diff --git a/formelsammlung.tex b/formelsammlung.tex index 07085b2..0635076 100644 --- a/formelsammlung.tex +++ b/formelsammlung.tex @@ -1,5 +1,45 @@ \chapter{Notationen} \section{Dirac-Notation} +In der Bra-Ket-Notation schreibt man die Vektoren eines Vektorraums V auch außerhalb eines Skalarprodukts mit einer spitzen Klammer als Ket $\ket{v}.$ +Jedem Ket $\ket{v}$ entspricht ein Bra $\bra{v}$, das dem Dualraum $\text{V}^*$ angehört, also eine lineare Abbildung von V in den zugrundeliegenden Körper K bezeichnet. Allerdings kann nicht jedes Bra aus dem algebraischen Dualraum mit einem Ket identifiziert werden. Das Ergebnis der Operation eines Bras $\bra{v}$ auf ein Ket $\ket{w}$ wird $\braket{v}{w}$ geschrieben, womit der Zusammenhang mit der konventionellen Notation des Skalarprodukts hergestellt ist. + +\subsection*{Eigenschaften} +$c_1$, $c_2$, $\in \setC$; $c^*$ ist die komplex-konjugierte Zahl zu $c$, $A$, $B$ sind lineare Operatoren + +\subsubsection*{Linearität} +\equationblock{\langle\phi| \; \bigg( c_1|\psi_1\rangle + c_2|\psi_2\rangle \bigg) = c_1\langle\phi|\psi_1\rangle + c_2\langle\phi|\psi_2\rangle} \\ + +Mit der Addition und skalaren Multiplikation von linearen Funktionalen im Dual-Raum gilt: +\equationblock{\bigg(c_1 \langle\phi_1| + c_2 \langle\phi_2|\bigg) \; |\psi\rangle = c_1 \langle\phi_1|\psi\rangle + c_2\langle\phi_2|\psi\rangle} + +\subsubsection*{Assoziativität} +Given any expression involving complex numbers, bras, kets, inner products, outer products, and/or linear operators (but not addition), written in bra-ket notation, the parenthetical groupings do not matter (i.e., the [[associative property]] holds). For example: +$< \psi| (A |\phi>) = (< \psi|A)|\phi>$ +$(A|\psi>)<\phi| = A(|\psi> < \phi|$ +and so forth. The expressions can thus be written, unambiguously, with no parentheses whatsoever. Note that the associative property does ''not'' hold for expressions that include non-linear operators, such as the antilinear time reversal operator in physics. + +\subsubsection*{Adjungierte} +\begin{itemize} + \item Die Adjungierte eines Bra ist der entsprechne Ket (und umgekehrt) + \equationblock{\bra{X^\dagger} = \ket{X}} + \item Die Adjungierte einer komplexen Zahl ist ihre komplex-konjugierte Zahl + \equationblock{c^\dagger = c^\ast} + \item Die Adjungierte einer Adjungierten von X ist X (wobei X alles mögliche sein kann) + \equationblock{\sbk{X^dagger}^\dagger = X} +\end{itemize} + +\subsubsection*{Beispiele} +\begin{itemize} + \item Kets: + \equationblock{\left(c_1|\psi_1\rangle + c_2|\psi_2\rangle\right)^\dagger = c_1^* \langle\psi_1| + c_2^* \langle\psi_2|.} + \item Inner Product (übersetzen) + \equationblock{< \phi | \psi >^* = < \psi|\phi>} + \item Matrix-Elemente: + \equationblock{< \phi| A | \psi >^* = < \psi | A^\dagger |\phi >} + \equationblock{< \phi| A^\dagger B^\dagger | \psi >^* = < \psi | BA |\phi >} + \item Outer Product: + \equationblock{\left((c_1|\phi_1>< \psi_1|) + (c_2|\phi_2><\psi_2|)\right)^\dagger = (c_1^* |\psi_1>< \phi_1|) + (c_2^*|\psi_2><\phi_2|)} +\end{itemize} \chapter{Lineare Algebra} \section{Gruppentheorie} @@ -65,11 +105,11 @@ Die kontinuierliche Fourier-Transformation ist eine Form der Fourier-Transformat Oft wird diese Transformation auch einfach als Fourier-Transformation bezeichnet. \subsubsection*{Definition:} \begin{equation} - \mathcal{F}\{f(t)\} = F(\omega)= \frac{1}{\sqrt{2 \pi}} \integrinf{f(t) e^{-\i \omega t}}{t} + \mathcal{F}\{f(t)\} = F(\omega)= \frac{1}{\sqrt{2 \pi}} \intgrinf{f(t) e^{-\i \omega t}}{t} \end{equation} Rücktransformation (Fouriersynthese) \begin{equation} - \mathcal{F}^{-1}\{F(\omega)\} = f(t)= \frac{1}{\sqrt{2 \pi}} \integrinf{F(\omega) e^{\i \omega t}}{\omega} + \mathcal{F}^{-1}\{F(\omega)\} = f(t)= \frac{1}{\sqrt{2 \pi}} \intgrinf{F(\omega) e^{\i \omega t}}{\omega} \end{equation} Hierbei ist $F(\omega)$ das kontinuierliche Spektrum, das die Amplitude jeder Frequenz $\omega$ aus den reelle Zahlen angibt.