引入克里夫的实验室

Cleve Moler, MathWorks

在这个Cleve的角落里,我想让你们先睹为快一下“Cleve的实验室”里的实验。“我创办这个实验室,是为了把过去几年里我所做的大量工作集中在一个地方。这些实验来自我的两本电子书,我的博客,Cleve’s Corner columns inMathWorks新闻&注释和新工作。

每个实验都以一个互动的“应用程序”为中心,允许实验者自己尝试这些想法。几个实验,包括hello_world,klock纽约,生物节律,是为介绍MATLAB的新手而设计的®。Cleve实验室的代码是一个可用的应用程序下载

下图显示了图形输入页面的快照。甚至这些都是MATLAB驱动的实时页面。当你每次打开页面时,第一个图标中的wave就会移动。时钟显示正确的时间。数独难题改变了。双摆摆动。

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logo_wave。The MathWorks公司的标志是解决波动方程,数学物理的基础。MathWorks公司是其标志是解决了偏微分方程是世界上唯一一家。该程序演示伸过来的L形区域中的膜的振动。


lifex。这是约翰·康威的人生游戏的一个版本。“生命”是一种细胞自动机,它涉及到无限的矩形、二维的细胞宇宙中的生命和死亡。的lifex程序访问生活词汇这是一个有近500个起始人口的历史数据库,可以在网上找到。它使用稀疏矩阵运算和一个优雅的,单行实现的康威的进化规则在这个宇宙。这个图标显示的是比尔·高斯帕(Bill Gosper)的滑翔机喷枪,它发射出连续的5个元素,在空间中移动。


蕨类植物。蕨类植物是一种自相似的分形。它是由迈克尔·巴恩斯利发明的,并在他的《无处不在的分形》一书中进行了描述。每一片叶子在结构上都与较大的蕨类植物相似,并含有另一片叶子的微型复制品。的蕨类植物程序一直运行,直到停止按钮被切换。


斐波那契。这个程序是基于斐波那契的兔子笔。一个人把一对兔子放在四面被墙围着的地方。如果假设每对兔子每个月都能生出一对新兔子,那么从第二个月开始,一年能生出多少对兔子?今天,这个问题的解决方案被称为斐波那契数列,或斐波那契数字。


pdeapp。本程序演示了求解四种涉及拉普拉斯算子的偏微分方程(泊松方程、热方程、波动方程和特征值方程)模型问题的有限差分方法。这些区域是一个正方形、一个Lshape、一个H-shape、一个圆盘、一个环和一对等谱鼓。


火焰。这是一个严格的常微分方程的例子。火焰(r0)指定初始半径为r0。默认r0 = .02。一个火球会逐渐增大,直到它的半径刚好足够大,使得表面的所有氧气都能被内部的燃烧消耗掉。半径的方程是r导= r²- r³。当半径接近极限值时,问题就变得棘手了。


eigsvdapp。通过这个程序,你可以观察MATLAB如何处理三个不同的矩阵特征值问题:非对称矩阵的特征值,对称矩阵的特征值,以及任意矩阵的奇异值。观察还原为海森堡、三对角线或双对角线形式,然后进行QR迭代以获得舒尔或对角线形式。


沃克。这个由Nikolaus Troje开发的模型是一个五项的傅立叶级数,它的向数值系数是动作捕捉实验中获得的数据的主要成分,实验对象穿着反光的标记物,在跑步机上行走。这些组成部分,也被称为“姿势”或“特征步行者”,与受试者的动作相对应。姿势也按性别分类。


汉语。具有自反边界条件的二维浅水模型。随机的水滴会引发引力波。表面图显示了由动量着色的高度。采用Lax-Wendroff有限差分法求解。情节标题显示了模拟的时间和总变化。


轨道。轨道程序解决了控制几个物体之间引力的牛顿方程。当天体的数量等于9时,这是一个有一个太阳和八个行星的太阳系。


censusapp。这个实验比马特拉布的历史还早——它是作为一种练习而开始的数学计算的计算机方法,作者是福赛斯、马尔科姆和莫尔,出版于1977年。数据来自美国十年一次的人口普查,1900 - 2010。任务是推断2010年后的人口数据。今天的MATLAB使改变参数和查看结果变得更容易,但基本的数学原理没有改变:使用多项式甚至是适度的程度来通过外推数据来预测未来是一件危险的事情。


曼德布洛特。这个程序邀请您探索曼德尔布罗特分形。您可以使用鼠标选择一个区域,放大任何区域,增加网格大小,增加迭代深度,并更改颜色映射。


predprey。在这款经典机型,一个物种在没有其他的呈指数级增长,而其他指数衰减。该模型是非线性的,但解决方案是周期性的。金宝搏官方网站拖动红点改变了平衡点。拖动蓝绿色圆点改变初始条件。


durerperm。这个图标展示了丢勒的魔方。要排列正方形,请单击两个不同的行或列。结果仍然是一个魔方吗?


golden_spiral。在这个程序中,你可以看到一个不断扩展的金色矩形序列和内切的四分之一圆。


tumbling_box。如果你把一个长方形的盒子扭一扭扔向空中,你可以使它稳定地绕着它最长或最短的轴打滚。但如果盒子的三面长度不同,你就不能让它绕着中等大小的轴打转。三轴角动量的欧拉微分方程有两个稳定临界点和一个不稳定临界点。


波。这个程序演示了一维和二维空间中的波动方程。金宝搏官方网站解表示为前四个特征函数的时变加权和。一维域是一个区间。二维域包括一个正方形、一个圆盘、一个四分之三的圆形扇区和三个正方形的l形并集。在极坐标下,圆盘和扇形的本征函数涉及贝塞尔函数。


井字棋。这个程序结合了三个最初看起来不相关的游戏:Pick15、TicTacToe和Magic3。在Pick15中,目标是使用三个数字生成总共15个数字,每个数字只能选择一次。TicTacToe沿用了传统游戏,但将X和O替换为蓝色和绿色。我们的目标是在一行、列或对角线上得到三个。Magic3在TicTacToe上叠加了一个3阶的魔方,以显示Pic15实际上是相同的游戏。


t_puzzle。我第一次看到这个木制的拼图是在新西兰瓦纳卡的World。基础数学包括几何、三角和复数算术。的t_puzzle程序演示了一些有用的编程技术。这四件作品都有相同的宽度但不同的高度。原来,它们可以排列成一个大写的“T”,以及一个箭头和一个菱形。

文章刊登在MathWorks新闻&注释

出版于2016 - 93044v00


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