Die Topologie von Flächen und 3-dimensionalen Mannigfaltigkeiten kann man durch die Geometrie besonders regelmäßiger Metriken auf ihnen verstehen. Für Flächen mit mindestens zwei Henkeln und auch für hinreichend komplizierte 3-Mannigfaltigkeiten sind das hyperbolische Metriken, die also Krümmung konstant -1 haben und deren universelle Überlagerung die hyperbolische Ebene bzw. der hyperbolische Raum ist. In der 3-dimensionalen…
Ein 1837 von Dirichlet bewiesener Satz besagt, dass die arithmetische Folge unendlich viele Primzahlen enthält, wenn a und m teilerfremd sind. Zum Beispiel gibt es unendlich viele Primzahlen, die bei Division durch 35 den Rest 6 lassen. Andererseits ist nach dem 1896 von Hadamard und de La Vallée Poussin bewiesenen Primzahlsatz die Dichte der Primzahlen…
In der Lösungsformel für kubische Gleichungen kommen imaginäre Zahlen vor, und zwar auch dann, wenn das Endergebnis reell ist. Man kann sie einfach nicht vermeiden – das führte im 16. Jahrhundert zur Anerkennung der komplexen Zahlen. Und in Physik und Elektrotechnik beschreibt man Schwingungen durch komplexe Zahlen, weil man so bequemer rechnen kann. Natürlich könnte…
Ende des 19. Jahrhunderts etablierte Poincaré die Topologie als „Methode, die uns die qualitativen Beziehungen in einem Raum zu erkennen erlaubt“. Er argumentierte, sie „könnte auf gewisse Weise Dienste leisten, die jenen der Zahlen analog wären“. Als topologische Invarianten definierte er die Fundamentalgruppe und die Zusammenhangszahlen und Torsionskoeffizienten (in heutigen Begriffen den Rang und die…
Quantenkohomologie wurde ursprünglich von den Physikern Vafa und Witten vorgeschlagen als Konzept, mit dessen Hilfe man das von Physikern beobachtete Phänomen der Mirrorsymmetrie von Calabi-Yau-Mannigfaltigkeiten angehen wollte: man wollte verstehen, wie sich die Korrelationsfunktionen einer topologischen Feldtheorie verhalten, wenn man Riemannsche Flächen zusammenklebt. Quantenkohomologie ist eine formale Deformation des Kohomologierings (also des Cupprodukts auf der…
Man macht ein Experiment, ob Studenten, die lauter sprechen oder schreien, bessere Zensuren schreiben. Man hat danach gewisse Meßwerte und fragt, ob diese die Nullhypothese widerlegen. (Die Nullhypothese besagt, dass es den vermuteten Zusammenhang nicht gibt.) Der p-Wert ist bei gegebenen Meßwerten die statistische Wahrscheinlichkeit, dass man bei zutreffender Nullhypothese die gemessenen Werte bekommen würde.…
In der Zahlentheorie interessiert man sich für Zahlkörper, endliche Erweiterungen des Körpers der rationalen Zahlen. André Weil hatte beobachtet, dass Zahlkörper viele Eigenschaften mit Funktionenkörpern einer algebraischen Kurve über einem endlichen Körper wie Fp(t) gemeinsam haben. Diese sind einer geometrischen Behandlung zugänglich und deshalb einfacher zu verstehen. Man faßt Zahlkörper und Funktionenkörper unter der Bezeichnung…
Im neuen xkcd kommen drei Arten mathematischer Probleme vor. Das erste ist eine Ansammlung von Buzzwörtern wie man sie bekommt, wenn man von einer künstlichen Intelligenz ein mathematisches Paper schreiben läßt. Das zweite fragt nach selbstmeidenden Irrfahrten auf dem Quadratgitter. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, nach jeweils einem bestimmten Zeitintervall auf einer festen Diagonale zu…
Die Zeitschrift American Mathematical Monthly stellte 1894 die Aufgabe Ein konkreter Fall legte folgende Frage nahe: Eine gleiche Anzahl von weißen und schwarzen Kugeln gleicher Größe werden in eine rechteckige Schachtel geworfen. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit einer zusammenhängenden Kette sich berührender weiße Kugeln von einem Ende der Schachtel bis zum gegenüberliegenden Ende? In mathematischer…
Für die Nullstellen von Polynomen gibt es keine geschlossene Formel, außer bis Grad 4. Man berechnet sie deshalb mit dem Newton-Verfahren. Dafür muß man mit einem Startwert beginnen und das Newton-Verfahren konvergiert dann gegen eine Nullstelle des Polynoms. Auch wenn das Polynom mehrere Nullstellen hat, konvergiert das Newton-Verfahren natürlich nur gegen eine davon. Je nachdem,…
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