© 2008-2013 Alfred Schreiber
Algorithmen / Modellbildung / Simulation
DYNASYS verwenden!
In funclib.js steht eine generische Modell-Funktion namens DYNASYS zur Verfügung.
Zusammen mit der darauf abgestimmten Musterdatei _dynasys.html lassen sich
dynamische Systeme samt Grafikausgabe im Handumdrehen hinschreiben. Das Front-End _dynasys.html enthält eine Grafik-Ausgabe und eine eingebaute Automatisierung, die den (z.B. bei _muster3.html erforderlichen) Anpassungsaufwand (auch bei den Funktionsaufrufen und im Formularbereich) beinahe völlig entbehrlich macht.
Der Arbeitsgang sieht wie folgt aus:
Schritt 1 a) Analyse des
Sachzusammenhangs und b) Definition einer passenden Übergangsfunktion
<modellname>F
Schritt 2 In DYNASYS (Datei
funclib.js) eine schon vorbereitete case-Abfrage für <modellname>F
aktivieren
Schritt 3 In _dynasys.html
der Variablen SYSname die Bezeichnung <modellname> als String zuweisen
Schritt 4 Evtl. noch etwas
Text im Front-End-Formular ergänzen und Startwerte festlegen bzw. vorschlagen.
FERTIG!
Schauen Sie sich die beiden kleinen Demo-Beispiele Zickzack
und Häufigkeiten an. In funclib.js sind
zu deren Realisierung lediglich die unscheinbar kleinen Übergangsfunktionen
ZickzackF und HaeufigkeitF erforderlich, und in _dynasys.html
(alias simu_dsdemo1.html bzw. simu_dsdemo2.html) sogar nur eine einzige Wertzuweisung
(var SYSname = 'Zickzack' bzw. 'Haeufigkeit'). Einer zügigen Bearbeitung
künftiger Übungsaufgaben nach diesem Vorbild steht nun nichts mehr
im Wege.
Funktionsbibliotheken
Informationen und Materialien
Ergänzende und weiterführende Literatur
Allgemeines
- Rechenberg, P.: Was ist Informatik? Eine allgemeinverständliche
Einführung. Hanser: München 2000
[bestens geeignet für Anfänger, die eine Orientierung suchen; fundiert
und gut geschrieben]
Algorithmen
- Bartholomé, A.; Rung, J.; Kern, H.: Zahlentheorie für Einsteiger.
Verlag Vieweg: Braunschweig; Wiesbaden 1995
[elementar, verständlich und anregend; verwendet Pascal als Programmiersprache]
- Brassard, G.; Bratley, P.: Algorithmik. Theorie und Praxis. Wolfram's
Verlag: Attenkirchen 1993
[ein solider und anspruchsvoller Überblick]
- Engel, A.: Mathematisches Experimentieren mit dem PC. Klett Schulbuchverlag:
Stuttgart 1991
[umfangreiche Sammlung von fundamentalen Algorithmen, in einfachem Pascal
dargeboten]
- Niederdrenk-Felgner, C. [et alii]: Algorithmen der elementaren Zahlentheorie.
Deutsches Institut für Fernstudien an der Universität Tübingen:
Tübingen 1988
[Aufbereitung arithmetischer Algorithmen in einem kommentierten Lehrgang für
die Schule, in Pascal]
- Wegener, I.: Effiziente Algorithmen für grundlegende Funktionen.
Teubner: Stuttgart 1989
[ein weiterführender Lehrtext auf diesem Gebiet mit theoretisch-informatischem
Anspruch]
- Ziegenbalg, J.: Algorithmen. Von Hammurapi bis Gödel. Spektrum
Akademischer Verlag: Heidelberg; Berlin; Oxford 1996
[eine Zusammenstellung mit geschichtlichem Beiwerk, z.T. interessant und anregend]
Modellbildung / Simulation
- Bossel, H.: Modellbildung und Simulation. Konzepte, Verfahren und Modelle
zum Verhalten dynamischer Systeme. Vieweg: Braunschweig; Wiesbaden 1992,
2. Auflage 1994
[ein grundlegendes Textbuch mit beeindruckender Modell-Vielfalt und -Systematik,
elementar, aber wissenschaftlich gehalten]
- Engel, A.: Elementarmathematik vom algorithmischen Standpunkt. Klett
Schulbuchverlag: Stuttgart 1977
[Kapitel 4 und 6 bringen einige anregende Beispiele zu dynamischen Systemen,
in veraltetem Darstellungsrahmen]
- Herrmann, D.: Algorithmen für Chaos und Fraktale. Addison-Wesley:
Bonn; Paris; Reading, Mass. 1994
[eine kommentierte und bebilderte Sammlung von Modellgleichungen, mal in Pascal,
mal in C umgesetzt]
- Krause, U.; Nesemann, T.: Differenzengleichungen und diskrete dynamische
Systeme. B. G. Teubner: Stuttgart; Leipzig 1999
[ein solides Lehrbuch, das den Stoff auch theoretisch durchdringt; setzt entsprechende
Grundkenntnisse voraus]
- Sonar, T.: Angewandte Mathematik, Modellbildung und Informatik. Eine
Einführung für Lehramtsstudenten, Lehrer und Schüler. Vieweg:
Braunschweig; Wiesbaden 2001
[interessante Beispiele, baut auf Java auf; mathematisches Rüstzeug wird
z.T. entwickelt]
Algorithmen
Abteilung 1: Verarbeitung von Zahlen
Beispiele B01-B15
(zip)
- Quadrat einer Zahl
- Maximum zweier Zahlen
- Minimum zweier Zahlen
- Absolutbetrag
- Eigenschaft Zahl
- Eigenschaft ganze Zahl
- Ganzteil bei Division
- Rest bei ganzzahliger Division
- Größter gemeinsamer Teiler
- Quadratwurzel
- Ganzzahlige Quadratwurzel
- Potenz (nach Legendre)
- Fakultät
- Kleinster Primteiler
- Kleinster Primteiler II
Abteilung 2: Folgen und Mengen
Beispiele B16-B33
(zip)
- Länge einer Folge
- Zugriff auf Folgenelemente
- Erzeugung von 1 2
n
- Teilfolge bilden
- Folgen zusammensetzen
- Teilfolge entfernen
- Elemente einfügen
- Elemente vorschalten
- Elemente anhängen
- Lexikografisch sortieren
- Reihenfolge umkehren
- Numerisch sortieren
- Positionen eines Elements
- Test auf Elementschaft
- Die Menge einer Folge
- Vereinigung zweier Mengen
- Durchschnitt zweier Mengen
- Eigenschaft 'leer'
Abteilung 3: Zahlen und Zahlenmengen
Beispiele B34-B40
(zip)
- ggT als Vielfachensumme
- B-adische Darstellung einer Zahl
- Horner-Schema
- Teilermengen
- Euklids Primzahlmaschine
- Primfaktorzerlegung
- Sieb des Eratosthenes
Aufgaben
Übungsblätter (
pdf)
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Lösungen (html)
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Modellbildung / Simulation
Abteilung 1: Elementare Zufallsversuche
Beispiele B01-B10
(zip)
- Einfacher Würfelwurf
- Zufällige ganze Zahl
- Glücksrad mit zwei Sektoren
- Roulette-Spiel
- Test auf Wahrscheinlichkeitsverteilung
- Zufallsversuch
- Zufallsversuchsserie
- Zufällige Permutationen
- Zahlenlotto
- Simulation von Fussballergebnissen
Abteilung 2: Dynamische Systeme
Beispiele B11-B16
(zip)
- Sparkonto
- Lineares Modell
- Beschränktes Wachstum (nach P. F. Verhulst)
- Räuber-Beute-Systeme (nach Lotka-Volterra)
- Verbreitung eines Gerüchts
- Satellitenbahn
Aufgaben
Übungsblätter (
pdf)
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Lösungen (html)
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