Der Python-Kurs für Ingenieure und Naturwissenschaftler – Veit Steinkamp | buch7 – Der soziale Buchhandel
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Autor/in: Veit Steinkamp
Autor/in: Veit Steinkamp

Der Python-Kurs für Ingenieure und Naturwissenschaftler

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
E-Book 10/2020
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Autoreninformationen

Dr. Veit Steinkamp hat Elektrotechnik und Deutsch für das Lehramt studiert und gibt dieses Wissen an beruflichen Schulen und Universitäten weitern. Er unterrichtet Elektrotechnik, Anwendungsentwicklung und Maschinenbautechnik und hat Lehraufträge in Theoretischer Elektrotechnik und den Grundlagen der Elektrotechnik durchgeführt.

Inhaltsverzeichnis

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

Produktdetails

EAN / 13-stellige ISBN 978-3836273183
10-stellige ISBN 3836273187
Verlag Rheinwerk Verlag GmbH
Sprache Deutsch
Auflage 1. Auflage im Jahr 2020
Anmerkungen zur Auflage 1. Auflage
Editionsform Non Books / PBS
Einbandart E-Book
Typ des digitalen Artikels ePub
Copyright Kein Kopierschutz
Erscheinungsdatum 28. Oktober 2020
Seitenzahl 537
Warengruppe des Lieferanten Naturwissenschaften - Informatik, EDV
Mehrwertsteuer 7% (im angegebenen Preis enthalten)
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