From 3aec8355b975973bfe192dedd216cc0f2b644770 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Nao Pross Date: Sun, 23 May 2021 15:09:31 +0200 Subject: Create file for piezo, update bibliography --- buch/papers/punktgruppen/Makefile.inc | 1 + buch/papers/punktgruppen/main.tex | 4 ++++ buch/papers/punktgruppen/piezo.tex | 1 + buch/papers/punktgruppen/references.bib | 40 ++++++++++++--------------------- 4 files changed, 20 insertions(+), 26 deletions(-) create mode 100644 buch/papers/punktgruppen/piezo.tex diff --git a/buch/papers/punktgruppen/Makefile.inc b/buch/papers/punktgruppen/Makefile.inc index c7a7d64..b6a76c1 100644 --- a/buch/papers/punktgruppen/Makefile.inc +++ b/buch/papers/punktgruppen/Makefile.inc @@ -9,5 +9,6 @@ dependencies-punktgruppen = \ papers/punktgruppen/intro.tex \ papers/punktgruppen/symmetry.tex \ papers/punktgruppen/crystals.tex \ + papers/punktgruppen/piezo.tex \ papers/punktgruppen/references.bib diff --git a/buch/papers/punktgruppen/main.tex b/buch/papers/punktgruppen/main.tex index cbd2af6..d88e221 100644 --- a/buch/papers/punktgruppen/main.tex +++ b/buch/papers/punktgruppen/main.tex @@ -11,7 +11,11 @@ \input{papers/punktgruppen/intro} \input{papers/punktgruppen/symmetry} \input{papers/punktgruppen/crystals} +\input{papers/punktgruppen/piezo} \nocite{punktgruppen:pinter-algebra} +\nocite{punktgruppen:sands-crystal} +\nocite{punktgruppen:lang-elt2} + \printbibliography[heading=subbibliography] \end{refsection} diff --git a/buch/papers/punktgruppen/piezo.tex b/buch/papers/punktgruppen/piezo.tex new file mode 100644 index 0000000..7ee4174 --- /dev/null +++ b/buch/papers/punktgruppen/piezo.tex @@ -0,0 +1 @@ +\section{Piezoelektrizit\"at} diff --git a/buch/papers/punktgruppen/references.bib b/buch/papers/punktgruppen/references.bib index 0d4e30a..9edb8bd 100644 --- a/buch/papers/punktgruppen/references.bib +++ b/buch/papers/punktgruppen/references.bib @@ -11,37 +11,25 @@ year = {2010}, month = {1}, day = {10}, - isbn = {978-0486474175}, + isbn = {978-0-486-47417-5}, inseries = {Dover Books on Mathematics}, - volume = {1} } +@book{punktgruppen:sands-crystal, + title = {Introduction to Crystallography}, + author = {Donald E. Sands}, + publisher = {Dover Publications Inc.}, + year = {1993}, + isbn = {978-0-486-67839-9}, + inseries = {Dover Books on Science}, +} -@online{punktgruppen:bibtex, - title = {BibTeX}, - url = {https://de.wikipedia.org/wiki/BibTeX}, - date = {2020-02-06}, +@book{punktgruppen:lang-elt2, + title = {Elektrotechnik 2}, + author = {Hans-Dieter Lang}, + publisher = {Fachhochschule Ostschweiz Rapperswil}, year = {2020}, month = {2}, - day = {6} -} - -@book{punktgruppen: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} + inseries = {Vorlesungsskript zum Modul ELT}, } -@article{punktgruppen: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} -} -- cgit v1.2.1 From b4093cfc873e052d31f644019f0b1134f1db7fbc Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Nao Pross Date: Sun, 23 May 2021 16:24:34 +0200 Subject: On point groups and translational symmetry --- buch/papers/punktgruppen/symmetry.tex | 30 +++++++++++++++++++++++++++++- 1 file changed, 29 insertions(+), 1 deletion(-) diff --git a/buch/papers/punktgruppen/symmetry.tex b/buch/papers/punktgruppen/symmetry.tex index c0418aa..d3ccb4e 100644 --- a/buch/papers/punktgruppen/symmetry.tex +++ b/buch/papers/punktgruppen/symmetry.tex @@ -85,7 +85,7 @@ nun eingeführt wird. \begin{definition}[Symmetriegruppe] Sei \(g\) eine Operation, die ein mathematisches Objekt unverändert lässt. - Bei einer anderen Operation \(r\) definieren wir die Komposition \(r\circ g\) + Bei einer anderen Operation \(h\) definieren wir die Komposition \(h\circ g\) als die Anwendung der Operationen nacheinander. Alle Operationen bilden unter Komposition eine Gruppe, die Symmetriegruppe genannt wird. \end{definition} @@ -147,4 +147,32 @@ Natürlich, ja. Dafür führen wir den Begriff der Darstellung ein. ist durch die Eulersche Formel \(\phi(r) = e^{i\alpha}\) gegeben. \end{beispiel} +Die Symmetrien, die wir bis jetzt besprochen haben, haben immer mindestens +einen Punkt unbesetzt gelassen. Im Fall der Rotation war es der Drehpunkt, bei +der Spiegelung die Achse. Dies ist jedoch keine Voraussetzung für eine +Symmetrie, da es Symmetrien gibt, die jeden Punkt zu einem anderen Punkt +verschieben können. Ein aufmerksamer Leser wird bemerken, dass die +unveränderten Punkte zum Eigenraum\footnote{Zur Erinnerung \(E_\lambda = +\mathrm{null}(\Phi - \lambda I)\)} der Matrixdarstellung der Symmetrieoperation +gehören. Diesen Spezialfall, bei dem mindestens ein Punkt unverändert bleibt, +nennt man Punktsymmetrie. +\begin{definition}[Punktgruppe] + Wenn jede Operation in einer Symmetriegruppe die Eigenschaft hat, mindestens + einen Punkt unverändert zu lassen, sagt man, dass die Symmetriegruppe eine + Punktgruppe ist. +\end{definition} +Um das Konzept zu illustrieren, werden wir den umgekehrten Fall diskutieren: +eine Symmetrie, die keine Punktsymmetrie ist, die aber in der Physik sehr +nützlich ist, nämlich die Translationssymmetrie. Von einem mathematischen +Objekt \(x\) wird gesagt, dass es eine Translationssymmetrie \(Q\) hat, wenn es +die Gleichung +\[ + Q(x) = Q(x + a), +\] +für ein gewisses \(a\), erfüllt. Zum Beispiel besagt das erste Newtonsche +Gesetz, dass ein Objekt, auf das keine Kraft einwirkt, eine +zeitranslationsinvariante Geschwindigkeit hat, d.h. wenn \(\vec{F} = \vec{0}\) +dann \(\vec{v}(t) = \vec{v}(t + \tau)\). + + % vim:ts=2 sw=2 spell spelllang=de: -- cgit v1.2.1 From 40db89ca6efb1a6b962fe237c5641c939b18dde6 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Nao Pross Date: Tue, 25 May 2021 00:47:51 +0200 Subject: Add book reference, fix typos --- buch/chapters/10-vektorenmatrizen/gruppen.tex | 2 +- buch/papers/punktgruppen/symmetry.tex | 34 +++++++++++++++------------ 2 files changed, 20 insertions(+), 16 deletions(-) diff --git a/buch/chapters/10-vektorenmatrizen/gruppen.tex b/buch/chapters/10-vektorenmatrizen/gruppen.tex index 9848469..7628942 100644 --- a/buch/chapters/10-vektorenmatrizen/gruppen.tex +++ b/buch/chapters/10-vektorenmatrizen/gruppen.tex @@ -182,7 +182,7 @@ begegnet, wo wir nur gezeigt haben, dass $AA^{-1}=E$ ist. Da aber die invertierbaren Matrizen eine Gruppe bilden, folgt jetzt aus dem Satz automatisch, dass auch $A^{-1}A=E$. -\subsubsection{Homomorphismen} +\subsubsection{Homomorphismen} \label{buch:gruppen:subsection:homomorphismen} Lineare Abbildung zwischen Vektorräumen zeichnen sich dadurch aus, dass sie die algebraische Struktur des Vektorraumes respektieren. Für eine Abbildung zwischen Gruppen heisst dies, dass die Verknüpfung, diff --git a/buch/papers/punktgruppen/symmetry.tex b/buch/papers/punktgruppen/symmetry.tex index d3ccb4e..23b1411 100644 --- a/buch/papers/punktgruppen/symmetry.tex +++ b/buch/papers/punktgruppen/symmetry.tex @@ -2,8 +2,8 @@ Das Wort Symmetrie ist sehr alt und hat sich seltsamerweise von seinem ursprünglichen griechischen Wort \(\mathrm{\sigma\nu\mu\mu\varepsilon\tau\rho\iota\alpha}\) -\footnote{\emph{Simmetr\'ia}: ``ein gemeinsames Mass habend, gleichmässig, -verhältnismässig''} fast nicht verändert. In der Alltagssprache mag es ein +\footnote{\emph{Simmetr\'ia}: ein gemeinsames Mass habend, gleichmässig, +verhältnismässig} fast nicht verändert. In der Alltagssprache mag es ein locker definierter Begriff sein, aber in der Mathematik hat Symmetrie eine sehr präzise Bedeutung. \begin{definition}[Symmetrie] @@ -109,7 +109,7 @@ der Rotation, erhält man die so genannte Diedergruppe D_n = \langle r, \sigma : r^{n-1} = \sigma^2 = (\sigma r)^2 = \mathds{1} \rangle = \left\{ \mathds{1}, r, \ldots, r^{n-1}, \sigma, \sigma r, \ldots, \sigma r^{n-1} - \right\}. + \right\}. \] Diesmal muss die Generator-Notation die Beziehungen zwischen den beiden Operationen beinhalten. Die ersten beiden sind leicht zu erkennen, für die @@ -121,10 +121,12 @@ Frage ist dann, könnte es sein, dass wir bereits etwas haben, das dasselbe tut? Natürlich, ja. Dafür führen wir den Begriff der Darstellung ein. \begin{definition}[Darstellung einer Gruppe, Gruppenhomomorphismus] Seien \(G\) und \(H\) Gruppe mit unterschiedlicher Operation \(\diamond\) - bzw. \(\star\). Ein Homomorphismus ist eine Funktion \(f: G \to H\), so dass - für jedes \(a, b \in G\) gilt \(f(a\diamond b) = f(a) \star f(b)\). Man - sagt, dass der Homomorphismus \(f\) \(G\) in \(H\) transformiert, oder dass - \(H\) eine Darstellung von \(G\) ist. + bzw. \(\star\). Ein Homomorphismus\footnote{ Für eine ausführlichere + Diskussion siehe \S\ref{buch:grundlagen:subsection:gruppen} im Buch.} ist + eine Funktion \(f: G \to H\), so dass für jedes \(a, b \in G\) gilt + \(f(a\diamond b) = f(a) \star f(b)\). Man sagt, dass der Homomorphismus + \(f\) \(G\) in \(H\) transformiert, oder dass \(H\) eine Darstellung von + \(G\) ist. \end{definition} \begin{beispiel} Die Elemente \(r^k \in C_n\), wobei \(0 < k < n\), stellen abstrakt eine @@ -137,8 +139,8 @@ Natürlich, ja. Dafür führen wir den Begriff der Darstellung ein. \] definierte Funktion von \(C_n\) nach \(O(2)\) ist eine Darstellung von \(C_n\). In diesem Fall ist die erste Gruppenoperation die Komposition und - die zweite die Matrixmultiplikation. Man kann zwar überprüfen, dass - \(\Phi(r^2 \circ r) = \Phi(r^2)\Phi(r)\). + die zweite die Matrixmultiplikation. Man kann überprüfen, dass \(\Phi(r^2 + \circ r) = \Phi(r^2)\Phi(r)\). \end{beispiel} \begin{beispiel} Die Rotationssymmetrie des Kreises \(C_\infty\), mit einem unendlichen @@ -153,9 +155,10 @@ der Spiegelung die Achse. Dies ist jedoch keine Voraussetzung für eine Symmetrie, da es Symmetrien gibt, die jeden Punkt zu einem anderen Punkt verschieben können. Ein aufmerksamer Leser wird bemerken, dass die unveränderten Punkte zum Eigenraum\footnote{Zur Erinnerung \(E_\lambda = -\mathrm{null}(\Phi - \lambda I)\)} der Matrixdarstellung der Symmetrieoperation -gehören. Diesen Spezialfall, bei dem mindestens ein Punkt unverändert bleibt, -nennt man Punktsymmetrie. +\mathrm{null}(\Phi - \lambda I)\), \(\vec{v}\in E_\lambda \implies \Phi \vec{v} += \lambda\vec{v}\)} der Matrixdarstellung der Symmetrieoperation gehören. +Diesen Spezialfall, bei dem mindestens ein Punkt unverändert bleibt, nennt man +Punktsymmetrie. \begin{definition}[Punktgruppe] Wenn jede Operation in einer Symmetriegruppe die Eigenschaft hat, mindestens einen Punkt unverändert zu lassen, sagt man, dass die Symmetriegruppe eine @@ -164,15 +167,16 @@ nennt man Punktsymmetrie. Um das Konzept zu illustrieren, werden wir den umgekehrten Fall diskutieren: eine Symmetrie, die keine Punktsymmetrie ist, die aber in der Physik sehr nützlich ist, nämlich die Translationssymmetrie. Von einem mathematischen -Objekt \(x\) wird gesagt, dass es eine Translationssymmetrie \(Q\) hat, wenn es -die Gleichung +Objekt \(U\) wird gesagt, dass es eine Translationssymmetrie \(Q(x) = x + a\) +hat, wenn es die Gleichung \[ - Q(x) = Q(x + a), + U(x) = U(Q(x)) = U(x + a), \] für ein gewisses \(a\), erfüllt. Zum Beispiel besagt das erste Newtonsche Gesetz, dass ein Objekt, auf das keine Kraft einwirkt, eine zeitranslationsinvariante Geschwindigkeit hat, d.h. wenn \(\vec{F} = \vec{0}\) dann \(\vec{v}(t) = \vec{v}(t + \tau)\). +% \subsection{Sch\"onflies notation} % vim:ts=2 sw=2 spell spelllang=de: -- cgit v1.2.1