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Von Eins bis Neun - Große Wunder hinter kleinen Zahlen

Über 100 mathematische Exkursionen für Neugierige und Genießer

AutorMarc Chamberland
VerlagSpringer-Verlag
Erscheinungsjahr2016
Seitenanzahl242 Seiten
ISBN9783662502518
FormatPDF
KopierschutzWasserzeichen/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis24,99 EUR
Eine Schatztruhe mathematischer Miniaturen
Dieses Buch ist eine Einladung zu einer spannenden Entdeckungsreise. Ausgehend von den einstelligen Zahlen eröffnet Marc Chamberland seinen Lesern den Blick auf eine weite mathematische Landschaft. Warum zeigt ein Skatspiel, das man achtmal perfekt gemischt hat, wieder genau dieselbe Kartenfolge? Sind zwei beliebige Menschen auf der ganzen Erde tatsächlich über eine 'Bekanntenkette von sechs Personen' miteinander verbunden? Weshalb lässt sich jede Landkarte mit nur vier Farben so einfärben, dass sich nie zwei Gebiete mit derselben Farbe berühren? Die Zahlen Eins bis Neun erweisen sich als höchst bemerkenswerte mathematische Objekte, von denen aus der Autor ein Netz von Querverbindungen zu verschiedenen Feldern der Mathematik spannt, von der Zahlentheorie über die Geometrie, die Chaostheorie und die numerische Mathematik bis zur mathematischen Physik.
Jedes Kapitel ist einer dieser neun Zahlen gewidmet. Zu Beginn stehen stets einfache Problemstellungen; im Verlauf des Kapitels nimmt der Schwierigkeitsgrad zu. Jedes Mal durchstreift Chamberland ein weitläufiges Areal: So ist etwa die Drei ebenso mit der Chaostheorie verknüpft wie mit einem noch ungelösten Problem der ägyptischen Brüche, mit der Anzahl der Aufsichthabenden in einer Kunstgalerie und der Problematik von Wahlergebnissen. Bei der Sieben geht es um Matrizenmultiplikation, die Transsilvanienlotterie, die Synchronisation von Signalen und den Klang einer Trommel. Immer wieder sind auch Rätsel zu lösen wie das der perfekten Quadrate, das Huträtsel oder die Catalan'sche Vermutung. Das Buch ist in viele kurze Abschnitte unterteilt, die man unabhängig lesen und häppchenweise konsumieren kann - was beim Ham-Sandwich-Satz und beim Pizzatheorem durchaus wörtlich genommen werden darf.
Mit den über 100 Miniaturen öffnet der Autor eine wahre mathematische Schatztruhe - für Neugierige und Kenner, für Oberstufenschüler wie für Hochschulstudenten, für gestandene Mathematiker ebenso wie für alle, die von Mustern fasziniert sind.



Marc Chamberland ist Inhaber der Myra-Steele-Professur für Naturwissenschaften und Mathematik am Grinnell College in Iowa, USA, und hält dort unter anderem Vorlesungen über Differenzial- und Integralrechnung, lineare Algebra, lineare Programmierung und Chaostheorie. Er ist Autor bzw. Co-Autor von über 40 Veröffentlichungen in referierten Fachzeitschriften. Besonders am Herzen liegt ihm derzeit die experimentelle Mathematik. Chamberland betreibt außerdem den YouTube-Kanal Tipping Point Math, der einem breiten Kreis von Interessenten mathematische Fragen nahebringen soll.

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Blick ins Buch
Inhaltsverzeichnis
Vorwort6
Inhaltsverzeichnis8
1 Die Zahl Eins13
Geschnittene Origamis14
Die Fibonacci-Zahlenfolge und der Goldene Schnitt14
Die eindeutige Darstellung von Zahlen17
Zur Faktorzerlegung von Knoten18
Abzählbare Mengen und die Stern-Brocot-Folge20
Fraktale22
Gilbreaths Vermutung25
Das Benford'sche Gesetz26
Der Fixpunktsatz von Brouwer28
Inverse Probleme29
Perfekte Quadrate30
Der Satz von Bohr-Mollerup31
Die Sätze von Picard33
2 Die Zahl Zwei35
Der Jordan'sche Kurvensatz und Paritätsargumente35
Das Seitenverhältnis37
Wie symmetrisch sind Sie?38
Der Satz des Pythagoras39
Beatty-Folgen42
Die Euler'sche Formel43
Bedeutende Probleme44
Die Goldbach'sche Vermutung45
Gequetschte Primzahlen46
Die Primzahlzwillings-Vermutung46
Primzahlen in schnellerer Abfolge48
Der Satz von Stone-Tukey48
Potenzmengen und Zweierpotenzen50
Der Satz von Sylvester-Gallai53
Formeln für ?53
Die Multiplikation55
Die Thue-Morse-Folge55
Dualität58
Apollonische Kreispackungen61
Vollkommene Zahlen und Mersenne-Primzahlen63
Die pythagoreische Stimmung und die Wurzel aus 264
Reziprok quadratische Abstandsgesetze67
Die Ungleichheit von arithmetischem und geometrischem Mittel68
Positive Polynome69
Das Newton-Verfahren zum Ermitteln von Nullstellen71
Mehr zur Division mittels Multiplikation73
Der Reiz von ?2/674
Die Jacobi-Vermutungen77
3 Die Zahl Drei80
Das (3x+1)-Problem80
Dreieckzahlen und bulgarisches Solitär82
Schere, Stein, Papier und die Borromäischen Ringe84
Zufallsbewegungen86
Die Dreiteilung von Winkeln88
Das Drei-Körper-Problem89
Der Lorenz-Attraktor und das Chaos91
Die Periode 3 bedeutet Chaos94
Muster bei den Sternen96
Der Große Fermat'sche Satz97
Reste gefällig?100
Ägyptische Brüche101
Arrows Unmöglichkeitstheorem104
Kartierungsoberflächen106
Aufsicht in einer Galerie107
Die Poincaré-Vermutung108
Monges Drei-Kreise-Problem110
Der Satz von Marden112
Das Reuleaux-Dreieck114
Der dritte kritische Punkt116
Summen dritter Potenzen118
Näherungen für Zerfallsgesetze120
4 Die Zahl Vier121
Der Vier-Farben-Satz122
Der Tennisballsatz124
Identitäten von Summen von Quadraten125
Vier-Teile-Puzzle126
Ducci-Folgen127
Die Euler'sche Potenzsummenvermutung130
Villarceau-Kreise131
Das Problem einbeschriebener Quadrate133
Regelmäßige Vielecke auf dem Computerbildschirm135
Das Problem der vier Reisenden136
Die Vermutung über die vier Exponenten138
Sehnenvierecke140
Das Huträtsel142
5 Die Zahl Fünf143
Der Fünf-Kreise-Satz von Miquel143
Die platonischen Körper144
Zur Lösung von Polynomgleichungen145
Die Diophantische Approximation148
Der Petersen-Graph149
Das Happy-End-Problem151
Parkettierungen152
Von Kugeln und Würsten155
Rösselsprung auf rechteckigen Spielbrettern156
Ein Zauberkunststück mit fünf Karten158
Von Fußbällen und Kuppeln160
Endlose Rekursion161
Die Rogers-Ramanujan-Identitäten162
6 Die Zahl Sechs167
Die optimale Packung167
Von Bekannten und Fremden171
Das Kleine-Welt-Phänomen172
Ein Collier aus Kugeloberflächen174
Sechsecke im Pascal'schen Dreieck175
Das Brettspiel Hex176
Die Wendt-Determinante178
Sechs Längen in der Geometrie179
Der Satz von Ceva179
Der Satz von Menelaos179
Der Satz von Haruki180
7 Die Zahl Sieben181
Der Sieben-Kreise-Satz181
Die Nachkommastellen von 1/7 und Ellipsen182
Die Strassen'sche Matrizenmultiplikation184
Die Fano-Ebene186
Friesmuster189
Das Szilassi-Polyeder und der Heawood-Graph189
Kuratowskis Abschluss-Komplement-Satz191
Hört man die Form einer Trommel?193
Barker-Codes196
Mathematische Spielereien198
Experimente mit Integralen199
8 Die Zahl Acht202
Das Pizzatheorem202
Wie man Karten mischt203
Das Spiel des Lebens204
Wiederholungen im Pascal'schen Dreieck207
Der Sierpi?ski-Teppich208
Quaternionen und Oktonionen209
Der E8-Gipfel213
9 Die Zahl Neun216
Neun Punkte und Kollinearität217
Die Neunerprobe218
Primzahlen und Neunen219
Ungerade vollkommene Zahlen219
Primzahlzwillinge220
Nahegelegene Primzahlen220
Der 15-Satz220
Wie man Kreise mit zwei Größen packt222
Die Catalan'sche Vermutung223
Die Heegner-Zahlen224
10 Lösungen227
Vier-Teile-Puzzle (4. Kapitel)227
Das Huträtsel (4. Kapitel)227
Kuratowskis Abschluss-Komplement-Satz (7. Kapitel)228
Mathematische Spielereien (7. Kapitel)228
Literatur229
Sachverzeichnis233

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