Feladatok

  • Minden feladatot külön notebookba oldj meg!
  • A megoldásnotebook neve tartalmazza a feladat számát!
  • A megoldások kerüljenek a MEGOLDASOK mappába!
    Csak azok a feladatok kerülnek elbírálásra, amelyek a MEGOLDASOK mappában vannak!
  • A megoldás tartalmazza a megoldandó feladat szövegét a megoldásnotebook első markdown cellájában!
  • Kommentekkel, illetve markdown cellákkal magyarázd, hogy éppen mit csinál az adott kódrészlet!
    Magyarázat nélkül beküldött feladatok csak fél feladatnak számítanak!
  • Az elkészített ábrákon legyen minden esetben tengelyfelirat! Amennyiben a beadott ábrákon nincs tengelyfelirat, az adott feladat automatikusan nem teljesítettnek minősül!

01-Baumgartner

A mintapéldák között láttunk Felix Baumgartner ugrásával kapcsolatban több példát is. Határozzuk meg $g$ és $\alpha$ értékét a $v(t)$ függvény elejéhez vett lineáris, illetve a $t=210\dots260$ intervallumban illesztett konstans függvényekből! Itt is készítsünk szépen formázott ábrát! A szükséges adatok a ../data/v_vs_t file-ban találhatóak. A file első oszlopa az esés ideje s-ban, a második oszlop a sebesség km/h-ban. Egy egyenletesen $g$-vel gyorsuló test sebessége az idő függvényében az egyszerű $$ v(t)=gt $$ kifejezés szerint változik. Az $\alpha$ közegellenállási együttható pedig a $$ \alpha=\frac{mg}{v^2} $$ kifejezésből kapható meg, ahol a $v$ sebesség a $v(t)$ függvény $t=210\dots260$ időintervallumban vett konstans illesztéséből adódó érték.

02-Ebola illesztés

Az ../data/ebola.txt file tartalmazza a legutóbbi ebolajárvány terjedési idősorát országokra lebontva.

  • Ábrázoljuk az idő függvényében az összes bekövetkezett haláleset számát (Ezt az adatsort több oszlop összegeként tudjuk előállítani! ).
  • Illesszünk az összes bekövetkezett haláleset számára egy exponenciális függvényalakot! $$f(t,A,\beta)=A\mathrm{e}^{\beta t}$$

  • Becsüljük meg, ha nem tett volna az ENSZ semmit, akkor mikor pusztult volna ki az emberiség!

03-Csúcs keresés

A ../data/pupos file tartalmaz egy zajos adatsort.

  • Illesszünk erre az adatsorra két Gauss-görbe összegét! $$ f_{2G}(x)=A_1 \mathrm{e}^{-(x-e_1)^2/s_1^2}+A_2 \mathrm{e}^{-(x-e_2)^2/s_2^2} $$

  • Illesszünk erre az adatsorra két Lorentz-görbe összegét is! $$ f_{2L}(x)=\frac{B_1}{w_1^2+(x-p_1)^2}+\frac{B_2}{w_2^2+(x-p_2)^2} $$

Ábrázoljuk az eredeti adatsort, illetve mind a két esetben ábrázoljuk az illesztés eredményét is! Ha az illesztés során esetleg problémákba ütközünk, akkor próbálkozzunk az illesztési paraméterek kezdeti értékének becslésével!

04-Zenebona

Vizsgáljuk meg a ../data/zenebona nevű file-ban található zajos adatsor Fourier-spektrumát. Határozzuk meg azokat a pozitív frekvenciákat, melyek dominánsan szerepelnek ! Az file két oszlopot tartalmaz: az első oszlop az idő, a második pedig a jel.

  • Készíts ábrát a jel alakjáról!
  • Készíts ábrát a jel Fourier-transzformáltjáról!
  • Határozd meg a Fourier-transzformált domináns frekvenciáit, és jelöld azokat az ábrán! Például tegyünk esetlegesen előforduló csúcs(ok) tetejére valamilyen jelet!

05-Árapály

Vizsgáljuk meg az ../data/arapaly fileban található adatokat, melyek egy idilli kis tengerparti angol falu, Heysham, atomerőművének tengerszintmérő berendezésének a méréseit tartalmazza. Az adatsor két oszlopból áll: az első oszlop az idő napban mérve, a második oszlop az aktuális tengerszint méterben.

  • Fizikai meggondolások alapján milyen domináns frekvenciát vársz az adatsortól?
  • Készíts ábrát az első 3 nap adatai alapján a tengerszint ingadozásáról!
  • Készíts ábrát a jel Fourier-transzformáltjáról! Megjelenik a várt frekvencia?

06-Centrális határeloszlás-tétel ☠

Görbeillesztéssel vizsgáljuk meg, hogy mennyire teljesül a Centrális határeloszlás-tétel!

  • Generálj 20, egyenként 1000 véletlen számot tartalmazó array-t, melyek a [0,1] intervallumon egyenletes eloszlásúak!
  • Gyártsd le a 20 array összegének eloszlását!
  • Illessz az eloszlás pontjaira Gauss-görbét!

07-Frekvenciaszűrő ☠

Az ifft fügvény segítségével kaphatjuk meg egy függvény inverz Fourier transzformáltját. Alkalmazva ezt a függvényt, szűrjük ki a ../data/zenebona fileban található hangmintából a 20Hz-nél magasabb frekvenciájú komponenseket!