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Der Python-Kurs für Ingenieure und Naturwissenschaftler
Mit vielen Praxislösungen.
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34,90 €*
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Artikel-Nr:
9783836273169
Veröffentl:
2020
Seiten:
500
Autor:
Veit Steinkamp
Gewicht:
1184 g
Format:
243x175x35 mm
Sprache:
Deutsch
Beschreibung:
Dr. Veit Steinkamp unterrichtete viele Jahre Elektrotechnik, Maschinenbau und Anwendungsentwicklung an Berufskollegs. Er hatte außerdem Lehraufträge an Fachhochschulen in Theoretischer Elektrotechnik und den Grundlagen der Elektrotechnik inne.
Dieses Handbuch bietet Ingenieuren und Wissenschaftlern einen praxisnahen Einstieg in die Programmierung mit Python. Python ist die ideale Sprache für schnelle, unkomplizierte Lösungen von klar umrissenen Problemen. Grenzwerte bestimmen, Differenzialgleichungen lösen, Testreihen visualisieren und vieles mehr - die Ingenieurs- und Naturwissenschaften stecken voller Aufgaben, die Sie elegant mit Python lösen können. Wie das geht, lernen Sie in übersichtlich strukturierten Kapiteln mit kommentierten Codebeispielen, Übungen und Musterlösungen.
Aus dem Inhalt:
- Python: Grundlagen und Sprachstruktur
- Boolesche Algebra
- Statistische Berechnungen
- Rechnen mit komplexen Zahlen
- Numerische Berechnungen mit NumPy
- Computeralgebra mt SymPy
- Funktionsdarstellungen mit Matplotlib
- Simulationen mit SciPy
- 3D-Grafik mit VPython
Das Praxisbuch für Studium und Beruf
Materialien zum Buch ... 14
1. Einführung ... 15
1.1 ... Entwicklungsumgebungen ... 16
1.2 ... Die Module von Python ... 19
1.3 ... Die Schlüsselwörter von Python ... 24
1.4 ... Ihr Weg durch dieses Buch ... 25
2. Programmstrukturen ... 27
2.1 ... Lineare Programmstruktur ... 27
2.2 ... Funktionen ... 36
2.3 ... Verzweigungsstrukturen ... 49
2.4 ... Wiederholungsstrukturen ... 54
2.5 ... Datenstrukturen ... 67
2.6 ... Objektorientierter Programmstil ... 79
2.7 ... Funktionaler Programmstil ... 85
2.8 ... Projektaufgabe: Dimensionierung einer Welle ... 88
2.9 ... Aufgaben ... 90
3. Numerische Berechnungen mit NumPy ... 93
3.1 ... NumPy-Funktionen ... 93
3.2 ... Vektoren ... 100
3.3 ... Matrizenmultiplikation ... 108
3.4 ... Lineare Gleichungssysteme ... 117
3.5 ... Polynome ... 123
3.6 ... Projektaufgabe: Blitzschutzsystem ... 132
3.7 ... Aufgaben ... 136
4. Funktionsdarstellungen und Animationen mit Matplotlib ... 137
4.1 ... 2D-Funktionsplots ... 137
4.2 ... 3D-Funktionsplots ... 170
4.3 ... Vektoren ... 176
4.4 ... Figuren, Linien und Pfeile darstellen ... 180
4.5 ... Animationen ... 189
4.6 ... Projektaufgabe: Animation eines Getriebes ... 197
4.7 ... Aufgaben ... 200
5. Symbolisches Rechnen mit SymPy ... 201
5.1 ... Mathematische Grundoperationen ... 204
5.2 ... Matrizen multiplizieren ... 210
5.3 ... Gleichungen ... 214
5.4 ... Vereinfachungen von Ausdrücken ... 220
5.5 ... Reihenentwicklung ... 221
5.6 ... Partialbrüche ... 222
5.7 ... Kettenbrüche ... 225
5.8 ... Grenzwerte ... 228
5.9 ... Differenzieren ... 233
5.10 ... Integrieren ... 236
5.11 ... Differenzialgleichungen ... 242
5.12 ... Laplace-Transformation ... 251
5.13 ... Projektaufgabe: Sprungantwort einer Kettenschaltung ... 260
5.14 ... Aufgaben ... 262
6. Numerische Berechnungen und Simulationen mit SciPy ... 265
6.1 ... Nullstellen numerisch berechnen ... 267
6.2 ... Optimierungen ... 269
6.3 ... Interpolationen ... 271
6.4 ... Numerisches Differenzieren ... 273
6.5 ... Numerisches Integrieren ... 281
6.6 ... Differenzialgleichungen numerisch lösen ... 298
6.7 ... Diskrete Fourier-Transformation ... 322
6.8 ... Schreiben und Auslesen von Sounddateien ... 330
6.9 ... Signalverarbeitung ... 332
6.10 ... Projektaufgabe: Simulation eines Wälzlagerschadens ... 339
6.11 ... Projektaufgabe: Räuber-Beute-Modell ... 343
6.12 ... Projektaufgabe: Simulation einer Epidemie ... 353
6.13 ... Aufgaben ... 356
7. 3D-Grafik und Animationen mit VPython ... 359
7.1 ... Das Koordinatensystem ... 361
7.2 ... Grundkörper, Punkte und Linien ... 363
7.3 ... Körper bewegen sich ... 378
7.4 ... Animation von Schwingungen ... 392
7.5 ... Ereignisverarbeitung ... 397
7.6 ... Projektaufgabe: Animation eines gekoppelten Federpendels ... 400
7.7 ... Projektaufgabe: Animation eines Doppelpendels ... 403
7.8 ... Aufgaben ... 407
8. Rechnen mit komplexen Zahlen ... 409
8.1 ... Mathematische Operationen ... 410
8.2 ... Die eulersche Formel ... 412
8.3 ... Rechnen mit komplexen Widerständen ... 414
8.4 ... Funktionsplots mit komplexen Größen ... 416
8.5 ... Projektaufgabe: Elektrisches Energieübertragungssystem ... 421
8.6 ... Aufgaben ... 427
9. Statistische Berechnungen ... 429
9.1 ... Messwerte erzeugen, abspeichern und auslesen ... 431
9.2 ... Häufigkeitsverteilung ... 436
9.3 ... Lageparameter ... 440
9.4 ... Streuungsparameter ... 443
9.5 ... Normalverteilung ... 447
9.6 ... Schiefe ... 451
9.7 ... Regressionsanalyse ... 453
9.8 ... Projektaufgabe: Simulation einer Qualitätsregelkarte ... 457
9.9 ... Aufgaben ... 463
10. Boolesche Algebra ... 465
10.1 ... Logische Verknüpfungen ... 466
10.2 ... Gesetze der booleschen Algebra ... 470
10.3 ... Schaltungssynthese ... 472
10.4 ... Projektaufgabe: Siebensegmentcodierung ... 477
10.5 ... Aufgaben ... 480
11. Interaktive Programmierung mit Tkinter ... 481
11.1 ... Interaktionen mit Befehlsschaltflächen, Textfeldern und Bezeichnungsfeldern ... 483
11.2 ... Der Layout-Manager von Tkinter ... 488
11.3 ... Auswahl mit Radiobutton ... 497
11.4 ... Schieberegler ... 499
11.5 ... Die Zeichenfläche Canvas ... 504
11.6 ... Projektaufgabe: Drehfrequenzregelung eines fremderregten Gleichstrommotors ... 510
11.7 ... Aufgaben ... 523
Anhang ... 525
A.1 ... Glossar: Grundbegriffe der praktischen Informatik ... 525
A.2 ... Ableitungen elementarer Funktionen ... 526
A.3 ... Stammfunktionen elementarer Funktionen ... 527
A.4 ... Fourier-Reihen wichtiger elektrotechnischer Spannungsverläufe ... 528
A.5 ... Korrespondenztabelle wichtiger inverser Laplace-Transformationen ... 529
A.6 ... Literaturverzeichnis ... 530
Index ... 531