PORTFOLIO Próbki tekstu składanego systemem LATEX
Transkrypt
PORTFOLIO Próbki tekstu składanego systemem LATEX
PORTFOLIO Próbki tekstu składanego systemem LATEX Autor: Anna Nowrot Spis treści 1 Wstęp 1.1 Wprowadzenie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 Warunki korzystania z usługi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Przykładowe próbki tekstu 2.1 Definicje i twierdzenia . . . . . . . . . . . . . 2.2 Macierze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.1 Iloczyn tensorowy macierzy . . . . . . 2.2.2 Macierz odwrotna . . . . . . . . . . . . 2.3 Układy równań . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4 Granice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5 Wzory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.1 Sumy uogólnione . . . . . . . . . . . . 2.5.2 Algorytm mrówkowy . . . . . . . . . . 2.5.3 Brachistochrona . . . . . . . . . . . . . 2.6 Tabele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.6.1 Struktura trójkątna . . . . . . . . . . . 2.6.2 Krzyżowanie chromosomów . . . . . . 2.6.3 Zestawienie danych testowych . . . . . 2.6.4 Domino matematyczne . . . . . . . . . 2.6.5 Siatka pomiarowa . . . . . . . . . . . . 2.7 Linear differential equations of second order . 2.8 Zestawy zadań . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.8.1 Algebra liniowa . . . . . . . . . . . . . 2.8.2 Potęgi i pierwiastki liczb rzeczywistych 2.8.3 Funkcja wykładnicza i logarytmiczna . 2.9 Grafika . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.9.1 Wykresy funkcji trygonometrycznych . 2.9.2 Wykresy fynkcji parametrycznych . . . 2.9.3 Pole wektorowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 2 3 3 3 3 4 5 5 5 5 5 5 6 6 6 6 7 7 8 9 9 9 10 11 11 11 11 3 Kontakt 12 Literatura 13 2 1 1.1 Wstęp Wprowadzenie Prezentowana broszura została złożona w systemie LATEX - komputerowym składzie tekstów drukarskich, który pozwala tworzyć profesjonalne publikacje naukowe o wysokiej jakości typograficznej. W szczególności zawiera bogatą ofertę składania tekstów matematycznych oraz technicznych. W rozdziale drugim tego artykułu zamieszczono kilka przykładów tekstu technicznego, zawierającego skomplikowane wyrażenia matematyczne, tabele czy grafikę. Ponadto system LATEX pozwala w łatwy sposób podzielić publikację na rozdziały, dołączyć spis treści, bibliografię czy przypisy autora, które są tworzone dynamicznie za pomocą kilku komend. Dzięki temu tekst staje się przejrzysty i bardziej czytelny dla odbiorcy, a autor artykułu nie musi martwić się o prawidłową redakcję tych jakże ważnych części swojej publikacji. 1.2 Warunki korzystania z usługi Oferta dotyczy wyłącznie złożenia wcześniej przygotowanego tekstu w systemie LATEX. Nie zajmujemy się pisaniem prac zaliczeniowych. Tekst źródłowy może być dostarczony w formacie .txt, .doc, .docx, .pdf, bądź jako skan rękopisu. Klient otrzymuje plik w formacie .pdf. Za dodatkową opłatą, na życzenie klienta, istnieje możliwość uzyskania także pliku w formacie .tex. Przed przystąpieniem do wykonania usługi dokonywana jest indywidualna wycena, zależna od stopnia skomplikowania projektu, jego objętości (ilość stron), jakości tekstu źródłowego (łatwość jego odczytu), czy czasu przeznaczonego na realizację zlecenia. Po szczegółowym omówieniu warunków umowy oraz zaakceptowaniu wyceny klient dokonuje przedpłaty w wysokości 50% uzgodnionej należności. Drugą połowę należy uregulować po wykonaniu usługi. Anna Nowrot science4u.pl 3 2 2.1 Przykładowe próbki tekstu Definicje i twierdzenia Klasa tzw. najprostszych zadań rachunku wariacyjnego [1], określonych za pomocą całki: J y(x) = ZxB F x, y(x), y 0 (x) dx (1) xA oraz warunków brzegowych y(xA ) = yA , y(xB ) = yB . Definicja 2.1 Jeżeli krzywe y1 (x) i y2 (x) mają w przedziale [a, b] ciągłe pochodne do n-tego rzędu, to odległością n-tego rzędu między tymi krzywymi na przedziale [a, b] nazywa się następującą, nieujemną liczbę ρn : (k) (k) ρn = ρn y1 (x), y2 (x) = max max y1 (x) − y2 (x) . 06k6n a6x6b Definicja 2.2 Poprzez ε-otoczenie n-tego rzędu funkcji y ∈ C n (a, b) nazywamy zbiór wszystkich funkcji ȳ ∈ C n (a, b), spełniających nierówność: ρn y, ȳ 6 ε , gdzie ε > 0. Definicja 2.3 Funkcjonał J y(x) osiąga na pewnej krzywej y0 (x) słabe maksimum (minimum) lokalne, jeżeli na wszystkich krzywych dopuszczalnych y(x), leżacych w pewnym ε-otoczeniu pierwszego rzędu krzywej y0 (x), zachodzi nierówność: J y(x) 6 J y0 (x) J y(x) > J y0 (x) . Twierdzenie 2.1 Warunkiem koniecznym na to, aby funkcjonał (1), określony w zbiorze funkcji y = y(x), xA 6 x 6 xB , mających ciągłą pochodną i spełniających warunki y(xA ) = yA , y(xB ) = yB , osiągał dla danej funkcji y(x) słabe ekstremum jest, aby funkcja F spełniała tzw. równanie Eulera: d ∂F ∂F − = 0. (2) ∂y dx ∂y 0 2.2 2.2.1 Macierze Iloczyn tensorowy macierzy 1 1 1 −1 −1 1 −1 −1 Anna Nowrot −1 1 N 1 0 = 1 0 1 1 1 0 1 0 −1 0 0 1 0 1 0 −1 1 0 −1 0 1 0 0 1 0 −1 0 1 −1 0 1 0 1 0 0 −1 0 1 0 1 −1 0 −1 0 1 0 0 −1 0 −1 0 1 science4u.pl 4 2.2.2 Macierz odwrotna Przykład 45.Za pomocąoperacji elementarnych na kolumnach znaleźć macierz odwrotną 3 1 4 do macierzy A= 8 3 9 . 9 4 11 Rozwiązanie. Obliczenia mogą tu przebiegać następująco: 3 1 4 1 0 0 1 3 4 0 1 0 8 3 9 0 1 0 K1 ↔ K2 3 8 9 1 0 0 −−−−−−→ 9 4 11 0 0 1 4 9 11 0 0 1 1 0 1 0 0 0 K2 → K2 − 3K1 3 −1 −3 1 −3 −4 K2 → K3 − 4K1 0 1 −−−−−−−−−−−−−→ 4 −3 −5 0 1 0 0 0 −1 0 3 −4 K2 → −K2 3 1 −3 1 −−−−−−−→ 4 3 −5 0 0 1 1 0 0 3 −1 −3 K1 → K1 − 3K2 0 1 0 −8 3 5 K3 → K3 + 3K2 0 1 −−−−−−−−−−−−−→ −5 3 4 0 1 0 0 3 −1 − 34 1 5 3 K3 → K3 0 1 0 −8 4 4 1 −−−−−−−→ −5 3 1 0 0 4 5 1 0 0 − 34 − 34 4 K1 → K1 + 5K3 0 1 0 − 7 − 3 5 4 4 4 K2 → K2 − 3K3 5 3 1 0 0 1 − −−−−−−−−−−−−−→ 4 4 4 5 − 43 − 43 −3 4 5 −3 7 3 5 1 −7 −3 5 . = −4 −4 4 4 5 1 5 −3 1 − 34 4 4 Zatem A−1 198. Wskazać macierz odwrotną do danej macierzy elementarnej: 1 0 0 0 1 0 1 0 0 a) 0 −1 0 ; b) 1 0 0 ; c) 0 1 0 ; 0 0 1 0 0 1 0 0 7 0 0 1 1 4 0 1 0 0 d) 0 1 0 ; e) 0 1 0 ; f) 0 1 0 . 1 0 0 0 0 1 −5 0 1 Anna Nowrot science4u.pl 5 2.3 Układy równań kx = αax + βbx + . . . + δdx ky = αay + βby + . . . + δdy k = αa + βb + . . . + δd z z z z 2.4 − d dt ∂F ∂x0 =0 ∂F ∂y + λ(t) ∂G − ∂y d dt ∂F ∂y 0 =0 ∂F ∂z + λ(t) ∂G − ∂z d dt ∂F ∂z 0 =0 ∂F ∂x + λ(t) ∂G ∂x Granice x(x − 1) x x2 − x = lim+ = lim+ 2 x→3 (x − 1)(x − 3) x→3 x − 3 x→3 x→3 x − 4x + 3 h i n n 2 n ·2 lim 1 + n2 = lim 1 + n2 2 = lim 1 + n2 2 = e2 lim+ f (x) = lim+ n→∞ n→∞ 2.5 2.5.1 3 0+ = +∞ n→∞ Wzory Sumy uogólnione ∞ [ An = A1 ∪ ∞ [ n=2 n=1 2.5.2 " An \ n−1 [ !# Ai (3) i=1 Algorytm mrówkowy Ilość feromonu τijk+1 w punkcie (i, j), po operacji aktualizacji śladu feromonowego1 , można wyznaczyć z poniższych wzorów: τ̆ijk+1 = max τijk · ρ, 1 ( k+1 Lk , (i, j) ∈ Lk max 1, min 255, τ̆ij + µij τijk+1 = τ̆ijk+1 , (i, j) ∈ / Lk k µLij gdzie: τijk ρ ξ lk lstraight 2.5.3 - = n·ξ· lk lstraight , ilość feromonu w punkcie (i, j), w iteracji k; współczynnik określający szybkość parowania feromonu; wpółczynnik określający ilosć feromonu nanoszonego na trasę; długość trasy Lk ; długość trasy „w linii prostej” z A do B. Brachistochrona q q ZxB 1 + y 0 (x)2 ZπR 1 + y 0 (x)2 1 p T = q dx dx = √2g y − y(x) A 2g yA − y(x) xA 0 q 2 n+1 X 1 + yi −yhi−1 p JB (y1 , y2 , . . . , yn ) = ·h 2g(y − y ) A i i=1 (4) (5) 1 Feromon pozostawiony przez mrówkę wraz z upływem czasu paruje, stąd potrzebna jest ciągła aktualizacja jego ilości, pozostałej na trasie. Anna Nowrot science4u.pl 6 2.6 2.6.1 Tabele Struktura trójkątna 1 1 2 15 11 1 28 22 10 6 15 9 21 13 21 16 1 28 18 1 10 7 15 9 21 11 28 15 1 15 11 21 13 28 15 1 21 16 28 18 1 28 22 1 Krzyżowanie chromosomów (1 1 0 0 0 1 0 0) (1 0 0 1 1 1 0 1) (0 0 1 0 0 0 1 1) (1 1 0 0 0 1 0 0) (1 1 0 1 0 1 0 1) (0 1 0 1 1 1 1 0) 2.6.3 1 6 4 10 7 1 5 2.6.2 6 4 1 4 7 1 3 2 1 3 6 1 (1 1 0 1 1 1 0 1) (1 0 0 0 0 1 0 0) −→ (0 0 0 0 0 1 0 0) (1 1 1 0 0 0 1 1) (1 1 0 1 0 1 1 0) (0 1 0 1 1 1 0 1) Zestawienie danych testowych Czas działania algorytmu w sekundach n 10 20 Anna Nowrot Liczba iteracji 10 20 40 10 20 40 10 20 40 10 20 40 10 20 40 Ilość mrówek 1 10 20 10 20 max 0,436 0,977 4,974 7,707 3,717 5,949 4,687 10,456 14,768 12,159 22,344 42,558 27,377 48,233 86,998 Długość uzyskanej trasy w 5 uruchomieniach min avg max min 0,299 0,369 106,829 47,969 0,511 0,743 148,892 46,285 1,368 2,687 103,565 45,659 1,775 4,248 33,439 29,682 1,223 2,777 33,391 28,471 3,972 5,239 30,169 27,847 2,064 3,630 31,063 28,460 3,242 5,922 29,391 28,126 14,102 14,463 29,635 27,360 8,325 10,152 39,007 31,570 19,479 20,801 38,722 31,281 36,554 38,950 35,292 29,666 19,693 24,082 34,252 30,427 38,623 43,746 37,469 32,801 76,689 80,489 31,658 30,263 avg 74,237 86,479 64,520 31,839 30,325 28,748 28,983 28,758 28,477 35,842 35,004 32,390 32,532 34,233 30,804 science4u.pl 7 2.6.4 Domino matematyczne − log2 8 e0 log7 49 + log4 64 −20 + 1 log 2 + log 5 −22 ln 1 (−3) · 1 23 q 1 79 · 1,5 log0,5 32 51 + 50 log3 1 81 log4 48 − log4 3 √ −38 log5 0,04 √ 4 2 log√3 9 2· 3 log 5 + 12 log 64 −2 log5 2.6.5 q 2 41 (−1)11 √ 5 √ 3 125 log3 1 27 · log 0,01 3 log0,25 16 (log2 20 − log2 5)3 √ log7 7 7 −22 − 2 −(−2)3 3· q 1 4 − 31 − (−3) √ 3 8 log8 2 −27 Siatka pomiarowa 16 ↔ (0, 4) 17 ↔ (1, 4) 18 ↔ (2, 4) 19 ↔ (3, 4) 12 ↔ (0, 3) 13 ↔ (1, 3) 14 ↔ (2, 3) 15 ↔ (3, 3) Anna Nowrot 8 ↔ (0, 2) 9 ↔ (1, 2) 10 ↔ (2, 2) 11 ↔ (3, 2) 4 ↔ (0, 1) 5 ↔ (1, 1) 6 ↔ (2, 1) 7 ↔ (3, 1) 0 ↔ (0, 0) 1 ↔ (1, 0) 2 ↔ (2, 0) 3 ↔ (3, 0) science4u.pl 8 2.7 Linear differential equations of second order Problem 8. a) d2 y + y = cos(t), dt2 y(0) = 0, dy t=0 = 0 dt According to the Problem 7 question b) the solution is: y(t) = B1 cos(t) + B2 sin(t) + 1 cos(ωt) 1 − ω2 Consider the conditions: 1 y(0) = 0 B1 + =0 =⇒ 1 − ω2 dy t=0 = 0 B2 = 0 dt Therefore: =⇒ B1 = − B2 = 0 1 1 − ω2 1 1 cos(t) + cos(ωt) 2 1−ω 1 − ω2 1 cos(t) − cos(ωt) =− 1 − ω2 ! !# " 1 1 1 =− t + ωt · sin t − ωt −2 sin 1 − ω2 2 2 ! ! 1 1 2 · sin t 1+ω · sin t 1−ω = 1 − ω2 2 2 y(t) = − b) Consider the solution: 2 y(t) = · sin 1 − ω2 1 t 1+ω 2 ! · sin ! 1 t 1−ω 2 The function sin(x) is limited by the values of the interval [-1,1], so the product: sin 1 t 1+ω 2 ! · sin ! 1 t 1−ω 2 is limited too. Then the amplitude of function y(t) strongly depends on factor 2 . 1 − ω2 Consider ω > 0. 2 >1 1 − ω2 Therefore the amplitude increases when ω ∈ (0, 1) increases. 1◦ ω ∈ (0, 1) =⇒ 1 − ω 2 ∈ (0, 1) =⇒ 2 <1 1 − ω2 Therefore the amplitude decreases when ω > 1 increases. 2◦ ω > 1 =⇒ Anna Nowrot science4u.pl 9 2.8 2.8.1 Zestawy zadań Algebra liniowa 248. Przekształcenie liniowe ϕ : R3 → R2 określone jest wzorem: ϕ([x1 , x2 , x3 ]) = [5x1 − 4x2 + 3x3 , 9x1 − 7x2 + 4x3 ] Wyznaczyć jedną z baz przestrzeni kerϕ. 249. Znaleźć po jednej bazie jądra i obrazu przekształcenia liniowego φ : R4 → R3 , którego wartość w dowolnym punkcie [x1 , x2 , x3 , x4 ] ∈ R4 jest równa: [x1 + 5x2 + 4x3 + x4 , 3x1 + x2 + 2x3 + x4 , 5x1 + 4x2 + 5x3 + 2x4 ]; [x1 − x2 + x3 + x4 , x1 + 5x2 − 4x3 + 3x4 , 3x2 + 4x3 + x4 ]; [x1 − 4x2 + 5x3 + 3x4 , x1 − 4x2 + 6x3 + 5x4 , x1 − 4x2 + 7x3 + 7x4 ]; [x1 − 2x2 + 4x3 − 3x4 , x1 − 2x2 + 4x3 − 3x4 , 2x1 − 4x2 + 8x3 − 6x4 ]; [2x1 − 4x2 + 3x4 , 4x1 − 8x2 + 5x4 , 5x1 − 10x2 + 8x4 ]. a) b) c) d) e) 250. Zbudować tabelki działań w podanej przestrzeni ilorazowej: a) b) c) d) Z32 /W , Z42 /W , Z23 /W , Z32 /W , gdzie gdzie gdzie gdzie W W W W = {[0, 0, 0], [1, 0, 0]} =lin([1, 1, 0, 0], [0, 0, 1, 1]) =lin([1, 2]) =lin([1, 1, 0], [0, 0, 1]) 251. Opisać warstwy przestrzeni wektorowej V względem jej podprzestrzeni W . Korzystając z tego opisu, udowodnić związek V /W ∼ = V 0 , jeśli: ∞ : a2 = 0}, V 0 = R; a) V = R∞ , W = {(an )∞ n=1 ∈ R ∞ : a1 = 4a2 = 5a3 }, V 0 = R2 ; b) V = R∞ , W = {(an )∞ n=1 ∈ R n o R1 c) V = Ch0,1i , W = f ∈ Ch0,1i : f (x)dx = 0 , V 0 = R; 0 n o V d) V = C(0,∞) , W = f ∈ C(0,∞) : f (n) = 0 , V 0 = R∞ ; n∈N e) V = M(2, R), W = {[aij ] ∈ M(2, R) : a12 = a21 = 0}, V 0 = R2 ; f) V = M(n, K), W = {A ∈ M(n, K) : trA = 0}, V 0 = K. 2.8.2 Potęgi i pierwiastki liczb rzeczywistych Zadania zamknięte. 4 3 3 1. Jeżeli a = 612 : 64 , b = (63 ) , c = (6 · 62 ) i d = (64 : 62 ) , to A) d < a < c < b, B) d < a < b < c, 2. Która z podanych liczb jest największa? √ 3 1 −3 A) 27 · 9 3 , B) , 81 C) a < d < c < b, 3 C) (9−1 ) , D) a < d < b < c. D) 1 35 · 5 9 ! 21 . √ √ √ √ 3. Dla a = 2 3 − 5 i b = 8 − 2 6 wartość wyrażenia a2 − b 2 wynosi: √ √ √ √ A) 33 − 24 3, B) 33 − 16 3, C) −17 + 4 3, D) −17 − 16 3. Anna Nowrot science4u.pl 10 Zadania otwarte. 4. Porównaj liczby x i y. " x= 2 − 3 #−2 −3 −3 +3·2 −2 −2 −3 1 1 3 3 + · + . y= 2 3 9 5 1 3 +3·8 , 5. Uporządkuj rosnąco liczby: √ √ −0, 729 + 3 0, 000125 √ q a= · 196 , 23 21 − 11 · 1 121 r 3 p 3 b = −5 · 3 + 0, 09 + 23 , 8 q √ 6 −5 · 3 −0, 216 + 4 : 3 25 · (−1, 5)3 + 9 12 √ c= . 1 0, 000225 · (−4)3 + 8 − √625 6. Co jest większe, 2 3 1, 69 − √ 3 liczby x, czy 66% liczby y? r x= 2.8.3 q q √ √ 4 · 9 · 81 + 144 + 13 , r y =5· 3 −1 p 61 1 √ 3 + 30 · 1, 21 − 2 · 343 . 64 4 Funkcja wykładnicza i logarytmiczna 1. Rozwiąż nierówności: a) 2 log 1 x 6 log 1 (5x − 6) , 3 3 b) logx (x + 2) < 2 , c) log√x (5x − 2) > 4 + log√x 2 . 2. Rozwiąż równania i nierówności. a) 2x = 23x−4 c) 4x = 2x e) g) x2 +8 b) 2 +1 d) 1 3x 3 = 9 x+2 3 + 3x = 30 f) h) 6−2x 1 −5x < 13 3 √ 4x 1 −x−1 > 5 5 −3x −x+1 0, 25 6 0, 125 x+2 2 + 2x−1 > 18 3. Przyjmując, że a = log3 10 oraz b = log3 5, wyraź za pomocą a i b wartość logarytmu: a) log3 50, b) log3 500, 4. Wykaż, że x = log3 22 + log3 (4, 5)2 − 2 log5 Anna Nowrot c) log3 250, d) log3 2. √ 5 jest liczbą całkowitą. science4u.pl 11 2.9 2.9.1 Grafika Wykresy funkcji trygonometrycznych sin x 2.9.2 Wykresy fynkcji parametrycznych 2.9.3 Pole wektorowe Anna Nowrot cos x science4u.pl 12 3 Kontakt Usługi Edukacyjne Science4U Anna Nowrot ul. Zbożowa 41/6 40-657 Katowice mobile: +48 600 189 663 e-mail: [email protected] website: www.science4u.pl facebook: MatmaScience4U Anna Nowrot science4u.pl 13 Literatura [1] R. Grzymkowski, E. Hetmaniok, D.Słota: Wykłady z modelowania matematycznego. Wybrane metody obliczeniowe w rachunku wariacyjnym oraz w równaniach różniczkowych i całkowych, Pracownia Komputerowa Jacka Skalmierskiego, Gliwice 2002. Anna Nowrot science4u.pl