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e4a1fbe4e5
commit
c3c0e30239
15 files changed
+4366
-3834
No files matched your search
@@ -1,3 +0,0 @@
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module.exports = {
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presets: [require.resolve('@docusaurus/core/lib/babel/preset')],
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};
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@@ -5,7 +5,7 @@ sidebar_position: 1
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# Informatik - eine Einführung
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## Drucker, Windows und Programmieren?
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## Drucker, Windows und Programmieren? {/* #drucker-windows-und-programmieren */}
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Am Anfang möchte ich mich ein wenig mit der Frage beschäftigen, was die Informatik eigentlich ist.
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Einige würden sagen, es geht darum, wie man *Windows*, *Office*-Programme oder eine andere Software bedient.
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@@ -14,12 +14,12 @@ Aber das ist zu leicht gedacht, wenn nicht sogar völlig inkorrekt.
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Auch ist nicht überall Informatik drin, wo Informatik draufsteht:
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Informatik-Schulunterricht oder *Fachinformatiker*-Ausbildung (das meine ich überhaupt nicht böse oder entwertend!).
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## Informatik = Computer?
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## Informatik = Computer? {/* #informatik--computer */}
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Eine der häufigsten Antworten auf die Frage, was Informatik eigentlich ist,
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hört man, dass die was mit Computer zu tun haben.
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Das ist nicht ganz falsch, aber bei weitem auch nicht ganz richtig.
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### Ein Versuch einer Definition
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### Ein Versuch einer Definition {/* #ein-versuch-einer-definition */}
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Im Folgenden möchte ich ein paar verschiedene Definitionen aufzeigen, die allesamt ähnlich sind.
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:::note Informatik
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@@ -57,7 +57,7 @@ weshalb ich diese weiter oben erwähnt habe.
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Informatik als Wissenschaft **ist** Mathematik, alles baut darauf auf und aus meiner Sicht ist das gerade der
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essenziellste Teil!
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### Informatik = IT?
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### Informatik = IT? {/* #informatik--it */}
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Außerdem hört man häufig, dass Menschen die **IT** mit **Informatik** gleichsetzen, auch das ist nicht ganz korrekt.
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Die Informatik als Wissenschaft streift verschiedenste Themengebiete und andere Wissenschaften, die **Informationstechnik**
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(IT) ist nur eine davon, wenngleich keine unwichtige!
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@@ -79,7 +79,7 @@ Folgendes (chaotisches) Schaubild zeigt ein wenig das Zusammenspiel von den Wiss
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## Teilgebiete der Informatik
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## Teilgebiete der Informatik {/* #teilgebiete-der-informatik */}
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Im Folgenden möchte ich die Informatik und ihre Teilgebiete und dessen Bezug zu anderen Wissenschaften oder Techniken etwas genauer vorstellen.
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Bisher habe ich noch keine konkreten Namen genannt, womit sich die Informatik denn genau beschäftigt.
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Folgendes Schaubild liefert einen ersten Überblick:
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@@ -89,7 +89,7 @@ Folgendes Schaubild liefert einen ersten Überblick:
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Einige der unten aufgezählten Untersuchungsgebiete lassen sich auch anderen Teilgebieten zuordnen,
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da diese natürlich untereinander enge Verbindungen haben und es sich nicht immer klar abgrenzen lässt.
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### Theoretische Informatik
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### Theoretische Informatik {/* #theoretische-informatik */}
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Die theoretische Informatik entstand aus der Mathematik und bildet die theoretische Grundlage aller anderen Teilgebiete.
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:::note Theoretische Informatik
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@@ -109,7 +109,7 @@ Sie umfasst unter anderem folgende Untersuchungsgebiete:
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- Komplexität (Rechen- und Speicheraufwand)
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- Graphentheorie
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### Technische Informatik
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### Technische Informatik {/* #technische-informatik */}
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Die technische Informatik steht eng mit der Elektrotechnik und Nachrichtentechnik in Verbindung und hat tatsächlich etwas mit Computer zu tun.
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:::note Technische Informatik
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@@ -130,7 +130,7 @@ Sie umfasst unter anderem folgende Untersuchungsgebiete:
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- Hardwareentwurf
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- Eingebettete Systeme
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### Praktische Informatik
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### Praktische Informatik {/* #praktische-informatik */}
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Die praktische Informatik beschäftigt sich zum einen mit Programmiersprachen selbst und ihren Eigenschaften,
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aber auch mit der Softwaretechnik (u.a. Design, Entwurf, Test und Projektmanagement).
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@@ -148,7 +148,7 @@ Sie umfasst unter anderem folgende Untersuchungsgebiete:
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- Betriebssysteme (eng mit technischer Informatik)
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- Softwareentwicklung
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### Angewandte Informatik
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### Angewandte Informatik {/* #angewandte-informatik */}
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Die angewandte Informatik verwendet nun viele Erkenntnisse aus den obigen Teilen und
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wendet diese in anderen Bereichen und im Alltag an.
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+25
-29
@@ -5,7 +5,7 @@ description: Hallo
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sidebar_position: 1
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## Die Welt der Mathematik ist eine Schöne.
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## Die Welt der Mathematik ist eine Schöne. {/* #die-welt-der-mathematik-ist-eine-schöne */}
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**Wieso erwähne ich nur die Mathematik, obwohl es doch noch zwei weitere große Themenkomplexe gibt?**
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@@ -31,40 +31,39 @@ was die Eingangsfrage beantwortet.
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Doch widmen wir uns der Überschrift:
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> Die Welt der Mathematik ist eine Schöne.
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Einige von euch werden nun vielleicht angewidert den Kopf schütteln,
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doch das ist nicht ganz fair.
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Vielleicht wirst du nun angewidert den Kopf schütteln, doch das ist nicht ganz fair.
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Die Mathematik aus der Schule unterscheidet sich von der *höheren Mathematik*, wie sie im Studium gelehrt wird.
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Wer diese höhere Mathematik geschnuppert und ihr eine Chance gegeben hat, der wird vielleicht gefallen an ihr gefunden haben.
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Wer diese höhere Mathematik geschnuppert und ihr eine Chance gegeben hat, der wird vielleicht gefallen an ihr finden.
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## Wer bin ich?
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Ich bin ein Mittzwanziger, der unheimlich gerne über die Themen redet und alles davon wissen will,
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aber eigentlich gar nicht so gut darin ist.
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Ich habe einen *Bachelor of Science* in *angewandter Informatik* und studiere aktuell *angewandte Mathematik*.
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## Wer bin ich? {/* #wer-bin-ich */}
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Ich liebe die Mathematik und Informatik und ich würde gerne viel mehr darüber reden und alles davon wissen.
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Leider bin ich eigentlich gar nicht so gut darin Mathematik und Informatik zu betreiben.
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Ich habe einen *Bachelor of Science* in *Angewandte Informatik* und studiere aktuell nebenberuflich *Praktische Informatik* im Master.
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Vor dem Master habe ich einige Jahre *Angewandte Mathematik* studiert, musste aber leider zwischendrin abbrechen.
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Bevor ich studiert habe, habe ich eine Ausbildung zum *Informations- und Kommunikationstechnischen Assistenten* absolviert.
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Ich fühle mich also in der Mathematik, der Informatik und der Programmierung wohl.
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Beruflich arbeite ich als System- und Netzwerkadministrator in einer Behörde mit Sicherheitsaufgaben.
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## Wozu das Ganze hier?
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Ich möchte ein umfangreiches Werk erschaffen, das meine Studieninhalte aufgreift und sowohl komprimiert, als auch erweitert.
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## Wozu das Ganze hier? {/* #wozu-das-ganze-hier */}
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Ich möchte ein Werk erschaffen, das meine Studieninhalte aufgreift und sowohl komprimiert, als auch erweitert.
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Was meine ich damit?
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Ich kann hier nicht alles *ganz penibel* aufschreiben, was in meinen Skripten steht, auch wenn ich mich an diesen orientiere.
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Aber ich ziehe auch andere Quellen als die Skripte meiner Professoren her - Skripte anderer Professoren, Bücher, eigene Erfahrung, etc.
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Dabei versuche ich die Sachverhalte in meinen Worten wiederzugeben - zum Einen, um es selbst besser zu verstehen
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und zum Anderen, um es euch zugänglicher zu machen.
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und zum Anderen, um es anderen zugänglicher zu machen.
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Es geht also darum, mein Wissen hier zu konservieren und an andere weiterzugeben.
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## Für wen das Ganze?
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## Für wen das Ganze? {/* #für-wen-das-ganze */}
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Diese Seite richtet sich an jede Person, die Interesse an den Themen hat.
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Das Niveau ist allerdings Hochschulniveau und eignet sich daher nicht unbedingt für Schülerinnen oder Schüler,
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die gerade für etwas lernen.
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Das sollte euch aber nicht davon abhalten, trotzdem mal reinzulesen, wenn es euch interessiert.
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Vielleicht denkt sich jemand von euch ja, dass das etwas ist, das ihr in Zukunft machen wollt.
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Im *MINT*-Bereich (**M**athematik, **I**nformatik, **N**aturwissenschaft, **T**echnik) gibt es viele Studienabbrecher,
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Primäre Zielgruppe sind aber Hochschulstudierende.
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Das sollte dich aber nicht davon abhalten, trotzdem mal reinzulesen, wenn es dich interessiert.
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Vielleicht denkst du dir ja, dass das etwas ist, das du in Zukunft machen willst.
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Im *MINT*-Bereich (**M**athematik, **I**nformatik, **N**aturwissenschaft, **T**echnik) gibt es einige Studienabbrecher,
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da das alles nicht gerade einfach ist und vielen die essenzielle Mathematik Schwierigkeiten bereitet.
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Doch wir brauchen viele von euch, die ein MINT-Studium absolvieren und vor allem Mädchen und Frauen sind weit unterrepräsentiert.
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Doch wir brauchen viele, die ein MINT-Studium absolvieren und vor allem Frauen sind weit unterrepräsentiert.
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Eine allgemein höhere Diversität im MINT-Bereich ist erstrebens- und wünschenswert.
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## Wie verarbeitet ihr das hier?
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## Wie verarbeitest du das hier? {/* #wie-verarbeitest-du-das-hier */}
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Das liegt ganz bei dir.
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Die Unterthemen sind mehr oder weniger chronologisch angeordnet, wie man sie auch im Studium einführt.
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Du kannst also bequem den Programmierteil beginnen, ohne vorher die Mathematik durchgearbeitet zu haben.
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@@ -73,13 +72,10 @@ Solltest du schon Vorkenntnisse haben, kannst du natürlich auch ab da einsteige
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zurückblättern kann man immer, falls doch noch was fehlt.
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Auf den Übersichtsseiten der einzelnen Oberthemen findest du hierzu jedoch weitere Informationen.
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## Ihr wollt mitmachen oder Fehler melden?
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Das Projekt ist in erster Linie ein Projekt von *mir* für *euch*.
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Falls ihr jedoch Interesse an eine Art Gastbeitrag habt, ihr einen Fehler (Rechtschreibung, Grammatik, Inhaltlich, etc.)
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gefunden oder einen Themenwunsch habt, dann könnt ihr mich gerne unter
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[niklas.birk@niklas-birk.de](mailto://niklas.birk@niklas-birk.de) erreichen und ich schaue,
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wie und ob ich euch weiterhelfen kann.
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## Du willst einen Fehler melden? {/* #du-willst-einen-fehler-melden */}
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Falls du du einen Fehler (Rechtschreibung, Grammatik, Inhaltlich, etc.)
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gefunden oder einen Themenwunsch hast, dann kannst du mich gerne unter
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[me@niklas-birk.de](mailto://me@niklas-birk.de) erreichen.
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Den Code und die Ressourcen zu dieser Website findet ihr unter [git.niklas-birk.de](https://git.niklas-birk.de/niklas/niklas_birk_blog).
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Da ihr dort jedoch keinen Account anlegen könnt, ist die *Issue*-Funktion nicht verfügbar.
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Alternativ könnt ihr auf [github.com/niklasbirk](https://github.com/niklasbirk/niklas-birk-blog) ein Issue anlegen.
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Den Code und die Ressourcen zu dieser Website findest du unter [git.niklas-birk.de](https://git.niklas-birk.de/niklas/niklas_birk_blog).
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Da du dort jedoch keinen Account anlegen könnt, ist die *Issue*-Funktion nicht verfügbar.
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@@ -4,7 +4,7 @@ tags: [mathematik, mengenlehre, analysis]
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sidebar_position: 1
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## Themen
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## Themen {/* #themen */}
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In diesem Teil möchte ich über folgende Themen sprechen:
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1. [Reelle Zahlen](reelle_zahlen)
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@@ -23,7 +23,7 @@ In diesem Teil möchte ich über folgende Themen sprechen:
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2. [Uneigentliche- und Parameterintegrale](integration/integral2)
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3. [Kurvenintegrale](integration/kurvenintegral)
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## Über die Analysis
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## Über die Analysis {/* #über-die-analysis */}
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Eine der wichtigsten Teilgebiete der Mathematik bildet die Analysis.
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Sie beschäftigt sich hauptsächlich mit Funktionen in den *reellen* und *komplexen Zahlen*.
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Dabei steht die Untersuchung der Eigenschaften dieser Funktionen im Vordergrund.
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@@ -5,7 +5,7 @@ sidebar_position: 1
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# Mathematik - eine Einführung
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## Zur Beliebtheit der Mathematik
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## Zur Beliebtheit der Mathematik {/* #zur-beliebtheit-der-mathematik */}
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Mathematik wird als nicht besonders beliebtes Schulfach gesehen.
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Dabei galt es 2010 noch als eines der Lieblingsfächer der Deutschen. [^1]
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Trotzdem scheint es so, als ob die meisten das Fach nicht mögen, wenn man sich so umhört.
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@@ -16,7 +16,7 @@ doch diese wäre für den Schulunterricht ungeeignet.
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Lediglich in der gymnasialen Oberstufen werden ein paar wenige Konzepte der höheren Mathematik eingeführt,
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wenngleich nicht mit einer hohen mathematischen Strenge oder Abstraktion.
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## Mathematik ist überall
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## Mathematik ist überall {/* #mathematik-ist-überall */}
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Aber Mathematik umgibt uns ständig. Wesentliche Zusammenhänge in der Natur lassen sich durch Mathematik beschreiben.
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Zahlen und das Rechnen mit ihnen ist unser täglich Brot, wenn wir beim Bäcker etwas kaufen.
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Sie ist enorm wichtig für uns Menschen, da viele ingenieurwissenschaftlichen Erkenntnisse auf ihr mit der Physik beruhen.
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@@ -32,7 +32,7 @@ Galileo Galilei lebte bis ins 17. Jahrhundert, das war lange bevor die Mathemati
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Die neuzeitliche Mathematik, wie sie heute betrieben wird, entwickelte sich erst im 19. und 20. Jahrhundert.
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Dennoch spielte die Mathematik bereits in der Antike und seit jeher eine wichtige Rolle.
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## Mathematik = Rechnen?
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## Mathematik = Rechnen? {/* #mathematik--rechnen */}
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Mathematik entstand aus der Untersuchung von geometrischen Figuren und dem Rechnen mit Zahlen.
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Jedoch hat sie sich weiterentwickelt zu etwas, das mit bloßem Rechnen nicht mehr viel zu tun hat.
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Auch die Geometrie hat sich zu etwas entwickelt, was wir uns so gar nicht mehr vorstellen können.
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@@ -48,7 +48,7 @@ Ein wahrer logischer Beweis ist prinzipbedingt endgültig und allgemeingültig w
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Im Vergleich dazu werden naturwissenschaftliche Erkenntnisse durch Experimente bestätigt und müssen durch Experimente
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auch falsifiziert werden können. Solche Erkenntnisse sind daher vorläufig, das kennt die Mathematik nicht.
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### Ein Versuch einer Definition
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### Ein Versuch einer Definition {/* #ein-versuch-einer-definition */}
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Eine gemeinhin anerkannte Definition existiert nicht, aber ein grober Versuch zu beschreiben,
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was die Mathematik ist oder macht könnte folgendermaßen aussehen:
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@@ -60,14 +60,14 @@ auf ihre Eigenschaften und Muster untersucht.[^2]
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:::
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## Einteilung der Mathematik
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### Reine Mathematik
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## Einteilung der Mathematik {/* #einteilung-der-mathematik */}
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### Reine Mathematik {/* #reine-mathematik */}
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Die reine Mathematik beschäftigt sich vorzugsweise mit der Untersuchung der mathematischen Strukturen und Objekte innerhalb der Mathematik.
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Die Theorien dazu werden ggf. erweitert oder verallgemeinert und neue Verbindungen erkannt.
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Dazu werden neue Definitionen eingeführt.
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Außerdem müssen die Verbindungen mathematisch bewiesen und in mathematischer Strenge als Sätze formuliert werden.
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### Angewandte Mathematik
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### Angewandte Mathematik {/* #angewandte-mathematik */}
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In der angewandten Mathematik werden die Erkenntnisse der Mathematik auf reale Probleme in anderen Wissenschaften wie
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Naturwissenschaften, Informatik und Technik angewandt.
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Hierbei wird das Problem aus dem anderen Bereich mathematisch modelliert.
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@@ -88,12 +88,12 @@ Folgende Gebiete kann man zur angewandten Mathematik zählen, die mehr oder weni
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- Wirtschaftsmathematik
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- Theoretische Informatik
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## Teilgebiete der Mathematik
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## Teilgebiete der Mathematik {/* #teilgebiete-der-mathematik */}
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Die Mathematik hat viele Teilgebiete.
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Vier davon sind besonders hervorzuheben, da sie für viele andere Teilgebiete die absoluten Grundlagen bereitstellen.
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### Fundamentale Gebiete
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#### Logik und Mengenlehre
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### Fundamentale Gebiete {/* #fundamentale-gebiete */}
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#### Logik und Mengenlehre {/* #logik-und-mengenlehre */}
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Die Logik ist nicht nur fundamental in der Mathematik.
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Auch in der Philosophie und Informatik spielt sie eine entscheidende Rolle.
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@@ -136,7 +136,7 @@ In u.a. folgende Untersuchungs- und Teilgebiete lässt sich die (mathematische)
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- Mengenoperationen
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- Relationen und Funktionen
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#### Algebra
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#### Algebra {/* #algebra */}
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Die Algebra wird in der Schule häufig als das "Rechnen mit Unbekannten" und "Lösen von Gleichungen" eingeführt.
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Die Theorie der Algebra hat sich allerdings weiterentwickelt und abstrahiert.
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@@ -158,7 +158,7 @@ Folgende Untersuchungs- und Teilgebiete können u.a. der Algebra zugeordnet werd
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- Lineare Gleichungssysteme
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- Affine Geometrie
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#### Analysis
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#### Analysis {/* #analysis */}
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Die Analysis ist v.a. für Natur- und Ingenieurwissenschaften relevant.
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Sie beschäftigt sich hauptsächlich mit Funktionen in den *reellen* und *komplexen Zahlen*.
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@@ -179,7 +179,7 @@ Folgende Untersuchungs- und Teilgebiete können u.a. der Analysis zugeordnet wer
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- Funktionalanalysis (Kombination aus Algebra und Analysis)
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- Differentialgleichungen
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#### Topologie
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#### Topologie {/* #topologie */}
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Die Topologie beschäftigt sich mit mathematischen Strukturen, deren Struktur unter stetigen Verformungen erhalten bleiben.
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:::note Topologie
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@@ -194,8 +194,8 @@ Ebenso Begriffe wie Grenzwerte.
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Als Grundlegende Strukturen werden dabei die *topologischen Räume* eingeführt.
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Ein Spezialfall eines topologischen Raumes ist der *metrische Raum*, welcher auch in der Analysis eine bedeutende Rolle spielt.
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### Weitere Teilgebiete
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#### Diskrete Mathematik
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### Weitere Teilgebiete {/* #weitere-teilgebiete */}
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#### Diskrete Mathematik {/* #diskrete-mathematik */}
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Die diskrete Mathematik beschäftigt sich mit diskreten Strukturen, während die Analysis bspw. als *kontinuierlich* beschrieben werden kann.
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Sie spielt v.a. in der Informatik eine wichtige Rolle.
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@@ -212,7 +212,7 @@ Als Untersuchungs- und Teilgebiete der diskreten Mathematik können folgende auf
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- Kombinatorik
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- Zahlentheorie
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#### Numerik
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#### Numerik {/* #numerik */}
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Durch die Erkenntnisse der Numerik lassen sich näherungsweise Lösungen durch Computer berechnen.
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:::note Numerische Mathematik
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@@ -226,7 +226,7 @@ Wenn ein gegebenes Problem mathematisch zu berechnen sehr aufwändig ist und man
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dann kann es Wert sein, eine numerische Lösung dafür zu finden, die erheblich einfacher ist,
|
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ganz unabhängig von Computern (z.B. Überschlagen einer Rechnung im Kopf).
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#### Stochastik und Statistik
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||||
#### Stochastik und Statistik {/* #stochastik-und-statistik */}
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In der Mathematik sind Ergebnisse erstmal vorherbestimmt, da z.B. eine Rechnung eben nur ein Ergebnis liefert.
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Es gibt jedoch in der echten Welt auch so etwas wie Zufall.
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Da wir die Mathematik gerne als Beschreibungssprache theoretischer Zusammenhänge verwenden,
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@@ -264,7 +264,7 @@ Folgende Untersuchungs- und Teilgebiete der Stochastik und Statistik können gen
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- Induktive Statistik
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- Explorative Statistik
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#### Geometrie
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#### Geometrie {/* #geometrie */}
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Geometrie handelte früher von Punkten und Geraden und Figuren, die man damit erstellen konnte.
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Ganz anschaulich konnte man damit Figuren zeichnen und konstruieren.
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Mittlerweile hat sich die Geometrie zu etwas weiterentwickelt, von dem man gar nicht mehr annehmen würde, dass es Geometrie ist.
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@@ -289,7 +289,7 @@ Folgende Untersuchungs- und Teilgebiete der Geometrie können genannt werden:
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- Nichteuklidische Geometrie
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- Differentialgeometrie
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#### Zahlentheorie
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#### Zahlentheorie {/* #zahlentheorie */}
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Die Zahlentheorie beschäftigt sich hauptsächlich mit Zahlen.
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In der *elementaren Zahlentheorie* insbesondere mit den *ganzen Zahlen*.
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Begriffe wie Teilbarkeit kommen aus diesem Teilgebiet, genauer gesagt aus der Arithmetik..
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@@ -17,10 +17,10 @@ Syntax und die Semantik hängen in der Logik durchaus eng zusammen, da sie nach
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In der Mathematik sind die Beweise allerdings informal und eher eine Skizze eines formalen logischen Beweises,
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weshalb die strikte Trennung zwischen Syntax und Semantik nicht immer transparent erscheint.
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## Aussagenlogik (PL 0)
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## Aussagenlogik (PL 0) {/* #aussagenlogik-pl-0 */}
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Die *Aussagenlogik* oder auch *Prädikatenlogik 0. Stufe* (*PL0*) beschäftigt sich mit *Aussagen*.
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:::note Aussagen
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:::note[Aussagen]
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*Aussagen* sind Sachverhalte in sprachlicher Form, die in der objektiven Realität vorliegen oder denkbar sind.
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@@ -29,7 +29,7 @@ Die *Aussagenlogik* oder auch *Prädikatenlogik 0. Stufe* (*PL0*) beschäftigt s
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Diese Definition wirkt etwas sperrig.
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Eine andere Definition wäre:
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:::note Aussagen
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:::note[Aussagen]
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||||
Eine *Aussage* ist ein sprachliches Gebilde, dem eindeutig ein
|
||||
*Wahrheitswert* (*wahr* oder *falsch*) zugeordnet werden kann.
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||||
@@ -40,7 +40,7 @@ Diese Definition verknüpft allerdings schon ein bisschen die Syntax (sprachlich
|
||||
Sowohl die Syntax, als auch die Semantik werden nachfolgend gesondert eingeführt.
|
||||
Nur wenden wir uns dann nicht mehr dem Begriff Aussage selbst zu, sondern nutzen Variablen.
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||||
#### Beispiele
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||||
#### Beispiele {/* #beispiele */}
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Folgendes sind Beispiele für Aussagen:
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- "Berlin ist die Hauptstadt von Deutschland"
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- "Kein Auto ist Minzgrün"
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@@ -54,10 +54,10 @@ Die anderen Beiden nutzen eine *formale Sprache*.
|
||||
Solche Formeln und andere Schreibweisen mit Symbolen können eine formale Sprache bilden.
|
||||
Formale Sprachen werden im Teil [Informatik](/docs/informatik) näher behandelt.
|
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### Syntax
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### Syntax {/* #syntax */}
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Aussagenlogische *Formeln* beinhalten verschiedene Symbole und werden rekursiv definiert:
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:::note Aussagenlogische Formeln
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:::note[Aussagenlogische Formeln]
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Sei $O = \{ \neg, \wedge, \vee, \rightarrow, \leftrightarrow, (, ) \}$ die Menge der *logischen Operatoren* (*Junktoren*)
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||||
und $\Sigma$ eine Menge von Symbolen, die *Aussagevariablen* genannt werden.
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@@ -82,7 +82,7 @@ Es sind auch andere Symbole in Verwendung, je nach Person oder je nach Wissensch
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Die Junktoren haben einen Namen und eine Sprechweise:
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:::note Name und Sprechweise der Junktoren
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:::note[Name und Sprechweise der Junktoren]
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$$
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\begin{align*}
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@@ -102,10 +102,10 @@ Bisher war es nur Syntax, d.h. rein syntaktische Gebilde ohne Bedeutung.
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Einfach eine korrekte Aneinanderreihung von Symbolen.
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Auch $w$ und $f$ sind erstmal nur Symbole, die allerdings wenig überraschend mit der den Worten entsprechenden Semantik belegt werden.
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### Semantik
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### Semantik {/* #semantik */}
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In der Aussagenlogik gilt das *Zweiwertigkeitsprinzip*:
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:::note Zweiwertigkeitsprinzip
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:::note[Zweiwertigkeitsprinzip]
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Alle Aussagen sind entweder *wahr* ($w$ oder $1$) oder *falsch* ($f$ oder $0$)
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@@ -121,7 +121,7 @@ Aber nach welchen Regeln soll das $\wedge$, also das *und*, behandelt werden?
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Dafür müssen wir diesen syntaktischen Symbolen nun eine Bedeutung mittels einer Wahrheitstabelle eine Semantik geben.
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:::note Semantik der Junktoren
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:::note[Semantik der Junktoren]
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$$
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\begin{array}{c|c||c|c|c|c|c|c}
|
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@@ -141,7 +141,7 @@ Die Priorität der Junktoren in absteigender Reihenfolge: $\neg, \wedge, \vee, \
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Eine Zeile dieser Wahrheitstabelle nennt man auch *Interpretation* oder *Belegung*.
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#### Beispiele
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#### Beispiele {/* #beispiele-1 */}
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Wählen wir folgende Aussagen $A = "3 < 5"$ und $B = "3 + 2 = 1"$.
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$A$ ist eine wahre Aussage, während $B$ eine falsche Aussage ist.
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Wir bilden nun die neue Aussage $A \wedge B$.
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@@ -161,7 +161,7 @@ nie was Falsches folgern dürfen, aber aus etwas Falschem stets was Wahres:
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- $2^2 = 4 \rightarrow 1+1=1 \qquad\;$ ist falsch
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- $1+1=1 \rightarrow 2+2=4 \quad$ ist wahr
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||||
#### Weitere Anmerkungen
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#### Weitere Anmerkungen {/* #weitere-anmerkungen */}
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||||
Bei $\vee$ (gesprochen *oder*) ist anzumerken, dass es sich um ein *Inklusiv-Oder* handelt, d.h. die Gesamtaussage ist genau dann wahr,
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wenn mindestens eine Teilaussage wahr ist.
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||||
Das Inklusiv-Oder ist wie ein "Milch *oder* Zucker" beim Kaffee zu verstehen - man kann auch beides nehmen.
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@@ -172,14 +172,14 @@ Die Antivalenz ist auch ein wichtiger Junktor, der hier aber nicht näher eingef
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||||
Die Implikation bereitet vielen am Anfang Bauchschmerzen, da sie dem umgangssprachlichen "wenn ..., dann ..." auf den ersten Blick nicht vollkommen entspricht.
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||||
Hierfür findet man im Web viele weitere Erklärungen und Beispiele, die vielleicht Abhilfe schaffen können.
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||||
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### Klassifikation von Formeln
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:::note Modell
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### Klassifikation von Formeln {/* #klassifikation-von-formeln */}
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:::note[Modell]
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||||
Jede Belegung, unter der die Formel wahr wird nennen wir ein *Modell* der Formel.
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:::
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#### Beispiele
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#### Beispiele {/* #beispiele-2 */}
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$$
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||||
\begin{array}{c||c|c||c}
|
||||
& A & B & F = (A \wedge B) \rightarrow B\\
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@@ -207,7 +207,7 @@ Solche Formeln haben einen bestimmten Namen, der in der nächsten Definition ein
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Wir können Formeln nun anhand ihrer Modelle in verschiedene Klassen einteilen:
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||||
:::note Klassifikation von Formeln
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:::note[Klassifikation von Formeln]
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||||
Falls die Formel mindestens ein Modell hat, nennen wir sie *erfüllbar*.
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@@ -219,7 +219,7 @@ Man nennt so eine Formel auch *Kontradiktion* oder *Widerspruch*.
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:::
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||||
#### Beispiele
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||||
#### Beispiele {/* #beispiele-3 */}
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||||
Oben haben wir bereits eine Tautologie gesehen.
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Eine weitere wäre:
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$$
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@@ -246,18 +246,18 @@ Diese Formel nennt man auch *Widerspruch*.
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||||
Es kann $A$ *und* $\neg A$ nie gleichzeitig gelten.
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||||
Wenn also bspw. jemand behauptet "Ich wohne in Berlin", er aber gleichzeitig sagt "Ich wohne nicht in Berlin", dann widerspricht er sich ja selbst.
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||||
### Semantische Äquivalenz
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### Semantische Äquivalenz {/* #semantische-äquivalenz */}
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||||
Wenn wir über verschiedene Formeln reden und bestimmen wollen, ob diese Formeln das gleiche Aussagen,
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||||
dann ist das die Frage nach der *semantischen Äquivalenz*.
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:::note Semantische Äquivalenz
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:::note[Semantische Äquivalenz]
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||||
Zwei Formeln $F$ und $G$ heißen *semantisch äquivalent*, wenn sie die gleichen Modelle haben.
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||||
Man schreibt $F \equiv P$.
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:::
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#### Beispiel
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#### Beispiel {/* #beispiel */}
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$$
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||||
\begin{array}{c|c||c|c}
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||||
A & B & A \rightarrow B & \neg B \rightarrow \neg A\\
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||||
@@ -275,7 +275,7 @@ schonmal mit der objektsprachlichen *syntaktischen Äquivalenz* verknüpft und d
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||||
Es gibt einen wichtigen Zusammenhang zwischen der objektsprachlichen *syntaktischen Äquivalenz*
|
||||
und der metasprachlichen *semantischen Äquivalenz*:
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||||
:::info Semantische und syntaktische Äquivalenz
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||||
:::info[Semantische und syntaktische Äquivalenz]
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Zwei Formeln $F$ und $P$ heißen *semantisch äquivalent*, genau dann, wenn $F \leftrightarrow P$ eine Tautologie ist.
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||||
@@ -284,7 +284,7 @@ Zwei Formeln $F$ und $P$ heißen *semantisch äquivalent*, genau dann, wenn $F \
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||||
Es gibt ein paar wichtige semantische Äquivalenzen, die uns auch beim *Rechnen* oder *Umformen* von Formeln helfen.
|
||||
Die tatsächliche semantische Äquivalenz lässt sich leicht durch aufstellen einer Wertetabelle ermitteln und ist eine gute Übung.
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:::tip Wichtige semantische Äquivalenzen
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:::tip[Wichtige semantische Äquivalenzen]
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1. $$
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\begin{align*}
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@@ -427,7 +427,7 @@ Die tatsächliche semantische Äquivalenz lässt sich leicht durch aufstellen ei
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:::
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||||
#### Beispiele
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#### Beispiele {/* #beispiele-4 */}
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||||
Im folgenden Beispiel wird eine Formel durch obige Äquivalenzen in eine äquivalente Formel umgeformt.
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||||
Die verwendete Äquivalenz wird entsprechend der Nummerierung oben angegeben, damit es besser nachvollziehbar ist, was umgeformt wurde.
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||||
$$
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@@ -452,17 +452,17 @@ Das Umformen von Gleichungen in der Schule ist übrigens ähnlich.
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Vielleicht hat dein Mathelehrer mal das Wort "*Äquivalenzumformung*" dafür verwendet.
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||||
Es wird so umgeformt, dass sich der Wahrheitswert der Gleichung nicht ändert.
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||||
## Prädikatenlogik (PL 1)
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||||
## Prädikatenlogik (PL 1) {/* #prädikatenlogik-pl-1 */}
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Die Aussagenlogik allein reicht leider nicht aus, um viele Problemstellungen in der Mathematik vernünftig zu formulieren.
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:::note Variable
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:::note[Variable]
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||||
Sei $G$ ein Grundbereich von Objekten.
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Für eine *Variable* $x$ über $G$ kann ein Objekt aus $G$ eingesetzt werden.
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:::
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||||
:::note Aussagenform
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:::note[Aussagenform]
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Eine *Aussagenform* $H$ über $G$ ist ein schriftsprachliches Gebilde mit mindestens einer Variable.
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||||
Durch Einsetzen von Objekten aus $G$ **für alle** Variablen wird $H$ zu einer Aussage.
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||||
@@ -475,7 +475,7 @@ Aussagenformen wurden bereits in der [Aussagenlogik](#syntax)) oben eingeführt,
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||||
Das Zusammensetzen von Aussagen(-formen) mit den entsprechenden Junktoren ist analog zur Aussagenlogik.
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#### Beispiele
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#### Beispiele {/* #beispiele-5 */}
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||||
Sei $G = \mathbb{N}$ Grundbereich und $A(n) \coloneqq ``n + 1 = 3''$ Aussagenform.
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||||
Durch Ersetzen der Variable $n$ durch ein Objekt aus $G$, hier also einer natürlichen Zahl, wird $A(x)$ zu einer Aussage:
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||||
- Für $n = 1$ ist $A(1) \coloneqq ``1 + 1 = 3''$ eine falsche Aussage.
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@@ -488,7 +488,7 @@ während $Mensch(Grumpy Cat)$, sprich "Grumpy Cat ist ein Mensch" eine falsche A
|
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||||
Doch in der Prädikatenlogik gibt es noch mehr, was diese ausmacht:
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:::note Quantifizierung
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:::note[Quantifizierung]
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Quantoren:
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- Allquantor: $\forall x$ - sprich: "Für alle $x$ aus $G$"
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@@ -506,7 +506,7 @@ Nicht gebundene Variablen heißen *frei*.
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||||
Eine Aussagenform wurde erst zu einer Aussage, wenn wir die Variablen durch ein konkretes Objekt aus $G$ ersetzt haben.
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||||
Durch ein Quantor ist eine Aussagenform direkt eine Aussage:
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#### Beispiele
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#### Beispiele {/* #beispiele-6 */}
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||||
Sei $G = \mathbb{N}$ Grundbereich und $H(x) \coloneqq ``x + 1 = 3''$ Aussagenform.
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||||
Durch Quantifizierung entstehen folgende Aussagen:
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||||
- $\forall x (x + 1 = 3)$ - "Für alle $x$ aus $G$ gilt $x + 1 = 3$" ist eine falsche Aussage.
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@@ -12,11 +12,11 @@ Diese Axiomatisierung wird hier allerdings nicht direkt vorgestellt oder explizi
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||||
Stattdessen werden manche Axiome beiläufig eingeführt.
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Es können auch Axiome vorkommen, die in anderen Axiomatisierungen der Mengenlehre auftreten.
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## Mengenbildung
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## Mengenbildung {/* #mengenbildung */}
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||||
*Bertrand Russell* entwickelte die *Typentheorie*, nach der man die Mengenlehre auch stufenweise aufbauen kann.
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Hierbei gibt es eine kleinste Stufe, deren Elemente man *Urelemente* oder *Urmengen* nennt.
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||||
:::note Stufenaufbau nach Russell
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:::note[Stufenaufbau nach Russell]
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$$
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\begin{array}{c|c||c}
|
||||
@@ -32,7 +32,7 @@ $$
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||||
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||||
:::
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||||
#### Beispiele
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||||
#### Beispiele {/* #beispiele */}
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||||
Dabei sind die Elemente der jeweiligen Stufe stets Elemente der vorigen Stufe.
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Eine Menge von Urelementen ist also eine Menge erster Stufe: $M^1 = \{ X^0, Y^0 \} = \{ a, b \} = A$.
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@@ -43,7 +43,7 @@ Mengensysteme spielen u.a. in der Maßtheorie eine wichtige Rolle, in der auch d
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||||
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||||
Folgendes Axiom bildet eine Brücke zur Logik:
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:::tip Mengenbildungsaxiom
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:::tip[Mengenbildungsaxiom]
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||||
Sei $H(M^n)$ Aussage über Mengen $n$-ter Stufe.
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$$
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||||
@@ -56,7 +56,7 @@ wobei $M^{n+1}$ nicht in $H(M^n)$ vorkommt.
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||||
:::
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||||
Das Mengenbildungsaxiom sagt aus, dass es eine Menge $M^{n+1}$ gibt, die aus den Elementen $M^n$ besteht, die eine gewisse Aussage erfüllen.
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||||
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||||
#### Beispiele
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||||
#### Beispiele {/* #beispiele-1 */}
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||||
Sei $n = 0$, dann können wir die Aussage im Satz mit den üblichen Benennungen wie folgt schreiben:
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$$
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||||
\begin{equation*}
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@@ -75,7 +75,7 @@ So eine Aussagenform $H(x)$ nennt man auch *definierenden Ausdruck*.
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||||
Man schreibt Mengen mit definierenden Ausdrücken häufig so:
|
||||
$M = \{ x\ |\ H(x) \}$.
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||||
#### Beispiele
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||||
#### Beispiele {/* #beispiele-2 */}
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||||
Das obige Beispiel mit den geraden natürlichen Zahlen schreibt man also so:
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||||
$M = \{ x\ |\ x \in \mathbb{N} \wedge x \text{ gerade} \}$
|
||||
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||||
@@ -85,7 +85,7 @@ Weitere Beispiele sind:
|
||||
- Menge der ganzzahligen Lösungen einer Gleichung: $M = \{ x\ |\ x \in \mathbb{Z} \wedge x^2 + 2 = 4x - 1 \}$
|
||||
- Menge aller ganzen Quadratzahlen: $M = \{ x\ |\ \exists y \in \mathbb{Z} \colon x = y^2 \}$
|
||||
|
||||
:::note Extensionalitätsaxiom (ZF) / Gleichheit von Mengen
|
||||
:::note[Extensionalitätsaxiom (ZF) / Gleichheit von Mengen]
|
||||
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||||
Zwei Mengen sind gleich, wenn sie die gleichen Elemente besitzen:
|
||||
$$
|
||||
@@ -96,13 +96,13 @@ $$
|
||||
|
||||
:::
|
||||
|
||||
## Mengenalgebra
|
||||
## Mengenalgebra {/* #mengenalgebra */}
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||||
Auf Mengen kann verschiedene Operationen durchführen.
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||||
Man stelle sich vor, man möchte zwei Mengen zusammenfassen zu einer oder man möchte eine Menge erzeugen,
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||||
die nur die Elemente enthält, die zwei Mengen gemeinsam haben.
|
||||
Diese Mengenoperationen werden im folgenden vorgestellt.
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### Mengenoperationen
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### Mengenoperationen {/* #mengenoperationen */}
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||||
Charakteristisch für Mengenoperationen ist, dass sie direkt auf den logischen Operatoren basieren und das auch in ihren
|
||||
Operationssymbolen wiederspiegeln.
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||||
Zwischen den Mengen- und den Logikoperatoren besteht also eine enge Verbindung,
|
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@@ -115,11 +115,11 @@ Diese Ovale können überlappen, um zu zeigen, dass sie Elemente gemeinsam haben
|
||||
Der in lila eingefärbte Bereich ist dann die neue Menge, die entsteht, wenn man eine Mengenoperation auf den vorhanden Mengen ausführt.
|
||||
Eine solche Darstellung nennt man *Venn-Diagramm*[^2].
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||||
|
||||
#### Durchschnitt
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||||
#### Durchschnitt {/* #durchschnitt */}
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||||
Die Menge die entsteht, wenn man nur die Elemente aus zwei gegebenen Mengen nimmt, die sie gemeinsam haben nennt man *Durchschnitt*
|
||||
oder *Schnittmenge*.
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||||
:::note Durchschnitt
|
||||
:::note[Durchschnitt]
|
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||||
$$
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||||
A \cap B \coloneqq \{ x\ |\ x \in A \wedge x \in B \}
|
||||
@@ -132,7 +132,7 @@ Zugehöriges Venn-Diagramm:
|
||||
|
||||

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||||
|
||||
##### Beispiele
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##### Beispiele {/* #beispiele-3 */}
|
||||
Gegeben seien $A = \{ a, b, c \}$ und $B = \{ b, c, d \}$.
|
||||
Dann ist $A \cap B = \{ b, c \}$.
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||||
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||||
@@ -147,12 +147,12 @@ Die beiden Mengen $A$ und $B$ sind gleich - entsprechend auch deren Durchschnitt
|
||||
Gegeben seien $A = \{ x\ |\ x \in \mathbb{N} \wedge x \text{ ist gerade} \}$ und $B = \{ 2, 8, 1001, 4088, 9999 \}$.
|
||||
Dann ist $A \cap B = \{2, 8, 4088 \}$.
|
||||
|
||||
#### Vereinigung
|
||||
#### Vereinigung {/* #vereinigung */}
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||||
Die Menge die entsteht, wenn man die Elemente aus zwei gegebenen Mengen nimmt, und sie in einer Menge *vereinigt*
|
||||
nennt man *Vereinigung* oder *Vereinigungsmenge*.
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||||
Elemente, die in beiden vorkommen, werden dabei nur einmal gezählt.
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|
||||
:::note Vereinigung
|
||||
:::note[Vereinigung]
|
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|
||||
$$
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||||
A \cup B \coloneqq \{ x\ |\ x \in A \vee x \in B \}
|
||||
@@ -165,7 +165,7 @@ Zugehöriges Venn-Diagramm:
|
||||
|
||||

|
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|
||||
##### Beispiele
|
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##### Beispiele {/* #beispiele-4 */}
|
||||
Gegeben seien $A = \{ a, b, c \}$ und $B = \{ b, c, d \}$.
|
||||
Dann ist $A \cup B = \{ a, b, c, d \}$.
|
||||
|
||||
@@ -176,10 +176,10 @@ Gegeben seien $A = \{ a, b, c \}$ und $B = \{ a, b, c \}$.
|
||||
Dann ist $A \cup B = \{ a, b, c \} = A = B$.
|
||||
Die beiden Mengen $A$ und $B$ sind gleich - entsprechend auch deren Vereinigung.
|
||||
|
||||
#### Komplement
|
||||
#### Komplement {/* #komplement */}
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||||
Das *Komplement* einer Menge besteht gerade aus den Elementen, die nicht in der Menge $A$ liegen, also alles andere außer die Menge $A$.
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||||
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||||
:::note Komplement
|
||||
:::note[Komplement]
|
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||||
$$
|
||||
\overline{A} = A^\complement \coloneqq \{ x\ |\ \neg (x \in A) \} = \{ x\ |\ x \notin A \}
|
||||
@@ -192,7 +192,7 @@ Zugehöriges Venn-Diagramm:
|
||||
|
||||

|
||||
|
||||
##### Beispiele
|
||||
##### Beispiele {/* #beispiele-5 */}
|
||||
Gegeben seien $M = \{ a, b, c, d, e \}$ und $A = \{ b, c, d \}$.
|
||||
Dann ist $\overline{A} = \{ a, e \}$.
|
||||
Hier ist es wichtig, dass wir $A$ in einen Bezug zu einer anderen "Übermenge" $M$ setzen.
|
||||
@@ -202,11 +202,11 @@ Die Menge $A$ ist ein Teil des Universums $M$.
|
||||
Gegeben sei das Universum $A = \{ b, c, d \}$.
|
||||
Dann ist $\overline{A} = \emptyset$.
|
||||
|
||||
#### Differenz
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||||
#### Differenz {/* #differenz */}
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||||
Wenn man zwei Mengen hat und man möchte eine Menge bilden, die nur die Elemente enthält, die in einer Menge vorkommen,
|
||||
aber ohne die Elemente, die auch in der anderen liegen, dann ist das die *Differenzmenge* oder *Mengendifferenz*.
|
||||
|
||||
:::note Differenz
|
||||
:::note[Differenz]
|
||||
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||||
$$
|
||||
A \setminus B \coloneqq \{ x\ |\ x \in A \wedge x \notin B \}
|
||||
@@ -223,7 +223,7 @@ Zugehöriges Venn-Diagramm:
|
||||
Für die Differenz und das Komplement gilt eine besondere Beziehung:
|
||||
Sei $M$ das Universum und $A$ Teil des Universums, dann gilt: $M \setminus A = \overline{A}$.
|
||||
|
||||
##### Beispiele
|
||||
##### Beispiele {/* #beispiele-6 */}
|
||||
Gegeben seien $A = \{ a, b, c, d \}$ und $B = \{ b, c, d, e \}$.
|
||||
Dann ist $A \setminus B = \{ a \}$.
|
||||
|
||||
@@ -236,10 +236,10 @@ Dann ist $M \setminus A = \{ a, d \} = \overline{A}$.
|
||||
Die Mengenoperationen wurden anhand Mengen 1. Stufe eingeführt, wie es die Symboliken erahnen lassen.
|
||||
Jedoch gelten diese auch für Mengen höherer Stufen.
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||||
|
||||
### Rechenregeln für Mengenoperationen
|
||||
### Rechenregeln für Mengenoperationen {/* #rechenregeln-für-mengenoperationen */}
|
||||
Für die Mengenoperationen gibt es gewisse Rechenregeln, die hier nun vorgestellt werden sollen.
|
||||
|
||||
:::tip Rechenregeln für Mengenoperationen
|
||||
:::tip[Rechenregeln für Mengenoperationen]
|
||||
|
||||
1. $$
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||||
\begin{align*}
|
||||
@@ -294,7 +294,7 @@ so ist es keineswegs sicher, dass es im Allgemeinen gilt.
|
||||
In der Mathematik muss man auch solche Kleinigkeiten beweisen.
|
||||
Also folgt an dieser Stelle ein erster Beweis für die Assoziativität des Durchschnitts:
|
||||
|
||||
#### Beweis
|
||||
#### Beweis {/* #beweis */}
|
||||
Zu zeigen ist: $(A \cap B) \cap C = A \cap (B \cap C)$
|
||||
$$
|
||||
\begin{alignat*}{2}
|
||||
@@ -313,13 +313,13 @@ Das $\blacksquare$ markiert schließlich das Ende des Beweises.
|
||||
|
||||
Nach ähnlichem Schema können nun auch die anderen Regeln bewiesen werden.
|
||||
|
||||
### Teilmenge
|
||||
### Teilmenge {/* #teilmenge */}
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||||
In den Beispielen beim [Komplement](#beispiele-5) tauchte folgender Satz auf:
|
||||
> Die Menge $A$ ist ein Teil des Universums $M$.
|
||||
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||||
Dieses Wort "Teil" lässt sich wie folgt definieren:
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||||
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||||
:::note Inklusion
|
||||
:::note[Inklusion]
|
||||
|
||||
Seien $M, A$ Mengen.
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||||
- $A \subseteq M \coloneqq \forall x \colon x \in A \rightarrow x \in M$
|
||||
@@ -332,7 +332,7 @@ für $A \subset M$ spricht man "$A$ ist *echte Teilmenge* von $M$"
|
||||
Eine Teilmenge $A$ ist also mit ihren Elementen ganz und gar in ihrer *Obermenge* $M$ enthalten.
|
||||
Man bezeichnet diese Teilmengenbeziehung auch als *Inklusion*.
|
||||
|
||||
#### Beispiele
|
||||
#### Beispiele {/* #beispiele-7 */}
|
||||
Gegeben seien $M = \{ a, b, c, d \}$ und $A = \{ a, b \}$.
|
||||
Dann gilt $A \subseteq M$.
|
||||
Es gilt sogar $A \subset M$.
|
||||
@@ -343,13 +343,13 @@ Dann gilt $A \subseteq M$, aber nicht $A \subset M$.
|
||||
Gegeben seien $M = \{ a, b, c, d \}$ und $A = \{ e, f, g \}$.
|
||||
Dann gilt $A \not\subseteq M$.
|
||||
|
||||
### Verband
|
||||
### Verband {/* #verband */}
|
||||
In der Mathematik untersucht man viele Strukturen.
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||||
Strukturen sind dabei meist eine Menge mit zusätzlichen Dingen, wie Operationen.
|
||||
Die formale Definition einer ($n$-stelligen) Operation erfolgt später.
|
||||
Hier sei nur gesagt, dass $\cap$ und $\cup$ *zweistellige Operationen* sind.
|
||||
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||||
:::note Verband
|
||||
:::note[Verband]
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Seien $\mathfrak{M}$ Menge und $\cap, \cup$ zweistellige Operationen in $\mathfrak{M}$.
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@@ -371,11 +371,11 @@ Wie diese Operation aussieht ist egal.
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Es kann also auch eine völlig andere Operation gewählt werden, solange sie die Rechenregeln erfüllt ist es ein Verband.
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$\cap$ und $\cup$ stehen also lediglich für ein Symbol, das gegen ein anderes Symbol und entsprechender Bedeutung ausgetauscht werden kann.
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### Potenzmenge
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### Potenzmenge {/* #potenzmenge */}
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Eine wichtige Menge (mindestens) zweiter Stufe ist die *Potenzmenge*.
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Die *Menge aller Teilmengen*.
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:::note Potenzmenge
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:::note[Potenzmenge]
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Sei $M$ Menge, dann heißt $2^M = \mathcal{P}(M) = \{ A\ |\ A \subseteq M \}$ *Potenzmenge* von $M$.
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@@ -384,7 +384,7 @@ Die Bezeichnung $2^M$ kommt daher, da die Anzahl der Elemente in der Potenzmenge
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Wenn also $M$ drei Elemente enthält, dann hat $\mathcal{P}(M)$ $2^3 = 8$ Elemente.
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Die Anzahl der Elemente einer Menge wird im Abschnitt [Endlichkeit und Kardinalzahlen](./endlichkeit) weiter thematisiert.
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#### Beispiele
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#### Beispiele {/* #beispiele-8 */}
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Gegeben sei $M = \{ a, b, c \}$.
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Dann ist $\mathcal{P}(M) = \{ \emptyset, \{a\}, \{b\}, \{c\}, \{a, b\}, \{a, c\}, \{b, c\}, M \}$ Potenzmenge von $M$.
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||||
Man beachte, dass insbesondere auch die leere Menge $\emptyset$ und die Menge $M$ selbst Teilmengen von $M$ sind.
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@@ -5,7 +5,7 @@ sidebar_position: 1
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---
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# Mengenlehre
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## Themen
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## Themen {/* #themen */}
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In diesem Teil möchte ich über folgende Themen sprechen:
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1. [Elemente der Logik](logik)
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@@ -18,7 +18,7 @@ In diesem Teil möchte ich über folgende Themen sprechen:
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4. [Verallgemeinerte mengentheoretische Relationen](verallgemeinerte_relationen)
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5. [Endlichkeit und Kardinalzahlen](endlichkeit)
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## Über die Mengenlehre
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## Über die Mengenlehre {/* #über-die-mengenlehre */}
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Die Logik und die Mengenlehre sind eng miteinander verknüpft und bilden die allgemeinen Grundlagen der Mathematik.
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Sie wurde von [Georg Cantor](https://de.wikipedia.org/wiki/Georg_Cantor) im 19. Jahrh. begründet.
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||||
Cantor definierte dabei, was man unter einer *Menge* versteht und untersuchte diese Strukturen dann, u.a. die *Mächtigkeit* von Mengen.
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@@ -35,8 +35,8 @@ Allerdings führte das Cantor'sche Modell der Mengenlehre, auch *naive Mengenleh
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||||
Die heutige Mathematik beruht auf einer axiomatisierten Mengenlehre und wird auch *Zermelo-Fraenkel-Mengenlehre mit Auswahlaxiom* genannt.
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||||
Doch ist die naive Mengenlehre ein Teil der ZFC-Mengenlehre (**Z**ermelo, **F**raenkel, Axiom of **C**hoice) und daher nach wie vor ein einfacher und guter Zugang.
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## Naive Mengenlehre nach Cantor
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:::note Menge
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## Naive Mengenlehre nach Cantor {/* #naive-mengenlehre-nach-cantor */}
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:::note[Menge]
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Unter einer *Menge* verstehen wir jede Zusammenfassung $M$ von bestimmten wohlunterschiedenen Objekten $m$
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unserer Anschauung oder unseres Denkens zu einem Ganzen.
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@@ -47,26 +47,26 @@ Mengen werden dabei mit den *Mengenklammern* $\{$ und $\}$ aufgeschrieben.
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||||
Außerdem wird das Symbol $\in$ dafür verwendet um zu beschreiben, dass ein *Element* $m$ zu einer Menge $M$ gehört: $m \in M$.
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||||
Dagegen wird $\notin$ dafür verwendet, um zu beschreiben, dass ein Element $n$ nicht zur Menge $M$ gehört: $n \notin M$.
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### Beispiele für Mengen
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#### Ziffern 0 bis 5
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### Beispiele für Mengen {/* #beispiele-für-mengen */}
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#### Ziffern 0 bis 5 {/* #ziffern-0-bis-5 */}
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Die Menge der Ziffern *0* bis *5*:
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$$
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Z = \{ 0, 1, 2, 3, 4, 5 \}
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$$
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||||
Dabei gilt z.B. $1 \in Z$ und $4 \in Z$, aber nicht $8 \in Z$, also $8 \notin Z$.
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#### Ballarten
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#### Ballarten {/* #ballarten */}
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Folgendes könnte eine Menge von verschiedenen, aber nicht allen Ballarten sein:
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$$
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B = \{ \text{Fußball}, \text{Tennisball}, \text{Baseball} \}
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$$
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||||
Es gilt z.B. $\text{Fußball} \in B$ und $\text{Basketball} \notin B$.
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||||
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||||
### Antinomien
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### Antinomien {/* #antinomien */}
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||||
Diese *naive* Auffassung von Menge birgt allerdings Widersprüche, auch *Antinomien* genannt.
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||||
#### Russell'sche Menge
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:::note Russell'schen Menge
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||||
#### Russell'sche Menge {/* #russellsche-menge */}
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:::note[Russell'schen Menge]
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||||
Menge aller Mengen, die sich nicht selbst als Element enthalten.
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@@ -77,7 +77,7 @@ $$$
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A \in X \text{ genau dann, wenn } A \notin A
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$$$
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:::danger Aber gilt nun $X \in X$?
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:::danger[Aber gilt nun $X \in X$?]
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Für $A \coloneqq X$ erhält man den Widerspruch
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$$
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@@ -90,10 +90,10 @@ Das funktioniert eben nicht: Wenn die Menge $X$ in $X$ selbst als Element liegt,
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||||
da wir die Menge $X$ ja gerade so definiert haben, dass sie nur die Mengen enthält, die sich nicht selbst enthalten.
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||||
Andersherum heißt es, dass wenn $X$ nicht in $X$ ist, dann müsste sie in $X$ liegen wegen der Definition von $X$.
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||||
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||||
#### Barbier von Sevilla
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#### Barbier von Sevilla {/* #barbier-von-sevilla */}
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Ein anderes Beispiel ist die Anekdote vom *Barbier von Sevilla*, die ebenfalls von Russell stammt.
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:::note Barbier von Sevilla
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:::note[Barbier von Sevilla]
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Der Barbier $B$ ist derjenige Mann von Sevilla, der genau die Männer $M$ von Sevilla rasiert, die sich nicht selbst rasieren.
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@@ -108,7 +108,7 @@ $$$
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||||
M \in B \text{ genau dann, wenn } M \notin M
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$$$
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:::danger Rasiert der Barbier sich selbst?
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:::danger[Rasiert der Barbier sich selbst?]
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Für $M \coloneqq B$ erhält man den Widerspruch
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$$
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@@ -9,8 +9,8 @@ d.h. sie sind einfach in der Menge ohne Bedeutung und ohne Reihenfolge.
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Manchmal benötigt man jedoch so etwas wie eine Reihenfolge oder
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möchte Mengen miteinander in eine gewisse Verbindung bringen, ohne sie einfach nur zu Vereinigen.
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## Kartesisches Produkt
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:::note Geordnete Paare
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## Kartesisches Produkt {/* #kartesisches-produkt */}
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:::note[Geordnete Paare]
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Ein *geordnetes Paar* (*2-Tupel*) mit den Elementen $a$ und $b$ ist wie folgt als Menge definiert:
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$$
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@@ -26,7 +26,7 @@ Ein Verband haben wir als ein *Tripel* eingeführt.
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||||
Ein Tripel ist ein 3-Tupel.
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Allgemein lassen sich rekursiv n-Tupel wie folgt definieren:
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:::note n-Tupel
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:::note[n-Tupel]
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- 1-Tupel: $(x_1) = \{ x_1 \}$
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||||
- 2-Tupel: $(x_1, x_2) = \{ \{x_1, x_2\}, \{x_1\} \}$
|
||||
@@ -54,7 +54,7 @@ Wir wollen es an dieser Stelle allerdings dabei belassen und nehmen es einfach h
|
||||
Man kann nun Tupel zu einer Menge zusammenfassen.
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||||
Die Menge aller Tupel von Mengen nennt man *kartesisches Produkt*:
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:::note Kartesisches Produkt
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:::note[Kartesisches Produkt]
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Seien $A$ und $B$ Mengen, dann ist das *kartesische Produkt* der Mengen $A$ und $B$ definiert als
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$$
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@@ -70,18 +70,18 @@ erhalten wir die *n-fache kartesische Potenz*.
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:::
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## Relationen
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## Relationen {/* #relationen */}
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Das kartesische Produkt erlaubt es uns jetzt Paare in einer Menge zusammenzufassen.
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||||
Daraus können wir nun eine Teilmenge betrachten.
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:::note Relation
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||||
:::note[Relation]
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Seien $A$, $B$ Mengen.
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Man nennt $R$ *Relation* oder *Korrespondenz* __aus__ $A$ __in__ $B$ $\coloneqq\ R \subseteq A \times B$
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|
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:::
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||||
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||||
#### Beispiele
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#### Beispiele {/* #beispiele */}
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||||
Nehmen wir eine Menge mit drei Elementen $A = \{a_1, a_2, a_3\}$ und bilden alle möglichen Paare.
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||||
Diese Paare fassen wir nun in einer Menge zusammen:
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$$
|
||||
@@ -110,10 +110,10 @@ Dennoch sollte man darauf achten, ob man gerade mit einer echten Funktion oder n
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wenn man mit diesen Begriffen jongliert.
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||||
Funktionen werden aber sehr bald schon eingeführt.
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||||
### Definitions- und Wertebereich
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### Definitions- und Wertebereich {/* #definitions--und-wertebereich */}
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||||
Es ist sinnvoll Mengen zu definieren, die nur die Elemente ersten oder die zweiten Elemente einer Relation erfasst:
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||||
:::note Definitions- und Wertebereich
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||||
:::note[Definitions- und Wertebereich]
|
||||
|
||||
- *Definitionsbereich* von $R$:
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||||
$$
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||||
@@ -128,7 +128,7 @@ Es ist sinnvoll Mengen zu definieren, die nur die Elemente ersten oder die zweit
|
||||
|
||||
:::
|
||||
|
||||
#### Beispiele
|
||||
#### Beispiele {/* #beispiele-1 */}
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||||
Gegeben sei $A = \{1, 2, 3, 4, 5\}$, $B = \{a, b, c, d\}$ und $R = \{(1,a), (1,d), (2,b), (3,b), (4,d)\} \subseteq A \times B$.
|
||||
Dann sind:
|
||||
- $D(R) = \{ 1, 2, 3, 5 \}$
|
||||
@@ -156,7 +156,7 @@ Dann sind:
|
||||
|
||||
Je nachdem, ob der Definitions- oder Wertebereich die gesamte Menge $A$ bzw. $B$ umfasst gibt es verschiedene Sprechweisen.
|
||||
|
||||
:::note Sprechweisen
|
||||
:::note[Sprechweisen]
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||||
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||||
$R$ ist Relation
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||||
- "*__von__* $A$ *in* $B$" $\coloneqq\ D(R) = A$
|
||||
@@ -168,7 +168,7 @@ $R$ ist Relation
|
||||
Wenn nun eine Relation gegeben ist, dann möchte man vielleicht die Frage stellen "Welche $y$-Werte werden für ein $x$ angenommen?"
|
||||
und möchte dies formal ausdrücken bzw. aufschreiben, ohne dabei immer die Tupel angeben zu müssen.
|
||||
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||||
:::note Schreibweise 1
|
||||
:::note[Schreibweise 1]
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||||
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||||
Sei $R$ Relation.
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$$
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||||
@@ -177,7 +177,7 @@ $$
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||||
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:::
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||||
|
||||
#### Beispiele
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#### Beispiele {/* #beispiele-2 */}
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||||
Gegeben sei $A = \{1, 2, 3, 4, 5\}$, $B = \{a, b, c, d\}$ und $R = \{(1,a), (1,d), (2,b), (3,b), (4,d)\} \subseteq A \times B$.
|
||||
Dann ist:
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||||
$$
|
||||
@@ -197,7 +197,7 @@ Man erkennt an diesem Beispiel schon einen gewissen Aufbau: "$x$ ist verwandt mi
|
||||
Häufig schreibt man in so einem Fall also nicht $(x,y) \in R$ oder $R(x) = \{y, (\dots)\}$, sondern zieht die
|
||||
Relationsbezeichnung in die Mitte:
|
||||
|
||||
:::note Schreibweise 2
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||||
:::note[Schreibweise 2 (Infix-Schreibweise)]
|
||||
|
||||
Sei $R$ Relation.
|
||||
$$
|
||||
@@ -206,7 +206,7 @@ $$
|
||||
|
||||
:::
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||||
|
||||
#### Beispiele
|
||||
#### Beispiele {/* #beispiele-3 */}
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||||
Sei $R$ jeweils die Relation in den Stichpunkten.
|
||||
Statt $x R y$ schreibt man in konkreten Fällen dann:
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||||
- $x$ ist verwandt mit $y$
|
||||
@@ -219,10 +219,10 @@ Wir werden uns später noch mit Ordnungsrelationen und Operationen beschäftigen
|
||||
Aber an dieser Stelle sind es nur symbolische Beispiele, wieso es sinnvoll ist, manche Relationen in dieser Schreibweise zu präsentieren.
|
||||
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||||
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||||
### Verkettung und Inverse
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||||
### Verkettung und Inverse {/* #verkettung-und-inverse */}
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||||
Man kann auch zwei Relationen kombinieren, sofern diese *in* und *aus* den gleichen Mengen korrespondieren - in dieser Reihenfolge.
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||||
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||||
:::note Verkettung / Relationenprodukt
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:::note[Verkettung / Relationenprodukt]
|
||||
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Seien $R \subseteq A \times B$ und $K \subseteq B \times C$ Relationen.
|
||||
Dann ist die Verkettung von $R$ mit $K$ definiert als:
|
||||
@@ -233,7 +233,7 @@ Also ist $R \circ K \subseteq A \times C$.
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|
||||
:::
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||||
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||||
#### Beispiele
|
||||
#### Beispiele {/* #beispiele-4 */}
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||||
Gegeben seien $A = \{1, 2, 3, 4, 5\}$, $B = \{a, b, c, d\}$ und $C = \{\alpha, \beta, \gamma\}$.
|
||||
$R = \{(1,a), (1,d), (2,b), (3,b), (4,d)\} \subseteq A \times B$ und
|
||||
$K = \{(a, \alpha), (a, \beta), (a, \gamma), (b, \beta), (c, \alpha)\} \subseteq B \times C$ seien Relationen.
|
||||
@@ -256,7 +256,7 @@ Relationen kann man auch umkehren.
|
||||
Die Rolle der ersten Elemente eines Tupels vertauscht sich dann mit den zweiten Elementen.
|
||||
Das heißt, wenn $x$ mit $y$ in Relation steht, also $(x,y) \in R$, dann ist das *Inverse* dazu $(y,x) \in R^{-1}$.
|
||||
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||||
:::note Inverse Relation
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||||
:::note[Inverse Relation]
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||||
Gegeben sei $R \subseteq A \times B$
|
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$$
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||||
@@ -268,7 +268,7 @@ ist die *inverse Relation* zu $R$.
|
||||
Man beachte, dass sich entsprechend das kartesische Produkt umdreht.
|
||||
Also wenn $R \subseteq A \times B$, dann ist $R^{-1} \subseteq B \times A$.
|
||||
|
||||
#### Beispiele
|
||||
#### Beispiele {/* #beispiele-5 */}
|
||||
Gegeben seien $A = \{1, 2, 3, 4, 5\}$, $B = \{a, b, c, d\}$ und $R = \{(1,a), (1,d), (2,b), (3,b), (4,d)\} \subseteq A \times B$.
|
||||
Das Inverse $R^{-1}$ von $R$ ist jetzt jedes Paar aus $R$ umgedreht:
|
||||
$$
|
||||
@@ -279,7 +279,7 @@ Veranschaulicht:
|
||||

|
||||
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||||
Für die Verkettung und das Inverse gelten nun folgende Eigenschaften:
|
||||
:::tip Sätze über Verkettung und Inverse von Relationen
|
||||
:::tip[Sätze über Verkettung und Inverse von Relationen]
|
||||
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||||
1. Die Verkettung ist assoziativ: $(R \circ K) \circ F = R \circ (K \circ F )$
|
||||
2. $(R^{-1})^{-1} = R$
|
||||
@@ -295,7 +295,7 @@ Trivial ist eine oft benutzte Bezeichnung in der Mathematik, wenn etwas offensic
|
||||
also so leicht, dass man keinen extra beweis dafür angibt - dennoch gibt es Fallen und es sollte nicht leichtfertig benutzt werden.
|
||||
In diesem Fall mache man sich klar, dass 2. wirklich gilt und beweise es sogar.
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||||
|
||||
#### Beweis von 3
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||||
#### Beweis von 3 {/* #beweis-von-3 */}
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||||
Der dritte Satz ist eine schöne Beziehung zwischen Verkettung und den inversen Relationen.
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$$
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\begin{alignat*}{2}
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@@ -8,10 +8,10 @@ Eine der wichtigsten Relationen überhaupt stellen die *Abbildungen* da.
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Sie tauchen überall in der Mathematik auf und in der Realität lassen sich viele Probleme durch diese
|
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speziellen Relationen darstellen.
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## Funktionen
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## Funktionen {/* #funktionen */}
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Bevor wir uns den Abbildungen widmen, definieren wir die Eindeutigkeit:
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:::note Eindeutigkeit
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:::note[Eindeutigkeit]
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||||
Eine Relation $R \subseteq A \times B$ ist *eindeutig*, wenn
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$$
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@@ -30,7 +30,7 @@ Bei der Eindeutigkeit ist es egal, wie viele Pfeile rechts auf ein Element zugeh
|
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||||
:::note Abbildung / Funktion
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:::note[Abbildung / Funktion]
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$f$ ist *Abbildung* oder *Funktion* von $A$ in $B$ $:\Leftrightarrow$
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||||
- $f$ ist Relation, also $f \subseteq A \times B$
|
||||
@@ -50,7 +50,7 @@ Eine Funktion ordnet also jedem Element aus $A$ genau ein $y$ aus $B$ zu.
|
||||
|
||||
In der Analysis und auch in anderen mathematischen Gebieten findet man häufig eine alternative textliche Einführung:
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||||
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||||
:::note Alternative Definition
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||||
:::note[Alternative Definition]
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Eine Abbildung oder eine Funktion einer Menge $A$ in eine Menge $B$ ordnet jedem Element $x \in A$ genau ein Element $y \in B$ zu.
|
||||
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||||
@@ -59,7 +59,7 @@ Bei dieser Definition wird komplett auf die mengentheoretische Begriffe wie *geo
|
||||
Erst aufbauend darauf wird dann mengentheoretisch der *Graph der Funktion* definiert als $G_f \coloneqq \{(x,f(x))\ |\ x \in A \wedge f(x) \in B\} \subseteq A \times B$.
|
||||
Aus mengentheoretischer Sicht stimmen in diesen Fällen die Begriffe "Funktion" und "Graph der Funktion" überein.
|
||||
|
||||
#### Beispiele
|
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#### Beispiele {/* #beispiele */}
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||||
Gegeben seien $A = \{1, 2, 3, 4, 5\}$ und $B = \{a, b, c, d\}$.
|
||||
Eine Abbildung $f \colon A \rightarrow B$ können dann sein:
|
||||
- $f = \{(1,b)\}$
|
||||
@@ -70,7 +70,7 @@ Eine Abbildung $f \colon A \rightarrow B$ können dann sein:
|
||||
Wenn man eine rechnerische Vorschrift (*Abbildungsvorschrift*) angeben möchte, wie ein $y$ zu einem $x$ berechnet werden soll,
|
||||
dann schreibt man Abbildungen so:
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||||
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||||
:::note Schreibweisen
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:::note[Schreibweisen]
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||||
$$
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||||
f \colon A \rightarrow B,\ x \mapsto f(x)
|
||||
@@ -84,7 +84,7 @@ wobei anstelle $f(x)$ dann z.B. eine *Funktionsgleichung* tritt.
|
||||
|
||||
:::
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||||
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||||
#### Beispiele
|
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#### Beispiele {/* #beispiele-1 */}
|
||||
- $f \colon \mathbb{R} \rightarrow \mathbb{R},\ x \mapsto x^2 \quad$ für eine Parabel
|
||||
- $f \colon \begin{cases}
|
||||
\mathbb{N} \rightarrow \mathbb{R}\\
|
||||
@@ -94,7 +94,7 @@ wobei anstelle $f(x)$ dann z.B. eine *Funktionsgleichung* tritt.
|
||||
Es werden noch mehr unterschiedliche Darstellungsformen für Funktionen auftauchen, je nachdem wie es gerade angebracht ist.
|
||||
Bis dahin sollten einem die Begriffe allerdings so vertraut vorkommen, dass eine genaue Definition oder Einführung nicht notwendig ist.
|
||||
|
||||
## Grundlegende Eigenschaften von Funktionen
|
||||
## Grundlegende Eigenschaften von Funktionen {/* #grundlegende-eigenschaften-von-funktionen */}
|
||||
Die *Verkettung*, oder auch *Komposition*, $f \circ g \colon A \rightarrow C$ von Funktionen $f \colon A \rightarrow B$ und $g \colon B \rightarrow C$ ist wieder eine Funktion.
|
||||
Für die Komposition gilt $f \circ g = g(f(x))$.
|
||||
In anderer Literatur kann es sein, dass die Komposition anders definiert ist und dann $f \circ g = f(g(x))$ gilt.
|
||||
@@ -103,7 +103,7 @@ Jedoch ist das *Inverse* $f^{-1}$ einer Funktion $f$ im Allgemeinen keine Funkti
|
||||
|
||||
Zwei Funktionen $f$ und $g$ sind gleich $f=g$, wenn für alle $x$ gilt $f(x) = g(x)$.
|
||||
|
||||
:::note Injektivität, Surjektivität, Bijektivität
|
||||
:::note[Injektivität, Surjektivität, Bijektivität]
|
||||
|
||||
Sei $f: A \rightarrow B$ eine Funktion.
|
||||
- $f$ heißt *injektiv* (*eineindeutig*) $\coloneqq\ \forall x,x' \in A \colon f(x) = f(x') \rightarrow x = x'$
|
||||
@@ -132,7 +132,7 @@ Es darf also kein Element aus $B$ frei bleiben und es darf nur genau ein Pfeil p
|
||||
Dass dabei $A$ und $B$ gleich viele Elemente haben müssen ist kein Zufall.
|
||||
Welche Rolle bijektive Abbildungen bei der *Kardinalität* ("Größe") von Mengen haben, wird im Kapitel [Endlichkeit und Kardinalzahlen](../endlichkeit) erklärt.
|
||||
|
||||
#### Beispiele
|
||||
#### Beispiele {/* #beispiele-2 */}
|
||||
Gegeben sei $f \colon \mathbb{N} \rightarrow \mathbb{N},\ n \mapsto f(n)$.
|
||||
Betrachten verschiedene Funktionsgleichungen für $f(n)$:
|
||||
- $f(n) \coloneqq n+1 \quad$ (*Nachfolgerfunktion*) ist injektiv, aber nicht surjektiv, da $0 \notin W(f)$
|
||||
@@ -155,7 +155,7 @@ Eingangs wurde erwähnt:
|
||||
|
||||
Im Falle einer bijektiven Abbildung $f$ ist $f^{-1}$ allerdings eine Abbildung und man nennt diese dann *Umkehrabbildung* oder *Umkehrfunktion*.
|
||||
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||||
#### Beispiele
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#### Beispiele {/* #beispiele-3 */}
|
||||
Bei einer bijektiven Abbildung, die durch eine Funktionsgleichung $y = f(x)$ gegeben ist, kann man die Umkehrabbildung einfach dadurch berechnen,
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||||
dass man die Funktionsgleichung nach $x$ umstellt.
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Man hat dann einen Ausdruck der Form $x = g(y) = f^{-1}(y)$.
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@@ -176,7 +176,7 @@ $$
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\end{alignat*}
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$$
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||||
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## Erweiterung von Abbildungen
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## Erweiterung von Abbildungen {/* #erweiterung-von-abbildungen */}
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Gegeben seien $S$ als die Menge aller Schulkinder und $K$ als die Menge aller Klassen einer Schule.
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Als Abbildung definieren $k: S \rightarrow K$, die jedem Schulkind die eigene Klasse zuordnet.
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Der Direktor hat nun eine Liste von Schulkindern, mit denen er zusammen sprechen möchte.
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@@ -192,7 +192,7 @@ Der Direktor hat eine Liste von Klassen und möchte nun wissen, welche Schulkind
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Formal lässt sich das so auffassen:
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:::note Erweiterung
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:::note[Erweiterung]
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Gegeben seien eine Abbildung $f \colon A \rightarrow B$ und die Teilmengen $X \subseteq A$ und $Y \subseteq B$.
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@@ -212,7 +212,7 @@ Häufig schreibt man statt $\widehat{f}$ auch wieder nur $f$ bzw. für $\widehat
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Eine Verwechslung ist ausgeschlossen, da die Abbildung $f$ ein Element entgegennimmt,
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während die Erweiterung von $f$ eine Menge entgegennimmt.
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#### Beispiele
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#### Beispiele {/* #beispiele-4 */}
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Gegeben sei $f \colon \{1, 2, 3\} \rightarrow \{a, b, c, d\}$ mit $f(1) = a,\ f(2) = c,\ f(3) = a$.
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Dann sind bspw.:
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- $\widehat{f}(\emptyset) = f(\emptyset) = \emptyset$
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@@ -227,12 +227,12 @@ und
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- $\widehat{f^{-1}}(\{b, d\}) = f^{-1}(\{b, d\}) = \emptyset$
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- $f^{-1}(\{a, b, c, d\}) = f^{-1}(D(f^{-1})) = \{ 1, 2, 3 \} = W(f^{-1})$
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## Operationen
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## Operationen {/* #operationen */}
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Im Kapitel [Kartesisches Produkt](kartesisches_produkt_relationen#kartesisches-produkt) wurde bereits die *kartesische Potenz* eingeführt.
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Mit den kartesischen Potenzen führen wir nun eine weitere wichtige Klasse von Abbildungen ein, die *Operationen* oder *Verknüpfungen*.
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Diese spielen in der Algebra eine wichtige Rolle.
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:::note Operation oder Verknüpfung
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:::note[Operation oder Verknüpfung]
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$f$ heißt *innere $n$-stellige algebraische Operation* $\coloneqq\ f \colon A^n \rightarrow A$.
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@@ -247,7 +247,7 @@ $2$-stellige Relationen heißen auch *binäre Relationen*.
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||||
Entsprechend heißen $2$-stellige Operationen auch binäre Operation.
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Bereits im Kapitel [Verband](../mengen#verband) wurden zweistellige Operationen das erste Mal genannt.
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#### Beispiele
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#### Beispiele {/* #beispiele-5 */}
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||||
Aus dem Kapitel [Verband](../mengen#verband) wissen wir, dass $\cap$ und $\cup$ zweistellige Operationen für eine Menge $A$ sind:
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- $\cap \colon \mathcal{P}^2(A) \rightarrow \mathcal{P}(A)$
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||||
- $\cup \colon \mathcal{P}^2(A) \rightarrow \mathcal{P}(A)$
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@@ -10,7 +10,7 @@ Die Äquivalenzrelationen und die mit diesen eng zusammenhängenden *Äquivalenz
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# Äquivalenzrelationen
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Bevor wir die Äquivalenzrelationen formal einführen, widmen wir uns erst nochmal ein paar wichtige Einordnungen Relationen betreffend.
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:::note Reflexivität / Symmetrie / Transitivität
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:::note[Reflexivität, Symmetrie und Transitivität]
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Sei $M$ eine Menge und $\varrho \subseteq M \times M$ eine Relation.
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||||
- $\varrho$ heißt *reflexiv* $:\Leftrightarrow \forall x \in M \colon (x,x) \in \varrho$
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||||
@@ -19,7 +19,7 @@ Sei $M$ eine Menge und $\varrho \subseteq M \times M$ eine Relation.
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||||
:::
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||||
#### Beispiele
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#### Beispiele {/* #beispiele */}
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||||
Gegeben sei die Menge $M = \{a,b,c\}$.
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||||
- $\varrho = \{(a,a), (b,b), (c,c), (a,b), (a,c)\}$ ist reflexiv,
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||||
da die Paare $(a,a)$, $(b,b)$ und $(c,c)$ in $\varrho$ sind.\
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||||
@@ -35,13 +35,13 @@ Gegeben sei die Menge $M = \{a,b,c\}$.
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||||
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||||
Eine Relation, die nun all diese drei Eigenschaften zugleich erfüllt nennt sich *Äquivalenzrelation*.
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||||
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||||
:::note Äquivalenzrelation
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||||
:::note[Äquivalenzrelation]
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||||
Sei $M$ eine Menge und $\varrho \subseteq M \times M$ eine Relation.
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||||
$\varrho$ heißt *Äquivalenzrelation*, falls $\varrho$ reflexiv, symmetrisch und transitiv ist.
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:::
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#### Beispiele
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#### Beispiele {/* #beispiele-1 */}
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Die wohl bekannteste Äquivalenzrelation auf jeder Menge $M$ ist die Gleichheit $=$ mit ihren üblichen Eigenschaften.
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||||
Äquivalenz in der Logik ist ebenfalls eine Äquivalenzrelation.
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+14
-8
@@ -5,7 +5,7 @@ import remarkMath from 'remark-math';
|
||||
import rehypeKatex from 'rehype-katex';
|
||||
|
||||
const lightCodeTheme = require('prism-react-renderer').themes.github;
|
||||
const darkCodeTheme = require('prism-react-renderer').themes.dracula;
|
||||
const darkCodeTheme = require('prism-react-renderer').themes.catppuccin;
|
||||
|
||||
/** @type {import('@docusaurus/types').Config} */
|
||||
export default {
|
||||
@@ -14,9 +14,14 @@ export default {
|
||||
url: 'https://www.niklas-birk.de',
|
||||
baseUrl: '/',
|
||||
onBrokenLinks: 'warn',
|
||||
onBrokenMarkdownLinks: 'warn',
|
||||
favicon: 'img/niklas-birk-icon.ico',
|
||||
|
||||
markdown: {
|
||||
hooks: {
|
||||
onBrokenMarkdownLinks: 'warn',
|
||||
}
|
||||
},
|
||||
|
||||
// GitHub pages deployment config.
|
||||
// If you aren't using GitHub pages, you don't need these.
|
||||
// organizationName: 'niklas', // Usually your GitHub org/user name.
|
||||
@@ -116,10 +121,10 @@ export default {
|
||||
{
|
||||
title: 'Socials',
|
||||
items: [
|
||||
{
|
||||
label: 'Twitter',
|
||||
href: 'https://twitter.com/theoremofnik',
|
||||
},
|
||||
// {
|
||||
// label: 'Twitter',
|
||||
// href: 'https://twitter.com/theoremofnik',
|
||||
// },
|
||||
{
|
||||
label: 'Mastodon',
|
||||
href: 'https://mathstodon.xyz/web/@SirNik',
|
||||
@@ -156,7 +161,7 @@ export default {
|
||||
copyright: `Copyright © ${new Date().getFullYear()} Niklas Birk. Built with Docusaurus.`,
|
||||
},
|
||||
prism: {
|
||||
theme: lightCodeTheme,
|
||||
theme: darkCodeTheme,
|
||||
darkTheme: darkCodeTheme,
|
||||
},
|
||||
}),
|
||||
@@ -171,6 +176,7 @@ export default {
|
||||
},
|
||||
],
|
||||
future: {
|
||||
experimental_faster: true,
|
||||
v4: true,
|
||||
faster: true,
|
||||
}
|
||||
};
|
||||
Generated
+4155
-3631
File diff suppressed because it is too large.
Load diff
+8
-8
@@ -14,21 +14,21 @@
|
||||
"write-heading-ids": "docusaurus write-heading-ids"
|
||||
},
|
||||
"dependencies": {
|
||||
"@docusaurus/core": "^3.7.0",
|
||||
"@docusaurus/faster": "^3.7.0",
|
||||
"@docusaurus/preset-classic": "^3.7.0",
|
||||
"@mdx-js/react": "^3.1.0",
|
||||
"@docusaurus/core": "^3.10.2",
|
||||
"@docusaurus/faster": "^3.10.2",
|
||||
"@docusaurus/preset-classic": "^3.10.2",
|
||||
"@mdx-js/react": "^3.1.1",
|
||||
"clsx": "^2.1.1",
|
||||
"hast-util-is-element": "^3.0.0",
|
||||
"prism-react-renderer": "^2.4.1",
|
||||
"react": "^19.0.0",
|
||||
"react-dom": "^19.0.0",
|
||||
"react": "^19.3.0",
|
||||
"react-dom": "^19.3.0",
|
||||
"rehype-katex": "^7.0.1",
|
||||
"remark-math": "^6.0.0"
|
||||
},
|
||||
"devDependencies": {
|
||||
"@docusaurus/module-type-aliases": "^3.7.0",
|
||||
"@docusaurus/types": "3.7.0"
|
||||
"@docusaurus/module-type-aliases": "^3.10.2",
|
||||
"@docusaurus/types": "^3.10.2"
|
||||
},
|
||||
"browserslist": {
|
||||
"production": [
|
||||
|
||||
+16
-7
@@ -27,12 +27,21 @@
|
||||
/*--ifm-color-primary-lighter: #32d8b4;*/
|
||||
/*--ifm-color-primary-lightest: #4fddbf;*/
|
||||
|
||||
--ifm-color-primary: #bd93f9; /* dracula purple */
|
||||
--ifm-color-primary-dark: #ffb86c; /* dracula orange */
|
||||
--ifm-color-primary-darker: #ff79c6; /* dracula pink */
|
||||
--ifm-color-primary-darkest: #ff5555; /* dracula red */
|
||||
--ifm-color-primary-light: #50fa7b; /* dracula green */
|
||||
--ifm-color-primary-lighter: #f1fa8c; /* dracula yellow */
|
||||
--ifm-color-primary-lightest: #8be9fd; /* dracula cyan */
|
||||
/*--ifm-color-primary: #bd93f9; !* dracula purple *!*/
|
||||
/*--ifm-color-primary-dark: #ffb86c; !* dracula orange *!*/
|
||||
/*--ifm-color-primary-darker: #ff79c6; !* dracula pink *!*/
|
||||
/*--ifm-color-primary-darkest: #ff5555; !* dracula red *!*/
|
||||
/*--ifm-color-primary-light: #50fa7b; !* dracula green *!*/
|
||||
/*--ifm-color-primary-lighter: #f1fa8c; !* dracula yellow *!*/
|
||||
/*--ifm-color-primary-lightest: #8be9fd; !* dracula cyan *!*/
|
||||
|
||||
--ifm-color-primary: #c6a0f6; /* catppuccin purple */
|
||||
--ifm-color-primary-dark: #f5a97f; /* catppuccin orange */
|
||||
--ifm-color-primary-darker: #f5bde6; /* catppuccin pink */
|
||||
--ifm-color-primary-darkest: #ed8796; /* catppuccin red */
|
||||
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|
||||
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|
||||
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|
||||
|
||||
--docusaurus-highlighted-code-line-bg: rgba(0, 0, 0, 0.3);
|
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}
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