Stichworte und Ergänzungen zu Mathematische Methoden der Physik
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18 2 Inhalte Sei π ′ = (1)(2, 5)(3, 4), dann bildet das Produkt π ′ ◦ π = (1)(2, 5)(3, 4)(1, 2)(3, 5)(4) von rechts nach links gelesen, 1 zunächst auf 2 ab. Diese 2 wird durch die davon links stehenden Zykel auf 5 abgebildet, insgesamt wird also 1 auf 5 abgebildet. 5 wird, wieder von rechts nach links lesend, auf 3 und 3 danach auf 4 abgebildet, also 5 auf 4. So fortfahrend erschließt man das Produkt der hintereinander ausgeführten Permutationen (1)(2, 5)(3, 4)(1, 2)(3, 5)(4) = (1, 5, 4, 3, 2). Zykel der Länge 1 braucht man nicht notieren, da sie nichts verändern. Die inverse Permutation besteht aus den rückwärts gelesenen Zykeln, (1, 3, 4) −1 = (4, 3, 1). Die Permutationsgruppe wird von Nachbarvertauschungen (l, l+1) erzeugt. Sie bilden l ∈ {1, 2, . . ., n−1} auf l+1 und l+1 auf l ab und lassen alle anderen Zahlen unverändert. Jede Permutation kann als hintereinander ausführte Nachbarvertauschungen geschrieben werden. Die Fehlstellung a(π) zählt in π(1), π(2) . . .π(n) ab, wie oft von links gelesen ein π(i) größer als ein rechts davon stehendes π(j) ist. So ist a(2, 1, 5, 4, 3) = 1+0+2+1+0, denn 2 ist größer als 1, 5 ist größer als 4 und 3, und 4 ist größer als 3. Mit der Stufenfunktion 1 schreibt sich die Fehlstellung als Θ(x) = { 0 , falls x ≤ 0 , 1 , falls x > 0 , (2.5) a(π) = ∑ i
19 Zyklische Vertauschungen einer geraden Zahl von Elementen sind ungerade, zyklische Vertauschungen einer ungeraden Zahl von Elementen sind gerade. Parallelogramme und Spate Bei Inhalten von Warenkörben übersieht man, daß sie Elementen eines Vektorraumes entsprechen, wenn man nur an positive Anzahlen denkt und Warenrückgabe oder Anlieferung als etwas ganz anderes als Einkaufen ansieht, als ob man das nicht gegenseitig verrechnen könnte. Ebenso denkt man bei Addition von Flächen gewöhnlich nur an positive Flächen. Es gibt aber auch negative Flächen, zum Beispiel Löcher in der Hose, die man genauso wie Stoffflecken addieren kann. Flickt man mit einem Flecken ein Loch, so hebt sich die Lochfläche und die Fleckenfläche gegenseitig weg und es bleibt je nach Größe ein Rest Flecken oder Loch. Die Fläche von Löchern ist negative Fläche von Flecken. Welche der Flächen, Loch oder Flecken, man als positiv betrachtet, ist unerheblich. Bei einer Lochblende zählt man die Öffnung – das Loch in der Kamera, durch das Licht einfallen kann – gemeinhin als positiv. Ein Flecken auf der Linse vermindert die Öffnung. Er wirkt als Loch in der Lochblende. Auch bei Funktionsgraphen zählt man die Fläche oberhalb der x-Achse als positiv, unterhalb negativ und definiert das Integral von a bis b als Negatives des Integrals über das rückwärts durchlaufene Intervall von b nach a (12.7). Der Einfachheit wegen betrachten wir die Flächen von Parallelogrammen. Wir bezeichnen sie durch die Verschiebungsvektoren a und b, die von einem Eckpunkt e ausgehen. Das Parallelogramm besteht aus den Punkten 2 {x : x = e + λ a + χb , 0 ≤ λ ≤ 1 , 0 ≤ χ ≤ 1} . (2.9) Wir bezeichnen seine Flächengröße mit a ∧ b (2.10) (gesprochen ” a Dach b“ oder ” a Keil b“ oder ” a mal b“) und vereinbaren, daß dies Produkt positive Fläche bezeichnet, wenn b so wie die y-Achse zur x-Achse links von a liegt, und daß es sich um Lochfläche handelt, also um negative Fläche, wenn b rechts von a liegt. Liegt b in Richtung von a , verschwindet die Fläche, a ∧ a = 0 . (2.11) Vervielfältig man eine Kante, vervielfältigt sich die Flächengröße, a ∧ (λ b) = λ(a ∧ b) = (λ a) ∧ b . (2.12) Dies gilt für unsere Festlegung von Fläche und Lochfläche auch für negative Faktoren. Vergrößert man beide Kantenvektoren, wächst sie quadratisch, (λ a)∧(λ b) = λ 2 (a∧b) . 2 χ ist der griechische Buchstabe chi.
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Sei π ′ = (1)(2, 5)(3, 4), dann bildet das Produkt π ′ ◦ π = (1)(2, 5)(3, 4)(1, 2)(3, 5)(4)<br />
von rechts nach links gelesen, 1 <strong>zu</strong>nächst auf 2 ab. Diese 2 wird durch die davon links<br />
stehenden Zykel auf 5 abgebildet, insgesamt wird also 1 auf 5 abgebildet. 5 wird, wie<strong>der</strong><br />
von rechts nach links lesend, auf 3 <strong>und</strong> 3 danach auf 4 abgebildet, also 5 auf 4. So<br />
fortfahrend erschließt man das Produkt <strong>der</strong> hintereinan<strong>der</strong> ausgeführten Permutationen<br />
(1)(2, 5)(3, 4)(1, 2)(3, 5)(4) = (1, 5, 4, 3, 2). Zykel <strong>der</strong> Länge 1 braucht man nicht notieren,<br />
da sie nichts verän<strong>der</strong>n. Die inverse Permutation besteht aus den rückwärts gelesenen<br />
Zykeln, (1, 3, 4) −1 = (4, 3, 1).<br />
Die Permutationsgruppe wird von Nachbarvertauschungen (l, l+1) erzeugt. Sie bilden<br />
l ∈ {1, 2, . . ., n−1} auf l+1 <strong>und</strong> l+1 auf l ab <strong>und</strong> lassen alle an<strong>der</strong>en Zahlen unverän<strong>der</strong>t.<br />
Jede Permutation kann als hintereinan<strong>der</strong> ausführte Nachbarvertauschungen geschrieben<br />
werden.<br />
Die Fehlstellung a(π) zählt in π(1), π(2) . . .π(n) ab, wie oft von links gelesen ein π(i)<br />
größer als ein rechts davon stehendes π(j) ist. So ist a(2, 1, 5, 4, 3) = 1+0+2+1+0, denn<br />
2 ist größer als 1, 5 ist größer als 4 <strong>und</strong> 3, <strong>und</strong> 4 ist größer als 3. Mit <strong>der</strong> Stufenfunktion 1<br />
schreibt sich die Fehlstellung als<br />
Θ(x) =<br />
{<br />
0 , falls x ≤ 0 ,<br />
1 , falls x > 0 ,<br />
(2.5)<br />
a(π) = ∑ i