Artikel aus dem Jahr 2022

Textverarbeitung mit R: Die Funktion cat() zum Erzeugen von Ausgaben

Die Funktion cat() bietet die einfachste Möglichkeit, Informationen über ein Objekt oder mehrere Objekte auf der Konsole auszugeben. Die Besonderheiten der Funktion werden vorgestellt, wie etwa spezielle Formatierungsanweisungen oder die Möglichkeit die Ausgabe in eine Datei umzuleiten.

Wartezeitprobleme beim Ziehen mit Zurücklegen und Ziehen ohne Zurücklegen

Es werden die Wartezeitprobleme bei den beiden Zufallsexperimenten Ziehen mit Zurücklegen beziehungsweise Ziehen ohne Zurücklegen untersucht. Bei diesen Zufallsexperimenten befinden sich in einer Urne Treffer und Nieten. Mit Wartezeitproblem ist gemeint, dass man eine Zufallsvariable definiert, die angibt nach wie vielen Zügen der r-te Treffer aus der Urne entnommen wird. Zur Vorbereitung werden die Zusammenhänge zwischen Binomialverteilung, geometrischer Verteilung und hyper-geometrischer Verteilung gezeigt.

Stringoperationen in Python

Dieses Tutorial gibt eine Einführung in die Stringoperationen in Python: Angefangen mit Zusammenfügen von Zeichenketten, Bestimmen der Länge und das Benutzen des Index-Operators, um auf einzelne Zeichen zuzugreifen, zeigen wir auch die Iteration über Zeichenketten, Suchen und Vergleichen von Strings sowie erläutern kurz die Standard-Methoden für Strings in Python.

Spezielle Wahrscheinlichkeitsverteilungen: Lösung von Wartezeitproblemen mit Hilfe der geometrischen Verteilung

Die geometrische Verteilung kann als Verteilung von Wartezeiten aufgefasst werden, wenn man einen Münzwurf solange wiederholt bis der erste Treffer eintritt: man berechnet die Wahrscheinlichkeiten der Anzahl der nötigen Würfe. Man kann dieses Wartezeitproblem verallgemeinern, indem man nicht bis zum ersten sondern bis zum r-ten Treffer wartet. Die Verteilung dieser Wartezeiten wird berechnet und die Eigenschaften der dabei entstehenden Verteilung wird untersucht.

Spezielle Wahrscheinlichkeitsverteilungen: Lösung von Wartezeitproblemen mit Hilfe der geometrischen Verteilung

Die Herleitung der Stirling-Approximation mit der Laplace-Methode

Das asymptotische Verhalten der Fakultät n! wird in sehr guter Näherung durch die Stirling-Approximation beschrieben. Sie wird hier durch die sogenannte Laplace-Methode hergeleitet. Dabei wird die Fakultät mit Hilfe der Gamma-Funktion ausgedrückt; das uneigentliche Integral wird durch geeignete Umformungen und Näherungen berechnet. Die Güte der Approximation wird nicht untersucht, aber es werden alle Rechenschritte erläutert und die Zwischenergebnisse veranschaulicht.

Eigenschaften der thermodynamischen Potentiale: Die freie Energie

Die freie Energie F = U - TS ist die (negative) Legendre-Transformierte der inneren Energie U, wenn diese als Funktion der extensiven Variablen Entropie S und Volumen V dargestellt wird: U = U(S, V); die Legendre-Transformation wird dabei bezüglich der Variable S berechnet. Es ist dann leicht nachzuweisen, dass die freie Energie ein thermodynamisches Potential ist und dass die Änderung der freien Energie bei isothermen Zustandsänderungen mit der Zufuhr von mechanischer Arbeit übereinstimmt.

Die freie Energie und die gebundene Energie

Mit Hilfe der freien Energie und der gebundenen Energie soll die innere Energie in zwei Anteile zerlegt werden: Die freie Energie soll allein durch die Zufuhr von mechanischer Arbeit und die gebundene Energie allein durch die Zufuhr von Wärme verändert werden. Diese Zerlegung lässt sich allerdings nur für isotherme Prozesse durchführen. Die Eigenschaften der freien und gebundenen Energie werden für die isotherme Zustandsänderung und andere einfache Prozesse diskutiert.

Die freie Energie und die gebundene Energie

Anwendung des 2. Hauptsatzes der Thermodynamik: Der Druckausgleich

Mit dem Druckausgleich (also zwei Kammern mit einer beweglichen Trennwand, in der sich anfangs Gase mit unterschiedlichem Druck befinden) lassen sich zahlreiche Aspekte der Entropie und allgemeiner der Thermodynamik demonstrieren (reversible und irreversible Prozessführung, Eindeutigkeit des Endzustandes, Maximum der Entropie, Temperatur- und Volumenabhängigkeit der Entropie).

Unterschied zwischen StringBuilder, StringBuffer und String in Java

In der Programmiersprache Java gibt es verschiedene Möglichkeiten, Texte zu manipulieren und zu bearbeiten. Dazu gehören die Klassen StringBuilder, StringBuffer und String. Obwohl sie alle für die Arbeit mit Zeichenketten verwendet werden, gibt es einige wichtige Unterschiede zwischen ihnen. In diesem Artikel werden wir uns genauer mit diesen Unterschieden befassen.

Die innere Energie als thermodynamisches Potential

Wird die innere Energie als Funktion der extensiven Variablen dargestellt, enthält sie sämtliche Eigenschaften des entsprechenden thermodynamischen Systems; dies rechtfertigt die innere Energie als thermodynamisches Potential zu bezeichnen. Untersucht man speziell die innere Energie bei adiabatischen Zustandsänderungen, so kann man leicht motivieren, weshalb andere thermodynamische Potentiale (wie freie Energie oder Enthalpie) eingeführt werden. Am idealen einatomigen Gas werden diese Eigenschaften der inneren Energie demonstriert.

Informatik-Manga: Der Datenbank-Leitfaden

Die Handlung des Buches ist schnell erzählt: Prinzessin Ruruna ist mit der Verwaltung das Obstimperium des Königreichs Kodo maßlos überfordert. Zum Glück gibt es die Fee Ticko, die mit der praktischen Magie der Datenbanken die organisatorischen Probleme der Prinzessin lösen kann. Auf den ersten Blick würde man sich von dieser kindlich anmutenden Geschichte nicht so viel versprechen: Man bekommt aber eine solide Einführung in das Thema Datenbanken; Neben Datenbankentwürfen, Normalformen und Teilen der relationalen Algebra bietet das Buch sogar eine Einleitung in Grundelemente von SQL. Nach jedem Kapitel gibt es eine kurze Zusammenfassung und auch paar Fragen, um den Lernfortschritt zu überprüfen. Durch die gewählte Form als Manga-Comic, ist dieses Buch vor allem für diejenigen gedacht, die sich von der mehr trocken geschriebenen Fachliteratur abgeschreckt fühlen. Man wird auch nach 200 Seiten Manga-Bilderbuch sicher nicht zum Datenbanken-Experten, es wird aber ein sehr guter Überblick...

Informatik-Manga: Der Datenbank-Leitfaden

Funktionsfabriken in R

Funktionsfabriken sind ein Konzept der funktionalen Programmierung. Damit werden Funktionen bezeichnet, die als Rückgabewert eine Funktion besitzen. Zum Einsatz von Funktionsfabriken sind Kenntnisse über die Umgebung einer Funktion nötig, um von der erzeugten Funktion auf die Variablen zuzugreifen, die innerhalb der Funktionsfabrik berechnet wurden. Es wird diskutiert, wann Funktionsfabriken eingesetzt werden sollen (ihr Einsatz ist niemals zwingend, da man sie immer durch herkömmliche Funktionen ersetzen kann). Beispiele, insbesondere mit Fabriken für quadratische Formen, werden ausführlich vorgestellt.

Die eindimensionale Legendre-Transformation: Motivation, Definition und einfache Beispiele

Die Legendre-Transformation wird geometrisch motiviert, indem die Menge der Tangenten an den Graphen einer Funktion betrachtet wird. Die formale Definition wird von der Verallgemeinerung, der Legendre-Fenchel-Transformation, abgegrenzt und es wird gezeigt, dass für differenzierbare und konvexe Funktionen beide Transformationen identisch sind. Für einfache Funktionen wird die Legendre-Transformation berechnet und veranschaulicht.

Die Berechnung der Entropie des idealen einatomigen Gases

Für das ideale einatomige Gas werden die Zusammenhänge zwischen den Hauptsätzen der Thermodynamik und den Zustandsgleichungen (thermische und kalorische Zustandsgleichung) diskutiert und angewendet, um die Entropie in verschiedenen Darstellungen zu berechnen. Illustriert werden die Herleitungen an speziellen Zustandsänderungen (isotherm, isochor, adiabatisch, freie Expansion).

Eigenschaften von konvexen Funktionen und die Jensensche Ungleichung

Die Jensensche Ungleichung liefert eine Abschätzung zwischen der Anwendung einer Funktion auf eine konvexe Kombination beziehungsweise der konvexen Kombination der Funktionswerte. Je nachdem, ob die Funktion konvex oder konkav ist, erhält man ein anderes Ungleichheitszeichen zwischen den genannten Termen. Im Folgenden werden die zum Beweis der Jensenschen Ungleichung nötigen Eigenschaften von konvexen Funktionen erläutert, die Jensensche Ungleichung formuliert und bewiesen und einige Anwendungen gezeigt (Ungleichung zwischen dem geometrischen und dem arithmetischen Mittel, Anwendung der Jensenschen Ungleichung auf Erwartungswerte von Zufallsvariablen).