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/markov2.pdf use -d on input line 401. -(pdftex.def) Requested size: 400.70508pt x 250.71805pt. - -Overfull \hbox (2.3665pt too wide) in paragraph at lines 401--405 - [][] - [] - - -File: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/konvex.pdf Graphic file (type pdf) - -Package pdftex.def Info: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/konvex.pdf used - on input line 472. -(pdftex.def) Requested size: 387.31102pt x 184.48175pt. -[156] [157 <./chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/markov2.pdf> <./chapters/80 --wahrscheinlichkeit/images/konvex.pdf>] [158] [159] - -File: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/markov3.pdf Graphic file (type pdf) - - -Package pdftex.def Info: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/markov3.pdf use -d on input line 704. -(pdftex.def) Requested size: 400.70508pt x 222.26482pt. - -Overfull \hbox (2.3665pt too wide) in paragraph at lines 704--708 - [][] - [] - -[160] [161 <./chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/markov3.pdf>]) -(./chapters/80-wahrscheinlichkeit/positiv.tex [162] - -File: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/diffusion.pdf Graphic file (type pd -f) - -Package pdftex.def Info: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/diffusion.pdf u -sed on input line 98. -(pdftex.def) Requested size: 388.62192pt x 222.10826pt. - [163] [164 <./chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/diffusion.pdf>] - -File: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/trenn.pdf Graphic file (type pdf) - -Package pdftex.def Info: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/trenn.pdf used -on input line 189. -(pdftex.def) Requested size: 190.30049pt x 131.88539pt. - -File: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/vergleich.pdf Graphic file (type pd -f) - -Package pdftex.def Info: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/vergleich.pdf u -sed on input line 234. -(pdftex.def) Requested size: 291.19316pt x 284.62868pt. - [165 <./chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/trenn.pdf>] - -File: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/dreieck.pdf Graphic file (type pdf) - - -Package pdftex.def Info: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/dreieck.pdf use -d on input line 308. -(pdftex.def) Requested size: 364.4035pt x 246.8456pt. - [166 <./chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/vergleich.pdf>] [167 <./chapters -/80-wahrscheinlichkeit/images/dreieck.pdf>] - -File: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/positiv.pdf Graphic file (type pdf) - - -Package pdftex.def Info: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/positiv.pdf use -d on input line 404. -(pdftex.def) Requested size: 405.00308pt x 230.74248pt. - -Overfull \hbox (6.6645pt too wide) in paragraph at lines 404--408 - [][] - [] - -[168] -Underfull \vbox (badness 6575) has occurred while \output is active [] - - [169 <./chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/positiv.pdf>] [170]) -(./chapters/80-wahrscheinlichkeit/parrondo.tex [171] - -File: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/spielB.pdf Graphic file (type pdf) - -Package pdftex.def Info: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/spielB.pdf used - on input line 64. -(pdftex.def) Requested size: 127.81618pt x 133.82262pt. - [172] [173 <./chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/spielB.pdf>] [174] -Overfull \hbox (17.8923pt too wide) detected at line 390 -[] - [] - - -File: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/spielBtilde.pdf Graphic file (type -pdf) - -Package pdftex.def Info: chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/spielBtilde.pdf - used on input line 419. -(pdftex.def) Requested size: 152.45619pt x 161.27913pt. -[175] [176 <./chapters/80-wahrscheinlichkeit/images/spielBtilde.pdf>] [177])) -(./chapters/90-crypto/chapter.tex [178] -Kapitel 10. -(./chapters/90-crypto/arith.tex - -Package hyperref Warning: Token not allowed in a PDF string (PDFDocEncoding): -(hyperref) removing `math shift' on input line 15. - - -Package hyperref Warning: Token not allowed in a PDF string (PDFDocEncoding): -(hyperref) removing `subscript' on input line 15. - - -Package hyperref Warning: Token not allowed in a PDF string (PDFDocEncoding): -(hyperref) removing `math shift' on input line 15. - - -Package hyperref Warning: Token not allowed in a PDF string (PDFDocEncoding): -(hyperref) removing `math shift' on input line 20. - - -Package hyperref Warning: Token not allowed in a PDF string (PDFDocEncoding): -(hyperref) removing `subscript' on input line 20. - - -Package hyperref Warning: Token not allowed in a PDF string (PDFDocEncoding): -(hyperref) removing `superscript' on input line 20. - - -Package hyperref Warning: Token not allowed in a PDF string (PDFDocEncoding): -(hyperref) removing `math shift' on input line 20. - -) (./chapters/90-crypto/ff.tex - -Package hyperref Warning: Token not allowed in a PDF string (PDFDocEncoding): -(hyperref) removing `math shift' on input line 12. - - -Package hyperref Warning: Token not allowed in a PDF string (PDFDocEncoding): -(hyperref) removing `subscript' on input line 12. - - -Package hyperref Warning: Token not allowed in a PDF string (PDFDocEncoding): -(hyperref) removing `math shift' on input line 12. - -[179 - -] -Overfull \hbox (26.92535pt too wide) in paragraph at lines 79--84 -[]\T1/txr/m/n/10 Man be-rech-ne die Po-tenz $\OT1/txr/m/n/10 7[]$ \T1/txr/m/n/1 -0 in $\U/txsyb/m/n/10 F[]$\T1/txr/m/n/10 . Die Bi-när-dar-stel-lung von 2021 is -t $\OT1/txr/m/n/10 2021[] = [][]$\T1/txr/m/n/10 . - [] - -[180] - -File: chapters/90-crypto/images/dh.pdf Graphic file (type pdf) - -Package pdftex.def Info: chapters/90-crypto/images/dh.pdf used on input line 1 -92. -(pdftex.def) Requested size: 398.33722pt x 213.8233pt. - [181] [182 <./chapters/90-crypto/images/dh.pdf>] - -File: chapters/90-crypto/images/elliptic.pdf Graphic file (type pdf) - -Package pdftex.def Info: chapters/90-crypto/images/elliptic.pdf used on input -line 346. -(pdftex.def) Requested size: 347.66501pt x 347.45724pt. - [183] [184 <./chapters/90-crypto/images/elliptic.pdf>] [185]) (./chapters/90-c -rypto/aes.tex [186]) -(./chapters/90-crypto/rs.tex) (./chapters/90-crypto/uebungsaufgaben//9001.tex -Underfull \vbox (badness 1776) has occurred while \output is active [] - - [187]) -[188]) (./chapters/95-homologie/chapter.tex -Kapitel 11. - -File: chapters/95-homologie/images/dreieck.pdf Graphic file (type pdf) - -Package pdftex.def Info: chapters/95-homologie/images/dreieck.pdf used on inpu -t line 17. -(pdftex.def) Requested size: 319.37842pt x 115.65378pt. -(./chapters/95-homologie/simplex.tex [189 - -] [190 <./chapters/95-homologie/images/dreieck.pdf>]) (./chapters/95-homologie/ -komplex.tex) -(./chapters/95-homologie/homologie.tex) -(./chapters/95-homologie/mayervietoris.tex [191]) -(./chapters/95-homologie/fixpunkte.tex)) [192] - -LaTeX Warning: Empty bibliography on input line 28. - -Package biblatex Info: Reference section=0 on input line 30. -) (./papers/part2.tex [193 - -] [194] (./papers/uebersicht.tex) -(./papers/common/addpapers.tex (./papers/verkehr/main.tex [195 - -] [196 - -] -Kapitel 12. -\blx@maxsegment@2=\count553 -\blx@sectionciteorder@2=\count554 -Package biblatex Info: Reference section=2 on input line 8. -\openout7 = `buch2-blx.aux'. - -Package biblatex Info: Setting label 'refsection:2' on input line 8. -(./papers/verkehr/teil0.tex - -LaTeX Warning: Citation 'verkehr:bibtex' on 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(./papers/multiplikation/teil1.tex [201] - -LaTeX Warning: Reference `000tempmlate:equation1' on page 202 undefined on inpu -t line 40. - - -LaTeX Warning: Reference `multiplikation:section:loesung' on page 202 undefined - on input line 43. - - -LaTeX Warning: Reference `multiplikation:section:folgerung' on page 202 undefin -ed on input line 47. - -) (./papers/multiplikation/teil2.tex [202]) (./papers/multiplikation/teil3.tex) - -LaTeX Warning: Empty bibliography on input line 35. - -Package biblatex Info: Reference section=0 on input line 36. -) (./papers/punktgruppen/main.tex [203] [204 - -] -Kapitel 14. -\blx@maxsegment@4=\count557 -\blx@sectionciteorder@4=\count558 -Package biblatex Info: Reference section=4 on input line 8. -\openout7 = `buch4-blx.aux'. - -Package biblatex Info: Setting label 'refsection:4' on input line 8. -(./papers/punktgruppen/teil0.tex - -LaTeX Warning: Citation 'punktgruppen:bibtex' on page 205 undefined on input li -ne 10. - -) (./papers/punktgruppen/teil1.tex [205] - -LaTeX Warning: Reference `000tempmlate:equation1' on page 206 undefined on inpu -t line 40. - - -LaTeX Warning: Reference `punktgruppen:section:loesung' on page 206 undefined o -n input line 43. - - -LaTeX Warning: Reference `punktgruppen:section:folgerung' on page 206 undefined - on input line 47. - -) (./papers/punktgruppen/teil2.tex [206]) (./papers/punktgruppen/teil3.tex) - -LaTeX Warning: Empty bibliography on input line 35. - -Package biblatex Info: Reference section=0 on input line 36. -) (./papers/reedsolomon/main.tex [207] [208 - -] -Kapitel 15. -\blx@maxsegment@5=\count559 -\blx@sectionciteorder@5=\count560 -Package biblatex Info: Reference section=5 on input line 8. -\openout7 = `buch5-blx.aux'. - -Package biblatex Info: Setting label 'refsection:5' on input line 8. -(./papers/reedsolomon/teil0.tex - -LaTeX Warning: Citation 'reedsolomon:bibtex' on page 209 undefined on input lin -e 10. - -) (./papers/reedsolomon/teil1.tex [209] - -LaTeX Warning: Reference `000tempmlate:equation1' on page 210 undefined on inpu -t line 40. - - -LaTeX Warning: Reference `reedsolomon:section:loesung' on page 210 undefined on - input line 43. - - -LaTeX Warning: Reference `reedsolomon:section:folgerung' on page 210 undefined -on input line 47. - -) (./papers/reedsolomon/teil2.tex [210]) (./papers/reedsolomon/teil3.tex) - -LaTeX Warning: Empty bibliography on input line 35. - -Package biblatex Info: Reference section=0 on input line 36. -) (./papers/ifs/main.tex [211] [212 - -] -Kapitel 16. -\blx@maxsegment@6=\count561 -\blx@sectionciteorder@6=\count562 -Package biblatex Info: Reference section=6 on input line 8. -\openout7 = `buch6-blx.aux'. - -Package biblatex Info: Setting label 'refsection:6' on input line 8. -(./papers/ifs/teil0.tex) (./papers/ifs/teil1.tex [213] - -LaTeX Warning: Reference `000tempmlate:equation1' on page 214 undefined on inpu -t line 40. - - -LaTeX Warning: Reference `ifs:section:loesung' on page 214 undefined 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[222]) (./papers/clifford/teil3.tex) - -LaTeX Warning: Empty bibliography on input line 35. - -Package biblatex Info: Reference section=0 on input line 36. -) (./papers/spannung/main.tex [223] [224 - -] -Kapitel 19. -\blx@maxsegment@9=\count567 -\blx@sectionciteorder@9=\count568 -Package biblatex Info: Reference section=9 on input line 8. -\openout7 = `buch9-blx.aux'. - -Package biblatex Info: Setting label 'refsection:9' on input line 8. -(./papers/spannung/teil0.tex - -LaTeX Warning: Citation 'spannung:bibtex' on page 225 undefined on input line 1 -0. - -) (./papers/spannung/teil1.tex [225] - -LaTeX Warning: Reference `000tempmlate:equation1' on page 226 undefined on inpu -t line 40. - - -LaTeX Warning: Reference `spannung:section:loesung' on page 226 undefined on in -put line 43. - - -LaTeX Warning: Reference `spannung:section:folgerung' on page 226 undefined on -input line 47. - -) (./papers/spannung/teil2.tex [226]) (./papers/spannung/teil3.tex) - -LaTeX Warning: Empty bibliography on input line 35. - -Package biblatex Info: Reference section=0 on input line 36. -) (./papers/erdbeben/main.tex [227] [228 - -] -Kapitel 20. -\blx@maxsegment@10=\count569 -\blx@sectionciteorder@10=\count570 -Package biblatex Info: Reference section=10 on input line 8. -\openout7 = `buch10-blx.aux'. - -Package biblatex Info: Setting label 'refsection:10' on input line 8. -(./papers/erdbeben/teil0.tex - -LaTeX Warning: Citation 'erdbeben:bibtex' on page 229 undefined on input line 1 -0. - -) (./papers/erdbeben/teil1.tex [229] - -LaTeX Warning: Reference `000tempmlate:equation1' on page 230 undefined on inpu -t line 40. - - -LaTeX Warning: Reference `erdbeben:section:loesung' on page 230 undefined on in -put line 43. - - -LaTeX Warning: Reference `erdbeben:section:folgerung' on page 230 undefined on -input line 47. - -) (./papers/erdbeben/teil2.tex [230]) (./papers/erdbeben/teil3.tex) - -LaTeX Warning: Empty bibliography on input line 35. - -Package biblatex Info: Reference section=0 on input line 36. -) (./papers/munkres/main.tex [231] [232 - -] -Kapitel 21. -\blx@maxsegment@11=\count571 -\blx@sectionciteorder@11=\count572 -Package biblatex Info: Reference section=11 on input line 8. -\openout7 = `buch11-blx.aux'. - -Package biblatex Info: Setting label 'refsection:11' on input line 8. -(./papers/munkres/teil0.tex - -LaTeX Warning: Citation 'munkres:bibtex' on page 233 undefined on input line 10 -. - -) (./papers/munkres/teil1.tex [233] - -LaTeX Warning: Reference `000tempmlate:equation1' on page 234 undefined on inpu -t line 40. - - -LaTeX Warning: Reference `munkres:section:loesung' on page 234 undefined on inp -ut line 43. - - -LaTeX Warning: Reference `munkres:section:folgerung' on page 234 undefined on i -nput line 47. - -) (./papers/munkres/teil2.tex [234]) (./papers/munkres/teil3.tex) - -LaTeX Warning: Empty bibliography on input line 35. - -Package biblatex Info: Reference section=0 on input line 36. -))) [235] [236] -Package atveryend Info: Empty hook `BeforeClearDocument' on input line 49. -Package atveryend Info: Empty hook `AfterLastShipout' on input line 49. - (./buch.aux) -Package atveryend Info: Executing hook `AtVeryEndDocument' on input line 49. -Package atveryend Info: Executing hook `AtEndAfterFileList' on input line 49. -Package rerunfilecheck Info: File `buch.out' has not changed. -(rerunfilecheck) Checksum: 605A5FBDBFDD0ABBC9452157F469077D;16867. - - -LaTeX Warning: There were undefined references. - - -LaTeX Warning: There were multiply-defined labels. - - -Package biblatex Warning: Please (re)run BibTeX on the file(s): -(biblatex) buch1-blx -(biblatex) buch2-blx -(biblatex) buch3-blx -(biblatex) buch4-blx -(biblatex) buch5-blx -(biblatex) buch7-blx -(biblatex) buch8-blx -(biblatex) buch9-blx -(biblatex) buch10-blx -(biblatex) buch11-blx -(biblatex) and rerun LaTeX afterwards. - -Package logreq Info: Writing requests to 'buch.run.xml'. -\openout1 = `buch.run.xml'. - -Package atveryend Info: Empty hook `AtVeryVeryEnd' on input line 49. - ) -Here is how much of TeX's memory you used: - 80543 strings out of 492609 - 1900556 string characters out of 6132818 - 2639170 words of memory out of 5000000 - 81880 multiletter control sequences out of 15000+600000 - 627360 words of font info for 187 fonts, out of 8000000 for 9000 - 1143 hyphenation exceptions out of 8191 - 64i,20n,96p,3340b,2438s stack positions out of 5000i,500n,10000p,200000b,80000s -{c:/texlive/2019/texmf-dist/fonts/enc/dvips/base/8r.enc} - -Output written on buch.pdf (244 pages, 1412544 bytes). -PDF statistics: - 3980 PDF objects out of 4296 (max. 8388607) - 3641 compressed objects within 37 object streams - 1022 named destinations out of 1200 (max. 500000) - 2040 words of extra memory for PDF output out of 10000 (max. 10000000) - diff --git a/buch/buch.out b/buch/buch.out deleted file mode 100644 index 3a9971a..0000000 --- a/buch/buch.out +++ /dev/null @@ -1,234 +0,0 @@ -\BOOKMARK [-1][-]{part.1}{I Grundlagen}{}% 1 -\BOOKMARK [0][-]{chapter*.3}{Einleitung}{part.1}% 2 -\BOOKMARK [0][-]{chapter.1}{Zahlen }{part.1}% 3 -\BOOKMARK [1][-]{section.1.1}{Nat\374rliche Zahlen }{chapter.1}% 4 -\BOOKMARK [1][-]{section.1.2}{Ganze Zahlen }{chapter.1}% 5 -\BOOKMARK [1][-]{section.1.3}{Rationale Zahlen }{chapter.1}% 6 -\BOOKMARK [1][-]{section.1.4}{Reelle Zahlen }{chapter.1}% 7 -\BOOKMARK [1][-]{section.1.5}{Komplexe Zahlen }{chapter.1}% 8 -\BOOKMARK [0][-]{chapter.2}{Vektoren und Matrizen }{part.1}% 9 -\BOOKMARK [1][-]{section.2.1}{Lineare Algebra }{chapter.2}% 10 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.2.1.1}{Vektoren }{section.2.1}% 11 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.2.1.2}{Matrizen }{section.2.1}% 12 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.2.1.3}{Gleichungssysteme }{section.2.1}% 13 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.2.1.4}{Lineare Abbildungen }{section.2.1}% 14 -\BOOKMARK [1][-]{section.2.2}{Skalarprodukt }{chapter.2}% 15 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.2.2.1}{Bilinearformen und Skalarprodukte }{section.2.2}% 16 -\BOOKMARK 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[2][-]{subsection.2.4.3}{Weitere Verkn\374pfungen }{section.2.4}% 30 -\BOOKMARK [0][-]{chapter.3}{Polynome }{part.1}% 31 -\BOOKMARK [1][-]{section.3.1}{Definitionen }{chapter.3}% 32 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.3.1.1}{Skalare }{section.3.1}% 33 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.3.1.2}{Der Polynomring }{section.3.1}% 34 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.3.1.3}{Grad }{section.3.1}% 35 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.3.1.4}{Teilbarkeit }{section.3.1}% 36 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.3.1.5}{Formale Potenzreihen }{section.3.1}% 37 -\BOOKMARK [1][-]{section.3.2}{Polynome als Vektoren }{chapter.3}% 38 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.3.2.1}{Polynome beliebigen Grades }{section.3.2}% 39 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.3.2.2}{Multiplikative Struktur }{section.3.2}% 40 -\BOOKMARK [1][-]{section.3.3}{Polynommultiplikation mit Matrizen }{chapter.3}% 41 -\BOOKMARK [1][-]{section.3.4}{Minimalpolynom }{chapter.3}% 42 -\BOOKMARK [0][-]{chapter.4}{Endliche K\366rper }{part.1}% 43 -\BOOKMARK [1][-]{section.4.1}{Der euklidische Algorithmus }{chapter.4}% 44 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.4.1.1}{Ganze Zahlen}{section.4.1}% 45 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.4.1.2}{Matrixschreibweise }{section.4.1}% 46 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.4.1.3}{Vereinfachte Durchf\374hrung }{section.4.1}% 47 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.4.1.4}{Polynome}{section.4.1}% 48 -\BOOKMARK [1][-]{section.4.2}{Galois-K\366rper }{chapter.4}% 49 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.4.2.1}{Arithmetik modulo p }{section.4.2}% 50 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.4.2.2}{Charakteristik }{section.4.2}% 51 -\BOOKMARK [1][-]{section.4.3}{Wurzeln }{chapter.4}% 52 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.4.3.1}{Irreduzible Polynome }{section.4.3}% 53 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.4.3.2}{K\366rpererweiterungen }{section.4.3}% 54 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.4.3.3}{Zerf\344llungsk\366rper }{section.4.3}% 55 -\BOOKMARK [0][-]{chapter.5}{Eigenwerte und Eigenvektoren }{part.1}% 56 -\BOOKMARK [1][-]{section.5.1}{Grundlagen }{chapter.5}% 57 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.5.1.1}{Kern und Bild von Matrixpotenzen }{section.5.1}% 58 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.5.1.2}{Invariante Unterr\344ume }{section.5.1}% 59 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.5.1.3}{Nilpotente Matrizen }{section.5.1}% 60 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.5.1.4}{Eigenwerte und Eigenvektoren }{section.5.1}% 61 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.5.1.5}{Verallgemeinerte Eigenr\344ume }{section.5.1}% 62 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.5.1.6}{Zerlegung in invariante Unterr\344ume }{section.5.1}% 63 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.5.1.7}{Das charakteristische Polynom }{section.5.1}% 64 -\BOOKMARK [1][-]{section.5.2}{Normalformen }{chapter.5}% 65 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.5.2.1}{Diagonalform}{section.5.2}% 66 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.5.2.2}{Jordan-Normalform }{section.5.2}% 67 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.5.2.3}{Reelle Normalform }{section.5.2}% 68 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.5.2.4}{Obere Hessenberg-Form }{section.5.2}% 69 -\BOOKMARK [1][-]{section.5.3}{Funktionen einer Matrix }{chapter.5}% 70 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.5.3.1}{Polynom-Funktionen }{section.5.3}% 71 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.5.3.2}{Approximation von f\(A\) }{section.5.3}% 72 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.5.3.3}{Potenzreihen }{section.5.3}% 73 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.5.3.4}{Gelfand-Radius und Eigenwerte }{section.5.3}% 74 -\BOOKMARK [1][-]{section.5.4}{Numerische Verfahren zur Eigenwertbestimmung }{chapter.5}% 75 -\BOOKMARK [1][-]{section.5.5}{Spektraltheorie }{chapter.5}% 76 -\BOOKMARK [0][-]{chapter.6}{Permutationen }{part.1}% 77 -\BOOKMARK [1][-]{section.6.1}{Permutationen einer endlichen Menge }{chapter.6}% 78 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.6.1.1}{Permutationen als 2n-Matrizen}{section.6.1}% 79 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.6.1.2}{Zyklenzerlegung }{section.6.1}% 80 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.6.1.3}{Konjugierte Elemente in Sn}{section.6.1}% 81 -\BOOKMARK [1][-]{section.6.2}{Permutationen und Transpositionen }{chapter.6}% 82 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.6.2.1}{Zyklus und Permutationen aus Transpositionen}{section.6.2}% 83 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.6.2.2}{Signum einer Permutation}{section.6.2}% 84 -\BOOKMARK [1][-]{section.6.3}{Permutationsmatrizen }{chapter.6}% 85 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.6.3.1}{Matrizen}{section.6.3}% 86 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.6.3.2}{Transpositionen}{section.6.3}% 87 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.6.3.3}{Determinante und Vorzeichen}{section.6.3}% 88 -\BOOKMARK [1][-]{section.6.4}{Determinante }{chapter.6}% 89 -\BOOKMARK [0][-]{chapter.7}{Matrizengruppen }{part.1}% 90 -\BOOKMARK [1][-]{section.7.1}{Symmetrien }{chapter.7}% 91 -\BOOKMARK [1][-]{section.7.2}{Lie-Gruppen }{chapter.7}% 92 -\BOOKMARK [1][-]{section.7.3}{Lie-Algebren }{chapter.7}% 93 -\BOOKMARK [1][-]{section.7.4}{Homogene R\344ume }{chapter.7}% 94 -\BOOKMARK [0][-]{chapter.8}{Graphen }{part.1}% 95 -\BOOKMARK [1][-]{section.8.1}{Beschreibung von Graphen mit Matrizen }{chapter.8}% 96 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.8.1.1}{Definition von Graphen }{section.8.1}% 97 -\BOOKMARK 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[2][-]{subsection.9.1.4}{Wahrscheinlichkeitsverteilung }{section.9.1}% 110 -\BOOKMARK [1][-]{section.9.2}{Diskrete Markov-Ketten und Wahrscheinlichkeitsmatrizen }{chapter.9}% 111 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.9.2.1}{Markov-Eigenschaft}{section.9.2}% 112 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.9.2.2}{Diskrete Markov-Kette}{section.9.2}% 113 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.9.2.3}{Absorbierende Zust\344nde}{section.9.2}% 114 -\BOOKMARK [1][-]{section.9.3}{Positive Vektoren und Matrizen }{chapter.9}% 115 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.9.3.1}{Elementare Eigenschaften }{section.9.3}% 116 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.9.3.2}{Die verallgemeinerte Dreiecksungleichung }{section.9.3}% 117 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.9.3.3}{Der Satz von Perron-Frobenius }{section.9.3}% 118 -\BOOKMARK [1][-]{section.9.4}{Das Paradoxon von Parrondo }{chapter.9}% 119 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.9.4.1}{Die beiden Teilspiele }{section.9.4}% 120 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.9.4.2}{Kombination der Spiele }{section.9.4}% 121 -\BOOKMARK [0][-]{chapter.10}{Anwendungen in Kryptographie und Codierungstheorie }{part.1}% 122 -\BOOKMARK [1][-]{section.10.1}{Arithmetik f\374r die Kryptographie }{chapter.10}% 123 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.10.1.1}{Potenzieren }{section.10.1}% 124 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.10.1.2}{Rechenoperationen in Fp }{section.10.1}% 125 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.10.1.3}{Rechenoperationen in F2l }{section.10.1}% 126 -\BOOKMARK [1][-]{section.10.2}{Kryptographie und endliche K\366rper }{chapter.10}% 127 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.10.2.1}{Potenzen in Fp und diskreter Logarithmus }{section.10.2}% 128 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.10.2.2}{Diffie-Hellman-Schl\374sseltausch }{section.10.2}% 129 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.10.2.3}{Elliptische Kurven }{section.10.2}% 130 -\BOOKMARK [1][-]{section.10.3}{Advanced Encryption Standard \205 AES }{chapter.10}% 131 -\BOOKMARK [1][-]{section.10.4}{Fehlerkorrigierende Codes nach Reed-Solomon }{chapter.10}% 132 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.10.4.1}{Was ist ein Code? }{section.10.4}% 133 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.10.4.2}{Reed-Solomon-Code }{section.10.4}% 134 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.10.4.3}{Decodierung }{section.10.4}% 135 -\BOOKMARK [0][-]{chapter.11}{Homologie }{part.1}% 136 -\BOOKMARK [1][-]{section.11.1}{Simplexe und simpliziale Komplexe }{chapter.11}% 137 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.11.1.1}{Simplexe und Rand }{section.11.1}% 138 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.11.1.2}{Triangulation }{section.11.1}% 139 -\BOOKMARK [1][-]{section.11.2}{Kettenkomplexe }{chapter.11}% 140 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.11.2.1}{Randoperator von Simplexen }{section.11.2}% 141 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.11.2.2}{Kettenkomplexe und Morphismen }{section.11.2}% 142 -\BOOKMARK [1][-]{section.11.3}{Homologie }{chapter.11}% 143 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.11.3.1}{Homologie eines Kettenkomplexes }{section.11.3}% 144 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.11.3.2}{Induzierte Abbildung }{section.11.3}% 145 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.11.3.3}{Homologie eines simplizialen Komplexes }{section.11.3}% 146 -\BOOKMARK [1][-]{section.11.4}{Exaktheit und die Mayer-Vietoris-Folge }{chapter.11}% 147 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.11.4.1}{Kurze exakte Folgen von Kettenkomplexen }{section.11.4}% 148 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.11.4.2}{Schlangenlemma und lange exakte Folgen }{section.11.4}% 149 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.11.4.3}{Mayer-Vietoris-Folge }{section.11.4}% 150 -\BOOKMARK [1][-]{section.11.5}{Fixpunkte }{chapter.11}% 151 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.11.5.1}{Lefshetz-Spurformel }{section.11.5}% 152 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.11.5.2}{Brower-Fixpunktsatz }{section.11.5}% 153 -\BOOKMARK [-1][-]{part.2}{II Anwendungen und weiterf\374hrende Themen}{}% 154 -\BOOKMARK [0][-]{chapter.12}{Thema}{part.2}% 155 -\BOOKMARK [1][-]{section.12.1}{Teil 0}{chapter.12}% 156 -\BOOKMARK [1][-]{section.12.2}{Teil 1 }{chapter.12}% 157 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.12.2.1}{De finibus bonorum et malorum }{section.12.2}% 158 -\BOOKMARK [1][-]{section.12.3}{Teil 2 }{chapter.12}% 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bonorum et malorum }{section.14.2}% 174 -\BOOKMARK [1][-]{section.14.3}{Teil 2 }{chapter.14}% 175 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.14.3.1}{De finibus bonorum et malorum }{section.14.3}% 176 -\BOOKMARK [1][-]{section.14.4}{Teil 3 }{chapter.14}% 177 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.14.4.1}{De finibus bonorum et malorum }{section.14.4}% 178 -\BOOKMARK [0][-]{chapter.15}{Thema}{part.2}% 179 -\BOOKMARK [1][-]{section.15.1}{Teil 0}{chapter.15}% 180 -\BOOKMARK [1][-]{section.15.2}{Teil 1 }{chapter.15}% 181 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.15.2.1}{De finibus bonorum et malorum }{section.15.2}% 182 -\BOOKMARK [1][-]{section.15.3}{Teil 2 }{chapter.15}% 183 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.15.3.1}{De finibus bonorum et malorum }{section.15.3}% 184 -\BOOKMARK [1][-]{section.15.4}{Teil 3 }{chapter.15}% 185 -\BOOKMARK [2][-]{subsection.15.4.1}{De finibus bonorum et malorum }{section.15.4}% 186 -\BOOKMARK [0][-]{chapter.16}{Iterierte Funktionsschemata}{part.2}% 187 -\BOOKMARK [1][-]{section.16.1}{Teil 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papers/clifford/references.bib - papers/spannung/references.bib - papers/erdbeben/references.bib - - - biblatex.bst - - - diff --git a/buch/buch.synctex.gz b/buch/buch.synctex.gz deleted file mode 100644 index 84ba0ef..0000000 Binary files a/buch/buch.synctex.gz and /dev/null differ diff --git a/buch/buch.toc b/buch/buch.toc deleted file mode 100644 index fef3b1f..0000000 --- a/buch/buch.toc +++ /dev/null @@ -1,394 +0,0 @@ -\boolfalse {citerequest}\boolfalse {citetracker}\boolfalse {pagetracker}\boolfalse {backtracker}\relax -\babel@toc {ngerman}{} -\contentsline {part}{I\hspace {1em}Grundlagen}{3}{part.1}% -\contentsline {chapter}{Einleitung}{5}{chapter*.3}% -\contentsline {chapter}{\numberline {1}Zahlen }{9}{chapter.1}% -\contentsline {section}{\numberline {1.1}Nat\IeC {\"u}rliche Zahlen }{9}{section.1.1}% -\contentsline {subsubsection}{Peano-Axiome}{9}{section*.4}% -\contentsline {subsubsection}{Vollst\IeC {\"a}ndige Induktion}{10}{section*.5}% -\contentsline {subsubsection}{Addition}{10}{section*.6}% -\contentsline {subsubsection}{Multiplikation}{10}{section*.7}% -\contentsline {subsubsection}{Rechenregeln}{10}{section*.8}% -\contentsline {subsubsection}{Teilbarkeit}{11}{section*.9}% -\contentsline {subsubsection}{Konstruktion der nat\IeC {\"u}rlichen Zahlen aus der Mengenlehre}{11}{section*.10}% -\contentsline {subsubsection}{Nat\IeC {\"u}rliche Zahlen als \IeC {\"A}quivalenzklassen}{12}{section*.11}% -\contentsline {section}{\numberline {1.2}Ganze Zahlen }{12}{section.1.2}% -\contentsline {subsubsection}{Paare von nat\IeC {\"u}rlichen Zahlen}{12}{section*.12}% -\contentsline {subsubsection}{\IeC {\"A}quivalenzrelation}{13}{section*.13}% -\contentsline {subsubsection}{Entgegengesetzter Wert}{13}{section*.14}% -\contentsline {subsubsection}{L\IeC {\"o}sung von Gleichungen}{13}{section*.15}% -\contentsline {subsubsection}{Ring}{14}{section*.16}% -\contentsline {section}{\numberline {1.3}Rationale Zahlen }{14}{section.1.3}% -\contentsline {subsubsection}{Br\IeC {\"u}che}{14}{section*.17}% -\contentsline {subsubsection}{K\IeC {\"u}rzen}{15}{section*.18}% -\contentsline {subsubsection}{Kehrwert}{15}{section*.19}% -\contentsline {subsubsection}{L\IeC {\"o}sung von linearen Gleichungen}{15}{section*.20}% -\contentsline {subsubsection}{K\IeC {\"o}rper}{15}{section*.21}% -\contentsline {section}{\numberline {1.4}Reelle Zahlen }{16}{section.1.4}% -\contentsline {section}{\numberline {1.5}Komplexe Zahlen }{16}{section.1.5}% -\contentsline {subsubsection}{Imagin\IeC {\"a}re und komplexe Zahlen}{17}{section*.22}% -\contentsline {subsubsection}{Real- und Imagin\IeC {\"a}rteil}{17}{section*.23}% -\contentsline {subsubsection}{Komplexe Konjugation}{17}{section*.24}% -\contentsline {subsubsection}{Betrag}{18}{section*.25}% -\contentsline {subsubsection}{Division}{18}{section*.26}% -\contentsline {subsubsection}{Gausssche Zahlenebene}{18}{section*.27}% -\contentsline {subsubsection}{Geometrische Interpretation der Rechenoperationen}{19}{section*.29}% -\contentsline {subsubsection}{Algebraische Vollst\IeC {\"a}ndigkeit}{19}{section*.30}% -\contentsline {subsubsection}{Quaternionen und Octonionen}{20}{section*.31}% -\contentsline {chapter}{\numberline {2}Vektoren und Matrizen }{23}{chapter.2}% -\contentsline {section}{\numberline {2.1}Lineare Algebra }{23}{section.2.1}% -\contentsline {subsection}{\numberline {2.1.1}Vektoren }{23}{subsection.2.1.1}% -\contentsline {subsubsection}{Zeilen- und Spaltenvektoren}{23}{section*.32}% -\contentsline {subsubsection}{Standardbasisvektoren}{24}{section*.33}% -\contentsline {subsubsection}{Vektorraum}{24}{section*.34}% -\contentsline {subsubsection}{Gleichungssysteme in Vektorform}{25}{section*.35}% -\contentsline {subsubsection}{Lineare Abh\IeC {\"a}ngigkeit}{26}{section*.36}% -\contentsline {subsubsection}{Basis}{26}{section*.37}% -\contentsline {subsubsection}{Unterr\IeC {\"a}ume}{26}{section*.38}% -\contentsline {subsection}{\numberline {2.1.2}Matrizen }{27}{subsection.2.1.2}% -\contentsline {subsubsection}{Definition einer Matrix}{27}{section*.39}% -\contentsline {subsubsection}{Addition und Multiplikation mit Skalaren}{27}{section*.40}% -\contentsline {subsubsection}{Multiplikation}{28}{section*.41}% -\contentsline {subsubsection}{Einheitsmatrix}{28}{section*.42}% -\contentsline {subsection}{\numberline {2.1.3}Gleichungssysteme }{28}{subsection.2.1.3}% -\contentsline {subsubsection}{Eindeutige L\IeC {\"o}sung}{28}{section*.43}% -\contentsline {subsubsection}{Inhomogene und homogene Gleichungssysteme}{29}{section*.44}% -\contentsline {subsubsection}{Gauss-Algorithmus}{29}{section*.45}% -\contentsline {subsubsection}{L\IeC {\"o}sungsmenge}{31}{section*.47}% -\contentsline {subsubsection}{Inverse Matrix}{31}{section*.48}% -\contentsline {subsubsection}{Determinante}{32}{section*.49}% -\contentsline {subsection}{\numberline {2.1.4}Lineare Abbildungen }{32}{subsection.2.1.4}% -\contentsline {subsubsection}{Definition}{32}{section*.50}% -\contentsline {subsubsection}{Matrix}{33}{section*.51}% -\contentsline {subsubsection}{Basiswechsel}{33}{section*.52}% -\contentsline {subsubsection}{Umkehrabbbildung}{34}{section*.53}% -\contentsline {subsubsection}{Kern und Bild}{34}{section*.54}% -\contentsline {subsubsection}{Rang und Defekt}{35}{section*.55}% -\contentsline {subsubsection}{Quotient}{35}{section*.56}% -\contentsline {section}{\numberline {2.2}Skalarprodukt }{35}{section.2.2}% -\contentsline {subsection}{\numberline {2.2.1}Bilinearformen und Skalarprodukte }{36}{subsection.2.2.1}% -\contentsline {subsubsection}{Symmetrische bilineare Funktionen}{36}{section*.57}% -\contentsline {subsubsection}{Positiv definite Bilinearformen und Skalarprodukt}{36}{section*.58}% -\contentsline {subsubsection}{Dreiecksungleichung}{37}{section*.59}% -\contentsline {subsubsection}{Polarformel}{38}{section*.60}% -\contentsline {subsubsection}{Komplexe Vektorr\IeC {\"a}ume und Sesquilinearformen}{38}{section*.61}% -\contentsline {subsection}{\numberline {2.2.2}Orthognormalbasis }{39}{subsection.2.2.2}% -\contentsline {subsubsection}{Gram-Matrix}{39}{section*.62}% -\contentsline {subsubsection}{Orthonormalbasis}{39}{section*.63}% -\contentsline {subsubsection}{Gram-Schmidt-Orthonormalisierung}{39}{section*.64}% -\contentsline {subsubsection}{Orthogonalisierung}{40}{section*.65}% -\contentsline {subsubsection}{Orthonormalbasen in komplexen Vektorr\IeC {\"a}umen}{40}{section*.66}% -\contentsline {subsection}{\numberline {2.2.3}Symmetrische und selbstadjungierte Abbilungen }{40}{subsection.2.2.3}% -\contentsline {subsubsection}{Symmetrische Abbildungen}{41}{section*.67}% -\contentsline {subsubsection}{Selbstadjungierte Abbildungen}{41}{section*.68}% -\contentsline {subsubsection}{Die Adjungierte}{41}{section*.69}% -\contentsline {subsection}{\numberline {2.2.4}Orthogonale und unit\IeC {\"a}re Matrizen }{42}{subsection.2.2.4}% -\contentsline {subsection}{\numberline {2.2.5}Orthogonale Unterr\IeC {\"a}ume }{42}{subsection.2.2.5}% -\contentsline {subsection}{\numberline {2.2.6}Andere Normen auf Vektorr\IeC {\"a}umen }{42}{subsection.2.2.6}% -\contentsline {subsubsection}{$l^1$-Norm}{42}{section*.70}% -\contentsline {subsubsection}{$l^\infty $-Norm}{43}{section*.71}% -\contentsline {subsubsection}{Operatornorm}{43}{section*.72}% -\contentsline {subsubsection}{Normen auf Funktionenr\IeC {\"a}umen}{44}{section*.73}% -\contentsline {section}{\numberline {2.3}Algebraische Strukturen }{44}{section.2.3}% -\contentsline {subsection}{\numberline {2.3.1}Gruppen }{44}{subsection.2.3.1}% -\contentsline {subsubsection}{Beispiele von Gruppen}{46}{section*.75}% -\contentsline {subsubsection}{Einige einfache Rechenregeln in Gruppen}{47}{section*.76}% -\contentsline {subsubsection}{Homomorphismen}{47}{section*.77}% -\contentsline {subsubsection}{Normalteiler}{48}{section*.78}% -\contentsline {subsubsection}{Faktorgruppen}{48}{section*.79}% -\contentsline {subsubsection}{Darstellungen}{49}{section*.80}% -\contentsline {subsection}{\numberline {2.3.2}Ringe und Moduln }{49}{subsection.2.3.2}% -\contentsline {subsubsection}{Definition eines Rings}{49}{section*.81}% -\contentsline {subsubsection}{Beispiele von Ringen}{50}{section*.82}% -\contentsline {subsubsection}{Einheiten}{51}{section*.84}% -\contentsline {subsubsection}{Nullteiler}{51}{section*.85}% -\contentsline {subsubsection}{Homomorphismus}{52}{section*.86}% -\contentsline {subsubsection}{Ideale}{52}{section*.87}% -\contentsline {subsection}{\numberline {2.3.3}Algebren }{53}{subsection.2.3.3}% -\contentsline {subsubsection}{Die Algebra der Funktionen $\Bbbk ^X$}{54}{section*.89}% -\contentsline {subsubsection}{Die Algebra der stetigen Funktionen $C([a,b])$}{54}{section*.90}% -\contentsline {subsection}{\numberline {2.3.4}K\IeC {\"o}rper }{54}{subsection.2.3.4}% -\contentsline {section}{\numberline {2.4}Hadamard-Algebra }{55}{section.2.4}% -\contentsline {subsection}{\numberline {2.4.1}Hadamard-Produkt }{55}{subsection.2.4.1}% -\contentsline {subsection}{\numberline {2.4.2}Hadamard-Produkt und Matrizenalgebra }{56}{subsection.2.4.2}% -\contentsline {subsubsection}{Unvertr\IeC {\"a}glichkeit von Hadamard- und Matrizen-Produkt}{56}{section*.91}% -\contentsline {subsubsection}{Einbettung der Hadamard-Algebra ein eine Matrizenalgebra}{56}{section*.92}% -\contentsline {subsubsection}{Beispiel: Faltung und Fourier-Theorie}{57}{section*.93}% -\contentsline {subsection}{\numberline {2.4.3}Weitere Verkn\IeC {\"u}pfungen }{57}{subsection.2.4.3}% -\contentsline {subsubsection}{Transposition}{57}{section*.94}% -\contentsline {subsubsection}{Frobeniusnorm}{57}{section*.95}% -\contentsline {subsubsection}{Skalarprodukt}{58}{section*.96}% -\contentsline {chapter}{\numberline {3}Polynome }{61}{chapter.3}% -\contentsline {section}{\numberline {3.1}Definitionen }{62}{section.3.1}% -\contentsline {subsection}{\numberline {3.1.1}Skalare }{62}{subsection.3.1.1}% -\contentsline {subsection}{\numberline {3.1.2}Der Polynomring }{63}{subsection.3.1.2}% -\contentsline {subsection}{\numberline {3.1.3}Grad }{64}{subsection.3.1.3}% -\contentsline {subsection}{\numberline {3.1.4}Teilbarkeit }{66}{subsection.3.1.4}% -\contentsline {subsubsection}{Polynomdivision}{66}{section*.98}% -\contentsline {subsubsection}{Euklidische Ringe und Faktorzerlegung}{67}{section*.99}% -\contentsline {subsubsection}{Irreduzible Polynome}{68}{section*.100}% -\contentsline {subsubsection}{Faktorisierung in einem Polynomring}{68}{section*.101}% -\contentsline {subsection}{\numberline {3.1.5}Formale Potenzreihen }{68}{subsection.3.1.5}% -\contentsline {section}{\numberline {3.2}Polynome als Vektoren }{68}{section.3.2}% -\contentsline {subsection}{\numberline {3.2.1}Polynome beliebigen Grades }{69}{subsection.3.2.1}% -\contentsline {subsection}{\numberline {3.2.2}Multiplikative Struktur }{70}{subsection.3.2.2}% -\contentsline {section}{\numberline {3.3}Polynommultiplikation mit Matrizen }{70}{section.3.3}% -\contentsline {section}{\numberline {3.4}Minimalpolynom }{70}{section.3.4}% -\contentsline {chapter}{\numberline {4}Endliche K\IeC {\"o}rper }{71}{chapter.4}% -\contentsline {section}{\numberline {4.1}Der euklidische Algorithmus }{71}{section.4.1}% -\contentsline {subsection}{\numberline {4.1.1}Ganze Zahlen}{71}{subsection.4.1.1}% -\contentsline {subsection}{\numberline {4.1.2}Matrixschreibweise }{73}{subsection.4.1.2}% -\contentsline {subsection}{\numberline {4.1.3}Vereinfachte Durchf\IeC {\"u}hrung }{74}{subsection.4.1.3}% -\contentsline {subsection}{\numberline {4.1.4}Polynome}{76}{subsection.4.1.4}% -\contentsline {section}{\numberline {4.2}Galois-K\IeC {\"o}rper }{77}{section.4.2}% -\contentsline {subsection}{\numberline {4.2.1}Arithmetik modulo $p$ }{78}{subsection.4.2.1}% -\contentsline {subsubsection}{Restklassenring}{78}{section*.103}% -\contentsline {subsubsection}{Division in $\mathbb {Z}/n\mathbb {Z}$}{79}{section*.104}% -\contentsline {subsubsection}{Der kleine Satz von Fermat}{80}{section*.105}% -\contentsline {subsubsection}{Der Satz von Wilson}{81}{section*.106}% -\contentsline {subsection}{\numberline {4.2.2}Charakteristik }{81}{subsection.4.2.2}% -\contentsline {subsubsection}{Primk\IeC {\"o}rper}{82}{section*.107}% -\contentsline {subsubsection}{Teilbarkeit von Binomialkoeffizienten}{82}{section*.108}% -\contentsline {subsubsection}{Frobenius-Automorphismus}{84}{section*.111}% -\contentsline {section}{\numberline {4.3}Wurzeln }{85}{section.4.3}% -\contentsline {subsection}{\numberline {4.3.1}Irreduzible Polynome }{85}{subsection.4.3.1}% -\contentsline {subsection}{\numberline {4.3.2}K\IeC {\"o}rpererweiterungen }{87}{subsection.4.3.2}% -\contentsline {subsubsection}{Erweiterung mit einem irreduziblen Polynom}{87}{section*.112}% -\contentsline {subsubsection}{Matrixrealisierung der Multiplikation mit $\alpha $}{87}{section*.113}% -\contentsline {subsubsection}{Inverse}{88}{section*.114}% -\contentsline {subsubsection}{Algebraische Konstruktion}{91}{section*.116}% -\contentsline {subsubsection}{Reduktion modulo $m$}{91}{section*.117}% -\contentsline {subsubsection}{Multiplikative Inverse}{92}{section*.118}% -\contentsline {subsection}{\numberline {4.3.3}Zerf\IeC {\"a}llungsk\IeC {\"o}rper }{94}{subsection.4.3.3}% -\contentsline {chapter}{\numberline {5}Eigenwerte und Eigenvektoren }{101}{chapter.5}% -\contentsline {section}{\numberline {5.1}Grundlagen }{101}{section.5.1}% -\contentsline {subsection}{\numberline {5.1.1}Kern und Bild von Matrixpotenzen }{101}{subsection.5.1.1}% -\contentsline {subsection}{\numberline {5.1.2}Invariante Unterr\IeC {\"a}ume }{103}{subsection.5.1.2}% -\contentsline {subsection}{\numberline {5.1.3}Nilpotente Matrizen }{104}{subsection.5.1.3}% -\contentsline {subsection}{\numberline {5.1.4}Eigenwerte und Eigenvektoren }{105}{subsection.5.1.4}% -\contentsline {subsection}{\numberline {5.1.5}Verallgemeinerte Eigenr\IeC {\"a}ume }{107}{subsection.5.1.5}% -\contentsline {subsection}{\numberline {5.1.6}Zerlegung in invariante Unterr\IeC {\"a}ume }{108}{subsection.5.1.6}% -\contentsline {subsection}{\numberline {5.1.7}Das charakteristische Polynom }{109}{subsection.5.1.7}% -\contentsline {section}{\numberline {5.2}Normalformen }{111}{section.5.2}% -\contentsline {subsection}{\numberline {5.2.1}Diagonalform}{111}{subsection.5.2.1}% -\contentsline {subsection}{\numberline {5.2.2}Jordan-Normalform }{111}{subsection.5.2.2}% -\contentsline {subsection}{\numberline {5.2.3}Reelle Normalform }{114}{subsection.5.2.3}% -\contentsline {subsection}{\numberline {5.2.4}Obere Hessenberg-Form }{114}{subsection.5.2.4}% -\contentsline {section}{\numberline {5.3}Funktionen einer Matrix }{114}{section.5.3}% -\contentsline {subsection}{\numberline {5.3.1}Polynom-Funktionen }{114}{subsection.5.3.1}% -\contentsline {subsection}{\numberline {5.3.2}Approximation von $f(A)$ }{117}{subsection.5.3.2}% -\contentsline {subsection}{\numberline {5.3.3}Potenzreihen }{118}{subsection.5.3.3}% -\contentsline {subsection}{\numberline {5.3.4}Gelfand-Radius und Eigenwerte }{118}{subsection.5.3.4}% -\contentsline {subsubsection}{Spezialfall: Diagonalisierbare Matrizen}{118}{section*.121}% -\contentsline {subsubsection}{Blockmatrizen}{119}{section*.122}% -\contentsline {subsubsection}{Jordan-Bl\IeC {\"o}cke}{120}{section*.123}% -\contentsline {subsubsection}{Iterationsfolgen}{120}{section*.124}% -\contentsline {subsubsection}{Der Satz von Gelfand}{121}{section*.125}% -\contentsline {section}{\numberline {5.4}Numerische Verfahren zur Eigenwertbestimmung }{122}{section.5.4}% -\contentsline {section}{\numberline {5.5}Spektraltheorie }{122}{section.5.5}% -\contentsline {chapter}{\numberline {6}Permutationen }{125}{chapter.6}% -\contentsline {section}{\numberline {6.1}Permutationen einer endlichen Menge }{125}{section.6.1}% -\contentsline {subsection}{\numberline {6.1.1}Permutationen als $2\times n$-Matrizen}{125}{subsection.6.1.1}% -\contentsline {subsection}{\numberline {6.1.2}Zyklenzerlegung }{126}{subsection.6.1.2}% -\contentsline {subsection}{\numberline {6.1.3}Konjugierte Elemente in $S_n$}{127}{subsection.6.1.3}% -\contentsline {section}{\numberline {6.2}Permutationen und Transpositionen }{127}{section.6.2}% -\contentsline {subsection}{\numberline {6.2.1}Zyklus und Permutationen aus Transpositionen}{128}{subsection.6.2.1}% -\contentsline {subsection}{\numberline {6.2.2}Signum einer Permutation}{128}{subsection.6.2.2}% -\contentsline {section}{\numberline {6.3}Permutationsmatrizen }{129}{section.6.3}% -\contentsline {subsection}{\numberline {6.3.1}Matrizen}{130}{subsection.6.3.1}% -\contentsline {subsection}{\numberline {6.3.2}Transpositionen}{130}{subsection.6.3.2}% -\contentsline {subsection}{\numberline {6.3.3}Determinante und Vorzeichen}{131}{subsection.6.3.3}% -\contentsline {section}{\numberline {6.4}Determinante }{132}{section.6.4}% -\contentsline {chapter}{\numberline {7}Matrizengruppen }{133}{chapter.7}% -\contentsline {section}{\numberline {7.1}Symmetrien }{133}{section.7.1}% -\contentsline {section}{\numberline {7.2}Lie-Gruppen }{133}{section.7.2}% -\contentsline {section}{\numberline {7.3}Lie-Algebren }{133}{section.7.3}% -\contentsline {section}{\numberline {7.4}Homogene R\IeC {\"a}ume }{133}{section.7.4}% -\contentsline {chapter}{\numberline {8}Graphen }{135}{chapter.8}% -\contentsline {section}{\numberline {8.1}Beschreibung von Graphen mit Matrizen }{135}{section.8.1}% -\contentsline {subsection}{\numberline {8.1.1}Definition von Graphen }{136}{subsection.8.1.1}% -\contentsline {subsubsection}{Ungerichtete Graphen}{136}{section*.129}% -\contentsline {subsubsection}{Gerichtete Graphen}{136}{section*.130}% -\contentsline {subsubsection}{Adjazenzmatrix}{137}{section*.131}% -\contentsline {subsubsection}{Adjazenzmatrix und die Anzahl der Pfade}{138}{section*.134}% -\contentsline {subsubsection}{Beschriftete Graphen}{140}{section*.136}% -\contentsline {subsection}{\numberline {8.1.2}Inzidenzmatrix}{140}{subsection.8.1.2}% -\contentsline {subsubsection}{Beschriftete Graphen}{140}{section*.137}% -\contentsline {subsubsection}{Inzidenzmatrix und Adjazenzmatrix}{141}{section*.138}% -\contentsline {subsubsection}{Gradmatrix}{141}{section*.139}% -\contentsline {subsubsection}{Gerichtete Graphen}{141}{section*.140}% -\contentsline {subsubsection}{Anwendung: Netlist}{141}{section*.141}% -\contentsline {subsection}{\numberline {8.1.3}Die Adjazenzmatrix und Laplace-Matrix }{141}{subsection.8.1.3}% -\contentsline {section}{\numberline {8.2}Spektrale Graphentheorie }{142}{section.8.2}% -\contentsline {section}{\numberline {8.3}Wavelets auf Graphen }{142}{section.8.3}% -\contentsline {subsection}{\numberline {8.3.1}Funktionen auf einem Graphen und die Laplace-Matrix}{142}{subsection.8.3.1}% -\contentsline {subsection}{\numberline {8.3.2}Standardbasis und Eigenbasis }{143}{subsection.8.3.2}% -\contentsline {subsection}{\numberline {8.3.3}Wavelet-Basen }{144}{subsection.8.3.3}% -\contentsline {chapter}{\numberline {9}Wahrscheinlichkeitsmatrizen }{145}{chapter.9}% -\contentsline {section}{\numberline {9.1}Google-Matrix }{145}{section.9.1}% -\contentsline {subsection}{\numberline {9.1.1}Ein Modell f\IeC {\"u}r Webseitenbesucher }{146}{subsection.9.1.1}% -\contentsline {subsection}{\numberline {9.1.2}Wahrscheinlichkeitsinterpretation }{146}{subsection.9.1.2}% -\contentsline {subsubsection}{Ereignisse und Wahrscheinlichkeiten}{146}{section*.144}% -\contentsline {subsubsection}{Bedingte Wahrscheinlichkeit}{147}{section*.145}% -\contentsline {subsubsection}{Totale Wahrscheinlichkeit}{147}{section*.146}% -\contentsline {subsection}{\numberline {9.1.3}``Freier Wille'' }{148}{subsection.9.1.3}% -\contentsline {subsubsection}{Erweiterung der Link-Matrix}{148}{section*.147}% -\contentsline {subsubsection}{Die Google-Matrix}{149}{section*.148}% -\contentsline {subsection}{\numberline {9.1.4}Wahrscheinlichkeitsverteilung }{150}{subsection.9.1.4}% -\contentsline {subsubsection}{Station\IeC {\"a}re Verteilung}{150}{section*.149}% -\contentsline {subsubsection}{Potenzverfahren}{151}{section*.150}% -\contentsline {section}{\numberline {9.2}Diskrete Markov-Ketten und Wahrscheinlichkeitsmatrizen }{152}{section.9.2}% -\contentsline {subsection}{\numberline {9.2.1}Markov-Eigenschaft}{152}{subsection.9.2.1}% -\contentsline {subsubsection}{Ged\IeC {\"a}chtnislosigkeit}{152}{section*.151}% -\contentsline {subsubsection}{Die Chapman-Kolmogorov-Gleichung}{153}{section*.152}% -\contentsline {subsection}{\numberline {9.2.2}Diskrete Markov-Kette}{153}{subsection.9.2.2}% -\contentsline {subsubsection}{Zustandswahrscheinlichkeiten}{155}{section*.154}% -\contentsline {subsubsection}{Zeitunabh\IeC {\"a}ngige \IeC {\"U}bergangswahrscheinlichkeiten}{155}{section*.155}% -\contentsline {subsubsection}{Station\IeC {\"a}re Verteilung}{155}{section*.156}% -\contentsline {subsubsection}{Irreduzible Markov-Ketten}{156}{section*.157}% -\contentsline {subsubsection}{Die konvexe Menge der station\IeC {\"a}ren Verteilungen}{158}{section*.159}% -\contentsline {subsubsection}{Grenzverteilung}{158}{section*.161}% -\contentsline {subsubsection}{Erwartungswert und Varianz}{159}{section*.162}% -\contentsline {subsubsection}{Erwartungswert von Werten auf \IeC {\"U}berg\IeC {\"a}ngen}{159}{section*.163}% -\contentsline {subsection}{\numberline {9.2.3}Absorbierende Zust\IeC {\"a}nde}{160}{subsection.9.2.3}% -\contentsline {subsubsection}{Absorbtionszeit}{161}{section*.165}% -\contentsline {subsubsection}{Wartezeit}{162}{section*.166}% -\contentsline {section}{\numberline {9.3}Positive Vektoren und Matrizen }{162}{section.9.3}% -\contentsline {subsection}{\numberline {9.3.1}Elementare Eigenschaften }{163}{subsection.9.3.1}% -\contentsline {subsection}{\numberline {9.3.2}Die verallgemeinerte Dreiecksungleichung }{166}{subsection.9.3.2}% -\contentsline {subsection}{\numberline {9.3.3}Der Satz von Perron-Frobenius }{168}{subsection.9.3.3}% -\contentsline {section}{\numberline {9.4}Das Paradoxon von Parrondo }{172}{section.9.4}% -\contentsline {subsection}{\numberline {9.4.1}Die beiden Teilspiele }{172}{subsection.9.4.1}% -\contentsline {subsubsection}{Das Spiel $A$}{172}{section*.172}% -\contentsline {subsubsection}{Das Spiel $B$}{172}{section*.173}% -\contentsline {subsubsection}{\IeC {\"U}bergangsmatrix im Spiel $B$}{172}{section*.174}% -\contentsline {subsubsection}{Gewinnerwartung in einem Einzelspiel $B$}{173}{section*.176}% -\contentsline {subsubsection}{Das wiederholte Spiel $B$}{174}{section*.177}% -\contentsline {subsubsection}{Das modifizierte Spiel $\mathaccentV {tilde}07E{B}$}{175}{section*.178}% -\contentsline {subsubsection}{Gewinnerwartung im modifizierten Einzelspiel}{176}{section*.180}% -\contentsline {subsubsection}{Iteration des modifizierten Spiels}{177}{section*.181}% -\contentsline {subsection}{\numberline {9.4.2}Kombination der Spiele }{177}{subsection.9.4.2}% -\contentsline {subsubsection}{Das Spiel $C$}{178}{section*.182}% -\contentsline {subsubsection}{Das iterierte Spiel $C$}{178}{section*.183}% -\contentsline {chapter}{\numberline {10}Anwendungen in Kryptographie und Codierungstheorie }{179}{chapter.10}% -\contentsline {section}{\numberline {10.1}Arithmetik f\IeC {\"u}r die Kryptographie }{179}{section.10.1}% -\contentsline {subsection}{\numberline {10.1.1}Potenzieren }{179}{subsection.10.1.1}% -\contentsline {subsection}{\numberline {10.1.2}Rechenoperationen in $\mathbb {F}_p$ }{179}{subsection.10.1.2}% -\contentsline {subsection}{\numberline {10.1.3}Rechenoperationen in $\mathbb {F}_{2^l}$ }{179}{subsection.10.1.3}% -\contentsline {section}{\numberline {10.2}Kryptographie und endliche K\IeC {\"o}rper }{179}{section.10.2}% -\contentsline {subsection}{\numberline {10.2.1}Potenzen in $\mathbb {F}_p$ und diskreter Logarithmus }{179}{subsection.10.2.1}% -\contentsline {subsection}{\numberline {10.2.2}Diffie-Hellman-Schl\IeC {\"u}sseltausch }{181}{subsection.10.2.2}% -\contentsline {subsection}{\numberline {10.2.3}Elliptische Kurven }{181}{subsection.10.2.3}% -\contentsline {subsubsection}{Elliptische Kurven}{182}{section*.185}% -\contentsline {subsubsection}{Geometrische Definition der Gruppenoperation}{183}{section*.187}% -\contentsline {subsubsection}{Gruppenoperation, algebraische Konstruktion}{184}{section*.188}% -\contentsline {subsubsection}{Beispiele}{187}{section*.189}% -\contentsline {subsubsection}{Diffie-Hellman in einer elliptischen Kurve}{187}{section*.190}% -\contentsline {section}{\numberline {10.3}Advanced Encryption Standard -- AES }{187}{section.10.3}% -\contentsline {section}{\numberline {10.4}Fehlerkorrigierende Codes nach Reed-Solomon }{187}{section.10.4}% -\contentsline {subsection}{\numberline {10.4.1}Was ist ein Code? }{188}{subsection.10.4.1}% -\contentsline {subsection}{\numberline {10.4.2}Reed-Solomon-Code }{188}{subsection.10.4.2}% -\contentsline {subsection}{\numberline {10.4.3}Decodierung }{188}{subsection.10.4.3}% -\contentsline {chapter}{\numberline {11}Homologie }{189}{chapter.11}% -\contentsline {section}{\numberline {11.1}Simplexe und simpliziale Komplexe }{189}{section.11.1}% -\contentsline {subsection}{\numberline {11.1.1}Simplexe und Rand }{189}{subsection.11.1.1}% -\contentsline {subsubsection}{Rand eines Dreiecks}{189}{section*.193}% -\contentsline {subsubsection}{Simplizes}{190}{section*.194}% -\contentsline {subsubsection}{Rechnen mit Simplizes}{191}{section*.195}% -\contentsline {subsubsection}{Rand eines Simplex}{191}{section*.196}% -\contentsline {subsection}{\numberline {11.1.2}Triangulation }{192}{subsection.11.1.2}% -\contentsline {section}{\numberline {11.2}Kettenkomplexe }{192}{section.11.2}% -\contentsline {subsection}{\numberline {11.2.1}Randoperator von Simplexen }{192}{subsection.11.2.1}% -\contentsline {subsection}{\numberline {11.2.2}Kettenkomplexe und Morphismen }{192}{subsection.11.2.2}% -\contentsline {section}{\numberline {11.3}Homologie }{192}{section.11.3}% -\contentsline {subsection}{\numberline {11.3.1}Homologie eines Kettenkomplexes }{192}{subsection.11.3.1}% -\contentsline {subsection}{\numberline {11.3.2}Induzierte Abbildung }{192}{subsection.11.3.2}% -\contentsline {subsection}{\numberline {11.3.3}Homologie eines simplizialen Komplexes }{192}{subsection.11.3.3}% -\contentsline {section}{\numberline {11.4}Exaktheit und die Mayer-Vietoris-Folge }{192}{section.11.4}% -\contentsline {subsection}{\numberline {11.4.1}Kurze exakte Folgen von Kettenkomplexen }{192}{subsection.11.4.1}% -\contentsline {subsection}{\numberline {11.4.2}Schlangenlemma und lange exakte Folgen }{192}{subsection.11.4.2}% -\contentsline {subsection}{\numberline {11.4.3}Mayer-Vietoris-Folge }{192}{subsection.11.4.3}% -\contentsline {section}{\numberline {11.5}Fixpunkte }{192}{section.11.5}% -\contentsline {subsection}{\numberline {11.5.1}Lefshetz-Spurformel }{192}{subsection.11.5.1}% -\contentsline {subsection}{\numberline {11.5.2}Brower-Fixpunktsatz }{192}{subsection.11.5.2}% -\contentsline {part}{II\hspace {1em}Anwendungen und weiterf\IeC {\"u}hrende Themen}{193}{part.2}% -\contentsline {chapter}{\numberline {12}Thema}{197}{chapter.12}% -\contentsline {section}{\numberline {12.1}Teil 0}{197}{section.12.1}% -\contentsline {section}{\numberline {12.2}Teil 1 }{197}{section.12.2}% -\contentsline {subsection}{\numberline {12.2.1}De finibus bonorum et malorum }{198}{subsection.12.2.1}% -\contentsline {section}{\numberline {12.3}Teil 2 }{198}{section.12.3}% -\contentsline {subsection}{\numberline {12.3.1}De finibus bonorum et malorum }{198}{subsection.12.3.1}% -\contentsline {section}{\numberline {12.4}Teil 3 }{199}{section.12.4}% -\contentsline {subsection}{\numberline {12.4.1}De finibus bonorum et malorum }{199}{subsection.12.4.1}% -\contentsline {chapter}{\numberline {13}Thema}{201}{chapter.13}% -\contentsline {section}{\numberline {13.1}Teil 0}{201}{section.13.1}% -\contentsline {section}{\numberline {13.2}Teil 1 }{201}{section.13.2}% -\contentsline {subsection}{\numberline {13.2.1}De finibus bonorum et malorum }{202}{subsection.13.2.1}% -\contentsline {section}{\numberline {13.3}Teil 2 }{202}{section.13.3}% -\contentsline {subsection}{\numberline {13.3.1}De finibus bonorum et malorum }{202}{subsection.13.3.1}% -\contentsline {section}{\numberline {13.4}Teil 3 }{203}{section.13.4}% -\contentsline {subsection}{\numberline {13.4.1}De finibus bonorum et malorum }{203}{subsection.13.4.1}% -\contentsline {chapter}{\numberline {14}Thema}{205}{chapter.14}% -\contentsline {section}{\numberline {14.1}Teil 0}{205}{section.14.1}% -\contentsline {section}{\numberline {14.2}Teil 1 }{205}{section.14.2}% -\contentsline {subsection}{\numberline {14.2.1}De finibus bonorum et malorum }{206}{subsection.14.2.1}% -\contentsline {section}{\numberline {14.3}Teil 2 }{206}{section.14.3}% -\contentsline {subsection}{\numberline {14.3.1}De finibus bonorum et malorum }{206}{subsection.14.3.1}% -\contentsline {section}{\numberline {14.4}Teil 3 }{207}{section.14.4}% -\contentsline {subsection}{\numberline {14.4.1}De finibus bonorum et malorum }{207}{subsection.14.4.1}% -\contentsline {chapter}{\numberline {15}Thema}{209}{chapter.15}% -\contentsline {section}{\numberline {15.1}Teil 0}{209}{section.15.1}% -\contentsline {section}{\numberline {15.2}Teil 1 }{209}{section.15.2}% -\contentsline {subsection}{\numberline {15.2.1}De finibus bonorum et malorum }{210}{subsection.15.2.1}% -\contentsline {section}{\numberline {15.3}Teil 2 }{210}{section.15.3}% -\contentsline {subsection}{\numberline {15.3.1}De finibus bonorum et malorum }{210}{subsection.15.3.1}% -\contentsline {section}{\numberline {15.4}Teil 3 }{211}{section.15.4}% -\contentsline {subsection}{\numberline {15.4.1}De finibus bonorum et malorum }{211}{subsection.15.4.1}% -\contentsline {chapter}{\numberline {16}Iterierte Funktionsschemata}{213}{chapter.16}% -\contentsline {section}{\numberline {16.1}Teil 0}{213}{section.16.1}% -\contentsline {section}{\numberline {16.2}Teil 1 }{213}{section.16.2}% -\contentsline {subsection}{\numberline {16.2.1}De finibus bonorum et malorum }{214}{subsection.16.2.1}% -\contentsline {section}{\numberline {16.3}Teil 2 }{214}{section.16.3}% -\contentsline {subsection}{\numberline {16.3.1}De finibus bonorum et malorum }{214}{subsection.16.3.1}% -\contentsline {section}{\numberline {16.4}Teil 3 }{215}{section.16.4}% -\contentsline {subsection}{\numberline {16.4.1}De finibus bonorum et malorum }{215}{subsection.16.4.1}% -\contentsline {chapter}{\numberline {17}McEliece-Kryptosystem}{217}{chapter.17}% -\contentsline {section}{\numberline {17.1}Teil 0}{217}{section.17.1}% -\contentsline {section}{\numberline {17.2}Teil 1 }{217}{section.17.2}% -\contentsline {subsection}{\numberline {17.2.1}De finibus bonorum et malorum }{218}{subsection.17.2.1}% -\contentsline {section}{\numberline {17.3}Teil 2 }{218}{section.17.3}% -\contentsline {subsection}{\numberline {17.3.1}De finibus bonorum 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Beweisen Sie den Satz {\"u}ber die Konstruktion von affinen Transformationen, die drei Punkte der Ebene auf drei Punkte der Ebene abbilden und diskutieren Sie die speziellen affinen Transformationen, die h{\"a}ufig bei iterierten Funktionensystemen verwendet werden (Abschnitt 11.2).}, isbn={978-3-642-30092-9}, doi={10.1007/978-3-642-30092-9_11}, url={https://doi.org/10.1007/978-3-642-30092-9_11} -- cgit v1.2.1