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Im Banne der Mathematik

Die kulturellen Aspekte der Mathematik in Zivilisation, Kunst und Natur

AutorRik Verhulst
VerlagSpringer Spektrum
Erscheinungsjahr2019
Seitenanzahl397 Seiten
ISBN9783662587980
FormatPDF
KopierschutzWasserzeichen/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis46,99 EUR
Dieses Buch wendet sich an interessierte Laien sowie professionelle Mathematiker und spricht zahlreiche Aspekte dieser Wissenschaft an. Das Werk zeigt insbesondere, wie die Mathematik aufgebaut ist und wie sie arbeitet. Beispiele aus der Praxis werden dabei ebenso besprochen wie die allgemeine Rolle der Mathematik in Kultur und Kunst, in der Natur und im täglichen Leben. Hierbei reicht die Bandbreite der behandelten Themen von Sprachbildung über Anwendungen in antiken wie auch modernen Kulturen und den Goldenen Schnitt bis hin zu mathematischen Kuriositäten. Dieses Buch vermittelt einen verständlichen Einblick in das faszinierende Panorama der Mathematik und hebt ihre Bedeutung in der Menschheitsgeschichte hervor.
Dabei werden nur die grundlegenden Begriffe der Schulmathematik vorausgesetzt, um jedem Leser Zugang zur spannenden Welt der Mathematik zu ermöglichen. Zahlreiche Beispiele und Abbildungen veranschaulichen den Text.

Rik Verhulst war Lektor für Mathematik an der Karel de Grote Hochschule in Antwerpen. Er ist Koordinator und Mitautor mehrerer Reihen von Mathematiklehrbüchern für weiterführende Schulen, darunter das legendäre 'Wis en Kundig'. In Fachkreisen ist er bekannt durch seine zahlreichen Vorträge auf Kongressen und Studientagen und durch seine Beiträge in verschiedenen Zeitschriften. Als Mitarbeiter und Dozent am belgischen Zentrum für Methodik der Mathematik, den Vliebergh-Sencie-Lehrgängen, dem Zentrum für Didaktik der Mathematik an der Katholischen Universität Löwen und der flämischen Mathematikolympiade war er lange Zeit an der Fortbildung der Lehrer und der Vorbereitung von Schülern für die internationale Mathematikolympiade beteiligt.

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Blick ins Buch
Inhaltsverzeichnis
Vorwort5
Inhaltsverzeichnis9
1 Wie funktioniert Mathematik?13
1 Mathematik und das menschliche Denkvermögen14
2 Mathematik und Sprache18
3 Woher kommen die mathematischen Begriffe?20
3.1 Definierte Begriffe20
3.2 Grundbegriffe21
3.3 Termklassen22
3.4 Abstrakte Erzeugung von Begriffen31
3.5 Die Anzahl der Begriffe, die mit einer endlichen Menge verbunden sind35
3.6 Der Universalienstreit39
4 Wahrheit und Widerspruchsfreiheit41
4.1 Wahr und falsch41
4.2 Junktoren44
4.3 Lösungen logischer Probleme47
4.4 Tautologien51
4.5 Argumentationen und Beweise52
4.6 Substitutionsprinzip53
4.7 Kontradiktion und Widerspruch54
4.8 Widerspruchsbeweis57
4.9 Von der Logik zum Computer58
4.10 Eleganz in der Sprache64
5 Theorie und Modell66
6 Strukturen72
7 Metatheorie und der Gödelsche Unvollständigkeitssatz80
Zum Abschluss87
2 Wie arbeitet Mathematik?89
1 Der königliche Weg zur mehrdimensionalen und nichteuklidischen Geometrie90
1.1 Der Schnellzug der analytischen Geometrie90
1.2 Die Welt der Inzidenzgeometrie108
1.3 Geodäten auf einer gekrümmten Fläche113
Schlussbemerkung114
2 Vom leeren Nichts zu absonderlichen Unendlichkeiten115
2.1 Die unendliche Folge der natürlichen Zahlen115
2.2 Eine unendliche Prozession von Kardinalzahlen116
2.3 Transfinite Ordinalzahlen124
Schlussbemerkung125
3 Erstaunliche Geburtstage und Garderobenverhältnisse126
3.1 Happy birthday to you and you127
3.2 Ist das mein Hut oder ist es der von Euler?130
3.3 Paradoxien in der Wahrscheinlichkeitsrechnung134
Schlussbemerkung137
4 Vom Abendspaziergang zu operationalen Netzwerken138
4.1 Die sieben Brücken von Königsberg138
4.2 Eulerwege139
4.3 Probleme aus der Graphentheorie142
Schlussbemerkung145
5 Ideale Maße für Miss Blecheimer und Mr. Pommestüte146
5.1 Zylinder mit gegebenem Volumen und minimaler Oberfläche146
5.2 Kegel mit vorgegebenem Inhalt und minimaler Mantelfläche.148
Schlussbemerkung150
6 Ende gut, alles gut!151
6.1 Prüfzahlen152
6.2 Fehlerkorrektur mit Hamming-Codes156
Schlussbemerkung160
7 Der Zauber der Fraktale und das deterministische Chaos161
7.1 Iteration als Rezept für Fraktale163
7.2 Chaotisches Verhalten deterministischer Systeme172
Schlussbemerkung181
8 Reduktive Algorithmen für das Wurzelziehen182
8.1 Teilungen eines Intervalls mit dem Parallelografen182
8.2 Rekursionsformeln und Nomogramme für das Wurzelziehen187
Schlussbemerkung194
Zum Abschluss195
3 Mathematik und Kultur197
1 Vom Nomadentum zur Agrarkultur200
1.1 Steinalte Zahlen201
1.2 Die ägyptischen Landmesser202
1.3 Die babylonischen Astronomen205
1.4 Das dezimale Zahlsystem der Hindus209
1.5 Chinesische Rechenstäbchen211
1.6 Die Kalender der Maya213
Schlussbemerkung215
2 Die Revolution durch den theoretischen Geist der Griechen216
2.1 Thales von Milet217
2.2 Die Schule des Pythagoras in Kroton219
2.3 Die Paradoxien des Zenon von Elea224
2.4 Die fünf platonischen Körper225
2.5 Die aristotelische Logik231
2.6 Das rationale Modell der Elemente des Euklid234
2.7 Die olympische Erscheinung des Archimedes239
Schlussbemerkung242
3 Von einer agrarischen zu einer industriellen Kultur243
3.1 Die geniale Erfindung der Dezimalbrüche247
3.2 Der Rechenkomfort der „wundersamen“ Logarithmen249
3.3 Ein neues Weltbild252
3.4 Die Geburt der Mechanik254
3.5 Die innige Umarmung von Algebra und Geometrie255
3.6 Die Wege des Zufalls258
3.7 Die Enträtselung der „Himmelsmechanik“262
Schlussbemerkung269
4 Eintritt in die Moderne270
4.1 Der abstrakte Sprung in eine nichteuklidische Geometrie270
4.2 Die Geburt der modernen Algebra273
4.3 Die eingehende Grundlegung der Analysis276
4.4 Die Faszination des Unendlichen277
4.5 Der Quell der Informatikflut281
Zum Abschluss284
4 Mathematik in Natur und Kunst287
1 Mathematik in den Formen der Natur290
1.1 Die Gleichungen des Kosmos290
1.2 Die Formen der Dinge in unserer Nähe299
Schlussbemerkung313
2 Mathematische Strukturen in der Kunst314
2.1 Die Formen und Techniken der Baukunst314
Schlussbemerkung330
2.2 Bildende Künste331
Schlussbemerkung345
2.3 Mathematik und Musik346
Schlussbemerkung365
2.4 Mathematik und Literatur366
Schlussbemerkung375
Zum Abschluss376
Epilog377
Bildnachweisen378
Literaturverzeichnis386
Register389

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