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Tutorium: WolframAlpha
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Erica SimmonsOptionen
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Beitrag: #1
Tutorium: WolframAlpha
20.12.2011, 21:29, Uhr

Handlung
Das Tutorium für Studenten der Fakultät I findet im Computerpool der Universität statt. Die Teilnehmerzahl wurde so festgelegt dass jedem Studenten ein eigener Rechner zur Verfügung steht.

Guten Morgen meine Damen und Herren angehenden Naturwissenschaftler. Ich möchte sie heute ein wenig mit einem Werkzeug vertraut machen das ihnen im Rahmen ihres Studiums und eventuell auch bei der Erstellung ihrer Abschlussarbeit von großem Nutzen sein könnte. Ich spreche hier von Wolfram Alpha das sie auf jedem Rechner im Computerpool finden werden. Das Ziel dieses Kurses wird nur darin bestehen ihnen eine kleine Einführung zu geben, den Rest werden sie sich durch Übung selbst aneignen müssen.

Im Grunde können sie sich WolframAlpha wie eine Mischung aus einer wissenschaftlichen Suchmaschine und einem erweiterten Taschenrechner mit Grafikausgabe vorstellen. Für den Anfang, starten sie bitte alle das Programm...

Leiterin des technischen Korps der Flotte
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Erica SimmonsOptionen
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Beitrag: #2
Abruf von Informationen
20.12.2011, 21:30, Uhr
(Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 20.12.2011, 21:32 von Erica Simmons.)

Was sie nun vor sich sehen sollten hat in der Tat große Ähnlichkeit mit einer Suchmaschine und besteht im Grunde nur aus einem einzigen Eingabefeld.

Beginnen wir mit etwas einfachem, geben sie bitte alle einfach den Begriff "water" ein und bestätigen sie entweder durch betätigen der Enter-Taste oder durch einen Klick auf den kleinen Button ganz rechts im Eingabefeld.

Wenn sie nun nach unten scrollen werden sie von der chemischen Strukturformel über Molkeulargewicht, Schmelz- und Siedepunkt und Dichte bis hin zum Phasendiagramm von Wasser einiges an Informationen finden. Nehmen wir einmal an sie wollten das Phasendiagramm von Wasser als Illustration in einer wissenschaftlichen Arbeit verwenden. Scrollen sie nach unten bis sie das Feld mit dem Phasendiagramm vor sich sehen und führen sie den Mauszeiger zur linken unteren Ecke des Feldes. Die Unterkante wird nach oben rollen und den Schriftzug "Save as image" freigeben. Mit einem Klick darauf können sie das Bild im GIF Format auf ihrer Festplatte speichern und dort nach Bedarf weiter verarbeiten.

Scrollen sie nun bitte wieder nach oben zum Eingabefeld. Unmittelbar unter dem Eingabefeld werden sie einen Eintrag finden den wir bisher ignoriert haben. Dieser Eintrag teilt ihnen mit dass das Programm davon ausgeht mit dem Begriff "water" wäre eine chemische Verbindung gemeint und bietet ihnen alternative Interpretationsmöglichkeiten an zum Beispiel als Nahrungsmittel oder als Wort. Klicken sie in der Auflistung der alternativen Interpretationsmöglichkeiten auf "a word" und sie werden statt einer Auflistung von Eigenschaften der chemischen Verbindung unter anderem eine kurze Begriffserklärung, Hinweise zur Aussprache und mögliche Synonyme bekommen.

Als weiteres Beispiel können sie wenn sie wollen einmal "fcc" eingeben. Was sie erhalten werden sind Informationen zu kubisch flächenzentrierten, beziehungsweise face-centered-cubic Raumgitter das einigen von ihnen möglicherweise aus der Festkörperphysikvorlesung bekannt ist. Das Programm weiß in den Naturwissenschaften übliche Abkürzungen in der Regel durchaus zu interpretieren.

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Beitrag: #3
numerische Rechnungen
20.12.2011, 21:30, Uhr
(Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 20.12.2011, 21:33 von Erica Simmons.)

Um die Nutzung als eine Art Taschenrechner auszuprobieren, geben sie nun doch einfach einmal "2+2" ein. Sie werden feststellen dass ihnen das Programm selbstverständlich 4 als Ergebnis zurückliefert. Wichtige Konstanten die sie sich merken sollten sind "i", "e" und natürlich "pi". Um auch einmal ein komplizierteres Beispiel auszuprobieren, lassen sie sich doch einmal den Ausdruck "e^(i*pi)" berechnen. Selbstverständlich sollten diejenigen von ihnen die bereits die Einführung in die komplexen Zahlen gehört haben auch in der Lage sein das im Kopf auszurechnen ;). Sie werden feststellen dass das Programm hier i zunächst als imaginäre Einheit interpretiert ihnen aber auch die Wahl lässt es als Variable zu verwenden. Ein wichtiger Punkt den sie bei der Eingabe gebrochener Zahlen unbedingt beachten müssen ist dass sie Nachkommastellen mit einem "." statt einem "," abtrennen müssen. Mit einem Komma voneinander getrennte Zahlen würde das Programm als Elemente einer Menge oder Aufzählung interpretieren.

Eine weitere Möglichkeit ist die Umrechnung zwischen Einheiten. So können sie zum Beispiel ausrechnen lassen wie viele Kilometer 5 nautische Meilen sind indem sie einfach "5 nmi in km" eingeben. Als Übung können sie noch kurz ausrechnen lassen wie viel 0.3 inch in Millimetern sind.

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Beitrag: #4
Darstellung von Funktionen
20.12.2011, 21:36, Uhr
(Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 20.12.2011, 21:36 von Erica Simmons.)

Nach Rechnungen mit konkreten Zahlen, befassen wir uns nun noch ein wenig mit der Eingabe von Formeln. Ein paar bekannte Funktionen sind dabei recht naheliegend einzugeben so wie "sin", "cos", "tan" oder auch "ln" wobei das Argument jeweils in Klammern hinter die Funktion geschrieben wird. Andere sind etwas weniger offensichtlich so wie "sqrt" für die Quadratwurzel, "sum" für ein Summenzeichen oder "exp" für die e-Funktion wobei letztere auch durch "e^(...)" dargestellt werden kann. "^" bezeichnet in der Regel Potenzen oder in selteneren Fällen wie bei Summationen auch manchmal hochgestellte Indizes, "_" bezeichnet tiefgestellte Indizes wie Untergrenzen bei Summationen oder die Basis eines beliebigen Logarithmus. Der Logarithmus zur Basis 2 würde demnach als "log_2" dargestellt.

Geben sie zunächst einmal die Funktion "1-x^2" ein bei der es sich wie sie hoffentlich sofort erkennen um eine Parabel handelt. Was sie nun erhalten ist zum einen eine grafische Darstellung der Funktion über zwei verschiedenen Wertebereichen und zum anderem Dinge wie Nullstellen, Ableitung, Integral und andere. Nehmen wir an sie wollten von den beiden grafischen Darstellungen die Untere weiterverwenden. Zunächst wäre es wünschenswert dieses Bild einzeln und etwas größer zu haben. Führen die den Mauszeiger auf die Linke untere Ecke des Feldes in dem die beiden Graphen enthalten sind, wie zuvor wird die untere Kante nach oben rollen. Klicken sie nun auf "Copyable plaintext" um die Codezeilen zur Erzeugung der Bilder zu erhalten. Die obere der beiden Zeilen die nun angezeigt werden gehört dabei zum oberen Bild, die untere zum Unteren. Kopieren sie einfach mit Strg+C und Strg+V die untere Codezeile ins Eingabefeld und bestätigen sie die Eingabe. Sie sollten nun das Bild vor sich sehen und können es wie zuvor als GIF auf ihrer Festplatte speichern.

Natürlich können sie das Programm auch direkt auffordern ihnen eine bestimmte Funktion grafisch darzustellen. Ein Vorteil dabei ist dass sie keine komplizierten Regeln für Programmcode auswendig lernen müssen sondern im Grunde Alltagssprache verwenden können, zumindest sofern es die Sprache ist die das Programm erwartet. Der Befehl "Zeichne die Sinusfunktion im Intervall von 0 bis 2Pi" wäre in dem Fall am einfachsten übersetzt mit "plot sin(x) from 0 to 2*pi". Als kleine Übung lassen sie doch einmal die Funktion "cos(10*x)*e^(-x^2)" im Intervall von –2 bis 2 zeichnen.

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Beitrag: #5
abschließende Bemerkungen
20.12.2011, 21:37, Uhr
(Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 20.12.2011, 21:37 von Erica Simmons.)

Im Grunde sollte das als grobe Einführung genügen. Für eine weitergehende Einarbeitung verweise ich sie auf das ins Programm integrierte Handbuch in dem sie zahlreiche nach Kategorien geordnete Beispiele finden und auf das sie auch innerhalb des Programms jederzeit durch Klick auf "Examples" zugreifen können.

Gibt es im Moment noch Fragen ?

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