Mathematische Modellbildung und Simulation

Diese für Studierende ebenso wie für Wissenschaftler, Ingenieure und Praktiker geeignete Einführung in mathematische Modellbildung und Simulation setzt nur einfache Grundkenntnisse in Analysis und linearer Algebra voraus - alle weiteren Konzepte werden im Buch entwickelt. Die Leserinnen und Leser lernen auf der Grundlage vieler Beispiele aus unterschiedlichsten Gebieten (Biologie, Ökologie, Ökonomie, Medizin, Landwirtschaft, Chemie, Maschinenbau, Elektrotechnik, Prozesstechnik usw.), sich kritisch mit mathematischen Modellen auseinanderzusetzen und anspruchsvolle mathematische Modelle selbst zu formulieren und zu implementieren. Das Themenspektrum reicht von statistischen Modellen bis zur Mehrphasen-Strömungsdynamik in 3D. Alle im Buch besprochenen Modellklassen können mit kostenloser Open-Source-Software simuliert werden. Grundlage ist das eigens für dieses Buch entwickelte Computerbetriebssystem Gm.Linux ("Geisenheim-Linux"), das ohne Installationsaufwand auch z.B. auf Windows-Rechnern genutzt werden kann. Ein Referenzkartensystem zu Gm.Linux mit einfachen Schritt-für-Schritt-Anleitungen ermöglicht es, auch komplexe statistische Berechnungen oder 3D-Strömungssimulationen in kurzer Zeit zu realisieren. Alle im Buch beschriebenen Verfahren beziehen sich auf Gm.Linux 2.0 (und die darin fixierten Versionen aller Anwendungsprogramme) und sind damit unabhängig von Softwareaktualisierungen langfristig funktionstüchtig. Aus dem Inhalt: - Grundlagen mathematischer Modellbildung und Simulation - Phänomenologische und mechanistische Modelle - Statistik und Differentialgleichungen (ODE?s und PDE?s) - Open Source Software, u.a. OpenFOAM (3D CFD), R (ODE?s und statistische Analysen), Gm.HYDRA (Reproducible Research), Six Sigma, - Prozessoptimierung, Qualitätsmanagement, Datenbanken, Versuchsplanung, Random-Forest, Entscheidungsbäume, gemischte Hauptkomponenten-/Korrespondenzanalysen, Klassifikation, Big Data - mit Crashkursen R und Maxima - Eigenes Betriebssystem Gm.Linux für Modellbildung und Simulation - Mit Gastbeiträgen aus Industrie und Forschung