Prof. Dr. Christian Großmann, TU Dresden

Prof. Dr. Hans-Görg Roos, TU Dresden

Mathematiker, Naturwissenschaftler und Ingenieure erhalten mit diesem Lehrbuch eine Einführung in die numerische Behandlung partieller Differentialgleichungen. Diskutiert werden die grundlegenden Verfahren - Finite Differenzen, Finite Volumen und Finite Elemente - für die wesentlichen Typen partieller Differentialgleichungen: elliptische, parabolische und hyperbolische Gleichungen. Einbezogen werden auch moderne Methoden zur Lösung der diskreten Probleme. Hinweise auf existierende Software sowie zahlreiche Beispiele und Übungsaufgaben runden diese Einführung ab.

Notation.- 1 Grundbegriffe.- 1.1 Klassifikation und Korrektheit.- 1.2 Fouriersche Methode, Integraltransformationen.- 1.3 Maximumprinzip, Fundamentallösung.- 2 Differenzenverfahren.- 2.1 Grundkonzepte.- 2.2 Einführende Beispiele.- 2.3 Transport probleme und Erhaltungsgleichungen.- 2.4 Elliptische Randwertaufgaben.- 2.5 Differenzenverfahren und Finite-Volumen-Verfahren.- 2.6 Parabolische Anfangs-Randwert-Probleme.- 2.7 Hyperbolische Probleme 2. Ordnung.- 3 Schwache Lösungen.- 3.1 Einführung.- 3.2 Angepaßte Funktionenräume.- 3.3 Variationsgleichungen und konforme Approximation.- 3.4 Abschwächungen der V-Elliptizität.- 3.5 Nichtlineare Probleme.- 4 Methode der finiten Elemente.- 4.1 Ein Beispiel.- 4.2 Finite-Elemente-Räume.- 4.3 Zur Realisierung der Finite-Elemente-Methode.- 4.4 Konvergenz konformer Methoden.- 4.5 Nichtkonforme Finite-Elemente-Methoden.- 4.6 Gemischte finite Elemente.- 4.7 Fehlerschätzer und adaptive FEM.- 4.8 Die diskontinuierliche Galerkin-Methode.- 4.9 Hinweise zu weiteren Aspekten.- 5 Finite Elemente für instationäre Probleme.- 5.1 Parabolische Aufgaben.- 5.2 Hyperbolische Aufgaben zweiter Ordnung.- 6 Singulär gestörte Randwertaufgaben.- 6.1 Zweipunkt-Randwertaufgaben.- 6.2 Räumlich eindimensionale parabolische Probleme.- 6.3 Mehrdimensionale Konvektions-Diffusions-Probleme.- 7 Variationsungleichungen, optimale Steuerung.- 7.1 Aufgabenstellung.- 7.2 Diskretisierung von Variationsungleichungen.- 7.3 Penalty-Methoden.- 7.4 Optimale Steuerung partieller DGLN.- 8 Verfahren für diskretisierte Probleme.- 8.1 Besonderheiten der Aufgabenstellung.- 8.2 Direkte Verfahren.- 8.3 Iterationsverfahren.- 8.4 CG - Verfahren.- 8.5 Mehrgitterverfahren.- 8.6 Gebietszerlegung, parallele Algorithmen.- Bücher u. ä.- Zeitschriftenartikel.