Feladatok

  • Minden feladatot feladatszámnak mgefelelő számú megoldásnotebookban oldd meg. Azaz az első feladatot az 1_feladat.html notebookban.
  • A halálfejes (☠) feladatokhoz, hozz létre a kötelező feladatokhoz hasonlóan egy új notebookot a MEGOLDÁSOK könyvtárban.
  • Csak azok a feladatok kerülnek elbírálásra amelyek a MEGOLDASOK mappában vannak!
  • A megoldás tartalmazza a megoldandó feladat szövegét a megoldás notebook első markdown cellájában!
  • Kommentekkel illetve markdown cellákkal magyarázd hogy éppen mit csinál az adott kódrészlet!
    Magyarázat nélkül a beküldött feladatok csak fél feladatnak számítanak!
  • Az elkészített ábrák minden esetben rendelkezzenek ábrafeliratokkal (cím, tengelyfeliratok és amennyiben indokolt jelmagyarázat)! Amennyiben a beadott ábrákon nincsenek feliratok az adott feladat automatikusan csak fél feladatnak számít!

1. feladat

Ábrázolás - R

  • Olvasd be a ../data/cica.txt fájlt!
  • Számold ki a második oszlop adatainak átlagát és szórását!
  • Ábrázold a harmadik és ötödik oszlop adatait!
  • Az adatokat zöld telt karikákkal jelenítsd meg!

2. feladat

Véletlen feladat - R

  • Készíts egy véletlen számokból álló 500 elemű listát, melynek elemei 1 és 501 között vannak!
  • Készíts 1-től 501-ig egy számsort is, melynek keverd össze az elemeit!
  • Hasonlítsd össze a véletlen listát az összekevert listával Kolmogorov–Szmirnov-próba segítségével! Az eredményt diszkutáljuk szövegesen, melyben kitérünk a szignifikancia szintekre is.
  • Vizsgájuk meg Shapiro–Wilk test segítségével, hogy a két lista normális eloszást követ-e?

3. feladat

Búzaszál - Octave

Tudjuk, hogy a búza a beérése közben elhajlik. Az viszont nyitott kérdés, hogy az elhajlás folyamatos, vagy pedig egy kritikus tömeg felett kezdődik. Vizsgáljuk meg a termés tömegének és az egyensúlyi helyzetnek a kapcsolatát! paraméterezzük a problémát a kihajlás szögével! Tegyük fel, hogy a búzaszál termés nélkül még függőlegesen áll, és a termés súlya hatására jó közelítéssel csak a tövében hajlik el, merev rúdként. Ebből az következik, hogy a rugalmas energiája a kihajlás szöge függvényében $$E_{rugalmas}=\frac{D \alpha^2}{2},$$ a gravitációs helyzeti energia pedig $l$ hossz esetén (elhanyagolva a szál tömegét) $$E_{gravitációs}=mgl\cos(\alpha).$$ Octaveban számoljuk ki az együttes energiát $\alpha$ függvényében, $D=1.5$, $g=10$, $l=0.8$ és $m=0.2$ mellett!

4. feladat

Kaotikus keveredés - Octave

Kaotikus keveredésre ismert kétdimenziós modellben megállapítottuk, hogy az egymáshoz közeli részecskék úgy mozognak, hogy ha $x$ volt a két részecske közti távolságvektora, akkor $n$ időegység után a köztük levő távolságvektor $v={\bf M}x$ lesz, ahol $${\bf M}= \left(\begin{array}{rr} F_{2n-1} & F_{2n}\\ F_{2n} & F_{2n+1} \end{array} \right),$$ és $F_n$ a Fibonacci-számok sorozata: $$F_1=F_2=1,$$ $$F_{k+1}=F_k+F_{k-1}.$$ Az octaveban határozzuk meg, hogy helyezkedett el a két részecske kezdetben, ha 5 időegység után a távolságvektoruk $v$=$\left(\begin{array}{r}0.0123\\0.0199\end{array}\right)$ lett! Mennyire stabil az eredmény $v$ kis megváltoztatására, mondjuk a 9-esek után egy 1-est biggyesztve? Hogy fér össze ez a kondíciószámmal, ill. hogyan magyarázható szemléletesen?

5. feladat

Magic - Fortran-Python

Python kernel fortran magic-jét használva definiáljunk egy fortran függvényt a mintapéldában látottak alapján ami két bemenő vektor átlagát számolja ki.

☠ 6. feladat

Illesztés - R

  • Adott a ../data/grb.csv mintafájl, melyet olvass be az R-be! A fájl tartalmaz speciális értékeket, melyeket kezelned kell a beolvasásnál!
  • Ábrázold az "redshift" függvéynében az "adatok"-at! Az ábárának legyen címe, tengelyfelirata!
  • Illessz egyenest az adatokra, és írd fel az ábrára az illeszetett egyenes egyenletét!

☠ 7. feladat

Összetett ábrázolás - R

  • Olvasd be a ../data/fermi_type_full_new.dat adatfájl.
  • Válogasd ki azokat a GRB-ket, melyekben a T90>2 sec illetve a pflx_best_model_redchisq<1!
  • Ha a pflx_best_fitting_model nevő változó:
    • " pflx_plaw", akkor legyen a szín zöld
    • " pflx_band", akkor legyen a szín narancs
    • " pflx_comp", akkor legyen a szín piros
    • " pflx_sbpl", akkor legyen a szín kék
  • A megadott színkódolás mellett ábárzold a flux_256 nevű változót.
  • Az ábra címe: "Fermi GBM adatok"
  • Használj jelmagyarázatot:
    • " pflx_plaw": Power law
    • " pflx_comp": Comptonized
    • " pflx_band": Band
    • " pflx_sbpl": Smoothly broken power law

☠ 8. feladat

Bornemissza Gergely - Octave

Az Egri várat védjük, és egy 30 fokos lejtésű domboldalon lövünk ágyúval (lejtés irányában). Írjunk függvényt, mely kiszámolja az ágyúgolyó becsapódásának helyét a kezdeti emelkedési szöge függvényében! Elegendő numerikus adatsorból kikeresni a pályagörbe felszín alá kerülő pontját úgy, hogy az legalább 1% pontos legyen. A szög egyre finomabb változtatásával keressük meg azt az értéket, aminél a legmesszebbre lövünk (erről tudjuk, hogy vízszintes sík felszín esetén 45 fok lenne).

☠ 9. feladat

Hilbert-mátrix - Octave

Octaveban írjunk függvényt, ami létrehoz egy n*n Hilbert-mátrixot, azaz elemei legyenek $H_{jk} = 1/(j+k-1)$, a függvény inputja legyen a mátrix n mérete, outputja a mátrix maga! Ehhez ne használjuk a beépített hilb függvényt, de az eredményét összevethetjük azzal. Nézzük meg, hogy $n=10$-ig hogyan nő a kondíciószám! Határozzuk meg, hogy a ${\bf H} x = v$ egyenletrendszer megoldása során tipikusan milyen arányban nő a hiba az alábbiak szerint: Octaveban $n=4$ mellett véletlenszerűen válasszunk egy $x$ vektort, ahhoz keressük meg $v$ értékét! Utána vegyünk fel véletlenszerűen egy kis $dv$ hibát, és számoljuk ki a belőle származó $dx$ megváltozást. Ebből megkapjuk a norm függvénnyel mérve a vektorok nagyságát, hogy ilyen arányban nőtt meg a relatív hiba. A számolást a véletlen elemek miatt futtassuk le többször is! Az arányokat hasonlítsuk össze a kondíciószámmal! Keressük meg azt a vektort, amire a megváltozási arány a legnagyobb!

☠ 10. feladat

Forgatás mátrix - Octave

Idézzük fel vektorszámítás tanulmányainkból, hogy mi a síkban egy adott szögű (origó körüli) forgatás mátrixa, és mi egy, az xtengellyel $\alpha$ szöget bezáró, origón átmenő egyenesre való ${\bf T}(\alpha)$ tükrözés mátrixa! Ellenőrizzük octaveban, hogy Két tükrözés: ${\bf T}(\alpha)$ és ${\bf T}(\beta)$ egymásutánja ekvivalens egy $2(\beta-\alpha)$ szögű forgatással! Egy ${\bf T}(\alpha)$ tükrözés és egy $\beta$ szögű forgatás egymásutánja azonos ${\bf T}(\alpha+\beta/2)$ tükrözéssel!