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Dieses Buch behandelt in verständlicher und klarer Sprache den klassischen Inhalt einer "Analysis 1"-Vorlesung. Das Besondere dabei ist die Zusammensetzung des Autorenteams: zwei Promotions-Studenten und ein Professor. In die Darstellung der einzelnen Themen wie Folgen, unendliche Reihen, Stetigkeit, Differential- und Integralrechnung, fließen so einerseits die Erfahrungen eines Hochschullehrers - der die Vorlesung mehrmals gehalten hat - und andererseits die Erfahrungen ehemaliger Studenten über typische Schwierigkeiten beim Übergang von der Oberstufen- zur Hochschulmathematik ein.Die mathematisch exakt formulierten Sätze und Definitionen werden durch viele Beispiele, Erklärungen sowie Anschauungen aufgelockert, die das Behandelte greifbar machen und das Verständnis erleichtern. Historische Exkurse beleuchten die Entwicklung des Gebietes, sind harmonisch in den Text eingefügt und dienen der Motivation. Zudem fördern didaktisch aufbereitete Beweise den Einstieg in die mathematische Denkweise. Am Ende eines jeden Kapitels wird schließlich das Wichtigste noch einmal übersichtlich zusammengefasst. Auf Grund der zahlreichen Aufgaben samt Lösungsvorschlag eignet sich dieses Buch nicht nur zur Vorlesungsbegleitung, sondern auch zum Selbststudium und zur Prüfungsvorbereitung.Die ZielgruppenLehramtsstudierende der Mathematik sowie Bachelorstudierende der Mathematik, Physik und Informatik, aber auch Lehrerinnen und Lehrer an Gymnasien und Schülerinnen und Schüler der gymnasialen Oberstufe

Christoph Schäfer stellt die großartige Welt der Programmierung mit Python vor und ermöglicht einen schnellen Einstieg zur eigenständigen Entwicklung von Skripten. Er verweist darauf, wie die Programmiersprache Python sich in den letzten Jahren neben MATLAB und R als Standard an naturwissenschaftlichen Arbeitsplätzen in Forschung und Entwicklung etabliert hat, und zeigt, dass die große Popularität von Python sich in der leichten Erweiterbarkeit begründet: So lassen sich sehr einfach Module von anderen Entwicklern in eigenen Skripten und Programmen verwenden. Der Autor stellt insbesondere die Module NumPy, SciPy und Matplotlib vor, die Naturwissenschaftlern und Ingenieuren eine perfekte Entwicklungsumgebung für Wissenschaftliches und Technisches Rechnen, für Anwendungen in der Physik, Chemie, Biologie und Informatik bieten. Auch in den neuesten Applikationen in den hochaktuellen Gebieten Big Data Science und Machine Learning kommt Python zum Einsatz.Der Autor: Dr. Christoph Schäfer lehrt und forscht in der Abteilung Computational Physics am Institut für Astronomie und Astrophysik an der Eberhard Karls Universität Tübingen.

Dieses essential stellt praxisnah dar, wie den vielfältigen, zum Teil gegensätzlichen Herausforderungen des gymnasialen Lehramtsstudiums im Fach Mathematik begegnet werden kann. Es zeigt Wege auf, wie die Lehramtsausbildung den unterschiedlichen Fachkulturen in Schule und Hochschule bewusst Rechnung tragen und Brückenschläge in beide Richtungen vornehmen kann.

Vanessa Hagedorn untersucht in zwei städtebaulich unterschiedlichen Wohnquartieren den Einsatz von zentralen gegenüber dezentralen Energieversorgungssystemen, welche Technologien wie Photovoltaikanlagen, Quartiersbatteriespeicher, Kessel sowie ein Niedrig-Temperatur-Wärmenetz berücksichtigen. Anhand einer modellgestützten Analyse vergleicht die Autorin die zentralen und dezentralen Energieversorgungssysteme im Hinblick auf verschiedene Kriterien, wie ihre ökologischen und ökonomischen Aspekte, als auch in Bezug auf ihre Energieautarkie miteinander. Erstmalig werden dezentrale Energiesysteme auf Gebäude- und Quartiersebene simultan optimiert. Dies war bisher in vielen Modellen nur getrennt umsetzbar.

Das Buch bietet einen neuen und sehr zugänglichen Einstieg in eine neue Geometrie, die vor gar nicht so langer Zeit entdeckt wurde. Diese Geometrie, die hyperbolisch genannt wird, spielte eine Schlüsselrolle in der Entwicklung der Mathematik. Vor ihrer Entdeckung waren sich die Mathematiker sicher, den uns umgebenden Raum zu studieren, wenn sie sich mit Geometrie beschäftigten. Danach war klar, dass es mehr als nur eine Geometrie gibt und die Mathematik nur Modelle studiert, mit denen die Realität mehr oder weniger gut beschrieben werden kann. Es ist nun die Rolle der Physik zu entscheiden, welches Modell am besten zur Beschreibung geeignet ist.Das Neue an dem hier präsentierten Zugang ist der Einsatz eines CGS (Computer Geometrie System), mit dem viele Eigenschaften dieser Geometrie selbst entdeckt werden können. Das Buch bietet viele Aufgaben zur Eigenaktivität. Ausführliche Lösungen erlauben eine gute Kontrolle des Lernprozesses. Es ist in einfacher Sprache geschrieben mit dem Ziel, dass es selbst an einem Gymnasium zum Einsatz kommen kann, was der Autor bereits mehrfach erfolgreich praktiziert hat.Das Buch richtet sich an Studierende, Lehrer(innen) und Schüler(innen) an Gymnasien und an alle, die sich für die Mathematik interessieren.

Frederik Dilling untersucht Einsatzmöglichkeiten der 3D-Druck-Technologie für den Mathematikunterricht in der Sekundarstufe II. Dazu wird diese in die fachdidaktische Forschung sowie in die aktuellen curricularen Vorgaben für das Fach Mathematik eingeordnet. Der Autor diskutiert am Beispiel der Analysis die nachfolgenden vier konkreten, an der Universität Siegen entwickelten Einsatzmöglichkeiten vor einem stoffdidaktischen Hintergrund: Funktionen einer sowie zweier Veränderlicher, Tangenten an Funktionsgraphen und der Hauptsatz der Differential- und Integralrechnung.

In diesem Open Access Buch werden erstmals übergreifend die Entwicklungen bis 2030 in den Sektoren in Deutschland, welche die größte Fläche beanspruchen - Land- und Forstwirtschaft sowie Siedlung und Verkehr - aufgezeigt und die Wechselwirkungen zwischen Landnutzung und Klimawandel analysiert. Aufbauend auf einem akteursgestützten Diskurs von Handlungsoptionen zur Minderung von Treibhausgasemissionen sowie zur Anpassung an den Klimawandel werden unterschiedliche Landnutzungsstrategien entwickelt. Dabei wird auf die verschiedenen Schwerpunkte wie Klimaschutz, Bioenergie, Natur- und Umweltschutz sowie Klimaanpassung eingegangen. Die möglichen Auswirkungen der verschiedenen Strategien auf Nahrungs- und Rohstoffproduktion, Bioenergie, Umwelt und Natur sowie sozio-ökonomische Konsequenzen werden modellgestützt analysiert. Anhand der Ergebnisse zeigen die Autorinnen und Autoren sowohl auf, wie die Landnutzung in Deutschland zum Klimaschutz beitragen kann, als auch die Konflikte, die mit anderen gesellschaftlichen Zielen bestehen. Das Buch liefert eine Grundlage für die Debatte um eine klimawandeloptimierte Landnutzung in Deutschland.

Werden wir in den kommenden Jahren in unserem eigenen Plastikmüll ersticken? Oder schaffen wir es, noch rechtzeitig die Kurve zu kriegen? Die stetig wachsende Plastikmüllmenge ist problematisch für die Umwelt und den Mensch, der den Plastikmüll in Form von Mikroplastik aufnimmt. Der Autor Andreas Fath erklärt wissenschaftlich fundiert, aber allgemein verständlich, was Mikroplastik ist, wo es herkommt und welche Gefahren damit verbunden sind.

Nina Kallweit entwickelt theoretisch und empirisch begründete didaktische Impulse für gelingendes politisches Lernen in der Grundschule am Beispiel der Phänomene Krieg und Frieden.Ihre Ergebnisse begründen ein Plädoyer für eine grundlegende und diskursive Entwicklung eines Politikverständnisses im Sachunterricht. In forschungsmethodischer Hinsicht zeigt die Untersuchung Potenziale der Phänomenografie als qualitativ ausgerichtetem sachunterrichtsdidaktischen Forschungsansatz auf.

Claus Grupen erörtert in diesem essential in einem kurzen historischen Abriss die Astroteilchenphysik und beschreibt die neuesten Resultate, ohne ins mathematische Detail zu gehen. Als Einstieg in dieses neue Forschungsgebiet verstanden, gibt er einen Überblick darüber, was sich am Himmel, zwischen den Sternen und zwischen den Galaxien abspielt. Es ist inzwischen schon vieles recht gut verstanden, aber mit jeder gefundenen Lösung tun sich auch neue Fragen auf - auf dieses Fragenspektrum mit einigen Antworten geht der Autor ebenfalls ein. Heute ist die Astroteilchenphysik ein aktives, interdisziplinäres Forschungsgebiet, das Astronomie, kosmische Strahlung und Elementarteilchenphysik umfasst und vereinigt.

Dieses essential soll als Einführung für eine zeitgemäße öffentliche Diskussion zur Gentechnologie dienen. Die Gentechnik betrifft uns alle in vielen Bereichen und wir müssen uns trauen, bunter und weiter zu denken. Tatsächlich kann bereits das komplette Erbgut von Viren und Bakterien chemisch erzeugt und ¿zum Leben erweckt¿ werden. Mit der Genchirurgie ist die Medizin an einem Scheidepunkt: Wollen wir Erbkrankheiten therapieren oder genetisch ¿reparieren¿? Und die Analyse tausender menschlicher Erbgute fördert Informationen zutage, die mit komplexen Krankheiten, aber auch Merkmalen wie Intelligenz in Verbindung stehen. Wie sollen wir dieses Wissen nutzen? Es stellt sich kaum noch die Frage, ob wir Gentechnik wollen, sondern vielmehr, wie wir sie anwenden.

Michael Hauschild führt den Leser dieses essentials zurück in den September 2008 zum holprigen Start des Large Hadron Collider LHC, des größten Teilchenbeschleunigers der Welt und der heutigen Weltmaschine am CERN, dem Europäischen Forschungszentrum für Teilchenphysik bei Genf - einem der faszinierendsten Forschungszentren überhaupt. Der Autor erläutert, wie ausgehend von den ersten Ideen die großen Kollaborationen am LHC entstanden, Zusammenschlüsse von bis zu 3.000 Physikern. Die Kollaborationen sind es, die mit Hilfe von riesigen Teilchendetektoren die Kollisionen am LHC vermessen und dabei auf die Entdeckung von neuen Teilchen hoffen. Nach einer Pause von mehr als zwei Jahren wurde der LHC im Frühjahr 2015 wieder in Betrieb genommen, um mit höherer Energie als je zuvor die Geheimnisse der Natur zu enträtseln.Der AutorDr. Michael Hauschild ist Teilchenphysiker am CERN in Genf und seit 2005 Mitglied des ATLAS Experiments am Large Hadron Collider LHC. Während der ersten langen Messperiode des LHC von 2010 bis 2012 hat er die Entdeckung des Higgs-Teilchens im Sommer 2012 unmittelbar miterlebt.

Michael Hauschild führt den Leser zurück ins Jahr 2012, als am CERN, dem Europäischen Forschungszentrum für Teilchenphysik bei Genf - einem der faszinierendsten Forschungszentren überhaupt - die Entdeckung des Higgs-Teilchens nach einer langen Jagd am Large Hadron Collider LHC verkündet wurde. Der Autor erläutert anschaulich den Higgs-Mechanismus zur Erzeugung von Masse mit der zentralen Rolle des Higgs-Teilchens in der aktuellen Teilchenphysik. Nach einer Pause von mehr als zwei Jahren wurde der LHC, der größte Teilchenbeschleuniger der Welt und die heutige Weltmaschine, im Frühjahr 2015 wieder in Betrieb genommen, um mit höherer Energie als je zuvor die Geheimnisse der Natur zu enträtseln. Ein Überblick über zukünftige Projekte bildet den Abschluss dieses essentials.Der Autor Dr. Michael Hauschild ist Teilchenphysiker am CERN in Genf und seit 2005 Mitglied des ATLAS Experiments am Large Hadron Collider LHC. Während der ersten langen Messperiode des LHC von 2010 bis 2012 hat er die Entdeckung des Higgs-Teilchens im Sommer 2012 unmittelbar miterlebt.