A Practical Guide to the Invariant Calculus

Author: Elizabeth Louise Mansfield
Publisher: Cambridge University Press
ISBN: 9781139487047
Release Date: 2010-04-29
Genre: Mathematics

This book explains recent results in the theory of moving frames that concern the symbolic manipulation of invariants of Lie group actions. In particular, theorems concerning the calculation of generators of algebras of differential invariants, and the relations they satisfy, are discussed in detail. The author demonstrates how new ideas lead to significant progress in two main applications: the solution of invariant ordinary differential equations and the structure of Euler-Lagrange equations and conservation laws of variational problems. The expository language used here is primarily that of undergraduate calculus rather than differential geometry, making the topic more accessible to a student audience. More sophisticated ideas from differential topology and Lie theory are explained from scratch using illustrative examples and exercises. This book is ideal for graduate students and researchers working in differential equations, symbolic computation, applications of Lie groups and, to a lesser extent, differential geometry.

Symmetries and Integrability of Difference Equations

Author: Decio Levi
Publisher: Springer
ISBN: 9783319566665
Release Date: 2017-07-23
Genre: Science

This book shows how Lie group and integrability techniques, originally developed for differential equations, have been adapted to the case of difference equations. Difference equations are playing an increasingly important role in the natural sciences. Indeed, many phenomena are inherently discrete and thus naturally described by difference equations. More fundamentally, in subatomic physics, space-time may actually be discrete. Differential equations would then just be approximations of more basic discrete ones. Moreover, when using differential equations to analyze continuous processes, it is often necessary to resort to numerical methods. This always involves a discretization of the differential equations involved, thus replacing them by difference ones. Each of the nine peer-reviewed chapters in this volume serves as a self-contained treatment of a topic, containing introductory material as well as the latest research results and exercises. Each chapter is presented by one or more early career researchers in the specific field of their expertise and, in turn, written for early career researchers. As a survey of the current state of the art, this book will serve as a valuable reference and is particularly well suited as an introduction to the field of symmetries and integrability of difference equations. Therefore, the book will be welcomed by advanced undergraduate and graduate students as well as by more advanced researchers.

From Frenet to Cartan The Method of Moving Frames

Author: Jeanne N. Clelland
Publisher: American Mathematical Soc.
ISBN: 9781470429522
Release Date: 2017-03-29
Genre: Differential geometry -- Classical differential geometry -- Affine differential geometry

The method of moving frames originated in the early nineteenth century with the notion of the Frenet frame along a curve in Euclidean space. Later, Darboux expanded this idea to the study of surfaces. The method was brought to its full power in the early twentieth century by Elie Cartan, and its development continues today with the work of Fels, Olver, and others. This book is an introduction to the method of moving frames as developed by Cartan, at a level suitable for beginning graduate students familiar with the geometry of curves and surfaces in Euclidean space. The main focus is on the use of this method to compute local geometric invariants for curves and surfaces in various 3-dimensional homogeneous spaces, including Euclidean, Minkowski, equi-affine, and projective spaces. Later chapters include applications to several classical problems in differential geometry, as well as an introduction to the nonhomogeneous case via moving frames on Riemannian manifolds. The book is written in a reader-friendly style, building on already familiar concepts from curves and surfaces in Euclidean space. A special feature of this book is the inclusion of detailed guidance regarding the use of the computer algebra system Maple™ to perform many of the computations involved in the exercises.

Partial Differential Equation Methods for Image Inpainting

Author: Carola-Bibiane Schönlieb
Publisher: Cambridge University Press
ISBN: 9781316404584
Release Date: 2015-10-26
Genre: Mathematics

This book is concerned with digital image processing techniques that use partial differential equations (PDEs) for the task of image 'inpainting', an artistic term for virtual image restoration or interpolation, whereby missing or occluded parts in images are completed based on information provided by intact parts. Computer graphic designers, artists and photographers have long used manual inpainting to restore damaged paintings or manipulate photographs. Today, mathematicians apply powerful methods based on PDEs to automate this task. This book introduces the mathematical concept of PDEs for virtual image restoration. It gives the full picture, from the first modelling steps originating in Gestalt theory and arts restoration to the analysis of resulting PDE models, numerical realisation and real-world application. This broad approach also gives insight into functional analysis, variational calculus, optimisation and numerical analysis and will appeal to researchers and graduate students in mathematics with an interest in image processing and mathematical analysis.

Finite Elemente

Author: Dietrich Braess
Publisher: Springer-Verlag
ISBN: 9783662072332
Release Date: 2013-07-02
Genre: Technology & Engineering

Diese völlig überarbeitete Neuauflage bietet dem Leser eine gründliche Einführung in die Methode der Finiten Elemente, welche heute verstärkt zur numerischen Lösung von partiellen Differentialgleichungen eingesetzt werden. Die Theorie wird so weit entwickelt, daß der Leser mit Kenntnissen aus den Grundvorlesungen des Mathematikstudiums auskommt. Dem für die Praxis relevanten Mehrgitterverfahren und der Methode der konjugierten Gradienten wird ein breiter Platz eingeräumt. Ausführlich wird die Strukturmechanik als ein wichtiger und typischer Anwendungsbereich für Finite Elemente behandelt. Da dieser Aspekt in anderen Lehrbüchern kaum Berücksichtigung findet, wurde er in der Neuauflage stark überarbeitet und abgerundet. Als weitere Ergänzung ist vor allem die Diskussion von a posteriori Schätzern zu nennen.

Algebra f r Einsteiger

Author: Jörg Bewersdorff
Publisher: Springer-Verlag
ISBN: 9783658022624
Release Date: 2013-12-12
Genre: Mathematics

Dieses Buch ist eine leicht verständliche Einführung in die Algebra, die den historischen und konkreten Aspekt in den Vordergrund rückt. Der rote Faden ist eines der klassischen und fundamentalen Probleme der Algebra: Nachdem im 16. Jahrhundert allgemeine Lösungsformeln für Gleichungen dritten und vierten Grades gefunden wurden, schlugen entsprechende Bemühungen für Gleichungen fünften Grades fehl. Nach fast dreihundertjähriger Suche führte dies schließlich zur Begründung der so genannten Galois-Theorie: Mit ihrer Hilfe kann festgestellt werden, ob eine Gleichung mittels geschachtelter Wurzelausdrücke lösbar ist. Das Buch liefert eine gute Motivation für die moderne Galois-Theorie, die den Studierenden oft so abstrakt und schwer erscheint. In dieser Auflage wurde ein Kapitel ergänzt, in dem ein alternativer, auf Emil Artin zurückgehender Beweis des Hauptsatzes der Galois-Theorie wiedergegeben wird. Dieses Kapitel kann fast unabhängig von den anderen Kapiteln gelesen werden.

Mathematisches Denken

Author: T.W. Körner
Publisher: Springer-Verlag
ISBN: 9783034850018
Release Date: 2013-08-13
Genre: Science

Dieses Buch wendet sich zuallererst an intelligente Schüler ab 14 Jahren sowie an Studienanfänger, die sich für Mathematik interessieren und etwas mehr als die Anfangsgründe dieser Wissenschaft kennenlernen möchten. Es gibt inzwischen mehrere Bücher, die eine ähnliche Zielstellung verfolgen. Besonders gern erinnere ich mich an das Werk Vom Einmaleins zum Integral von Colerus, das ich in meiner Kindheit las. Es beginnt mit der folgenden entschiedenen Feststellung: Die Mathematik ist eine Mausefalle. Wer einmal in dieser Falle gefangen sitzt, findet selten den Ausgang, der zurück in seinen vormathematischen Seelenzustand leitet. ([49], S. 7) Einige dieser Bücher sind im Anhang zusammengestellt und kommen tiert. Tatsächlich ist das Unternehmen aber so lohnenswert und die Anzahl der schon vorhandenen Bücher doch so begrenzt, daß ich mich nicht scheue, ihnen ein weiteres hinzuzufügen. An zahlreichen amerikanischen Universitäten gibt es Vorlesungen, die gemeinhin oder auch offiziell als ,,Mathematik für Schöngeister'' firmieren. Dieser Kategorie ist das vorliegende Buch nicht zuzuordnen. Statt dessen soll es sich um eine ,,Mathematik für Mathematiker'' handeln, für Mathema tiker freilich, die noch sehr wenig von der Mathematik verstehen. Weshalb aber sollte nicht der eine oder andere von ihnen eines Tages den Autor dieses 1 Buches durch seine Vorlesungen in Staunen versetzen? Ich hoffe, daß auch meine Mathematikerkollegen Freude an dem Werk haben werden, und ich würde mir wünschen, daß auch andere Leser, bei denen die Wertschätzung für die Mathematik stärker als die Furcht vor ihr ist, Gefallen an ihm finden mögen.

Books in Series

Author:
Publisher:
ISBN: STANFORD:36105015640415
Release Date: 1979
Genre: Monographic series


Principia Mathematica

Author: Alfred North Whitehead
Publisher:
ISBN: STANFORD:36105039675058
Release Date: 1984-01
Genre: Logic, Symbolic and mathematical


Analysis 1

Author: Wolfgang Walter
Publisher: Springer-Verlag
ISBN: 9783662056950
Release Date: 2013-03-09
Genre: Mathematics

Aus den Besprechungen: "Wodurch unterscheidet sich das hiermit begonnene Lehrwerk der Analysis von zahlreichen anderen ... exzellenten Werken dieser Art? ... (1) die ausführliche Berücksichtigung des Warum und Woher, der historischen Gesichtspunkte ...; (2) die Anerkennung der Existenz des Computers. Der Autor verschließt sich nicht vor der Tatsache, daß die Computermathematik (hier vor allem verstanden als numerische Mathematik) oft interessante Anwendungen der klassischen Analysis bietet. ... (3) die große Fülle von Beispielen und nicht-trivialen (aber lösbaren) Übungsaufgaben, sowie (4) der häufige Bezug zu den Anwendungen. ... Sogar die Theorie der gewöhnlichen Differentialgleichungen, vor der manche Lehrbuchautoren eine unüberwindliche Scheu zu haben scheinen, ist gut lesbar dargestellt, mit vernünftigen Anwendungen. ... kann das Buch jedem Studierenden der Mathematik wegen der Fülle des Gebotenen und wegen des geschickten didaktischen Aufbaus auf das Wärmste empfohlen werden." ZAMP