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Computeralgebra


Computeralgebra ist ein unentbehrliches Werkzeug, das sowohl im Physikstudium als auch in der Forschung zum Einsatz kommt. In Lehrveranstaltungen wird vor allem das Computeralgebra-System Mathematica verwendet, das Studierende zu günstigen Bedingungen erwerben können.

Was ist Computeralgebra?

Unter dem Begriff Computeralgebra (oder Computeralgebra-Systeme, CAS) werden Computerprogramme zusammengefasst, die eine Fülle mathematischer Aufgaben durchführen können:
Symbolisches Rechnen mit Termen und Variablen, Lösen von Gleichungen, Gleichungssystemen und Differentialgleichungen, Differenzieren, Integrieren, Erstellen grafischer Darstellungen (2D, 3D), Rechnen mit Vektoren und Matrizen, Durchführen von Approximations- und Optimierungsaufgaben, Analyse statistischer Daten und vieles mehr.
Computeralgebra gehört zum state of the art der modernen Physik und ist aus ihr nicht mehr wegzudenken. Das im Bereich der Physik am häufigsten verwendete CAS ist das von der Firma Wolfram Research entwickelte Programm Mathematica - es zählt zu den mächtigsten seiner Art und kommt auch in Lehrveranstaltungen zum Einsatz. Vielleicht ist Ihnen aus Ihrem Mathematikunterricht auch ein anderes CAS wie Derive oder Maple bekannt. Auch diese Programme können für viele in Ihrem Studium auftretenden Aufgabenstellungen eingesetzt werden. Da in Lehrveranstaltungen aber vor allem Mathematica verwendet wird, legen wir Ihnen ans Herz, sich dieses Programm zu besorgen!
 
Wie bekomme ich das Programm Mathematica?

Seit Wintersemester 2006/7 bietet die Universität Wien eine günstige Studierenden-Lizenz an. Um sie zu beziehen, gehen Sie wie folgt vor:
  • Rufen Sie die Seite https://www.univie.ac.at/ZID/softwareshop/ auf (Software-Shop des Zentralen Informatikdienstes ZID).
  • Melden Sie sich mit den Zugangsdaten Ihres Unet-Accounts an (siehe diese Seite für den Fall, dass Sie ihn noch nicht angemeldet haben).
  • Wählen Sie in der Übersicht über die Programme Mathematica für Ihr Betriebssystem aus (nur eine Bestellung pro Person möglich), klicken Sie auf "Bestellen" und drucken Sie den Abholschein aus.
  • Danach bekommen Sie die CD mit dem Programm am Helpdesk des ZID (1010 Wien, Universitätsstraße 7, Neues Institutsgebäude NIG, 1. Stock, Lageplan) unter Vorweisung des Abholscheins.
  • Die Mathematica-Lizenz muss jedes Jahr neu bezogen werden.
    • Preis der Mathematica-Lizenz für 1 Jahr (ab Registrierung): 15 Euro.
  • Die Lizenz berechtigt zur Installation von Mathematica auf einem Computer (PC oder Notebook). Auf der CD-Hülle finden Sie Ihre Lizenznummer und die genauen Installationsanweisungen. Nach dem ersten Aufruf des Programms müssen Sie der Firma Wolfram Research eine von Mathematica generierte Kenn-Nummer mailen und bekommen sofort einen Code zugesandt, mit dem Sie das Programm endgültig freischalten.
  • Die neueste Version von Mathematica ist 6.0. Wer im vorigen Studienjahr die ältere Version 5.2 über den ZID bezogen hat, bekommt kostenlos für die noch verbleibende Dauer eine Lizenz für die neue Version 6.0. (Alle betroffenen Personen erhalten vom ZID eine eMail dieses Inhalts).
Wie wird Computeralgebra in Lehrveranstaltungen eingesetzt?

In Lehrveranstaltungen, die der Vermittlung der mathematischen Grundlagen des Physikstudiums bzw. einzelner physikalischer Gebiete dienen, werden Hinweise zum Einsatz von CAS, vor allem Mathematica, gegeben. Die häufigste Einsatzformen von CAS, vor allem Mathematica, durch Studierende werden in Übungen und Proseminaren stattfinden, in manchen Fällen auf freiwilliger Basis, manchmal obligatorisch. Typischerweise bearbeiten Sie Aufgabenstellungen außerhalb der Lehrveranstaltung (alleine oder gemeinsam mit KollegInnen) unter Zuhilfenahme eines CAS. In etlichen dieser Übungen und Proseminaren wird ein PC mit Beamer zur Verfügung stehen, so dass Sie die von Ihnen erstellten elektronischen Materialien auf einem Datenstick mitnehmen und Ihre Bearbeitung des Problems präsentieren können.

Wie lerne ich die Bedienung von Mathematica?

Sie werden die Bedienung von Mathematica vor allem durch den konkreten Einsatz lernen und ihr Wissen darüber im Laufe der Zeit vermehren. Hier einige Tipps, wie Sie sich die wichtigsten Grundlagen, um beginnen zu können, aneignen können: Online-Rechnen mit Mathematica

Manche Webseiten bieten die Möglichkeit, Mathematica in gewissem Umfang online und frei zu nutzen, wobei allerdings aus lizenzrechtlichen Gründen die Eingabe nicht in Mathematica-Schreibweise, sondern nur anhand spezieller Berechnungstypen erfolgt. So gestattet das Tool von mathe online die Durchführung einiger symbolischer Berechnungen. Werkzeuge dieser Art sind praktisch, wenn gerade keine auf einem PC installierte Vollversion zur Verfügung steht, können diese aber nicht ersetzen.

Hinweise darüber, wie Computeralgebra zur Bearbeitung konkreter physikalischer und mathematischer Aufgabenstellungen benutzt wird, finden Sie unter Mathematische Methoden.


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