\documentclass[12pt,a4paper,pdftex]{exam} \usepackage[german]{babel} \usepackage{natbib} \usepackage{graphicx} \usepackage[small]{caption} \usepackage{sidecap} \usepackage{pslatex} \usepackage{amsmath} \usepackage{amssymb} \setlength{\marginparwidth}{2cm} \usepackage[breaklinks=true,bookmarks=true,bookmarksopen=true,pdfpagemode=UseNone,pdfstartview=FitH,colorlinks=true,citecolor=blue]{hyperref} %%%%% text size %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% \usepackage[left=20mm,right=20mm,top=25mm,bottom=25mm]{geometry} \pagestyle{headandfoot} \header{{\bfseries\large \"Ubung 4}}{{\bfseries\large Skripte und Funktionen}}{{\bfseries\large 14. Oktober, 2015}} \firstpagefooter{Dr. Jan Grewe}{Phone: 29 74588}{Email: jan.grewe@uni-tuebingen.de} \runningfooter{}{\thepage}{} \setlength{\baselineskip}{15pt} \setlength{\parindent}{0.0cm} \setlength{\parskip}{0.3cm} \renewcommand{\baselinestretch}{1.15} \newcommand{\code}[1]{\texttt{#1}} %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% \begin{document} \vspace*{-6.5ex} \begin{center} \textbf{\Large Einf\"uhrung in die wissenschaftliche Datenverarbeitung}\\[1ex] {\large Jan Grewe, Jan Benda}\\[-3ex] Abteilung Neuroethologie \hfill --- \hfill Institut f\"ur Neurobiologie \hfill --- \hfill \includegraphics[width=0.28\textwidth]{UT_WBMW_Black_RGB} \\ \end{center} Die folgenden Aufgaben dienen der Wiederholung, \"Ubung und Selbstkontrolle und sollten eigenst\"andig bearbeitet und gel\"ost werden. Im Gegensatz zu den vorherigen \"Ubungsbl\"attern k\"onnen die L\"osungen nicht mehr in einer Datei gemacht werden. Die L\"osungen also als zip-Archiv auf ILIAS hochladen. Das Archiv sollte nach dem Muster: ``skripte\_funktionen\_\{nachname\}.zip'' benannt werden. \begin{questions} \question Implementiere die Fakult\"at als Funktion. \begin{parts} \part Version 1: berechnet die Fakult\"at von 5 und gib das Resultat auf dem Bildschirm aus. \part Version 2: \"ubernimmt als Argument die Zahl, von der die Fakult\"at berechnet werden soll. \part Wie 2 aber mit R\"uckgabe des berechneten Wertes. \end{parts} \question Implementiere eine Funktion, die einen Sinus mit der Amplitude 1 und der Frequenz 50\,Hz plottet: \begin{parts} \part Erweitere die Funktion sodass das Maximum der x-Werte, die Schrittweite, Amplitude, Frequenz und Phase als Argumente \"ubergeben werden k\"onnen. \part Gib sowohl den Sinus als auch die x-Werte zur\"uck. \end{parts} \question Schreibe eine Funktion, die bin\"are Datens\"atze (Montag) liest und die Daten als Vektor zur\"uckgibt. Welche Argumente muss die Funktion \"ubernehmen? \question Entwickle ein Programm, das einen 1-D random walk simuliert. Das Programm soll folgendes leisten: \begin{parts} \part Jede Simulation soll solange laufen, bis eine Abweichung vom Startwert von $\pm$ 50 erreicht ist. \part Es soll m\"oglich sein, die Wahrscheinlichkeit f\"ur eine der beiden Richtungen zu variieren. Variiere im Bereich 0.5 bis 0.9. \part Simuliere 30 Realisationen des random walk pro Wahrscheinlichkeit. \part Es sollen die Positionen als Funktion der Schrittanzahl geplottet werden. Erstelle einen Plot pro Wahrscheinlichkeitsstufe. \part Wie entwickelt sich die mittlere ben\"otigte Schrittanzahl in Abh\"angigkeit der Wahrscheinlichkeit? Stelle die Mittelwerte und die Standardabweichungen graphisch dar. \end{parts} \question Modellierung des exponentiellen Wachstums einer isolierten Population. Das exponentielle Wachstum einer isolierten Population wird \"uber folgende Differentialgleichung beschrieben: \begin{equation} \frac{dN}{dt} = N \cdot r, \end{equation} mit N der Populationsgr\"o{\ss}e und r der Wachstumsrate. \begin{parts} \part L\"ose die Gleichung numerisch mit dem Euler Verfahren. \part Implementiere eine Funktion die die Populationsgr\"o{\ss}e und die Zeit zur\"uckgibt. \part Plotte die Populationsgr\"o{\ss}e als Funktion der Zeit. \end{parts} \question Etwas realistischer ist das logistische Wachstum einer isolierten Population bei der das Wachstum durch die Kapazit\"at gedeckelt ist. Sie wird mit folgender Differentialgleichung beschrieben: \begin{equation} \frac{dN}{dt} = N \cdot r \cdot \left( 1 - \frac{N}{K} \right) \end{equation} mit N der Population, der Wachstumsrate r und K der ``tragenden'' Kapazit\"at. \begin{parts} \part Implementiere die L\"osung des logistischen Wachstums in einer Funktion. Benutze das Euler Verfahren. \part Die Funktion soll die Populationsgr\"o{\ss}e und die Zeit zur\"uckgeben. \part Simuliere das Wachstum mit einer Anzahl unterschiedlicher Startwerte f\"ur N. \part Stelle die Ergebnisse in einem Plot graphisch dar. \part Plotte die Wachstumsrate als Funktion der Populationsgr\"o{\ss}e. \end{parts} \end{questions} \end{document}