Analysis1-Einfuehrung - Prof. Jörn Behrens - Universität Hamburg
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28.10.2020
Analysis1-Einfuehrung
Vorlesungsvideos zum Lehrexport Mathe 1 für Ingenieure an die TUHH
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Guten Tag. Mein Name ist Jörn Behrens und ich werde
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sie als Professor als der Vorlesende sozusagen, als derjenige,
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der die Vorlesungen hält, durch dieses Semester begleiten.
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Bevor ich jetzt starte, möchte ich mich gerne kurz vorstellen.
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Sie kennen mich ja noch nicht und ich kenne sie auch nicht,
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aber es wird auch schwer fallen, sie alle kennenzulernen.
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Sie sind ziemlich viele und in dieser Form der Veranstaltung,
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wo es um Wissensvermittlung mittels eines Videos geht,
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ist das sowieso nur einseitig möglich.
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Aber das macht ja nichts. Wir werden möglicherweise die Gelegenheit haben,
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uns auch gegenseitig kennenzulernen, in Form von Interaktionen über den Computer oder vielleicht sogar im Klassenraum.
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Also, wir beginnen mit der Analyse 1 und in diesem Semester,
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im Wintersemester 2021, haben wir da eine besondere Schwierigkeit,
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nämlich die,
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dass die Corona-Krise nach wie vor anhält und wir
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damit irgendwie klarkommen möchten
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Also, wer bin ich? Ich möchte mich kurz vorstellen.
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Meine Koordinaten, ich bin Professor an der Universität Hamburg und
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diese Veranstaltung findet im Rahmen des Lay-Exports der Universität Hamburg statt.
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Normalerweise sitze ich in einem Büro entweder am Grindelberg,
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wo meine Arbeitsgruppe sitzt oder im Geomatikum in der Bundesstraße,
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wo meine mathematischen Kollegen sitzen.
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Ich bin im Bereich der Numerik für Geowissenschaften angestellt und das bedeutet,
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dass sich eine Brückenfunktion zwischen den Geowissenschaften und der Mathematik einnehme.
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Deswegen habe ich zwei Büros. Ich habe normalerweise auch noch
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ein Zimmer an der TU, Hamburg, Harburg,
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wo ich Sprechstunden abhalte,
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aber in Zeiten von Corona ist das leider nicht so einfach möglich.
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Ich werde also keine Sprechstunden dediziert haben,
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sondern sie können mich jederzeit per E-Mail erreichen und
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meine E-Mail-Adresse finden sie hier
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Kurze paar Worte zu meinem Lebenslauf, zu meiner Herkunft.
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Sie sehen hier in der Abbildung meine Arbeitsgruppe derzeit.
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Ich habe 1991 promoviert in der Mathematik. Es stimmt nicht.
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Ich habe 1991 mein Diplom in Mathematik an der Universität Bonn
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absolviert und habe danach eine Doktorarbeit am Alfred Wegener Institut in
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Bremerhaven und an der Universität in Bremen
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Ich bin 96 damit fertig geworden. Und bin dann eben Doktor der Mathematik geworden.
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Anschließend hatte ich eine zweijährige Zeit noch als Post-Doc,
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als Wissenschaftler am Alfred-Wegener-Institut, wo ich mich mit der Normerik
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damals schon von Ozeanströmungen und Atmosphärenströmungen beschäftigt habe.
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Und bin dann als wissenschaftlicher Rat quasi als Assistent Professor oder
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wissenschaftlicher Assistent an die TU München gewechselt,
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dort an den Lehrstuhl
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wissenschaftliches Rechnen
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Ich war zwischendrin ein knappes Jahr, ein gutes halbes Jahr
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am National Center for Atmosphäre Research in Boulder in Colorado,
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als Wissenschaftler tätig, habe dort an meiner Habilitationsarbeit gearbeitet.
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Das ist ein Atmosphärenforschungsinstitut am Fuße der Rocky Mountains.
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Habe mich 2005 habilitiert, bin 2006 nach der Tsunami-Katastrophe im Indischen Ozean
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Ans Eifred wegen dein Institut für Polarmeeresforschung zurückgegangen,
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habe dort die Arbeitsgruppe für Tsunami-Modellierung übernommen,
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die ich geleitet habe und war insofern Teil der Entwicklung des deutsch-indonesischen Tsunami-Frühwarnsystems,
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das nach wie vor erfolgreich in Indonesien im Einsatz ist.
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Meine Arbeitsgruppe hat dabei die Simulationskomponente gebaut,
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in der sämtliche Daten ausgewertet werden und dann entsprechend Prognosen für
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die Wellenhöhe an der Küste gemacht werden.
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Und das war offensichtlich erfolgreich,
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deswegen bin ich dann wohl 2009 Professor in der Universität Hamburg
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Und seitdem bin ich dort. Wie gesagt, mit zwei Füßen,
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einem Fuß in der Mathematik und dem anderen Fuß in den Geowissenschaften.
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Ja, meine Interessensgebiete sind adaptive Modellierung, adaptiv deswegen,
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weil die Prozesse in Ozeanatmosphäre überhaupt in den Geowissenschaften eigentlich immer ganz viele Skalenbereiche überdecken,
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also kleinskalige Phänomene und großgehaltige Phänomene enthalten.
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Und um das numerisch abzubilden, braucht man in der Regel
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Verfahren, die es so häufig ich noch nicht gibt.
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Keine Möglichkeit, das zu tun, ist mit Gitteradaptierung,
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dort, wo man feine Auflösungen braucht,
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kann man hereinzoomen, quasi numerisch und eben adaptiv rechnen.
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Da habe ich halt dazu gearbeitet,
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dazu brauchte ich Gittergenerierung und andere Verfahren.
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Ich habe mich also mit der Lösung von Differenzialgleichung,
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also partiellen differenzialgleichung, numerisch beschäftigt.
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Ja, und viel auch mit Computersimulationen, Computeroptimierung.
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Also es ist
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das wissenschaftliche Rechnen ist ein sehr interdisziplinäres Feld
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Und diese Multiskalen-Simulationen sind sowieso eben wichtig.
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Es gibt da auch noch andere Verfahren als die adaptiven Gitter,
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mit denen man diese verschiedenen Skalenbereiche in der Nomerik überdecken kann.
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Das ist mein Spezialgebiet. Soweit zu mir. Jetzt geht es
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an die Vorlesung und ich möchte Ihnen ein paar Infos zu diesem Kurs geben.
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Zunächst mal gibt es eine Reihe von Literaturhinweisen.
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Sie finden weitere Literaturhinweise, auch auf der Kursseite in StudIP
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Aber die wesentlichen Bücher, die ich verwenden werde,
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ist das Buch von Herrn Berwolf, höhere Mathematik für naturwissenschaftler und Ingenieure.
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Das ist sozusagen das Buch, das ich auch bei meinen Folien dann referenziere.
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Also ich werde ihnen dann häufig, steht auf der Eingangsfolie,
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sowas wie Kapitel 1, Kapitel 2 und so weiter.
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Damit beziehe ich mich dann immer auf dieses Buch. Ein weiteres,
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hilfreiches Buch ist das von reiner Ansorge und Co-Autoren
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zu den Co-Autoren gehört auch zum Beispiel Herr Rote,
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der die Hörsaalübungen gibt und der auch die Tutorien koordiniert
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Auf den komme ich gleich noch zu sprechen.
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Das Buch ist auch empfehlenswert, aber es gibt noch
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eine Reihe anderer Bücher, die ebenfalls benutzbar sind.
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Als Formelsammlung könnten sie zum Beispiel die von Fetters benutzen,
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aber es gibt auch andere. Also ich bin da nicht festgelegt,
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ich sage Ihnen nur das Buch von Bärwolf,
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das ist sozusagen in Aufbau entspricht das ungefähr dem,
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wie ich die Vorlesung gestalten werde.
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Die Übungsleitung, wie gesagt, übernimmt Herr Dr. Rote.
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Sie finden seine Homepage und Informationen zu ihm auf dieser Seite
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und die Materialien zu diesem Kurs sind eben im Stud-IP,
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also im E-Learning-Portal der TU, verfügbar.
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Dort finden sie unter anderem eine Wiki-Seite,
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auf der die einzelnen Termine auch jeweils dokumentiert werden.
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Da schreibe ich dann auch die Inhalte der jeweiligen Sitzungen in Stichworten
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hin. Und ich werde ihnen dort die Videos hochladen mit
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Links und eben auch die Folien,
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die ich ihnen in diesen Videos zeige
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Es gibt zu dieser Vorlesung kein Skript und das hat einen Grund.
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Ich möchte keine Skripte verteilen, weil ich sie ermutigen möchte,
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selbst zu lernen, uns selbst zu denken. Ich weiß,
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dass das für viele von ihnen eine Schwierigkeit bedeutet,
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nicht das Selbstdenken, das können sie alle,
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aber ohne Skript eine solche Vorlesung nachzubereiten beziehungsweise vorzubereiten.
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Ich habe aber in eigener Erfahrung festgestellt, dass ein Skript
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mich dazu verleitet, genau sozusagen entlang dieses Skriptes zu lernen.
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Und das ist nicht die Art und Weise,
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wie ich häufig Dinge verstehe
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Habe festgestellt, dass es sinnvoll ist, in verschiedene Bücher
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hineinzuschauen und sich anzuschauen, wie werden Dinge dort erklärt.
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Es ist auch hilfreich, mit Kommilitonen darüber zu diskutieren.
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Nur so versteht man den Stoff. Als Ingenieure werden sie
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irgendwann nicht unbedingt selber immer rechnen müssen.
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Sie müssen aber die Konzepte der Mathematik sehr gründlich verstanden haben,
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weil die Mathematik ist letztlich die Sprache mit der Ingenieure
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ihre Probleme formulieren
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Und nicht nur Ingenieure, alle Naturwissenschaften tun das.
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Und mehr und mehr auch andere Disziplinen, auch in
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den Sozialwissenschaften gibt es inzwischen mathematische Modelle für bestimmte Phänomene.
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Warum tun wir das? Weil die Mathematik eine Sprache ist,
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die eine sehr, sehr präzise Ausdrucksweise erlaubt.
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Aber wie mit jeder Sprache muss man diese Sprache lernen und
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man muss sie auch üben.
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Und um sie zu lernen, muss man sie anwenden.
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Das heißt, sie werden viele Tutorien,
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Übungen bekommen,
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in denen
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sie rechnen
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Und letztlich werden auch die Klausuren natürlich mit Rechnungen ihr Wissen überprüfen.
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Letztlich ist es das natürlich, was sie auch als Handwerkszeug
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können müssen. Aber es nützt ihnen überhaupt nichts,
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wenn sie nur rechnen können und Rezepte abrufen können.
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Sie müssen verstehen, was sich hinter diesen Konzepten versteht.
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Und um dieses Verstehen sozusagen zu ermutigen,
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um sie dazu zu bringen, selber sich diesen Stoff anzueignen.
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Auch dieses Verständnis zu entwickeln, möchte ich sie ermutigen,
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sich unterschiedliche Materialien zum Lernen heranzuziehen.
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Und deswegen gibt es bei mir kein Skript.
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Sie haben alle Unterstützung, sie können Fragen stellen.
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Sie haben die Folien, sie haben die Videos.
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Sie haben Übungsaufgaben. Und sie haben eine Reihe von Literaturhinweisen.
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Und ich denke, das sollte für sie eigentlich eine bessere
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Grundlage sein als ein einzelnes Skript, das sie dann sozusagen abarbeiten können.
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Gut, soviel der Vorrede. Noch etwas zum Lehrkonzept.
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Ich werde ihnen versuchen, immer donnerstags vor dem Übungstermin
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ein oder mehrere Videos zu dem jeweiligen Stoff hochzuladen.
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Ich werde diese Videos versuchen, nicht zu lang werden zu lassen,
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sodass sie die immer in Stückchen sich anschauen können.
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Und dann wird es jeweils dienstags zwischen 13 und 15 Uhr,
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also 13.15 Uhr bis 14.45 Uhr etwa, ein Zoom-Webinar geben,
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zu dem sie sich dazuschalten können.
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Das werde ich anbieten. Und ich bitte Sie mir vorher oder
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auch während dieser Sitzung Fragen Form von Chat-Nachrichten beziehungsweise in Form von Nachrichten im Forum
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zur Vorlesung zu stellen, sodass ich die dann beantworten kann.
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Ich möchte gerne in diesen synchronen Sitzungen eigentlich nicht den Stoff wiederholen,
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den ich ihnen im Video schon präsentiert habe,
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sondern ich möchte dort die Dinge vertiefen,
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die bei ihnen vielleicht nicht verfangen haben,
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die sie nicht verstanden haben.
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Ich glaube und habe die Erfahrung im letzten Online-Semester gemacht,
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dass diese Art der Wissensvermittlung eigentlich viel effizienter ist,
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als wenn ich mich hinstelle und eigentlich eine Vorlesung synchron
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halte und sie,
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die am Bildschirm verfolgen müssen
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Sie haben die Möglichkeit, sich die Videos in Ruhe anzusehen.
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Sie können die auch vorspulen, wenn ihnen das zu lahm ist.
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Sie können die anhalten, wenn sie etwas nochmal schauen müssen.
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Sie können die schauen, wann immer sie wollen.
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In der Zeit, bevor die Synchronsitzung stattfindet. Natürlich auch
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danach, aber dann können sie keine Fragen dazu stellen.
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Und in der Synchronsitzung können wir dann wirklich vertiefen. Und ich denke,
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das hilft ihnen am besten, dieses Semester zu meistern,
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auch wenn wir uns nicht persönlich sehen können.
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Gut, damit bin ich am Ende dieses ersten,
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dieser ersten Einführung und inhaltlich geht es dann später weiter.
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit