Taulukoiden muodostaminen ja interpolointi

Muodosta taulukko, jonka arvoina ovat {x,Log[x]}-lukuparit, missä x saa arvoja 0.5:sta 10:een ½:n välein (eli ½,1,1½...10). Sijoita taulukko muuttujaan tau.

[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_1.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_2.gif]

Interpoloi tau-taulukon dataa interpoloivalla polynomilla sekä paloittain määritellyllä polynomilla ja plottaa interpolaatiot sekä funktio Log[x] väleillä 0.5...10 sekä 0...12 samoihin kuvaajiin.

[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_3.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_4.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_5.gif]

[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_6.gif]

[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_7.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_8.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_9.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_10.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_11.gif]

[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_12.gif]

[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_13.gif]

Muodosta taulukko, jonka alkioina ovat funktiot x^-10,x^-9,...,x^9,x^10. Sen jälkeen sovita funktiot taulukon tau dataan. Plottaa sekä Log[x] että sovitus väleillä 0.5...10 ja 0...12 samoihin kuvaajiin.

[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_14.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_15.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_16.gif]

[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_17.gif]

[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_18.gif]

[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_19.gif]

[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_20.gif]

Derivointi ja differentiointi sekä mittausten virhearviointi

Derivoi x^2+4x.     

[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_21.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_22.gif]

Derivoi x^4-3x-sin(x) kaksi kertaa.

[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_23.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_24.gif]

Kappaleen paikka saadaan lausekkeesta x=40-5t-5t^2. Mikä on
kappaleen kiihtyvyys hetkellä t=2?

[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_25.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_26.gif]

Piirrä edellisen tehtävän paikka ja nopeus ajan funktiona  Plot-komennolla samaan kuvaan.

[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_27.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_28.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_29.gif]

[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_30.gif]

[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_31.gif]

[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_32.gif]

[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_33.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_34.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_35.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_36.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_37.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_38.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_39.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_40.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_41.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_42.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_43.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_44.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_45.gif]

Oletetaan, että eläintarhan apinoiden lukumäärä riippuu banaanien lukumäärästä ja yhden apinan painosta, kuten
m[banana_,paino_]=3*banana/paino
Laske apinoiden lukumäärä virherajoineen, kun banaaneita on 100 ± 5 kg ja yhden apinan paino on 7.3 ± 1.2 kg.

[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_46.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_47.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_48.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_49.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_50.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_51.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_52.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_53.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_54.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_55.gif]

Vastaus: m=41 ± 9.

Liisa ja Lasse mittasivat pallon tilavuutta mittaamalla sen ympärysmitan neljä kertaa, saaden tuloksiksi:
    15.1cm,15.5cm,15.3cm ja 14.9cm.
      Esitä pallon todennäköinen tilavuus ja virherajat. Pallon ympärysmitta on s=2Pi r, missä s on ympärysmitta ja r on pallon säde. Pallon tilavuus on puolestaan: V=4Pi r^3/3.

Pallon ympärysmitan lausekkeesta voidaan ratkaista r ja sijoittaa se tilavuuden lausekkeeseen, jolloin tilavuuden lausekkeeksi saadaan:

[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_56.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_57.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_58.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_59.gif]

Differentioidaan tilavuuden lauseketta:

[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_60.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_61.gif]

Lasketaan virhe:

[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_62.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_63.gif]

Lasketaan mittaustulosten keskiarvo (voidaan ottaa Statistics`DescriptiveStatistics`-paketista Mean-funktio, joka laskee keskiarvon datasta):

[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_64.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_65.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_66.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_67.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_68.gif]

Suurin mittavirhe näyttäisi olevan 0.3cm. Jotta saadaan virhearvio, sijoitetaan mittavirhe s:n differentiaalin paikalle ja keskiarvo s:n paikalle.

[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_69.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_70.gif]

Pallon tilavuudeksi taas saadaan:

[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_71.gif]
[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_72.gif]

[Graphics:Images/5_ratkaisut_gr_73.gif]


Converted by Mathematica      February 16, 2005