Der Python-Kurs für Ingenieure und Naturwissenschaftler

Inhaltsverzeichnis



  Materialien zum Buch ... 14

  1.  Einführung ... 15

       1.1 ... Entwicklungsumgebungen ... 16

       1.2 ... Die Module von Python ... 19

       1.3 ... Die Schlüsselwörter von Python ... 24

       1.4 ... Ihr Weg durch dieses Buch ... 25

  2.  Programmstrukturen ... 27

       2.1 ... Lineare Programmstruktur ... 27

       2.2 ... Funktionen ... 36

       2.3 ... Verzweigungsstrukturen ... 49

       2.4 ... Wiederholungsstrukturen ... 54

       2.5 ... Datenstrukturen ... 67

       2.6 ... Objektorientierter Programmstil ... 79

       2.7 ... Funktionaler Programmstil ... 85

       2.8 ... Projektaufgabe: Dimensionierung einer Welle ... 88

       2.9 ... Aufgaben ... 90

  3.  Numerische Berechnungen mit NumPy ... 93

       3.1 ... NumPy-Funktionen ... 93

       3.2 ... Vektoren ... 100

       3.3 ... Matrizenmultiplikation ... 108

       3.4 ... Lineare Gleichungssysteme ... 117

       3.5 ... Polynome ... 123

       3.6 ... Projektaufgabe: Blitzschutzsystem ... 132

       3.7 ... Aufgaben ... 136

  4.  Funktionsdarstellungen und Animationen mit Matplotlib ... 137

       4.1 ... 2D-Funktionsplots ... 137

       4.2 ... 3D-Funktionsplots ... 170

       4.3 ... Vektoren ... 176

       4.4 ... Figuren, Linien und Pfeile darstellen ... 180

       4.5 ... Animationen ... 189

       4.6 ... Projektaufgabe: Animation eines Getriebes ... 197

       4.7 ... Aufgaben ... 200

  5.  Symbolisches Rechnen mit SymPy ... 201

       5.1 ... Mathematische Grundoperationen ... 204

       5.2 ... Matrizen multiplizieren ... 210

       5.3 ... Gleichungen ... 214

       5.4 ... Vereinfachungen von Ausdrücken ... 220

       5.5 ... Reihenentwicklung ... 221

       5.6 ... Partialbrüche ... 222

       5.7 ... Kettenbrüche ... 225

       5.8 ... Grenzwerte ... 228

       5.9 ... Differenzieren ... 233

       5.10 ... Integrieren ... 236

       5.11 ... Differenzialgleichungen ... 242

       5.12 ... Laplace-Transformation ... 251

       5.13 ... Projektaufgabe: Sprungantwort einer Kettenschaltung ... 260

       5.14 ... Aufgaben ... 262

  6.  Numerische Berechnungen und Simulationen mit SciPy ... 265

       6.1 ... Nullstellen numerisch berechnen ... 267

       6.2 ... Optimierungen ... 269

       6.3 ... Interpolationen ... 271

       6.4 ... Numerisches Differenzieren ... 273

       6.5 ... Numerisches Integrieren ... 281

       6.6 ... Differenzialgleichungen numerisch lösen ... 298

       6.7 ... Diskrete Fourier-Transformation ... 322

       6.8 ... Schreiben und Auslesen von Sounddateien ... 330

       6.9 ... Signalverarbeitung ... 332

       6.10 ... Projektaufgabe: Simulation eines Wälzlagerschadens ... 339

       6.11 ... Projektaufgabe: Räuber-Beute-Modell ... 343

       6.12 ... Projektaufgabe: Simulation einer Epidemie ... 353

       6.13 ... Aufgaben ... 356

  7.  3D-Grafik und Animationen mit VPython ... 359

       7.1 ... Das Koordinatensystem ... 361

       7.2 ... Grundkörper, Punkte und Linien ... 363

       7.3 ... Körper bewegen sich ... 378

       7.4 ... Animation von Schwingungen ... 392

       7.5 ... Ereignisverarbeitung ... 397

       7.6 ... Projektaufgabe: Animation eines gekoppelten Federpendels ... 400

       7.7 ... Projektaufgabe: Animation eines Doppelpendels ... 403

       7.8 ... Aufgaben ... 407

  8.  Rechnen mit komplexen Zahlen ... 409

       8.1 ... Mathematische Operationen ... 410

       8.2 ... Die eulersche Formel ... 412

       8.3 ... Rechnen mit komplexen Widerständen ... 414

       8.4 ... Funktionsplots mit komplexen Größen ... 416

       8.5 ... Projektaufgabe: Elektrisches Energieübertragungssystem ... 421

       8.6 ... Aufgaben ... 427

  9.  Statistische Berechnungen ... 429

       9.1 ... Messwerte erzeugen, abspeichern und auslesen ... 431

       9.2 ... Häufigkeitsverteilung ... 436

       9.3 ... Lageparameter ... 440

       9.4 ... Streuungsparameter ... 443

       9.5 ... Normalverteilung ... 447

       9.6 ... Schiefe ... 451

       9.7 ... Regressionsanalyse ... 453

       9.8 ... Projektaufgabe: Simulation einer Qualitätsregelkarte ... 457

       9.9 ... Aufgaben ... 463

10.  Boolesche Algebra ... 465

       10.1 ... Logische Verknüpfungen ... 466

       10.2 ... Gesetze der booleschen Algebra ... 470

       10.3 ... Schaltungssynthese ... 472

       10.4 ... Projektaufgabe: Siebensegmentcodierung ... 477

       10.5 ... Aufgaben ... 480

11.  Interaktive Programmierung mit Tkinter ... 481

       11.1 ... Interaktionen mit Befehlsschaltflächen, Textfeldern und Bezeichnungsfeldern ... 483

       11.2 ... Der Layout-Manager von Tkinter ... 488

       11.3 ... Auswahl mit Radiobutton ... 497

       11.4 ... Schieberegler ... 499

       11.5 ... Die Zeichenfläche Canvas ... 504

       11.6 ... Projektaufgabe: Drehfrequenzregelung eines fremderregten Gleichstrommotors ... 510

       11.7 ... Aufgaben ... 523

  Anhang ... 525

       A.1 ... Glossar: Grundbegriffe der praktischen Informatik ... 525

       A.2 ... Ableitungen elementarer Funktionen ... 526

       A.3 ... Stammfunktionen elementarer Funktionen ... 527

       A.4 ... Fourier-Reihen wichtiger elektrotechnischer Spannungsverläufe ... 528

       A.5 ... Korrespondenztabelle wichtiger inverser Laplace-Transformationen ... 529

       A.6 ... Literaturverzeichnis ... 530

  Index ... 531

Der Python-Kurs für Ingenieure und Naturwissenschaftler

Mit vielen Praxislösungen.

Buch (Gebundene Ausgabe)

€ 35,90 inkl. gesetzl. MwSt.

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Beschreibung

Dieses Handbuch bietet Ingenieuren und Wissenschaftlern einen praxisnahen Einstieg in die Programmierung mit Python. Python ist die ideale Sprache für schnelle, unkomplizierte Lösungen von klar umrissenen Problemen. Grenzwerte bestimmen, Differenzialgleichungen lösen, Testreihen visualisieren und vieles mehr – die Ingenieurs- und Naturwissenschaften stecken voller Aufgaben, die Sie elegant mit Python lösen können. Wie das geht, lernen Sie in übersichtlich strukturierten Kapiteln mit kommentierten Codebeispielen, Übungen und Musterlösungen.

Aus dem Inhalt:

Python: Grundlagen und Sprachstruktur
Boolesche Algebra
Statistische Berechnungen
Rechnen mit komplexen Zahlen
Numerische Berechnungen mit NumPy
Computeralgebra mt SymPy
Funktionsdarstellungen mit Matplotlib
Simulationen mit SciPy
3D-Grafik mit VPython

»Jeder ambitionierte Python-Entwickler kann hier noch eine Menge lernen.« iX - Magazin für professionelle Informationstechnik 202103

Details

Verkaufsrang

31071

Einband

Gebundene Ausgabe

Erscheinungsdatum

28.10.2020

Verlag

Rheinwerk

Seitenzahl

537

Maße (L/B/H)

24,2/18,4/3,7 cm

Beschreibung

Details

Verkaufsrang

31071

Einband

Gebundene Ausgabe

Erscheinungsdatum

28.10.2020

Verlag

Rheinwerk

Seitenzahl

537

Maße (L/B/H)

24,2/18,4/3,7 cm

Gewicht

1184 g

Auflage

1

Reihe

Rheinwerk Computing

Sprache

Deutsch

ISBN

978-3-8362-7316-9

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Exzellentes Buch

Bewertung aus Stuttgart am 13.02.2021

Bewertet: Buch (Gebundene Ausgabe)

Interessanter Stoff, sehr anschaulich beschrieben. Es macht richtig Spaß mit diesem Buch zu arbeiten. Meiner Meinung nach auch für nicht Naturwissenschaftler oder Ingenieure absolut geeignet um Python kennenzulernen. Interesse an technischen oder naturwissenschaftlich, mathematischen Aufgaben natürlich vorausgesetzt.

Exzellentes Buch

Bewertung aus Stuttgart am 13.02.2021
Bewertet: Buch (Gebundene Ausgabe)

Interessanter Stoff, sehr anschaulich beschrieben. Es macht richtig Spaß mit diesem Buch zu arbeiten. Meiner Meinung nach auch für nicht Naturwissenschaftler oder Ingenieure absolut geeignet um Python kennenzulernen. Interesse an technischen oder naturwissenschaftlich, mathematischen Aufgaben natürlich vorausgesetzt.

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Der Python-Kurs für Ingenieure und Naturwissenschaftler

von Veit Steinkamp

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  •   Materialien zum Buch ... 14

      1.  Einführung ... 15

           1.1 ... Entwicklungsumgebungen ... 16

           1.2 ... Die Module von Python ... 19

           1.3 ... Die Schlüsselwörter von Python ... 24

           1.4 ... Ihr Weg durch dieses Buch ... 25

      2.  Programmstrukturen ... 27

           2.1 ... Lineare Programmstruktur ... 27

           2.2 ... Funktionen ... 36

           2.3 ... Verzweigungsstrukturen ... 49

           2.4 ... Wiederholungsstrukturen ... 54

           2.5 ... Datenstrukturen ... 67

           2.6 ... Objektorientierter Programmstil ... 79

           2.7 ... Funktionaler Programmstil ... 85

           2.8 ... Projektaufgabe: Dimensionierung einer Welle ... 88

           2.9 ... Aufgaben ... 90

      3.  Numerische Berechnungen mit NumPy ... 93

           3.1 ... NumPy-Funktionen ... 93

           3.2 ... Vektoren ... 100

           3.3 ... Matrizenmultiplikation ... 108

           3.4 ... Lineare Gleichungssysteme ... 117

           3.5 ... Polynome ... 123

           3.6 ... Projektaufgabe: Blitzschutzsystem ... 132

           3.7 ... Aufgaben ... 136

      4.  Funktionsdarstellungen und Animationen mit Matplotlib ... 137

           4.1 ... 2D-Funktionsplots ... 137

           4.2 ... 3D-Funktionsplots ... 170

           4.3 ... Vektoren ... 176

           4.4 ... Figuren, Linien und Pfeile darstellen ... 180

           4.5 ... Animationen ... 189

           4.6 ... Projektaufgabe: Animation eines Getriebes ... 197

           4.7 ... Aufgaben ... 200

      5.  Symbolisches Rechnen mit SymPy ... 201

           5.1 ... Mathematische Grundoperationen ... 204

           5.2 ... Matrizen multiplizieren ... 210

           5.3 ... Gleichungen ... 214

           5.4 ... Vereinfachungen von Ausdrücken ... 220

           5.5 ... Reihenentwicklung ... 221

           5.6 ... Partialbrüche ... 222

           5.7 ... Kettenbrüche ... 225

           5.8 ... Grenzwerte ... 228

           5.9 ... Differenzieren ... 233

           5.10 ... Integrieren ... 236

           5.11 ... Differenzialgleichungen ... 242

           5.12 ... Laplace-Transformation ... 251

           5.13 ... Projektaufgabe: Sprungantwort einer Kettenschaltung ... 260

           5.14 ... Aufgaben ... 262

      6.  Numerische Berechnungen und Simulationen mit SciPy ... 265

           6.1 ... Nullstellen numerisch berechnen ... 267

           6.2 ... Optimierungen ... 269

           6.3 ... Interpolationen ... 271

           6.4 ... Numerisches Differenzieren ... 273

           6.5 ... Numerisches Integrieren ... 281

           6.6 ... Differenzialgleichungen numerisch lösen ... 298

           6.7 ... Diskrete Fourier-Transformation ... 322

           6.8 ... Schreiben und Auslesen von Sounddateien ... 330

           6.9 ... Signalverarbeitung ... 332

           6.10 ... Projektaufgabe: Simulation eines Wälzlagerschadens ... 339

           6.11 ... Projektaufgabe: Räuber-Beute-Modell ... 343

           6.12 ... Projektaufgabe: Simulation einer Epidemie ... 353

           6.13 ... Aufgaben ... 356

      7.  3D-Grafik und Animationen mit VPython ... 359

           7.1 ... Das Koordinatensystem ... 361

           7.2 ... Grundkörper, Punkte und Linien ... 363

           7.3 ... Körper bewegen sich ... 378

           7.4 ... Animation von Schwingungen ... 392

           7.5 ... Ereignisverarbeitung ... 397

           7.6 ... Projektaufgabe: Animation eines gekoppelten Federpendels ... 400

           7.7 ... Projektaufgabe: Animation eines Doppelpendels ... 403

           7.8 ... Aufgaben ... 407

      8.  Rechnen mit komplexen Zahlen ... 409

           8.1 ... Mathematische Operationen ... 410

           8.2 ... Die eulersche Formel ... 412

           8.3 ... Rechnen mit komplexen Widerständen ... 414

           8.4 ... Funktionsplots mit komplexen Größen ... 416

           8.5 ... Projektaufgabe: Elektrisches Energieübertragungssystem ... 421

           8.6 ... Aufgaben ... 427

      9.  Statistische Berechnungen ... 429

           9.1 ... Messwerte erzeugen, abspeichern und auslesen ... 431

           9.2 ... Häufigkeitsverteilung ... 436

           9.3 ... Lageparameter ... 440

           9.4 ... Streuungsparameter ... 443

           9.5 ... Normalverteilung ... 447

           9.6 ... Schiefe ... 451

           9.7 ... Regressionsanalyse ... 453

           9.8 ... Projektaufgabe: Simulation einer Qualitätsregelkarte ... 457

           9.9 ... Aufgaben ... 463

    10.  Boolesche Algebra ... 465

           10.1 ... Logische Verknüpfungen ... 466

           10.2 ... Gesetze der booleschen Algebra ... 470

           10.3 ... Schaltungssynthese ... 472

           10.4 ... Projektaufgabe: Siebensegmentcodierung ... 477

           10.5 ... Aufgaben ... 480

    11.  Interaktive Programmierung mit Tkinter ... 481

           11.1 ... Interaktionen mit Befehlsschaltflächen, Textfeldern und Bezeichnungsfeldern ... 483

           11.2 ... Der Layout-Manager von Tkinter ... 488

           11.3 ... Auswahl mit Radiobutton ... 497

           11.4 ... Schieberegler ... 499

           11.5 ... Die Zeichenfläche Canvas ... 504

           11.6 ... Projektaufgabe: Drehfrequenzregelung eines fremderregten Gleichstrommotors ... 510

           11.7 ... Aufgaben ... 523

      Anhang ... 525

           A.1 ... Glossar: Grundbegriffe der praktischen Informatik ... 525

           A.2 ... Ableitungen elementarer Funktionen ... 526

           A.3 ... Stammfunktionen elementarer Funktionen ... 527

           A.4 ... Fourier-Reihen wichtiger elektrotechnischer Spannungsverläufe ... 528

           A.5 ... Korrespondenztabelle wichtiger inverser Laplace-Transformationen ... 529

           A.6 ... Literaturverzeichnis ... 530

      Index ... 531