aboutsummaryrefslogtreecommitdiffstats
path: root/buch/papers/lambertw
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Diffstat (limited to 'buch/papers/lambertw')
-rw-r--r--buch/papers/lambertw/Bilder/Abstand.py18
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-rw-r--r--buch/papers/lambertw/Bilder/Strategie.py53
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-rw-r--r--buch/papers/lambertw/Bilder/pursuerDGL2.pdfbin17941 -> 21894 bytes
-rw-r--r--buch/papers/lambertw/Bilder/pursuerDGL2.pngbin0 -> 48606 bytes
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-rw-r--r--buch/papers/lambertw/teil1.tex461
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16 files changed, 1745 insertions, 1015 deletions
diff --git a/buch/papers/lambertw/Bilder/Abstand.py b/buch/papers/lambertw/Bilder/Abstand.py
new file mode 100644
index 0000000..d787c34
--- /dev/null
+++ b/buch/papers/lambertw/Bilder/Abstand.py
@@ -0,0 +1,18 @@
+# -*- coding: utf-8 -*-
+"""
+Created on Sat Jul 30 23:09:33 2022
+
+@author: yanik
+"""
+
+import numpy as np
+import matplotlib.pyplot as plt
+
+phi = np.pi/2
+t = np.linspace(0, 10, 10**5)
+x0 = 1
+
+def D(t):
+ return np.sqrt(x0**2+2*x0*t*np.cos(phi)+2*t**2-2*t**2*np.sin(phi))
+
+plt.plot(t, D(t))
diff --git a/buch/papers/lambertw/Bilder/Intuition.pdf b/buch/papers/lambertw/Bilder/Intuition.pdf
new file mode 100644
index 0000000..739b02b
--- /dev/null
+++ b/buch/papers/lambertw/Bilder/Intuition.pdf
Binary files differ
diff --git a/buch/papers/lambertw/Bilder/Strategie.pdf b/buch/papers/lambertw/Bilder/Strategie.pdf
new file mode 100644
index 0000000..b5428f5
--- /dev/null
+++ b/buch/papers/lambertw/Bilder/Strategie.pdf
Binary files differ
diff --git a/buch/papers/lambertw/Bilder/Strategie.py b/buch/papers/lambertw/Bilder/Strategie.py
new file mode 100644
index 0000000..975e248
--- /dev/null
+++ b/buch/papers/lambertw/Bilder/Strategie.py
@@ -0,0 +1,53 @@
+# -*- coding: utf-8 -*-
+"""
+Created on Fri Jul 29 09:40:11 2022
+
+@author: yanik
+"""
+import pylatex
+
+import numpy as np
+import matplotlib.pyplot as plt
+
+N = np.array([0, 0])
+V = np.array([1, 4])
+Z = np.array([5, 5])
+VZ = Z-V
+vzScale = 0.4
+
+
+a = [N, N, V]
+b = [V, Z, vzScale*VZ]
+
+X = np.array([i[0] for i in a])
+Y = np.array([i[1] for i in a])
+U = np.array([i[0] for i in b])
+W = np.array([i[1] for i in b])
+
+xlim = 6
+ylim = 6
+fig, ax = plt.subplots(1,1)
+ax.set_xlim([0, xlim]) #<-- set the x axis limits
+ax.set_ylim([0, ylim]) #<-- set the y axis limits
+#plt.figure(figsize=(xlim, ylim))
+ax.quiver(X, Y, U, W, angles='xy', scale_units='xy', scale=1, headwidth=5, headlength=7, headaxislength=5.5)
+
+ax.plot([V[0], (VZ+V)[0]], [V[1], (VZ+V)[1]], 'k--')
+ax.plot(np.vstack([V, Z])[:, 0], np.vstack([V, Z])[:,1], 'bo', markersize=10)
+ax.set_xlabel("x", size=20)
+ax.set_ylabel("y", size=20)
+
+ax.text(2.5, 4.5, "Visierlinie", size=20, rotation=10)
+
+plt.rcParams.update({
+ "text.usetex": True,
+ "font.family": "serif",
+ "font.serif": ["New Century Schoolbook"],
+})
+
+ax.text(1.6, 4.3, r"$\dot{v}$", size=20)
+ax.text(0.65, 3.9, r"$V$", size=20, c='b')
+ax.text(5.15, 4.85, r"$Z$", size=20, c='b')
+
+
+
diff --git a/buch/papers/lambertw/Bilder/Strategie.svg b/buch/papers/lambertw/Bilder/Strategie.svg
new file mode 100644
index 0000000..30f9f22
--- /dev/null
+++ b/buch/papers/lambertw/Bilder/Strategie.svg
@@ -0,0 +1,790 @@
+<?xml version="1.0" encoding="utf-8" standalone="no"?>
+<!DOCTYPE svg PUBLIC "-//W3C//DTD SVG 1.1//EN"
+ "http://www.w3.org/Graphics/SVG/1.1/DTD/svg11.dtd">
+<!-- Created with matplotlib (https://matplotlib.org/) -->
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+z
+" style="fill:#ffffff;"/>
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+ <g id="axes_1">
+ <g id="patch_2">
+ <path d="M 57.6 307.584
+L 414.72 307.584
+L 414.72 41.472
+L 57.6 41.472
+z
+" style="fill:#ffffff;"/>
+ </g>
+ <g id="Quiver_1">
+ <path clip-path="url(#p4d634c2ff8)" d="M 56.33035 307.158035
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+"/>
+ <path clip-path="url(#p4d634c2ff8)" d="M 56.799809 306.510151
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+"/>
+ <path clip-path="url(#p4d634c2ff8)" d="M 116.874739 128.85945
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+"/>
+ </g>
+ <g id="matplotlib.axis_1">
+ <g id="xtick_1">
+ <g id="line2d_1">
+ <defs>
+ <path d="M 0 0
+L 0 3.5
+" id="mb1945b9271" style="stroke:#000000;stroke-width:0.8;"/>
+ </defs>
+ <g>
+ <use style="stroke:#000000;stroke-width:0.8;" x="57.6" xlink:href="#mb1945b9271" y="307.584"/>
+ </g>
+ </g>
+ <g id="text_1">
+ <!-- $\mathdefault{0}$ -->
+ <g transform="translate(55.109332 321.976201)scale(0.1 -0.1)">
+ <defs>
+ <path d="M 42 31.84375
+C 42 37.96875 41.90625 48.421875 37.703125 56.453125
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+C 4.203125 49.015625 3.796875 39.671875 3.796875 31.84375
+C 3.796875 26.109375 3.90625 17.375 7 9.734375
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+C 41.59375 16.375 42 24.5 42 31.84375
+z
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+z
+" id="CMR17-48"/>
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+ <use transform="scale(0.996264)" xlink:href="#CMR17-48"/>
+ </g>
+ </g>
+ </g>
+ <g id="xtick_2">
+ <g id="line2d_2">
+ <g>
+ <use style="stroke:#000000;stroke-width:0.8;" x="117.12" xlink:href="#mb1945b9271" y="307.584"/>
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+ </g>
+ <g id="text_2">
+ <!-- $\mathdefault{1}$ -->
+ <g transform="translate(114.629332 321.976201)scale(0.1 -0.1)">
+ <defs>
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+C 26.59375 65.890625 26.5 66 25.09375 66
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+C 26.796875 2.59375 26.59375 3.6875 26.59375 7.296875
+z
+" id="CMR17-49"/>
+ </defs>
+ <use transform="scale(0.996264)" xlink:href="#CMR17-49"/>
+ </g>
+ </g>
+ </g>
+ <g id="xtick_3">
+ <g id="line2d_3">
+ <g>
+ <use style="stroke:#000000;stroke-width:0.8;" x="176.64" xlink:href="#mb1945b9271" y="307.584"/>
+ </g>
+ </g>
+ <g id="text_3">
+ <!-- $\mathdefault{2}$ -->
+ <g transform="translate(174.149332 321.976201)scale(0.1 -0.1)">
+ <defs>
+ <path d="M 41.703125 15.46875
+L 39.90625 15.46875
+C 38.90625 8.390625 38.09375 7.1875 37.703125 6.59375
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+C 13 9.6875 20 16.765625 28.5 24.9375
+C 34.59375 30.71875 41.703125 37.5 41.703125 47.390625
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+C 10.796875 66 4.09375 56.296875 4.09375 47.296875
+C 4.09375 43.390625 7 42.890625 8.203125 42.890625
+C 9.203125 42.890625 12.203125 43.484375 12.203125 46.984375
+C 12.203125 50.09375 9.59375 51 8.203125 51
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+L 4.09375 2.296875
+L 4.09375 0
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+" id="CMR17-50"/>
+ </defs>
+ <use transform="scale(0.996264)" xlink:href="#CMR17-50"/>
+ </g>
+ </g>
+ </g>
+ <g id="xtick_4">
+ <g id="line2d_4">
+ <g>
+ <use style="stroke:#000000;stroke-width:0.8;" x="236.16" xlink:href="#mb1945b9271" y="307.584"/>
+ </g>
+ </g>
+ <g id="text_4">
+ <!-- $\mathdefault{3}$ -->
+ <g transform="translate(233.669332 321.976201)scale(0.1 -0.1)">
+ <defs>
+ <path d="M 22.09375 34
+C 31 34 34.90625 26.140625 34.90625 17.09375
+C 34.90625 5.03125 28.5 0.390625 22.703125 0.390625
+C 17.40625 0.390625 8.796875 3.015625 6.09375 10.796875
+C 6.59375 10.59375 7.09375 10.59375 7.59375 10.59375
+C 10 10.59375 11.796875 12.1875 11.796875 14.796875
+C 11.796875 17.6875 9.59375 19 7.59375 19
+C 5.90625 19 3.296875 18.1875 3.296875 14.484375
+C 3.296875 5.234375 12.296875 -2 22.90625 -2
+C 34 -2 42.5 6.75 42.5 16.984375
+C 42.5 26.84375 34.5 34 25 35.09375
+C 32.59375 36.671875 39.90625 43.375 39.90625 52.390625
+C 39.90625 60.25 32 66 23 66
+C 13.90625 66 5.90625 60.34375 5.90625 52.296875
+C 5.90625 48.796875 8.5 48.1875 9.796875 48.1875
+C 11.90625 48.1875 13.703125 49.484375 13.703125 52.09375
+C 13.703125 54.6875 11.90625 56 9.796875 56
+C 9.40625 56 8.90625 56 8.5 55.796875
+C 11.40625 62.484375 19.296875 63.6875 22.796875 63.6875
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+C 18.90625 35.890625 16.59375 35.6875 16.203125 35.6875
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+C 15.09375 34.09375 15.203125 34 17.203125 34
+z
+" id="CMR17-51"/>
+ </defs>
+ <use transform="scale(0.996264)" xlink:href="#CMR17-51"/>
+ </g>
+ </g>
+ </g>
+ <g id="xtick_5">
+ <g id="line2d_5">
+ <g>
+ <use style="stroke:#000000;stroke-width:0.8;" x="295.68" xlink:href="#mb1945b9271" y="307.584"/>
+ </g>
+ </g>
+ <g id="text_5">
+ <!-- $\mathdefault{4}$ -->
+ <g transform="translate(293.189332 321.976201)scale(0.1 -0.1)">
+ <defs>
+ <path d="M 33.59375 64.796875
+C 33.59375 66.890625 33.5 67 31.703125 67
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+++ b/buch/papers/lambertw/Bilder/VerfolgungskurveBsp.png
Binary files differ
diff --git a/buch/papers/lambertw/Bilder/konvergenz.py b/buch/papers/lambertw/Bilder/konvergenz.py
new file mode 100644
index 0000000..dac99a7
--- /dev/null
+++ b/buch/papers/lambertw/Bilder/konvergenz.py
@@ -0,0 +1,20 @@
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+Created on Sun Jul 31 14:34:13 2022
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+@author: yanik
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+
+def D(t):
+ return (x0+t*np.cos(phi))*np.cos(phi)+(y0+t*(np.sin(phi)-1))*(np.sin(phi)-1)/(np.sqrt((x0+t*np.cos(phi))**2+(y0+t*(np.sin(phi)-1))**2))
+
+
+plt.plot(phi, D(t)) \ No newline at end of file
diff --git a/buch/papers/lambertw/Bilder/lambertAbstandBauchgefühl.py b/buch/papers/lambertw/Bilder/lambertAbstandBauchgefühl.py
new file mode 100644
index 0000000..3a90afa
--- /dev/null
+++ b/buch/papers/lambertw/Bilder/lambertAbstandBauchgefühl.py
@@ -0,0 +1,58 @@
+# -*- coding: utf-8 -*-
+"""
+Created on Sun Jul 31 13:32:53 2022
+
+@author: yanik
+"""
+
+import numpy as np
+import matplotlib.pyplot as plt
+import scipy.special as sci
+
+W = sci.lambertw
+
+
+t = np.linspace(0, 1.2, 1000)
+x0 = 1
+y0 = 1
+
+r0 = np.sqrt(x0**2+y0**2)
+chi = (r0+y0)/(r0-y0)
+
+x = x0*np.sqrt(1/chi*W(chi*np.exp(chi-4*t/(r0-y0))))
+eta = (x/x0)**2
+y = 1/4*((y0+r0)*eta+(y0-r0)*np.log(eta)-r0+3*y0)
+
+ymin= (min(y)).real
+xmin = (x[np.where(y == ymin)][0]).real
+
+
+#Verfolger
+plt.plot(x, y, 'r--')
+plt.plot(xmin, ymin, 'bo', markersize=10)
+
+#Ziel
+plt.plot(np.zeros_like(t), t, 'g--')
+plt.plot(0, ymin, 'bo', markersize=10)
+
+
+plt.plot([0, xmin], [ymin, ymin], 'k--')
+#plt.xlim(-0.1, 1)
+#plt.ylim(1, 2)
+plt.ylabel("y")
+plt.xlabel("x")
+plt.grid(True)
+plt.quiver(xmin, ymin, -0.2, 0, scale=1)
+
+plt.text(xmin+0.1, ymin-0.1, "Verfolgungskurve", size=20, rotation=20, color='r')
+plt.text(0.01, 0.02, "Fluchtkurve", size=20, rotation=90, color='g')
+
+plt.rcParams.update({
+ "text.usetex": True,
+ "font.family": "serif",
+ "font.serif": ["New Century Schoolbook"],
+})
+
+plt.text(xmin-0.11, ymin-0.08, r"$\dot{v}$", size=20)
+plt.text(xmin-0.02, ymin+0.05, r"$V$", size=20, c='b')
+plt.text(0.02, ymin+0.05, r"$Z$", size=20, c='b') \ No newline at end of file
diff --git a/buch/papers/lambertw/Bilder/pursuerDGL2.ggb b/buch/papers/lambertw/Bilder/pursuerDGL2.ggb
index 0bd39b2..3c4500b 100644
--- a/buch/papers/lambertw/Bilder/pursuerDGL2.ggb
+++ b/buch/papers/lambertw/Bilder/pursuerDGL2.ggb
Binary files differ
diff --git a/buch/papers/lambertw/Bilder/pursuerDGL2.pdf b/buch/papers/lambertw/Bilder/pursuerDGL2.pdf
index 284dd7d..932d9d9 100644
--- a/buch/papers/lambertw/Bilder/pursuerDGL2.pdf
+++ b/buch/papers/lambertw/Bilder/pursuerDGL2.pdf
Binary files differ
diff --git a/buch/papers/lambertw/Bilder/pursuerDGL2.png b/buch/papers/lambertw/Bilder/pursuerDGL2.png
new file mode 100644
index 0000000..f41dffe
--- /dev/null
+++ b/buch/papers/lambertw/Bilder/pursuerDGL2.png
Binary files differ
diff --git a/buch/papers/lambertw/main.log b/buch/papers/lambertw/main.log
index 4b0af4d..754563d 100644
--- a/buch/papers/lambertw/main.log
+++ b/buch/papers/lambertw/main.log
@@ -1,14 +1,12 @@
-This is pdfTeX, Version 3.141592653-2.6-1.40.23 (TeX Live 2021/W32TeX) (preloaded format=pdflatex 2021.11.16) 15 MAR 2022 13:23
+This is pdfTeX, Version 3.141592653-2.6-1.40.23 (MiKTeX 21.8) (preloaded format=pdflatex 2021.9.21) 20 JUL 2022 18:38
entering extended mode
- restricted \write18 enabled.
- %&-line parsing enabled.
-**main.tex
-(./main.tex
-LaTeX2e <2021-11-15>
-L3 programming layer <2021-11-12>
+**./main.tex
+(main.tex
+LaTeX2e <2021-06-01> patch level 1
+L3 programming layer <2021-08-27>
! Undefined control sequence.
l.6 \chapter
- {Thema\label{chapter:lambertw}}
+ {Verfolgungskurven\label{chapter:lambertw}}
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
@@ -22,16 +20,28 @@ See the LaTeX manual or LaTeX Companion for explanation.
Type H <return> for immediate help.
...
-l.6 \chapter{T
- hema\label{chapter:lambertw}}
+l.6 \chapter{V
+ erfolgungskurven\label{chapter:lambertw}}
You're in trouble here. Try typing <return> to proceed.
If that doesn't work, type X <return> to quit.
-Missing character: There is no T in font nullfont!
-Missing character: There is no h 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 m 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 f in font nullfont!
+Missing character: There is no o in font nullfont!
+Missing character: There is no l in font nullfont!
+Missing character: There is no g 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 k in font nullfont!
+Missing character: There is no u in font nullfont!
+Missing character: There is no r 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 n in font nullfont!
! Undefined control sequence.
l.7 \lhead
{Thema}
@@ -61,666 +71,46 @@ or <return> to continue without it.
! Undefined control sequence.
l.9 \chapterauthor
- {Hans Muster}
+ {David Hugentobler und Yanik Kuster}
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 <return> for immediate help.
- ...
-
-l.11 E
- in paar Hinweise für die korrekte Formatierung des Textes
-You're in trouble here. Try typing <return> to proceed.
-If that doesn't work, type X <return> 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: Trying to load 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!
-Missing character: There is no e 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 l 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 t in font nullfont!
-Missing character: There is no , 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 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 m 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 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 e 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 e in font nullfont!
-Missing character: There is no r 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 i 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 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 f in font nullfont!
-Missing character: There is no g in font nullfont!
-Missing character: There is no t in font nullfont!
-Missing character: There is no . 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 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 w 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 d in font nullfont!
-Missing character: There is no u in font nullfont!
-Missing character: There is no n in font nullfont!
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-Missing character: There is no v 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 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 n in font nullfont!
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-Missing character: There is no n in font nullfont!
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-Missing character: There is no l in font nullfont!
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-Missing character: There is no A 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 a in font nullfont!
-Missing character: There is no y in font nullfont!
-Missing character: There is no s in font nullfont!
-Missing character: There is no g 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 a in font nullfont!
-Missing character: There is no t in font nullfont!
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-Missing character: There is no e in font nullfont!
-Missing character: There is no t in font nullfont!
-Missing character: There is no . in font nullfont!
-
-Overfull \hbox (5.00002pt too wide) in paragraph at lines 14--17
-\/cmr/m/n/10 ^^?a
- []
-
-
-Overfull \hbox (5.55557pt too wide) in paragraph at lines 14--17
-\/cmr/m/n/10 ^^?u
- []
-
-
-Overfull \hbox (10.49991pt too wide) in paragraph at lines 14--17
-[][]\OT1/cmtt/m/n/10 \\
- []
-
-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 e in font nullfont!
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-Missing character: There is no e in font nullfont!
-Missing character: There is no P in font nullfont!
-Missing character: There is no l in font nullfont!
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-Missing character: There is no z in font nullfont!
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-Missing character: There is no e in font nullfont!
-Missing character: There is no r in font nullfont!
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-Missing character: There is no o in font nullfont!
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-Missing character: There is no e in font nullfont!
-Missing character: There is no r in font nullfont!
-Missing character: There is no n in font nullfont!
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-Missing character: There is no s in font nullfont!
-Missing character: There is no t 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 c in font nullfont!
-Missing character: There is no h in font nullfont!
-Missing character: There is no t in font nullfont!
-Missing character: There is no e in font nullfont!
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-Missing character: There is no b in font nullfont!
-Missing character: There is no t 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 n in font nullfont!
-Missing character: There is no t in font nullfont!
-Missing character: There is no s in font nullfont!
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-Missing character: There is no O in font nullfont!
-Missing character: There is no p 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 e in font nullfont!
-Missing character: There is no n in font nullfont!
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-Missing character: There is no e in font nullfont!
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-Missing character: There is no e in font nullfont!
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-Missing character: There is no s in font nullfont!
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-Missing character: There is no t in font nullfont!
-Missing character: There is no . in font nullfont!
-Missing character: There is no V in font nullfont!
-Missing character: There is no e in font nullfont!
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-Missing character: There is no w 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 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 S 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 L in font nullfont!
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-Missing character: There is no b in font nullfont!
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-Missing character: There is no l in font nullfont!
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-Missing character: There is no n in font nullfont!
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-Missing character: There is no e in font nullfont!
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-Missing character: There is no w in font nullfont!
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-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 , 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 a in font nullfont!
-Missing character: There is no u in font nullfont!
-Missing character: There is no f 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 l 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 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 z in font nullfont!
+Missing character: There is no H in font nullfont!
Missing character: There is no u 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 n in font nullfont!
-Missing character: There is no . in font nullfont!
-
-Overfull \hbox (5.00002pt too wide) in paragraph at lines 17--21
-\/cmr/m/n/10 ^^?o
- []
-
-Missing character: There is no B in font nullfont!
-Missing character: There is no e in font nullfont!
Missing character: There is no g 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 n 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 S 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 j 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 e 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 a in font nullfont!
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-Missing character: There is no a in font nullfont!
-Missing character: There is no u in font nullfont!
-Missing character: There is no f 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 n 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 n in font nullfont!
-Missing character: There is no e in font nullfont!
-Missing character: There is no u 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 Z 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 e in font nullfont!
-Missing character: There is no . in font nullfont!
-Missing character: There is no D in font nullfont!
-Missing character: There is no a 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 t 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 m in font nullfont!
-Missing character: There is no g 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 c 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 n in font nullfont!
-Missing character: There is no S 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 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 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 s 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 s 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 w in font nullfont!
-Missing character: There is no a 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 t 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 s in font nullfont!
-Missing character: There is no y 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 m 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 n 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 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 e 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 n 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 s in font nullfont!
-Missing character: There is no c 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 e 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 e 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 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 n in font nullfont!
-Missing character: There is no v 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 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 s in font nullfont!
-Missing character: There is no c 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 e 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 e in font nullfont!
-Missing character: There is no n in font nullfont!
-Missing character: There is no A 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 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 n in font nullfont!
-Missing character: There is no o in font nullfont!
-Missing character: There is no h in font nullfont!
-Missing character: There is no n 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 n in font nullfont!
-Missing character: There is no f 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 k in font nullfont!
-Missing character: There is no t in font nullfont!
+Missing character: There is no Y 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 z in font nullfont!
-Missing character: There is no u 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 n 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 . in font nullfont!
-
-Overfull \hbox (5.00002pt too wide) in paragraph at lines 21--26
-\/cmr/m/n/10 ^^?o
- []
-
-
-Overfull \hbox (7.50002pt too wide) in paragraph at lines 21--26
-[]\/cmr/m/n/10 A
- []
-
-
-Overfull \hbox (5.00002pt too wide) in paragraph at lines 21--26
-\/cmr/m/n/10 ^^?a
- []
-
-Missing character: There is no B 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 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 S 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 a in font nullfont!
-Missing character: There is no u in font nullfont!
-Missing character: There is no c in font nullfont!
-Missing character: There is no h in font nullfont!
-Missing character: There is no f in font nullfont!
-Missing character: There is no r 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 e in font nullfont!
-Missing character: There is no l in font nullfont!
-Missing character: There is no n in font nullfont!
Missing character: There is no k in font nullfont!
+Missing character: There is no K in font nullfont!
Missing character: There is no u in font nullfont!
-Missing character: There is no r 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 Z 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 e in font nullfont!
-Missing character: There is no n 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 i in font nullfont!
-Missing character: There is no n 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 e 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 s 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 r in font nullfont!
-Missing character: There is no b 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 s 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 e in font nullfont!
-Missing character: There is no n in font nullfont!
-Missing character: There is no b 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 i in font nullfont!
-Missing character: There is no c in font nullfont!
-Missing character: There is no h in font nullfont!
-Missing character: There is no t 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 g 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 , in font nullfont!
-Missing character: There is no a in font nullfont!
-Missing character: There is no b 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 a in font nullfont!
-Missing character: There is no u in font nullfont!
-Missing character: There is no c in font nullfont!
-Missing character: There is no h 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 G 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 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 A in font nullfont!
-Missing character: There is no r in font nullfont!
-Missing character: There is no b 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 t in font nullfont!
-Missing character: There is no z in font nullfont!
-Missing character: There is no u 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 l 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 c in font nullfont!
-Missing character: There is no h 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!
-Missing character: There is no n in font nullfont!
-Missing character: There is no . in font nullfont!
-
-Overfull \hbox (5.55557pt too wide) in paragraph at lines 26--28
-\/cmr/m/n/10 ^^?u
- []
-
-Overfull \hbox (7.50002pt too wide) in paragraph at lines 26--28
-[]\/cmr/m/n/10 U
+Overfull \hbox (20.0pt too wide) in paragraph at lines 6--10
+[][]
[]
@@ -734,16 +124,16 @@ Enter file name:
<read *>
l.30 \input{papers/lambertw/teil0.tex}
- ^^M
+
*** (cannot \read from terminal in nonstop modes)
Here is how much of TeX's memory you used:
- 36 strings out of 478371
- 593 string characters out of 5852527
- 296836 words of memory out of 5000000
- 18242 multiletter control sequences out of 15000+600000
- 403598 words of font info for 28 fonts, out of 8000000 for 9000
+ 22 strings out of 478927
+ 609 string characters out of 2852535
+ 290175 words of memory out of 3000000
+ 17980 multiletter control sequences out of 15000+600000
+ 403430 words of font info for 27 fonts, out of 8000000 for 9000
1141 hyphenation exceptions out of 8191
- 23i,1n,32p,120b,183s stack positions out of 5000i,500n,10000p,200000b,80000s
+ 16i,0n,26p,94b,28s stack positions out of 5000i,500n,10000p,200000b,80000s
! ==> Fatal error occurred, no output PDF file produced!
diff --git a/buch/papers/lambertw/main.tex b/buch/papers/lambertw/main.tex
index 68b7a5d..394963f 100644
--- a/buch/papers/lambertw/main.tex
+++ b/buch/papers/lambertw/main.tex
@@ -4,34 +4,34 @@
% (c) 2020 Hochschule Rapperswil
%
\chapter{Verfolgungskurven\label{chapter:lambertw}}
-\lhead{Thema}
+\lhead{Verfolgungskurven}
\begin{refsection}
\chapterauthor{David Hugentobler und Yanik Kuster}
-
-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}
-
+%
+%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/lambertw/teil0.tex}
-%\input{papers/lambertw/teil1.tex}
%\input{papers/lambertw/teil2.tex}
%\input{papers/lambertw/teil3.tex}
\input{papers/lambertw/teil4.tex}
-
+\input{papers/lambertw/teil1.tex}
+%
\printbibliography[heading=subbibliography]
\end{refsection}
diff --git a/buch/papers/lambertw/teil0.tex b/buch/papers/lambertw/teil0.tex
index 73fe187..6632eca 100644
--- a/buch/papers/lambertw/teil0.tex
+++ b/buch/papers/lambertw/teil0.tex
@@ -4,99 +4,128 @@
% (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil
%
\section{Was sind Verfolgungskurven?
-\label{lambertw:section:teil0}}
-\rhead{Teil 0}
-
-Verfolgungskurven tauchen oft auf bei fragen wie, welchen Pfad begeht ein Hund während er einer Katze nachrennt. Ein solches Problem hat im Kern immer ein Verfolger und sein Ziel. Der Verfolger versucht sein Ziel zu ergattern und das Ziel versucht zu entkommen. Der Pfad, der der Verfolger während der Verfolgung begeht, wird Verfolgungskurve genannt. Um diese Kurve zu bestimmen, kann das Verfolgungsproblem als DGL formuliert werden. Diese DGL entspringt der Verfolgungsstrategie des Verfolgers.
-
-
+\label{lambertw:section:Was_sind_Verfolgungskurven}}
+\rhead{Was sind Verfolgungskurven?}
+%
+Verfolgungskurven tauchen oft auf bei Fragen wie ``Welchen Pfad begeht ein Hund während er einer Katze nachrennt?''.
+Ein solches Problem hat im Kern immer ein Verfolger und sein Ziel.
+Der Verfolger verfolgt sein Ziel, das versucht zu entkommen.
+Der Pfad, den der Verfolger während der Verfolgung begeht, wird Verfolgungskurve genannt.
+Um diese Kurve zu bestimmen, kann das Verfolgungsproblem als Differentialgleichung formuliert werden.
+Diese Differentialgleichung entspringt der Verfolgungsstrategie des Verfolgers.
+%
\subsection{Verfolger und Verfolgungsstrategie
\label{lambertw:subsection:Verfolger}}
-Wie bereits erwähnt, wird der Verfolger durch seine Verfolgungsstrategie definiert. Wir nehmen an, dass sich der Verfolger stur an eine Verfolgungsstrategie hält. Dabei gibt es viele mögliche Strategien, die der Verfolger wählen könnte. Die möglichen Strategien entstehen durch Festlegung einzelner Parameter, die der Verfolger kontrollieren kann. Der Verfolger hat nur einen direkten Einfluss auf seinen Geschwindigkeitsvektor. Mit diesem kann er neben Richtung und Betrag auch den Abstand zwischen Verfolger und Ziel kontrollieren. Wenn zwei dieser drei Parameter durch die Strategie definiert werden, ist der dritte nicht mehr frei. Daraus folgt, dass eine Strategie zwei dieser drei Parameter festlegen muss, um den Verfolger komplett zu beschreiben.
-
+Wie bereits erwähnt, wird der Verfolger durch seine Verfolgungsstrategie definiert.
+Wir nehmen an, dass sich der Verfolger stur an eine Verfolgungsstrategie hält.
+Dabei gibt es viele mögliche Strategien, die der Verfolger wählen könnte.
+Die möglichen Strategien entstehen durch Festlegung einzelner Parameter, die der Verfolger kontrollieren kann.
+Der Verfolger hat nur einen direkten Einfluss auf seinen Geschwindigkeitsvektor.
+Mit diesem kann er neben Richtung und Betrag auch den Abstand zwischen Verfolger und Ziel kontrollieren.
+Wenn zwei dieser drei Parameter durch die Strategie definiert werden, ist der dritte nicht mehr frei.
+Daraus folgt, dass eine Strategie zwei dieser drei Parameter festlegen muss, um den Verfolger komplett zu beschreiben.
+%
\begin{table}
\centering
- \begin{tabular}{|>{$}c<{$}|>{$}c<{$}|>{$}c<{$}|>{$}c<{$}|}
+ \begin{tabular}{|>{$}l<{$}|>{$}c<{$}|>{$}c<{$}|>{$}c<{$}|}
\hline
- \text{}&\text{Geschwindigkeit}&\text{Abstand}&\text{Richtung}\\
+ \text{Strategie}&\text{Geschwindigkeit}&\text{Abstand}&\text{Richtung}\\
\hline
- \text{Strategie 1}
- & \text{konstant} & \text{-} & \text{direkt auf Ziel hinzu}\\
+ \text{Jagd}
+ & \text{konstant} & \text{-} & \text{direkt auf Ziel zu}\\
- \text{Strategie 2}
- & \text{-} & \text{konstant} & \text{direkt auf Ziel hinzu}\\
+ \text{Beschattung}
+ & \text{-} & \text{konstant} & \text{direkt auf Ziel zu}\\
- \text{Strategie 3}
+ \text{Vorhalt}
& \text{konstant} & \text{-} & \text{etwas voraus Zielen}\\
\hline
\end{tabular}
\caption{mögliche Verfolgungsstrategien}
- \label{lambertw:Strategien}
+ \label{lambertw:table:Strategien}
\end{table}
-
-
-
-
-%\begin{figure}
-% \centering
-% \includegraphics{.\papers\lambertw\Bilder\pursuerDGL2.pdf}
-% \label{pursuer:pursuerDGL2}
-%\end{figure}
-
-In der Tabelle \eqref{lambertw:Strategien} sind drei mögliche Strategien aufgezählt.
-Folgend wird nur noch auf die Strategie 1 eingegangen.
-Bei dieser Strategie ist die Geschwindigkeit konstant und der Verfolger bewegt sich immer direkt auf sein Ziel hinzu.
-In der Grafik \eqref{lambertw:pursuerDGL2} ist das Problem dargestellt.
-Wobei $\overrightarrow{V}$ der Ortsvektor des Verfolgers, $\overrightarrow{Z}$ der Ortsvektor des Ziels und $\overrightarrow{\dot{V}}$ der Geschwindigkeitsvektor des Verfolgers ist.
-Die konstante Geschwindigkeit kann man mit der Gleichung
+%
+\begin{figure}
+ \centering
+ \includegraphics[scale=0.6]{./papers/lambertw/Bilder/Strategie.pdf}
+ \caption{Vektordarstellung Jagdstrategie}
+ \label{lambertw:grafic:pursuerDGL2}
+\end{figure}
+%
+In der Tabelle \ref{lambertw:table:Strategien} sind drei mögliche Strategien aufgezählt.
+Im Folgenden wird nur noch auf die Jagdstrategie eingegangen.
+Bei dieser Strategie ist die Geschwindigkeit konstant und der Verfolger bewegt sich immer direkt auf sein Ziel zu.
+Der Verfolger und sein Ziel werden als Punkte $V$ und $Z$ modelliert.
+In der Abbildung \ref{lambertw:grafic:pursuerDGL2} ist das Problem dargestellt,
+wobei $v$ der Ortsvektor des Verfolgers, $z$ der Ortsvektor des Ziels und $\dot{v}$ der Geschwindigkeitsvektor des Verfolgers ist.
+Der Geschwindigkeitsvektor entspricht dem Richtungsvektors des Verfolgers.
+Die konstante Geschwindigkeit kann man mit
+%
\begin{equation}
- |\overrightarrow{\dot{V}}|
- = konst = A
- \quad|A\in\mathbb{R}>0
+ |\dot{v}|
+ = \operatorname{const} = A
+ \text{,}\quad A\in\mathbb{R}^+
\end{equation}
-darstellen. Der Geschwindigkeitsvektor wiederum kann mit der Gleichung
+%
+darstellen. Der Geschwindigkeitsvektor muss auf das Ziel zeigen, woraus folgt
+\begin{equation}
+ \dot{v}
+ \quad||\quad
+ z-v
+ \text{.}
+\end{equation}
+Um den Richtungsvektor zu konstruieren kann der Einheitsvektor parallel zu $z-v$ um $|\dot{v}|$ gestreckt werden, was zu
+\begin{equation}
+ \dot{v}
+ =
+ |\dot{v}|\cdot e_{z-v}
+\end{equation}
+führt. Dies kann noch ausgeschrieben werden zu
\begin{equation}
- \frac{\overrightarrow{Z}-\overrightarrow{V}}{|\overrightarrow{Z}-\overrightarrow{V}|}\cdot|\overrightarrow{\dot{V}}|
+ \dot{v}
=
- \overrightarrow{\dot{V}}
+ |\dot{v}|\cdot\frac{z-v}{|z-v|}
+ \text{.}
+ \label{lambertw:richtungsvektor}
\end{equation}
-beschrieben werden.
-Durch die Subtraktion der Ortsvektoren $\overrightarrow{V}$ und $\overrightarrow{Z}$ entsteht ein Vektor der vom Punkt $V$ auf $Z$ zeigt.
-Da die Länge dieses Vektors beliebig sein kann, wird durch Division mit dem Betrag, die Länge auf eins festgelegt.
+%
Aus dem Verfolgungsproblem ist auch ersichtlich, dass die Punkte $V$ und $Z$ nicht am gleichen Ort starten und so eine Division durch Null ausgeschlossen ist.
Wenn die Punkte $V$ und $Z$ trotzdem am gleichen Ort starten, ist die Lösung trivial.
-Nun wird die Gleichung mit deren rechten Seite skalar multipliziert, um das Gleichungssystem von zwei auf eine Gleichung zu reduzieren.
+
+Nun wird die Gleichung mit $\dot{v}$ skalar multipliziert, um das Gleichungssystem von zwei auf eine Gleichung zu reduzieren. Somit ergibt sich
\begin{align}
- \label{pursuer:pursuerDGL}
- \frac{\overrightarrow{Z}-\overrightarrow{V}}{|\overrightarrow{Z}-\overrightarrow{V}|}\cdot
- \overrightarrow{\dot{V}}
+ \frac{z-v}{|z-v|}\cdot|\dot{v}|\cdot\dot{v}
&=
- |\overrightarrow{\dot{V}}|^2
- \\
- \frac{\overrightarrow{Z}-\overrightarrow{V}}{|\overrightarrow{Z}-\overrightarrow{V}|}\cdot \frac{\overrightarrow{\dot{V}}}{|\overrightarrow{\dot{V}}|}
+ |\dot{v}|^2
+\end{align}
+was algebraisch zu
+\begin{align}
+ \label{lambertw:pursuerDGL}
+ \frac{z-v}{|z-v|}\cdot \frac{\dot{v}}{|\dot{v}|}
&=
1
\end{align}
-Diese DGL ist der Kern des Verfolgungsproblems, insofern der Verfolger die Strategie 1 verwendet.
-
-
+umgeformt werden kann.
+Die Lösungen dieser Differentialgleichung sind die gesuchten Verfolgungskurven, sofern der Verfolger die Jagdstrategie verwendet.
+%
\subsection{Ziel
\label{lambertw:subsection:Ziel}}
Als nächstes gehen wir auf das Ziel ein.
Wie der Verfolger wird auch unser Ziel sich strikt an eine Fluchtstrategie halten, welche von Anfang an bekannt ist.
-Diese Strategie kann als Parameterdarstellung der Position nach der Zeit beschrieben werden.
+Als Strategie eignet sich eine definierte Fluchtkurve oder ähnlich wie beim Verfolger ein Verhalten, das vom Verfolger abhängig ist.
+Ein vom Verfolger abhängiges Verhalten führt zu einem gekoppeltem DGL-System, das schwierig zu lösen sein wird.
+Eine definierte Fluchtkurve kann mit einer Parameterdarstellung der Position nach der Zeit beschrieben werden.
Zum Beispiel könnte ein Ziel auf einer Geraden flüchten, welches auf einer Ebene mit der Parametrisierung
+%
\begin{equation}
- \vec{r}(t)
+ z(t)
=
- \begin{Bmatrix}
- 0\\
- t
- \end{Bmatrix}
+ \left( \begin{array}{c} 0 \\ t \end{array} \right)
\end{equation}
+%
beschrieben werden könnte.
Mit dieser Gleichung ist das Ziel auch schon vollumfänglich definiert.
-Die Fluchtkurve kann eine beliebige Form haben, jedoch wird die zu lösende DGL immer komplexer.
+Für die Fluchtkurve kann eine beliebige Form gewählt werden, jedoch wird die zu lösende Differentialgleichung für die Verfolgungskurve komplexer.
diff --git a/buch/papers/lambertw/teil1.tex b/buch/papers/lambertw/teil1.tex
index cc4a62a..e8eca2c 100644
--- a/buch/papers/lambertw/teil1.tex
+++ b/buch/papers/lambertw/teil1.tex
@@ -3,160 +3,347 @@
%
% (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil
%
-\section{Ziel
-\label{lambertw:section:teil1}}
-\rhead{Problemstellung}
-
-
-
-%\begin{figure}[H]
-% \centering
-% \includegraphics[width=0.5\textwidth]{.\Bilder\something.pdf}
-% \label{pursuer:grafik1}
-%\end{figure}
-
-
-
-Je nach Verfolgungsstrategie die der Verfolger verwendet, entsteht eine andere DGL.
-Für dieses konkrete Beispiel wird einfachheitshalber die simpelste Strategie gewählt.
-Bei dieser Strategie bewegt sich der Verfolger immer direkt auf sein Ziel hinzu.
-Womit der Geschwindigkeitsvektor des Verfolgers zu jeder Zeit direkt auf das Ziel zeigt.
-
-Um die DGL dieses Problems herzuleiten wird der Sachverhalt in der Grafik \eqref{pursuer:grafik1} aufgezeigt.
-Der Punkt $P$ ist der Verfolger und der Punkt $A$ ist sein Ziel.
-
-Um dies mathematisch beschreiben zu können, wird der Richtungsvektor
+\section{Wird das Ziel erreicht?
+\label{lambertw:section:Wird_das_Ziel_erreicht}}
+\rhead{Wird das Ziel erreicht?}
+%
+Sehr oft kommt es vor, dass bei Verfolgungsproblemen die Frage auftaucht, ob das Ziel überhaupt erreicht wird.
+Wenn zum Beispiel die Geschwindigkeit des Verfolgers kleiner ist als diejenige des Ziels, gibt es Anfangsbedingungen bei denen das Ziel nie erreicht wird.
+Im Anschluss dieser Frage stellt sich meist die nächste Frage, wie lange es dauert bis das Ziel erreicht wird.
+Diese beiden Fragen werden in diesem Kapitel behandelt und am Beispiel aus \ref{lambertw:section:teil4} betrachtet.
+Das Beispiel wird bei dieser Betrachtung noch etwas erweitert indem alle Punkte auf der gesamtem $xy$-Ebene als Startwerte zugelassen werden.
+
+Nun gilt es zu definieren, wann das Ziel erreicht wird.
+Da sowohl Ziel und Verfolger als Punkte modelliert wurden, gilt das Ziel als erreicht, wenn die Koordinaten des Verfolgers mit denen des Ziels bei einem diskreten Zeitpunkt $t_1$ übereinstimmen.
+Somit gilt es
+%
\begin{equation}
- \frac{A-P}{|A-P|}
- =
- \frac{\dot{P}}{|\dot{P}|}
+ z(t_1)=v(t_1)
+ \label{bedingung_treffer}
\end{equation}
-benötigt. Durch die Subtraktion der Ortsvektoren $\overrightarrow{OP}$ und $\overrightarrow{OA}$ entsteht ein Vektor der vom Punkt $P$ auf $A$ zeigt.
-Da die Länge dieses Vektors beliebig sein kann, wird durch Division mit dem Betrag, die Länge auf eins festgelegt.
-Aus dem Verfolgungsproblem ist auch ersichtlich, dass die Punkte $A$ und $P$ nicht am gleichen Ort starten und so eine Division durch Null ausgeschlossen ist.
-Wenn die Punkte $A$ und $P$ trotzdem am gleichen Ort starten, ist die Lösung trivial.
-
-Nun wird die Gleichung mit deren rechten Seite skalar multipliziert, um das Gleichungssystem von zwei auf eine Gleichung zu reduzieren.
+%
+zu lösen.
+Die Parametrisierung von $z(t)$ ist im Beispiel definiert als
\begin{equation}
- \label{pursuer:pursuerDGL}
- \frac{A-P}{|A-P|}\cdot \frac{\dot{P}}{|\dot{P}|}
+ z(t)
=
- 1
+ \left( \begin{array}{c} 0 \\ t \end{array} \right)\text{.}
\end{equation}
-Diese DGL ist der Kern des Verfolgungsproblems, insofern sich der Verfolger immer direkt auf sein Ziel zubewegt.
-
-
-\subsection{Beispiel}
-Das Verfolgungsproblem wird mithilfe eines konkreten Beispiels veranschaulicht. Dafür wird die einfachste Strategie verwendet, bei der sich der Verfolger direkt auf sein Ziel hinzu bewegt. Für dieses Problem wurde bereits die DGL \eqref{pursuer:pursuerDGL} hergeleitet.
-
-Um dieses Beispiel einfach zu halten, wird für den Verfolger und das Ziel jeweils eine konstante Geschwindigkeit von eins gewählt. Das Ziel wiederum startet im Ursprung und bewegt sich linear auf der positiven Y-Achse.
-
+%
+Die Parametrisierung von $v(t)$ ist von den Startbedingungen abhängig. Deshalb wird die Bedingung \eqref{bedingung_treffer} jeweils für die unterschiedlichen Startbedingungen separat analysiert.
+%
+\subsection{Anfangsbedingung im ersten Quadranten}
+%
+Wenn der Verfolger im ersten Quadranten startet, dann kann $v(t)$ mit den Gleichungen aus \eqref{lambertw:eqFunkXNachT}, welche
\begin{align}
- v_P^2
+ x\left(t\right)
+ &=
+ x_0\cdot\sqrt{\frac{1}{\chi}W\left(\chi\cdot \exp\left( \chi-\frac{4t}{r_0-y_0}\right) \right)} \\
+ y(t)
+ &=
+ \frac{1}{4}\left(\left(y_0+r_0\right)\left(\frac{x(t)}{x_0}\right)^2+\left(y_0-r_0\right)\operatorname{ln}\left(\left(\frac{x(t)}{x_0}\right)^2\right)-r_0+3y_0\right)\\
+ \chi
&=
- \dot{P}\cdot\dot{P}
+ \frac{r_0+y_0}{r_0-y_0}, \quad
+ \eta
=
- 1
- \\[5pt]
- v_A
+ \left(\frac{x}{x_0}\right)^2,\quad
+ r_0
+ =
+ \sqrt{x_0^2+y_0^2}
+ \text{.}
+\end{align}
+%
+Der Verfolger ist durch
+\begin{equation}
+ v(t)
+ =
+ \left( \begin{array}{c} x(t) \\ y(t) \end{array} \right)
+ \text{.}
+\end{equation}
+%
+parametrisiert, wobei $y(t)$ viel komplexer ist als $x(t)$.
+Daher wird das Problem in zwei einzelne Teilprobleme zerlegt, wodurch die Bedingung der $x$- und $y$-Koordinaten einzeln überprüft werden müssen. Es entstehen daher die Bedingungen
+%
+\begin{align}
+ 0
&=
- 1
- \\[5pt]
- A
+ x(t)
+ =
+ x_0\sqrt{\frac{1}{\chi}W\left(\chi\cdot \exp\left( \chi-\frac{4t}{r_0-y_0}\right)\right)}
+ \\
+ t
&=
- \begin{pmatrix}
- 0 \\
- v_A\cdot t
- \end{pmatrix}
- =
- \begin{pmatrix}
- 0 \\
- t
- \end{pmatrix}
- \\[5pt]
- P
- &=
- \begin{pmatrix}
- x \\
- y
- \end{pmatrix}
+ y(t)
+ =
+ \frac{1}{4}\left(\left(y_0+r_0\right)\left(\frac{x(t)}{x_0}\right)^2+\left(y_0-r_0\right)\operatorname{ln}\left(\left(\frac{x(t)}{x_0}\right)^2\right)-r_0+3y_0\right)\text{,}
\end{align}
+%
+welche beide gleichzeitig erfüllt sein müssen, damit das Ziel erreicht wurde.
+Zuerst wird die Bedingung der $x$-Koordinate betrachtet.
+Da $x_0 \neq 0$ und $\chi \neq 0$ kann
+\begin{equation}
+ 0
+ =
+ x_0\sqrt{\frac{1}{\chi}W\left(\chi\cdot \exp\left( \chi-\frac{4t}{r_0-y_0}\right)\right)}
+\end{equation}
+algebraisch zu
+\begin{equation}
+ 0
+ =
+ W\left(\chi\cdot \exp\left( \chi-\frac{4t}{r_0-y_0}\right)\right)
+\end{equation}
+umgeformt werden.
+Es ist zu beachten, dass $W(x)$ die Lambert W-Funktion ist, welche im Kapitel \eqref{buch:section:lambertw} behandelt wurde.
+Diese Gleichung entspricht genau den Nullstellen der Lambert W-Funktion. Mit der einzigen Nullstelle der Lambert W-Funktion bei
+\begin{equation*}
+ W(0)=0
+ \text{,}
+\end{equation*}
+kann die Bedingung weiter vereinfacht werden zu
+\begin{equation}
+ 0
+ =
+ \chi\cdot \exp\left( \chi-\frac{4t}{r_0-y_0}\right)
+ \text{.}
+\end{equation}
+Da $\chi\neq0$ und die Exponentialfunktion nie null sein kann, ist diese Bedingung unmöglich zu erfüllen.
+Beim Grenzwert für $t\rightarrow\infty$ geht die Exponentialfunktion gegen null.
+Dies nützt nicht viel, da unendlich viel Zeit vergehen müsste, damit ein Einholen möglich wäre.
+Somit kann nach den gestellten Bedingungen das Ziel nie erreicht werden.
+%
+%
+%
+%Diese kann durch dividieren durch $x_0$, anschliessendes quadrieren und multiplizieren von $\chi$ vereinfacht werden. Daraus folgt
+%\begin{equation}
+% 0
+% =
+% W\left(\chi\cdot \exp\left( \chi-\frac{4t}{r_0-y_0}\right)\right)
+% \text{.}
+%5\end{equation}
+%
+%Es ist zu beachten, dass $W(x)$ die Lambert W-Funktion ist, welche im Kapitel \eqref{buch:section:lambertw} behandelt wurde.
+%Diese Gleichung entspricht genau den Nullstellen der Lambert W-Funktion. Da die Lambert W-Funktion genau eine Nullstelle bei
+%
+%\begin{equation*}
+% W(0)=0
+%\end{equation*}
+%
+%besitzt, kann die Bedingung weiter vereinfacht werden zu
+%
+%\begin{equation}
+% 0
+% =
+% \chi\cdot \exp\left( \chi-\frac{4t}{r_0-y_0}\right)
+% \text{.}
+%\end{equation}
+%
+%Da $\chi\neq0$ und die Exponentialfunktion nie null sein kann, ist diese Bedingung unmöglich zu erfüllen.
+%Beim Grenzwert für $t\rightarrow\infty$ geht die Exponentialfunktion gegen null.
+%Dies nützt nicht viel, da unendlich viel Zeit vergehen müsste damit ein Einholen möglich wäre.
+%Somit kann nach den gestellten Bedingungen das Ziel nie erreicht werden.
+%
+\subsection{Anfangsbedingung $y_0<0$}
+Da die Geschwindigkeit des Verfolgers und des Ziels übereinstimmen, kann der Verfolger niemals das Ziel einholen.
+Dies kann veranschaulicht werden anhand
+%
+\begin{equation}
+ v(t)\cdot \left( \begin{array}{c} 0 \\ 1 \end{array}\right)
+ \leq
+ z(t)\cdot \left( \begin{array}{c} 0 \\ 1 \end{array}\right)
+ =
+ 1\text{.}
+\end{equation}
+%
+Da der $y$-Anteil der Geschwindigkeit des Ziels grösser-gleich der des Verfolgers ist, können die $y$-Koordinaten nie übereinstimmen.
+%
+\subsection{Anfangsbedingung auf positiven $y$-Achse}
+Wenn der Verfolger auf der positiven $y$-Achse startet, befindet er sich direkt auf der Fluchtgeraden des Ziels.
+Dies führt dazu, dass der Verfolger und das Ziel sich direkt aufeinander zu bewegen, da der Geschwindigkeitsvektor des Verfolgers auf das Ziel zeigt.
+Die Folge ist, dass das Ziel zwingend erreicht wird.
+Um $t_1$ zu bestimmen, kann die Verfolgungskurve in diesem Fall mit
+%
+\begin{equation}
+ v(t)
+ =
+ \left( \begin{array}{c} 0 \\ y_0-t \end{array} \right)
+\end{equation}
+%
+parametrisiert werden.
+Nun kann der Abstand zwischen Verfolger und Ziel leicht bestimmt und nach 0 aufgelöst werden.
+Woraus folgt
+%
+\begin{equation}
+ 0
+ =
+ |v(t_1)-z(t_1)|
+ =
+ y_0-2t_1\text{,}
+\end{equation}
+%
+was aufgelöst zu
+%
+\begin{equation}
+ t_1
+ =
+ \frac{y_0}{2}
+\end{equation}
+%
+führt.
+Somit wird das Ziel immer erreicht bei $t_1$, wenn der Verfolger auf der positiven $y$-Achse startet.
+\subsection{Fazit}
+Durch die Symmetrie der Fluchtkurve an der $y$-Achse führen die Anfangsbedingungen im ersten und zweiten Quadranten zu den gleichen Ergebnissen. Nun ist klar, dass lediglich Anfangspunkte auf der positiven $y$-Achse oder direkt auf dem Ziel dazu führen, dass der Verfolger das Ziel bei $t_1$ einholt.
+Bei allen anderen Anfangspunkten wird der Verfolger das Ziel nie erreichen.
+Dieses Resultat ist aber eher akademischer Natur, weil der Verfolger und das Ziel als Punkt betrachtet wurden.
+Wobei aber in Realität nicht von Punkten sondern von Objekten mit einer räumlichen Ausdehnung gesprochen werden kann.
+Somit wird in einer nächsten Betrachtung untersucht, ob der Verfolger dem Ziel näher kommt als ein definierter Trefferradius.
+Falls dies stattfinden sollte, wird dies als Treffer interpretiert.
+Mathematisch kann dies mit
+%
+\begin{equation}
+ |v-z|<a_{\text{min}} \text{,}\quad a_{\text{min}}\in\mathbb{R}^+
+\end{equation}
+%
+beschrieben werden, wobei $a_{\text{min}}$ dem Trefferradius entspricht.
+Durch quadrieren verschwindet die Wurzel des Betrages, womit
+%
+\begin{equation}
+ |v-z|^2<a_{\text{min}}^2 \text{,}\quad a_{\text{min}}\in \mathbb{R}^+
+ \label{lambertw:minimumAbstand}
+\end{equation}
+%
+die neue Bedingung ist.
+Da sowohl der Betrag als auch $a_{\text{min}}$ grösser null sind, bleibt die Aussage unverändert.
+%
+\subsection{trügerische Intuition}%verleitende/trügerische/verführerisch
+In der Grafik \ref{lambertw:grafic:intuition} ist eine Mögliche Verfolgungskurve dargestellt, wobei für die Startbedingung der erste-Quadrant verwendet wurde.
+Als erste Intuition für den Punkt bei dem $|v-z|$ minimal ist bietet sich der tiefste Punkt der Verfolgungskurve an, bei dem der y-Anteil des Richtungsvektors null entspricht.
+Es kann argumentiert werden, dass weil die Geschwindigkeiten gleich gross sind und $\dot{v}$ sich aus einem $y$- als auch einem $x$-Anteil zusammensetzt und $\dot{z}$ nur ein $y$-Anteil besitzt, der Abstand nur grösser werden kann, wenn $e_y\cdot z>e_y\cdot v$.
+Aus diesem Argument würde folgen, dass beim tiefsten Punkt der Verfolgungskurve im Beispiel den minimalen Abstand befindet.
+%
+\begin{figure}
+ \centering
+ \includegraphics[scale=0.4]{./papers/lambertw/Bilder/Intuition.pdf}
+ \caption{Intuition}
+ \label{lambertw:grafic:intuition}
+\end{figure}
+%
-Die Anfangsbedingungen dieses Problems sind.
-
+Dieses Argument kann leicht überprüft werden, indem lokal alle relevanten benachbarten Punkte betrachtet und das Vorzeichen der Änderung des Abstandes überprüft wird.
+Dafür wird ein Ausdruck benötigt, der den Abstand und die benachbarten Punkte beschreibt.
+Der Richtungsvektor wird allgemein mit dem Winkel $\alpha \in[ 0, 2\pi)$
+Die Ortsvektoren der Punkte können wiederum mit
\begin{align}
- y(t)\bigg|_{t=0}
+ v
+ &=
+ t\cdot\left(\begin{array}{c} \cos (\alpha) \\ \sin (\alpha) \end{array}\right) +\left(\begin{array}{c} x_0 \\ y_0 \end{array}\right)
+ \\
+ z
&=
- y_0
- \\[5pt]
- x(t)\bigg|_{t=0}
+ \left(\begin{array}{c} 0 \\ t \end{array}\right)
+\end{align}
+beschrieben werden. Der Verfolger wurde allgemein für jede Richtung $\alpha$ definiert, um alle unmittelbar benachbarten Punkte beschreiben zu können.
+Da der Abstand
+\begin{equation}
+ a
+ =
+ |v-z|
+ \geq
+ 0
+\end{equation}
+ist, kann durch quadrieren ohne Informationsverlust die Rechnung vereinfacht werden zu
+\begin{equation}
+ a^2
+ =
+ |v-z|^2
+ =
+ (t\cdot\cos(\alpha)+x_0)^2+t^2(\sin(\alpha)-1)^2
+ \text{.}
+\end{equation}
+Der Abstand im Quadrat abgeleitet nach der Zeit ist
+\begin{equation}
+ \frac{d a^2}{d t}
+ =
+ 2(t\cdot\cos (\alpha)+x_0)\cdot\cos(\alpha)(\alpha)+2t(\sin(\alpha)-1)^2
+ \text{.}
+\end{equation}
+Da nur die unmittelbar benachbarten Punkten von Interesse sind, wird die Ableitung für $t=0$ untersucht. Dabei kann die Ableitung in
+\begin{align}
+ \frac{d a^2}{d t}
&=
- x_0 \\[5pt]
- \frac{\,dy}{\,dx}(t)\bigg|_{t=0}
+ 2x_0\cos(\alpha)
+ \\
+ \frac{d a^2}{d t}
+ &<
+ 0\Leftrightarrow\alpha\in\left( \frac{\pi}{2}, \frac{3\pi}{2}\right)
+ \\
+ \frac{d a^2}{d t}
+ &>
+ 0\Leftrightarrow\alpha\in\left[0, \frac{\pi}{2}\right)\cup\left(\frac{3\pi}{2}, 2\pi\right)
+ \\
+ \frac{d a^2}{d t}
&=
- \frac{y_A(t) -y_P(t)}{x_A(t)-x_P(t)}\bigg|_{t=0}
+ 0\Leftrightarrow\alpha\in\left\{ \frac{\pi}{2}, \frac{3\pi}{2}\right\}
\end{align}
-
-Mit den vorangegangenen Definitionen kann nun die DGL \eqref{pursuer:pursuerDGL} gelöst werden.
-Dafür wird als erstes das Skalarprodukt ausgerechnet.
-
+unterteilt werden.
+Von Interesse ist lediglich das Intervall $\alpha\in\left( \frac{\pi}{2}, \frac{3\pi}{2}\right)$, da der Verfolger sich stets in die negative $y$-Richtung bewegt.
+In diesem Intervall ist die Ableitung negativ, woraus folgt, dass jeglicher unmittelbar benachbarte Punkt, den der Verfolger als nächstes begehen könnte, stets näher am Ziel ist als zuvor.
+Dies bedeutet, dass der Scheitelpunkt der Verfolgungskurve nie ein lokales Minimum bezüglich des Abstandes sein kann.
+%
+\subsection{Wo ist der Abstand minimal?}
+Damit der Verfolger das Ziel erreicht muss die Bedingung \eqref{lambertw:minimumAbstand} erfüllt sein.
+Somit ist es ausreichend zu zeigen, dass
\begin{equation}
- \dfrac{-x\cdot\dot{x}+(t-y)\cdot\dot{y}}{\sqrt{x^2+(t-y)^2}} = 1
+ \operatorname{min}(|z-v|)<a_\text{min}
+ \label{lambertw:Bedingung:abstandMinimal}
\end{equation}
+erfüllt ist.
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-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{lambertw: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{lambertw: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{lambertw: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{lambertw: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.
-
-
+Für folgende Betrachtung wurde für den Verfolger die Jagdstrategie mit $|\dot{v}|=|\dot{z}|$ gewählt.
+Das Minimum des Abstandes kann mit
+\begin{equation}
+ 0=\frac{d|z-v|}{dt}
+\end{equation}
+gefunden werden.
+Mithilfe $(z-v)(z-v)=|z-v|^2$ kann die Gleichung umgeformt werden zu
+\begin{equation}
+ 0=\frac{d(\sqrt{(z-v)(z-v)})}{dt}
+ \text{.}
+\end{equation}
+Jetzt kann die Ableitung leicht ausgeführt werden, womit
+\begin{equation}
+ 0=(\dot{z}-\dot{v})\frac{z-v}{\sqrt{(z-v)(z-v)}}
+\end{equation}
+entsteht.
+In dieser Gleichung kann $(z-v)(z-v)=|z-v|^2$ nochmals angewendet werden, wodurch die Gleichung zu
+\begin{equation}
+ 0=(\dot{z}-\dot{v})\frac{z-v}{|z-v|}
+\end{equation}
+umgeformt werden kann.
+Nun ist die Struktur der Gleichung \eqref{lambertw:richtungsvektor} erkennbar.
+Wird dies ausgenutzt folgt
+\begin{equation}
+ 0=(\dot{z}-\dot{v})\frac{\dot{v}}{|\dot{v}|}
+ \text{.}
+\end{equation}
+Durch algebraische Umwandlung kann die Gleichung in die Form
+\begin{equation}
+ \dot{z}\dot{v}=|\dot{v}|^2
+\end{equation}
+gebracht werden.
+Da $|\dot{v}|=|\dot{z}|$ folgt
+\begin{equation}
+ \cos(\alpha)=1
+ \text{,}
+\end{equation}
+wobei $\alpha$ der Winkel zwischen den Richtungsvektoren ist.
+Mit $|\dot{z}|=|\dot{v}|=1$ entsteht
+\begin{equation}
+ \cos(\alpha)=1
+ \text{,}
+\end{equation}
+woraus folgt, dass nur bei $\alpha=0$, wenn $\alpha \in [0,2\pi)$, ein lokales als auch globales Minimum vorhanden sein kann.
+$\alpha=0$ bedeutet, dass $\dot{v}=\dot{z}$ sein muss.
+Da die Richtungsvektoren bei $t\rightarrow\infty$ immer in die gleiche Richtung zeigen ist dort die Bedingung immer erfüllt.
+Dies entspricht gerade dem einen Rand von $t$, der andere Rand bei $t=0$ muss auch auf lokales bzw. globales Minimum untersucht werden.
+Daraus folgt, dass die Bedingung \eqref{lambertw:Bedingung:abstandMinimal} lediglich für den Abstand bei $t=\{0, \infty\}$ überprüft werden muss. \ No newline at end of file
diff --git a/buch/papers/lambertw/teil4.tex b/buch/papers/lambertw/teil4.tex
index 6184369..1053dd1 100644
--- a/buch/papers/lambertw/teil4.tex
+++ b/buch/papers/lambertw/teil4.tex
@@ -3,250 +3,435 @@
%
% (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil
%
-\section{Beispiel Verfolgungskurve
+\section{Beispiel einer Verfolgungskurve
\label{lambertw:section:teil4}}
-\rhead{Beispiel Verfolgungskurve}
-In diesem Abschnitt wird rechnerisch das Beispiel einer Verfolgungskurve mit der Verfolgungsstrategie 1 beschreiben.
+\rhead{Beispiel einer Verfolgungskurve}
+In diesem Abschnitt wird rechnerisch das Beispiel einer Verfolgungskurve mit der Verfolgungsstrategie ``Jagd'' beschreiben. Dafür werden zuerst Bewegungsraum, Anfangspositionen und Bewegungsverhalten definiert, in einem nächsten Schritt soll eine Differentialgleichung dafür aufgestellt und anschliessend gelöst werden.
-Das zu verfolgende Ziel \(\overrightarrow{Z}\) wandert auf einer Gerade mit konstanter Geschwindigkeit \(v = 1\), wobei diese Gerade der \(y\)-Achse entspricht. Der Verfolger \(\overrightarrow{V}\) startet auf einem beliebigen Punkt im ersten Quadrant und bewegt sich auch mit konstanter Geschwindigkeit. Diese Anfangspunkte oder Anfangsbedingungen können wie folgt formuliert werden:
+\subsection{Anfangsbedingungen definieren und einsetzen
+ \label{lambertw:subsection:Anfangsbedingungen}}
+Das zu verfolgende Ziel \(Z\) bewegt sich entlang der \(y\)-Achse mit konstanter Geschwindigkeit \(|\dot{z}| = 1\), beginnend beim Ursprung des Kartesischen Koordinatensystems. Der Verfolger \(V\) startet auf einem beliebigen Punkt im ersten Quadranten und bewegt sich auch mit konstanter Geschwindigkeit \(|\dot{v}| = 1\) in Richtung Ziel. Diese Anfangspunkte oder Anfangsbedingungen können wie folgt formuliert werden:
\begin{equation}
- \overrightarrow{Z}
+ Z
=
- \left( \begin{array}{c} 0 \\ v \cdot t \end{array} \right)
+ \left( \begin{array}{c} 0 \\ |\dot{z}| \cdot t \end{array} \right)
=
\left( \begin{array}{c} 0 \\ t \end{array} \right)
- ;
- \overrightarrow{V}
+ ,\:
+ V
=
\left( \begin{array}{c} x \\ y \end{array} \right)
- \label{lambertw:Anfangspunkte}
+ \:\text{und}\:\:
+ |\dot{v}|
+ =
+ 1.
+ \label{lambertw:Anfangsbed}
\end{equation}
-Wenn man diese Startpunkte in die Gleichung der Verfolgungskurve \eqref{lambertw:pursuerDGL} einfügt ergibt sich folgender Ausdruck:
+Wir haben nun die Anfangsbedingungen definiert, jetzt fehlt nur noch eine DGL, welche die fortlaufende Änderung der Position und Bewegungsrichtung des Verfolgers beschreibt.
+Diese DGL haben wir bereits in Kapitel \ref{lambertw:subsection:Verfolger} definiert, und zwar Gleichung \eqref{lambertw:pursuerDGL}. Wenn man die Startpunkte einfügt, ergibt sich der Ausdruck
\begin{equation}
\frac{\left( \begin{array}{c} 0-x \\ t-y \end{array} \right)}{\sqrt{x^2 + (t-y)^2}}
- \circ
+ \cdot
\left(\begin{array}{c} \dot{x} \\ \dot{y} \end{array}\right)
=
- 1
- \label{lambertw:eqMitAnfangspunkte}
+ 1.
+ \label{lambertw:eqMitAnfangsbed}
\end{equation}
-Macht man den linken Term Bruchfrei und löst das Skalarprodukt auf, dann ergibt sich folgende DGL:
-\[
- \left( \begin{array}{c} 0-x \\ t-y \end{array} \right)
- \circ
- \left(\begin{array}{c} \dot{x} \\ \dot{y} \end{array}\right)
- = \sqrt{x^2 + (t-y)^2}\\
-\]
+
+\subsection{Differentialgleichung vereinfachen
+ \label{lambertw:subsection:DGLvereinfach}}
+Nun haben wir eine Gleichung, es stellt sich aber die Frage, ob es überhaupt eine geschlossene Lösung dafür gibt. Eine Funktion welche die Beziehung \(y(x)\) beschreibt oder sogar \(x(t)\) und \(y(t)\) liefert. Zum jetzigen Zeitpunkt mag es nicht trivial scheinen, aber mit den gewählten Anfangsbedingungen \eqref{lambertw:Anfangsbed} ist es möglich eine geschlossene Lösung für die Gleichung \eqref{lambertw:eqMitAnfangsbed} zu finden.
+
+Auf dem Weg dahin muss die definierte DGL zuerst wesentlich vereinfacht werden, sei es mittels algebraischer Umformungen oder mit den Tools aus der Analysis. Da die nächsten Schritte sehr algebralastig sind und sie das Lesen dieses Papers träge machen würden, werden wir uns hier nur auf die wesentlichsten Schritte konzentrieren, welche notwendig sind, um den Lösungsweg nachvollziehen zu können.
+
+\subsubsection{Skalarprodukt auflösen
+ \label{lambertw:subsubsection:SkalProdAufl}}
+Zuerst müssen wir den Bruch und das Skalarprodukt in \eqref{lambertw:eqMitAnfangsbed} wegbringen, damit wir eine viel handlichere Differentialgleichung erhalten. Dies führt zu
\begin{equation}
-x \cdot \dot{x} + (t-y) \cdot \dot{y}
- = \sqrt{x^2 + (t-y)^2}
- \label{lambertw:eq1BspVerfolgKurve}
-\end{equation}
-Im nächsten Schritt quadriert man beide Seiten, erweitert den neu entstandenen quadratischen Term, bringt alles auf die linke Seite und klammert gemeinsames aus.
-\begin{align*}
- ((t-y) \dot{y} - x \dot{x})^2
- &= x^2 + (t-y)^2 \\
- x^2 \dot{x}^2 - 2x(t-y) \dot{x} \dot{y} + (t-y)^2 \dot{y}
- &= x^2 + (t-y)^2 \\
- \dot{x}^2 x^2 - x^2 - 2x(t-y) \dot{x} \dot{y} + \dot{y}^2 (t-y)^2 - (t-y)^2
- &= 0 \\
- (\dot{x}^2 - 1) \cdot x^2 - 2x(t-y) \dot{x} \dot{y} + (\dot{y}^2 - 1) \cdot (t-y)^2
- &= 0
-\end{align*}
-Der letzte Ausdruck kann mittels folgender Beziehung \(\dot{x}^2 + \dot{y}^2 = 1\) vereinfacht werden, anschliessend wird die Gleichung mit \(-1\) multipliziert:
-\[
- \underbrace{(\dot{x}^2 - 1)}_{\mathclap{-\dot{y}^2}} \cdot x^2 - 2x(t-y) \dot{x} \dot{y} + \underbrace{(\dot{y}^2 - 1)}_{\mathclap{-\dot{x}^2}} \cdot (t-y)^2
- = 0
-\]
-\begin{align*}
- - \dot{y}^2 \cdot x^2 - 2x(t-y) \dot{x} \dot{y} - \dot{x}^2 \cdot (t-y)^2
- &= 0 \\
- \dot{y}^2 \cdot x^2 + 2x(t-y) \dot{x} \dot{y} + \dot{x}^2 \cdot (t-y)^2
- &= 0
-\end{align*}
-Im letzten Ausdruck erkennt man das Muster einer binomischen Formel, was den Ausdruck wesentlich vereinfacht:
-\begin{align*}
- x^2 \dot{y}^2 + 2 \cdot x \dot{y} \cdot (t-y) \dot{x} + (t-y)^2 \dot{x}^2
- &= 0 \\
+ = \sqrt{x^2 + (t-y)^2}.
+ \label{lambertw:eqOhneSkalarprod}
+\end{equation}
+Im letzten Schritt, fällt die Nützlichkeit des Skalarproduktes in der Verfolgungsgleichung \eqref{lambertw:pursuerDGL} markant auf. Anstatt zwei gekoppelte Differentialgleichungen zu erhalten, eine für die \(x\)- und die andere für die \(y\)-Komponente, erhält man einen einzigen Ausdruck, was in der Regel mit weniger Lösungsaufwand verbunden ist.
+
+\subsubsection{Quadrieren und Gruppieren
+ \label{lambertw:subsubsection:QuadUndGrup}}
+Mit der Quadratwurzel in \eqref{lambertw:eqOhneSkalarprod} kann man nichts anfangen, sie steht nur im Weg, also muss man sie loswerden. Wenn man dies macht, kann \eqref{lambertw:eqOhneSkalarprod} auf die Form
+\begin{equation}
+ \left(\dot{x}^2-1\right) \cdot x^2 -2x \left(t-y\right) \dot{x}\dot{y} + \left(\dot{y}^2-1\right) \cdot \left(t-y\right)^2
+ =0
+ \label{lambertw:eqOhneWurzel}
+\end{equation}
+gebracht werden.
+Diese Form mag auf den ersten Blick nicht gerade nützlich sein, aber man kann sie mit einer Substitution weiter vereinfachen.
+
+\subsubsection{Wichtige Substitution
+ \label{lambertw:subsubsection:WichtSubst}}
+Wenn man beachtet, dass die Geschwindigkeit des Verfolgers konstant und gleich 1 ist, dann ergibt sich die Beziehung
+\begin{equation}
+ \dot{x}^2 + \dot{y}^2
+ = 1.
+ \label{lambertw:eqGeschwSubst}
+\end{equation}
+Umformungen der Gleichung \eqref{lambertw:eqGeschwSubst} können in \eqref{lambertw:eqOhneWurzel} erkannt werden. Wenn man sie ersetzt, erhält man
+\begin{equation}
+ \dot{y}^2 \cdot x^2 +2x \left(t-y\right) \dot{x}\dot{y} + \dot{x}^2 \cdot \left(t-y\right)^2
+ =0.
+ \label{lambertw:eqGeschwSubstituiert}
+\end{equation}
+Diese unscheinbare Substitution führt dazu, dass weitere Vereinfachungen durchgeführt werden können.
+
+\subsubsection{Binom erkennen und vereinfachen
+ \label{lambertw:subsubsection:BinomVereinfach}}
+Versteckt im Ausdruck \eqref{lambertw:eqGeschwSubstituiert} befindet sich die erste binomische Formel, wobei
+\begin{equation}
(x \dot{y} + (t-y) \dot{x})^2
- &= 0
-\end{align*}
-Wenn man nun beidseitig die Quadratwurzel zieht, dann ergibt sich im Vergleich zu \eqref{lambertw:eq1BspVerfolgKurve} eine wesentlich einfachere DGL:
+ = 0
+ \label{lambertw:eqAlgVerinfacht}
+\end{equation}
+die faktorisierte Darstellung davon ist.
+Da der linke Term gleich Null ist, muss auch der Inhalt des Quadrates gleich Null sein. Es ergibt sich eine weitere Vereinfachung, welche zu der im Vergleich zu \eqref{lambertw:eqOhneSkalarprod} wesentlich einfacheren DGL
\begin{equation}
x \dot{y} + (t-y) \dot{x}
= 0
- \label{lambertw:equation5}
+ \label{lambertw:eqGanzVerinfacht}
\end{equation}
-Um die Ableitung nach der Zeit wegzubringen, wird beidseitig mit \(\dot{x}\) dividiert, wobei \(\frac{\dot{y}}{\dot{x}} = \frac{dy}{dt}/\frac{dx}{dt} = \frac{dy}{dx}\) entspricht.
-\[
+führt.
+Kompakt, ohne Wurzelterme und Quadrate, nur elementare Operationen und Ableitungen.
+
+Nun stellt sich die Frage wie es weiter gehen soll, bei der Gleichung \eqref{lambertw:eqGanzVerinfacht} scheinen keine weiteren Vereinfachungen möglich zu sein. Wir brauchen einen neuen Ansatz, um unser Ziel einer möglichen Lösung zu verfolgen.
+
+\subsection{Zeitabhängigkeit loswerden
+ \label{lambertw:subsection:ZeitabhLoswerden}}
+Der nächste logische Schritt scheint irgendwie die Zeitabhängigkeit in der Gleichung \eqref{lambertw:eqGanzVerinfacht} loszuwerden, aber wieso? Nun, wie am Anfang von Abschnitt \ref{lambertw:subsection:DGLvereinfach} beschrieben, suchen wir eine Lösung der Art \(y(x)\), dies ist natürlich erst möglich wenn wir die Abhängigkeit nach \(t\) eliminieren können.
+
+\subsubsection{Zeitliche Ableitungen loswerden
+ \label{lambertw:subsubsection:ZeitAbleit}}
+Der erste Schritt auf dem Weg zur Funktion \(y(x)\) ist, die zeitlichen Ableitungen los zu werden, dafür wird \eqref{lambertw:eqGanzVerinfacht} beidseitig durch \(\dot{x}\) dividiert, was erlaubt ist, weil diese Änderung ungleich Null ist:
+\begin{equation}
x \frac{\dot{y}}{\dot{x}} + (t-y) \frac{\dot{x}}{\dot{x}}
- = 0
-\]
-Nach dem Kürzen und Vereinfachen ergibt sich folgende DGL:
+ = 0.
+ \label{lambertw:eqVorKeineZeitAbleit}
+\end{equation}
+Der Grund dafür ist, dass
+\begin{equation}
+ \frac{\displaystyle\dot{y}}{\displaystyle\dot{x}}
+ = \frac{\displaystyle\frac{dy}{dt}}{\displaystyle\frac{dx}{dt}}
+ = \frac{dy}{dx}
+ = y^{\prime},
+ \label{lambertw:eqQuotZeitAbleit}
+\end{equation}
+und somit kann der Quotient dieser zeitlichen Ableitungen in eine Ableitung nach \(x\) umgewandelt werden.
+Nach dem die Eigenschaft \eqref{lambertw:eqQuotZeitAbleit} in \eqref{lambertw:eqVorKeineZeitAbleit} eingesetzt wird und vereinfacht wurde, entsteht die neue Gleichung
\begin{equation}
x y^{\prime} + t - y
- = 0
+ = 0.
\label{lambertw:DGLmitT}
\end{equation}
-Hier wäre es passend wenn man die Abhängigkeit nach \(t\) komplett wegbringen könnte. Um dies zu erreichen muss man auf die Definition der Bogenlänge aus Analysis 2 zurückgreifen:
+
+\subsubsection{Variable \(t\) eliminieren
+ \label{lambertw:subsubsection:ZeitAbleit}}
+Hier wäre es natürlich passend, wenn man die Abhängigkeit nach \(t\) komplett wegbringen könnte, aber wie?
+Wir wissen, dass sich der Verfolger mit Geschwindigkeit 1 bewegt, also legt er in der Zeit \(t\) die Strecke \(1\cdot t = t\) zurück. Längen und Strecken können auch mit der Bogenlänge repräsentiert werden, somit kann Zeit und zurückgelegte Strecke in der Gleichung
\begin{equation}
s
=
- v \cdot t
+ |\dot{v}| \cdot t
+ =
+ 1 \cdot t
=
t
=
- \int_{x_0}^{x_{end}}\sqrt{1+y^{\prime\, 2}} \: dx
+ \int_{\displaystyle x_0}^{\displaystyle x_{\text{end}}}\sqrt{1+y^{\prime\, 2}} \: dx
\label{lambertw:eqZuBogenlaenge}
\end{equation}
-Nicht gerade auffällig ist die Richtung in welche hier integriert wird. Wenn der Verfolger sich wie vorgesehen am Anfang im ersten Quadranten befindet, dann muss sich dieser nach links bewegen, was nicht der üblichen Integrationsrichtung entspricht. Um eine Integration wie üblich von links nach rechts ausführen zu können, müssen die Integrationsgenerzen vertauscht werden, was in einem Vorzeichenwechsel resultiert. Wenn man nun \eqref{lambertw:eqZuBogenlaenge} in die DGL \eqref{lambertw:DGLmitT} einfügt, dann ergibt sich folgender Ausdruck:
+verbunden werden.
+
+Nicht gerade auffällig ist die Richtung, in welche hier integriert wird. Wenn der Verfolger sich wie vorgesehen am Anfang im ersten Quadranten befindet, dann muss sich dieser nach links bewegen, was nicht der üblichen Integrationsrichtung entspricht. Um eine Integration wie üblich von links nach rechts ausführen zu können, müssen die Integrationsgenerzen vertauscht werden, was in einem Vorzeichenwechsel resultiert.
+
+Wenn man nun \eqref{lambertw:eqZuBogenlaenge} in die DGL \eqref{lambertw:DGLmitT} einfügt, dann ergibt sich der neue Ausdruck
\begin{equation}
x y^{\prime} - \int\sqrt{1+y^{\prime\, 2}} \: dx - y
- = 0
+ = 0.
\label{lambertw:DGLohneT}
\end{equation}
-Um das Integral los zu werden, leitet man den vorherigen Ausdruck \eqref{lambertw:DGLohneT} nach \(x\) ab:
-\begin{align*}
+Um das Integral los zu werden, leitet man \eqref{lambertw:DGLohneT} nach \(x\) ab und erhält die DGL zweiter Ordnung
+\begin{align}
y^{\prime}+ xy^{\prime\prime} - \sqrt{1+y^{\prime\, 2}} - y^{\prime}
- &= 0 \\
+ &= 0, \\
xy^{\prime\prime} - \sqrt{1+y^{\prime\, 2}}
- &= 0
-\end{align*}
-Mittels der Substitution \(y^{\prime} = u\) kann vorherige DGL in eine erster Ordnung umgewandelt werden:
-\begin{equation*}
+ &= 0.
+ \label{lambertw:DGLohneInt}
+\end{align}
+Nun sind wir unserem Ziel einen weiteren Schritt näher. Die Gleichung \eqref{lambertw:DGLohneInt} mag auf den ersten Blick nicht gerade einfach sein, aber im nächsten Abschnitt werden wir sehen, dass sie relativ einfach zu lösen ist.
+
+\subsection{Differentialgleichung lösen
+ \label{lambertw:subsection:DGLloes}}
+Die Gleichung \eqref{lambertw:DGLohneInt} ist eine DGL zweiter Ordnung, in der \(y\) nicht vorkommt. Sie kann mittels der Substitution \(y^{\prime} = u\) in die DGL
+\begin{equation}
xu^{\prime} - \sqrt{1+u^2}
= 0
\label{lambertw:DGLmitU}
-\end{equation*}
-Welche mittels Separation gelöst werden kann:
-\begin{align*}
- arsinh(u) + C_L
- &=
- ln(x) + C_R \\
- arsinh(u)
+\end{equation}
+erster Ordnung umgewandelt werden.
+Diese Gleichung ist separierbar, was sie viel handlicher macht. In der separierten Form
+\begin{equation}
+ \int{\frac{1}{\sqrt{1+u^2}}\:du}
+ =
+ \int{\frac{1}{x}\:dx},
+\end{equation}
+lässt sich die Gleichung mittels einer Integrationstabelle sehr rasch lösen.
+Das Ergebnis ist
+\begin{align}
+ \operatorname{arsinh}(u)
&=
- ln(x) + C \\
+ \operatorname{ln}(x) + C, \\
u
&=
- sinh(ln(x) + C)
-\end{align*}
-In dem man die Substitution rückgängig macht, erhält man eine weitere DGL erster Ordnung die bereits separiert ist:
+ \operatorname{sinh}(\operatorname{ln}(x) + C).
+ \label{lambertw:loesDGLmitU}
+\end{align}
+Wenn man in \eqref{lambertw:loesDGLmitU} die Substitution rückgängig macht, erhält man die DGL
\begin{equation}
y^{\prime}
=
- sinh(ln(x) + C)
+ \operatorname{sinh}(\operatorname{ln}(x) + C)
+ \label{lambertw:loesDGLmitY}
\end{equation}
-Diese kann mit den selben Methoden gelöst werden, diesmal in Kombination mit der exponentiellen Definition der \(sinh\)-Funktion:
-\begin{align*}
+erster Ordnung, die bereits separiert ist.
+Ersetzt man den \(\operatorname{sinh}\) durch seine exponentiellen Definition \(\operatorname{sinh}(x)=\frac{1}{2}(e^x-e^{-x})\), so resultiert auf sehr einfache Art die Lösung
+\begin{equation}
y
- &=
- \int sinh(ln(x) + C) \\
- &=
- \int \frac{1}{2} (e^{ln(x)+C} - e^{-(ln(x)+C)}) \\
- &=
- \frac{e^C}{4} x^2 - \frac{ln(x)}{2 \cdot e^C} + C_1 \\
- &=
- C_1 + C_2 x^2 - \frac{ln(x)}{8 \cdot C_2}
-\end{align*}
+ =
+ C_1 + C_2 x^2 - \frac{\operatorname{ln}(x)}{8 \cdot C_2}
+\end{equation}
+für \eqref{lambertw:loesDGLmitY}.
+
+Nun haben wir eine Lösung, aber wie es immer mit Lösungen ist, stellt sich die Frage, ob sie überhaupt plausibel ist.
+
+\subsection{Lösung analysieren
+ \label{lambertw:subsection:LoesAnalys}}
\begin{figure}
\centering
\includegraphics{papers/lambertw/Bilder/VerfolgungskurveBsp.png}
- \caption[Graph der Verfolgungskurve]{Graph der Verfolgungskurve wobei, ({\color{red}rot}) die Funktion \ensuremath{y(x)} ist, ({\color{darkgreen}grün}) der quadratische Teil und ({\color{blue}blau}) dem \ensuremath{ln(x)}-Teil entspricht.
+ \caption[Graph der Verfolgungskurve]{Graph der Verfolgungskurve wobei, ({\color{red}rot}) die Funktion \ensuremath{y(x)} ist, ({\color{darkgreen}grün}) der quadratische Teil und ({\color{blue}blau}) dem \ensuremath{\operatorname{ln}(x)}-Teil entspricht.
\label{lambertw:BildFunkLoes}
}
\end{figure}
-Das Resultat, wie ersichtlich, ist folgende Funktion \eqref{lambertw:funkLoes} welche mittels Anfangsbedingungen parametrisiert werden kann:
+Das Resultat, wie ersichtlich, ist die Funktion
\begin{equation}
{\color{red}{y(x)}}
=
- C_1 + C_2 {\color{darkgreen}{x^2}} {\color{blue}{-}} \frac{\color{blue}{ln(x)}}{8 \cdot C_2}
+ C_1 + C_2 {\color{darkgreen}{x^2}} {\color{blue}{-}} \frac{\color{blue}{\operatorname{ln}(x)}}{8 \cdot C_2},
\label{lambertw:funkLoes}
\end{equation}
-Für die Koeffizienten \(C_1\) und \(C_2\) ergibt sich ein Anfangswertproblem, welches für deren Bestimmung gelöst werden muss. Zuerst soll aber eine qualitative Intuition, oder Idee für das Aussehen der Funktion \(\bf{y(x)}\) geschaffen werden:
+für welche die Koeffizienten \(C_1\) und \(C_2\) aus den Anfangsbedingungen bestimmt werden können. Zuerst soll aber eine qualitative Intuition oder Idee für das Aussehen der Funktion \(y(x)\) geschaffen werden:
\begin{itemize}
\item
- Für grosse \(x\)-Werte welche in der Regel in der Nähe von \(x_0\) sein sollten, ist der quadratisch Term in der Funktion dominant und somit für immer kleiner werdende \(x\) geht der Verfolger in Richtung \(y\)-Achse wobei seine Steigung stetig sinkt, was Sinn macht wenn der Verfolgte entlang der \(y\)-Achse steigt.
+ Für grosse \(x\)-Werte, welche in der Regel in der Nähe von \(x_0\) sein sollten, ist der quadratisch Term in der Funktion \eqref{lambertw:funkLoes} dominant.
\item
- Für \(x\)-Werte in der Nähe von \(0\) ist das asymptotische Verhalten des Logarithmus dominant, dies macht auch Sinn da sich der Verfolgte auf der \(y\)-Achse bewegt und der Verfolger im nachgeht.
+ Für immer kleiner werdende \(x\) geht der Verfolger in Richtung \(y\)-Achse, wobei seine Steigung stetig sinkt, was Sinn macht wenn der Verfolgte entlang der \(y\)-Achse steigt. Irgendwann werden Verfolger und Ziel auf gleicher Höhe sein, also gleiche \(y\)- aber verschiedene \(x\)-Koordinate besitzen.
+ In diesem Punkt findet ein Monotoniewechsel in der Kurve \eqref{lambertw:funkLoes} statt, was zu einem Minimum führt.
\item
- Aufgrund des Monotoniewechsels in der Kurve muss es auch ein Minimum aufweisen. Es stellt sich nun die Frage: Wo befindet sich dieser Punkt? Durch eine logische Überlegung kann eine Abschätzung darüber getroffen werden und zwar, dass dieser dann entsteht, wenn \(A\) und \(P\) die gleiche \(y\)-Koordinaten besitzen. In diesem Moment ändert die Richtung der \(y\)-Komponente der Geschwindigkeit und somit auch sein Vorzeichen.
+ Für \(x\)-Werte in der Nähe von \(0\) ist das asymptotische Verhalten des Logarithmus dominant, dies macht auch Sinn, da sich der Verfolgte auf der \(y\)-Achse bewegt und der Verfolger ihm nachgeht.
\end{itemize}
-Alle diese Eigenschafte stimmen mit dem überein, was man von einer Kurve dieser Art erwarten würde, siehe \ref{lambertw:BildFunkLoes}. Nun stellt sich die Frage wie die Kurve wirklich aussieht, dies wird durch das Einsetzen folgender Anfangsbedingungen erreicht:
+Alle diese Eigenschaften stimmen mit dem überein, was man von einer Kurve dieser Art erwarten würde, welche durch die Grafik \ref{lambertw:BildFunkLoes} repräsentiert wurde.
+
+\subsection{Anfangswertproblem
+ \label{lambertw:subsection:AllgLoes}}
+In diesem Abschnitt soll eine Parameterfunktion hergeleitet werden, bei der jeder beliebige Anfangspunkt im ersten Quadranten eingesetzt werden kann, ausser der Ursprung im Koordinatensystem. Diese Aufgabe ist ein Anfangswertproblem für \(y(x)\).
+
+Das Lösen des Anfangswertproblems ist ein Problem aus der Analysis, auf welches hier nicht explizit eingegangen wird. Zur Vollständigkeit und Nachvollziehbarkeit, wird aber das Gleichungssystem präsentiert, welches notwendig ist, um das Anfangswertproblem zu lösen.
+
+\subsubsection{Anfangswerte bestimmen
+ \label{lambertw:subsubsection:Anfangswerte}}
+Der erste Schritt auf dem Weg zur gesuchten Parameterfunktion ist, die Anfangswerte
\begin{equation}
y(x)\big \vert_{t=0}
=
y(x_0)
=
y_0
- \:;\:
+ \label{lambertw:eq1Anfangswert}
+\end{equation}
+und
+\begin{equation}
\frac{dy}{dx}\bigg \vert_{t=0}
=
y^{\prime}(x_0)
=
\frac{y_0}{x_0}
+ \label{lambertw:eq2Anfangswert}
\end{equation}
-Leitet man die Funktion \eqref{lambertw:funkLoes} nach x ab und setzt die Anfangsbedingungen ein, dann ergibt sich folgendes Gleichungssystem:
+zu definieren.
+Der zweite Anfangswert \eqref{lambertw:eq2Anfangswert} mag nicht grade offensichtlich sein. Die Erklärung dafür ist aber simpel: Der Verfolger wird sich zum Zeitpunkt \(t=0\) in Richtung Koordinatenursprung bewegen wollen, wo sich das Ziel befindet. Somit entsteht das Steigungsdreieck mit \(\Delta x = x_0\) und \(\Delta y = y_0\).
+
+\subsubsection{Gleichungssystem aufstellen und lösen
+ \label{lambertw:subsubsection:GlSys}}
+Wenn man die Anfangswerte \eqref{lambertw:eq1Anfangswert} und \eqref{lambertw:eq2Anfangswert} in die Gleichung \eqref{lambertw:funkLoes} und deren Ableitung \(y^{\prime}(x)\) einsetzt, dann ergibt sich das Gleichungssystem
\begin{subequations}
+ \label{lambertw:eqGleichungssystem}
\begin{align}
y_0
&=
- C_1 + C_2 x^2_0 - \frac{ln(x_0)}{8 \cdot C_2} \\
+ C_1 + C_2 x^2_0 - \frac{\operatorname{ln}(x_0)}{8 \cdot C_2}, \\
\frac{y_0}{x_0}
&=
- 2 \cdot C_2 x_0 - \frac{ln(x_0)}{8 \cdot C_2}
+ 2 \cdot C_2 x_0 - \frac{1}{8 \cdot C_2 \cdot x_0}.
+ \end{align}
+\end{subequations}
+Damit die gesuchte Funktion im ersten Quadranten bleibt, werden nur die positiven Lösungen
+\begin{subequations}
+ \begin{align}
+ \label{lambertw:eqKoeff1}
+ C_1
+ &=
+ \frac{2\cdot\operatorname{ln}(x_0)\left(\sqrt{x_0^2 + y_0^2} - y_0 \right) - \sqrt{x_0^2 + y_0^2} + 3 y_0}{4}, \\
+ \label{lambertw:eqKoeff2}
+ C_2
+ &=
+ \frac{\sqrt{x_0^2 + y_0^2} + y_0}{4x_0^2}
\end{align}
\end{subequations}
-... Mit folgenden Formeln geht es weiter:
-\begin{align*}
+des Gleichungssystems gewählt.
+\subsubsection{Gesuchte Parameterfunktion aufstellen
+ \label{lambertw:subsubsection:ParamFunk}}
+Wenn man die Koeffizienten \eqref{lambertw:eqKoeff1} und \eqref{lambertw:eqKoeff2} in die Funktion \eqref{lambertw:funkLoes} einsetzt, dann ergibt sich beim Vereinfachen die gesuchte Parameterfunktion
+\begin{equation}
+ y(x)
+ =
+ \frac{1}{4}\left(\left(y_0+r_0\right)\eta+\left(y_0-r_0\right)\operatorname{ln}\left(\eta\right)-r_0+3y_0\right).
+ \label{lambertw:eqAllgLoes}
+\end{equation}
+Damit die Funktion \eqref{lambertw:eqAllgLoes} trotzdem übersichtlich bleibt, wurden Anfangssteigung \(\eta\) und Anfangsentfernung \(r_0\) wie folgt definiert:
+\begin{equation}
\eta
- &=
- \left(\frac{x}{x_0}\right)^2
- \:;\:
+ =
+ \left(\frac{x}{x_0}\right)^2
+ \:\:\text{und}\:\:
r_0
=
- \sqrt{x_0^2+y_0^2} \\
- y
- &=
- \frac{1}{4}\left(\left(y_0+r_0\right)\eta+\left(r_0-y_0\right)ln\left(\eta\right)-r_0+3y_0\right) \\
- y^\prime
- &=
- \frac{1}{2}\left(\left(y_0+r_0\right)\frac{x}{x_0^2}+\left(r_0-y_0\right)\frac{1}{x}\right) \\
+ \sqrt{x_0^2+y_0^2}.
+\end{equation}
+Diese neue allgemeine Funktion \eqref{lambertw:eqAllgLoes} weist immer noch die selbe Struktur wie die vorher hergeleitete Funktion \eqref{lambertw:funkLoes} auf. Sie enthält einerseits einen quadratischen Teil, der in \(\eta\) enthalten ist, anderseits den \(\operatorname{ln}\)-Teil. Aus dieser Ähnlichkeit kann geschlossen werden, dass sich \eqref{lambertw:eqAllgLoes} auf eine ähnliche Art verhalten wird.
+
+Nun sind wir soweit, dass wir eine \(y(x)\)-Beziehung für beliebige Anfangswerte darstellen können, unser erstes Ziel wurde erreicht. Wir können aber einen Schritt weiter gehen und uns Fragen: Ist es analytisch möglich herauszufinden, wo sich Verfolger und Ziel zu jedem Zeitpunkt befinden? Dieser Frage werden wir im nächsten Abschnitt nachgehen.
+
+\subsection{Funktion nach der Zeit
+ \label{lambertw:subsection:FunkNachT}}
+In diesem Abschnitt werden algebraischen Umformungen ein wenig detaillierter als zuvor beschrieben. Dies hat auch einen bestimmten Grund: Den Einsatz einer speziellen Funktion aufzeigen, sowie auch wann und wieso diese vorkommt. Welche spezielle Funktion? Fragst du dich wahrscheinlich in diesem Moment. Nun, um diese Frage kurz zu beantworten, es ist ``YouTube's favorite special function'' laut dem Mathematiker Michael Penn, die Lambert-\(W\)-Funktion \(W(x)\) welche im Kapitel \ref{buch:section:lambertw} bereits beschrieben wurde.
+
+\subsubsection{Zeitabhängigkeit wiederherstellen
+ \label{lambertw:subsubsection:ZeitabhWiederherst}}
+Der erste Schritt ist es herauszufinden, wie die Zeitabhängigkeit wieder hineingebracht werden kann. Dafür greifen wir auf die letzte Gleichung zu, in welcher \(t\) noch enthalten war, und zwar DGL
+\begin{equation}
+ x y^{\prime} + t - y
+ = 0
+ \label{lambertw:eqDGLmitTnochmals}
+\end{equation}
+aus dem Abschnitt \eqref{lambertw:subsection:ZeitabhLoswerden}, welche zur Übersichtlichkeit hier nochmals aufgeführt wurde.
+Wie in \eqref{lambertw:eqDGLmitTnochmals} zu sehen ist, werden \(y\) und deren Ableitung \(y^{\prime}\) benötigt, diese sind:
+\begin{subequations}
+ \label{lambertw:eqFunkUndAbleit}
+ \begin{align}
+ \label{lambertw:eqFunkUndAbleit1}
+ y
+ &=
+ \frac{1}{4}\left(\left(y_0+r_0\right)\eta+\left(y_0-r_0\right)\operatorname{ln}\left(\eta\right)-r_0+3y_0\right), \\
+ y^\prime
+ &=
+ \frac{1}{2}\left(\left(y_0+r_0\right)\frac{x}{x_0^2}+\left(y_0-r_0\right)\frac{1}{x}\right).
+ \end{align}
+\end{subequations}
+
+Wenn man diese Gleichungen \eqref{lambertw:eqFunkUndAbleit} in die DGL \eqref{lambertw:eqDGLmitTnochmals} einfügt, vereinfacht und nach \(t\) auflöst, dann ergibt sich der Ausdruck
+\begin{equation}
-4t
- &=
- \left(y_0+r_0\right)\left(\eta-1\right)+\left(r_0-y_0\right)ln\left(\eta\right) \\
+ =
+ \left(y_0+r_0\right)\left(\eta-1\right)+\left(r_0-y_0\right)\operatorname{ln}\left(\eta\right).
+ \label{lambertw:eqFunkUndAbleitEingefuegt}
+\end{equation}
+
+\subsubsection{Umformungen die zur Funktion nach der Zeit führen
+ \label{lambertw:subsubsection:UmformBisZumZiel}}
+Mit dem Ausdruck \eqref{lambertw:eqFunkUndAbleitEingefuegt}, welcher Terme mit \(x\) und \(t\) verbindet, kann nun nach der gesuchten Variable \(x\) aufgelöst werden.
+
+In einem nächsten Schritt wird alles mit \(x\) auf die eine Seite gebracht, der Rest auf die andere Seite und anschliessend beidseitig exponenziert, sodass man
+\begin{equation}
-4t+\left(y_0+r_0\right)
- &=
- \left(y_0+r_0\right)\eta+\left(r_0-y_0\right)ln\left(\eta\right) \\
- e^{-4t+\left(y_0+r_0\right)}
- &=
- e^{\left(y_0+r_0\right)\eta}\cdot\eta^{\left(r_0-y_0\right)} \\
- e^{\frac{-4t}{r_0-y_0}+\frac{y_0+r_0}{r_0-y_0}}
- &=
- e^{\frac{y_0+r_0}{r_0-y_0}\eta}\cdot\eta\ \\
+ =
+ \left(y_0+r_0\right)\eta+\left(r_0-y_0\right)\operatorname{ln}\left(\eta\right)
+\end{equation}
+und anschliessend
+\begin{equation}
+ e^{\displaystyle -4t+\left(y_0+r_0\right)}
+ =
+ e^{\displaystyle \left(y_0+r_0\right)\eta}\cdot\eta^{\displaystyle \left(r_0-y_0\right)}
+ \label{lambertw:eqMitExp}
+\end{equation}
+erhält.
+Auf dem rechten Term von \eqref{lambertw:eqMitExp} beginnen wir langsam eine ähnliche Struktur wie \(\eta e^\eta\) zu erkennen, dies schreit nach der Struktur die benötigt wird um \(\eta\) mittels der Lambert-\(W\)-Funktion \(W(x)\) zu erhalten. Dies macht durchaus Sinn, wenn wir die Funktion \(x(t)\) finden wollen und \(W(x)\) die Umkehrfunktion von \(x e^x\) ist.
+
+Die erste Sache die uns in \eqref{lambertw:eqMitExp} stört ist, dass \(\eta\) als Potenz da steht. Dieses Problem können wir loswerden, indem wir beidseitig mit \(\:\displaystyle \frac{1}{r_0-y_0}\:\) potenzieren:
+\begin{equation}
+ \operatorname{exp}\left(\displaystyle \frac{-4t}{r_0-y_0}+\frac{y_0+r_0}{r_0-y_0}\right)
+ =
+ \eta\cdot \operatorname{exp}\left(\displaystyle \frac{y_0+r_0}{r_0-y_0}\eta\right).
+ \label{lambertw:eqOhnePotenz}
+\end{equation}
+Das nächste Problem auf welches wir in \eqref{lambertw:eqOhnePotenz} treffen ist, dass \(\eta\) nicht alleine im Exponent steht. Dies kann elegant mit der Substitution
+\begin{equation}
\chi
- &=
- \frac{y_0+r_0}{r_0-y_0}; \cdot\chi \\
- \chi\cdot e^{\chi-\frac{4t}{r_0-y_0}}
- &=
- \chi\eta\cdot e^{\chi\eta} \\
- W\left(\chi\cdot e^{\chi-\frac{4t}{r_0-y_0}}\right)
- &=
- \chi\eta \\
- \frac{W\left(\chi\cdot e^{\chi-\frac{4t}{r_0-y_0}}\right)}{\chi}
- &=
- \eta \\
- \frac{W\left(\chi\cdot e^{\chi-\frac{4t}{r_0-y_0}}\right)}{\chi}
- &=
- \left(\frac{x}{x_0}\right)^2 \\
- x\left(t\right)
- &=
- \sqrt{\frac{W\left(\chi\cdot e^{\chi-\frac{4t}{r_0-y_0}}\right)}{\chi}}
-\end{align*}
+ =
+ \frac{y_0+r_0}{r_0-y_0}
+ \label{lambertw:eqChiSubst}
+\end{equation}
+gelöst werden.
+Es gäbe natürlich andere Substitutionen wie z.B.
+\[\displaystyle \chi=\frac{y_0+r_0}{r_0-y_0}\cdot\eta,\]
+die auf dasselbe Ergebnis führen würden, aber \eqref{lambertw:eqChiSubst} liefert in einem Schritt die kompakteste Lösung. Also fahren wir mit der Substitution \eqref{lambertw:eqChiSubst} weiter, setzen diese in die Gleichung \eqref{lambertw:eqOhnePotenz} ein und multiplizieren beidseitig mit \(\chi\). Daraus erhalten wir die Gleichung
\begin{equation}
- y(t)
+ \chi\cdot \operatorname{exp}\left(\displaystyle \chi-\frac{4t}{r_0-y_0}\right)
=
- \frac{1}{4}\left(\left(y_0+r_0\right)\frac{W\left(\chi\cdot e^{\chi\ -\ \frac{4t}{r_0-y_0}}\right)}{\chi}+\left(r_0-y_0\right)\cdot\mathrm{ln}\ \left(\frac{W\left(\chi\cdot e^{\chi\ -\ \frac{4t}{r_0-y_0}}\right)}{\chi}\right)-r_0+3y_0\right)
- \label{lambertw:funkNachT}
+ \chi\eta\cdot e^{\displaystyle \chi\eta}.
+ \label{lambertw:eqNachSubst}
\end{equation}
+Nun sind wir endlich soweit, dass wir die angedeutete Lambert-\(W\)-Funktion \(W(x)\) einsetzen können. Wenn wir beidseitig \(W(x)\) anwenden, dann erhalten wir den Ausdruck
+\begin{equation}
+ W\left(\chi\cdot \operatorname{exp}\left(\displaystyle \chi-\frac{4t}{r_0-y_0}\right)\right)
+ =
+ \chi\eta.
+\end{equation}
+Nach dem Auflösen nach \(x\) welches in \(\eta\) enthalten ist, erhalten wir die gesuchte \(x(t)\)-Funktion \eqref{lambertw:eqFunkXNachT}. Dieses \(x(t)\) in Kombination mit \eqref{lambertw:eqFunkUndAbleit1} liefert die Position des Verfolgers zu jedem Zeitpunkt. Das Gleichungspaar besteht also aus den Gleichungen
+\begin{subequations}
+ \label{lambertw:eqFunktionenNachT}
+ \begin{align}
+ \label{lambertw:eqFunkXNachT}
+ x(t)
+ &=
+ x_0\cdot\sqrt{\frac{W\left(\chi\cdot \operatorname{exp}\left(\displaystyle \chi-\frac{4t}{r_0-y_0}\right)\right)}{\chi}}, \\
+ \label{lambertw:eqFunkYNachT}
+ y(x(t))
+ =
+ y(t)
+ &=
+ \frac{1}{4}\left(\left(y_0+r_0\right)\left(\frac{x(t)}{x_0}\right)^2+\left(y_0-r_0\right)\operatorname{ln}\left(\left(\frac{x(t)}{x_0}\right)^2\right)-r_0+3y_0\right).
+ \end{align}
+\end{subequations}
+Nun haben wir unser letztes Ziel erreicht und sind in der Lage eine Verfolgung rechnerisch sowie graphisch zu repräsentieren.
+
+\subsubsection{Hinweise zur Lambert-\(W\)-Funktion
+ \label{lambertw:subsubsection:HinwLambertW}}
+Wir sind aber noch nicht ganz fertig, eine Frage muss noch beantwortet werden. Und zwar wieso, man schon bei der Gleichung \eqref{lambertw:eqFunkUndAbleitEingefuegt} weiss, dass die Lambert-\(W\)-Funktion zum Einsatz kommen wird.
+Nun, der Grund dafür ist die Struktur
+\begin{equation}
+ y
+ =
+ p(x) +\operatorname{ln}(x),
+ \label{lambertw:eqEinsatzLambW}
+\end{equation}
+bei welcher \(p(x)\) eine beliebige Potenz von \(x\) darstellt.
+
+Jedes Mal wenn \(x\) gesucht ist und in einer Struktur der Art \eqref{lambertw:eqEinsatzLambW} vorkommt, dann kann mit ein paar Umformungen die Struktur \(f(x)e^{f(x)}\) erzielt werden. Wie bereits in diesem Abschnitt \ref{lambertw:subsection:FunkNachT} gezeigt wurde, kann \(x\) nun mittels der \(W(x)\)-Funktion aufgelöst werden. Erstaunlicherweise ist \eqref{lambertw:eqEinsatzLambW} eine Struktur die oft vorkommt, was die Lambert-\(W\)-Funktion so wichtig macht. \ No newline at end of file
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