home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ PC World 1998 December / PCWorld_1998-12_cd.iso / software / servis / Ostatni / Kalk / HOWTO.TXT < prev    next >
Text File  |  1998-09-27  |  17KB  |  461 lines

  1.  
  2.                   Kalkulator How-To (December 22, 1997)
  3.                   =====================================
  4.  
  5. -------------------------------------------------------------------
  6.  
  7. NEW OR CHANGED TOPICS in the 97/12/22 release: Q-18, Q-19
  8.  
  9. NEW TOPICS in the 96/12/14 release: Q-17, Q-18
  10.  
  11. NEW TOPICS in the 96/11/05 release: Q-15, Q-16
  12.  
  13. NEW TOPICS in the 96/08/29 release: Q-13, Q-14
  14.  
  15. -------------------------------------------------------------------
  16.  
  17. NOTE: in these examples we assume you are currently in the
  18.       Kalkulator Main Window and that the Expression line has been
  19.       cleared (hit Escape to clear it if necessary).
  20.  
  21. -------------------------------------------------------------------
  22.  
  23. Q-01: How to compute 2/3-3/7 ??
  24.  
  25. A: Using the keyboard or mouse, enter
  26.  
  27.       2/3-3/7
  28.  
  29.    and hit the Return key.
  30.  
  31. -------------------------------------------------------------------
  32.  
  33. Q-02: How to show the result of the previous calculation as a
  34.       fraction?
  35.  
  36. A: Press Alt-M [Format] and then R [Fraction].
  37.  
  38. -------------------------------------------------------------------
  39.  
  40. Q-03: How to convert 120 watts into horsepower units?
  41.  
  42. A: Enter 120 and hit Return. Press Alt-N [Convert]. Select "Power"
  43.    from the top selector, then "watts" from the middle one, then
  44.    "horsepower(MKS)" from the bottom one. Click on [OK]. The
  45.    result should be 0.16...
  46.  
  47. -------------------------------------------------------------------
  48.  
  49. Q-04: A box-shaped container is 2 feet 2.5 inches tall, 1 foot
  50.       2 1/3 inches wide and 10 3/8 inches deep. What is its volume
  51.       in gallons?
  52.  
  53. A. Thank you for asking. First let us compute the volume in cubic
  54.    feet; type
  55.  
  56.        ft(2,2.5)*ft(1,2+1/3)*ft(0,10+3/8)
  57.  
  58.    and hit the Enter key. The displayed result should be 2.28...
  59.    Next, click on [Convert]. Then click on the "Convert" combo box
  60.    and select "Volume". Click on the "From" combo and select
  61.    "cu.feet", then on "To" and select "gallons(US)". Click on
  62.    [OK]. The converted result will be 17.059...
  63.  
  64. -------------------------------------------------------------------
  65.  
  66. NOTE: if your needs are limited to simple tasks as shown above,
  67.       you may like to shrink the Kalkulator: select [Options |
  68.       Panel Options] from the menu, then select "Minimal" from the
  69.       top selector and uncheck the "Menu and Title Bar" box. This
  70.       way you get a small, simple and friendly calculator, with
  71.       the more advanced features not getting into your way. You
  72.       may also choose "Basic" instead of "Minimal".
  73.  
  74. As an alternative, you may consider using Kalkulator's offspring,
  75. the Midget. It will handle these problems just fine, is smaller
  76. and less expensive.
  77.  
  78. -------------------------------------------------------------------
  79.  
  80. Q-05: How to solve an equation x+exp(x)=2 ?
  81.  
  82. A: First express the equation as f(t)=0; to do this, enter f(t) as
  83.  
  84.      t+exp t-2
  85.  
  86.    Next, click on [Zero]. When asked for the solution limits and
  87.    accuracy, enter something reasonable, like 0, 100 and 1E-8
  88.    (or .00000001). Click on [OK]. The result should be 0.44...
  89.  
  90. -------------------------------------------------------------------
  91.  
  92. Q-06: How to compute an integral of f(x)=1/(x+4) from 0 to 2?
  93.  
  94. A: Enter f(t) as
  95.  
  96.      1/(t+4)
  97.  
  98.    into the Expression Line. Click on [Integ]. When the dialog box
  99.    prompts you for integral limits and accuracy, enter 0, 2 and
  100.    1E-6 (or another accuracy value), respectively. Click on [OK].
  101.    The result, 0.405..., will be stored in the Temporary Variable,
  102.    t.
  103.  
  104. -------------------------------------------------------------------
  105.  
  106. Q-07: How to graph a function, e.g. f(x)=exp(-abs(x))*sin(1/x) for
  107.       x between -2 and 2 ??
  108.  
  109. A: Enter the expression using t as the function argument
  110.  
  111.      exp(-abs t)*sin(1/t)
  112.  
  113.    and click on [Graph]. Enter -2 and 2 as x-limits. Click on
  114.    [Find] and [Round], then on [OK].
  115.  
  116.    Note: this is a very unpleasant function to graph. You may want
  117.    to increase the graph precision by selecting the [Options|Graph
  118.    Options] menu and checking the "Fine Detail" box (do it before
  119.    clicking on [Graph], of course). Then find any other function
  120.    graphing program and see what job it will do. Bingo.
  121.  
  122. -------------------------------------------------------------------
  123.  
  124. Q-08: How to fit a square regression curve through a series of XY
  125.       points?
  126.  
  127. A: Click on [Edit]. If necessary, click on [Mode] to set the
  128.    buffer to the XY mode. Make sure the buffer is clear (use
  129.    [Clear] if necessary). Type your points into the yellow box:
  130.    X on the left, Y on the right; use arrow, Tab and Return keys
  131.    as needed.
  132.  
  133.    Click on Exit. In the Main Window click on [Regr] and select
  134.    "2nd degree". When asked about the plot, click on [Yes].
  135.    In the Graph Range dialog, click on [Find] and [Round]. Done.
  136.  
  137. -------------------------------------------------------------------
  138.  
  139. Q-09: How to compare visually a square regression curve from the
  140.       example above with a linear regression line?
  141.  
  142. A: If the graph generated above is still visible, press Escape.
  143.    Click on [Regr] and select "1st degree", but answer [No] to the
  144.    question on drawing the line. Clear the Expression Line (press
  145.    Escape), and enter
  146.  
  147.      poly t
  148.  
  149.    Click on [Show], then on [Add]. Enjoy.
  150.  
  151. -------------------------------------------------------------------
  152.  
  153. Q-10: How to solve a system of three linear equations:
  154.  
  155.       2*x1 -  x2             = 3
  156.       -x1  + 1.5*x2 - 0.3*x3 = -7
  157.              x2     - x3     = 1
  158.  
  159. A: Click on [Extras | Linear algebra] to bring up the Linear
  160.    Algebra Panel. Click on [Size] and select "3". Click on [Edit]
  161.    and select "a". Enter the matrix so that the input grid
  162.    contains:
  163.  
  164.       2    -1     0
  165.      -1   1.5  -0.3
  166.       0     1    -1
  167.  
  168.    and click on [OK]. Then click on [Edit] again and select "u".
  169.    Enter the vector:
  170.  
  171.       3
  172.      -7
  173.       1
  174.  
  175.    and click on [OK] again.
  176.  
  177.    From the keyboard enter "a/u=v".
  178.  
  179.    To view the solution, click on [Edit] and select "v". The
  180.    result will be (-2.64..., -8.28..., -9.28...).
  181.  
  182. -------------------------------------------------------------------
  183.  
  184. Q-11: How do I know that this is the right solution?
  185.  
  186. A: There are three ways:
  187.  
  188.    (1) Trust me.
  189.  
  190.    (2) In the Linear Algebra Panel, enter "a*v=w", then use [Edit]
  191.        and "w". The vector w should be the same as u.
  192.  
  193.    (3) The hard way: exit the Linear Algebra Panel and
  194.        compute the following three expressions in the Main Window:
  195.  
  196.           2v#1-v#2
  197.  
  198.           -v#1+1.5v#2-.3v#3
  199.  
  200.           v#2-v#3
  201.  
  202.        The results should be 3, -7 and 1, respectively.
  203.  
  204.     The recommended method is (1).
  205.  
  206. -------------------------------------------------------------------
  207.  
  208. Q-12: How to solve a cubic equation:
  209.  
  210.    2*x^3-9*x^2+x+5=0
  211.  
  212.    storing the largest real root as variable U?
  213.  
  214. A: First, get into the Root Panel by clicking on [Extras |
  215.    Polynomial Roots]. Enter the polynomial coefficients into the
  216.    yellow data grid at the left so that the grid looks like
  217.  
  218.          5
  219.          1
  220.         -9
  221.          2
  222.  
  223.    Click on [Solve]. The solution display at the right will show
  224.    three real roots: v1=-0.649..., v2=4.243... and v3=0.906...
  225.    Click the left mouse button on the largest one (v2) and select
  226.    U from the pop-up menu.
  227.  
  228. -------------------------------------------------------------------
  229.  
  230. Q-13: How to compute an integral of f(x)=x^3*exp(-x) over an
  231.       interval from 0 to 8?
  232.  
  233. A: First enter the function as an expression line, remembering to
  234.    use t as the argument:
  235.  
  236.       t^3*exp(-t)
  237.  
  238.    Then click on [Integ] and type in the limits: 0 and 8, as well
  239.    as the desired accuracy, say, 1E-9. Click on [OK]. The result
  240.    will be about 5.745719...
  241.  
  242. -------------------------------------------------------------------
  243.  
  244. Q-14: The above approach would not work if the "x^3" above is
  245.       changed to "x^3.2": I'm getting an error message, why?
  246.  
  247. A: Integration of "t^3.2*exp(-t)" over [0,8] involves computing
  248.    of 0^3.2, and this is an illegal arithmetic operation
  249.    (fractional powers of zero are not defined).
  250.  
  251.    On the other hand, we know that the function converges to 0
  252.    at 0; therefore we may redefine it with use of a conditional
  253.    function as
  254.  
  255.       ifz(t,0,t^3.2*exp(-t))
  256.  
  257.    Type this expression in and repeat the rest of the previous
  258.    procedure. The result will be 7.35919...
  259.  
  260. -------------------------------------------------------------------
  261.  
  262. Q-15: How do I convert the decimal value of -1200 to binary?
  263.  
  264. A: Go to the Computer Math Panel by clicking on [Extras | Computer
  265.    math] and click on the mode button (on the right, just under
  266.    the display) to select Signed Decimal. Now you have to choose
  267.    the word length: click on the bit length button (just below the
  268.    previous one) and select 16 bits (32 would be OK too, but the
  269.    number will not fit into an 8-bit word). Type in "1200" and
  270.    click on the [▒] button. The display should read "-1200" now.
  271.    Click on the mode button again and select Binary. Done: the
  272.    display should say now "11111011 01010000".
  273.  
  274. -------------------------------------------------------------------
  275.  
  276. Q-16: I'm using the Computer Math calculator to multiply 999 by
  277.       66. The result is 398. What is wrong and how do I fix it?
  278.  
  279. A: Nothing is wrong. You are obviously working in the Decimal mode
  280.    (signed or not) and with 16-bit words. The multiplication
  281.    result, 65934, does not fit into a 16-bit word, so the program
  282.    does what a computer doing 16-bit math would do: it drops the
  283.    most significant part of the result. If you want this not to
  284.    happen, switch to 32-bit words or, even better, use the Main
  285.    Window for "regular" (as opposed to "computer") arithmetics.
  286.  
  287. -------------------------------------------------------------------
  288.  
  289. Q-17: I would like to define tan(x/4)*(2*sin(x/2)-cos(2x)) as a
  290.       function of x so that it can be easily used in my
  291.       calculations. How?
  292.  
  293. A: First, enter the function into the Expression Line, using t
  294.    (not x!) as the argument:
  295.  
  296.       tan(t/4)*(2*sin(t/2)-cos(2*t))
  297.  
  298.    or, using fewer parentheses and multiplication signs
  299.  
  300.       tan .25t*(2 sin .5t-cos 2t)
  301.  
  302.    Click on the [User] tab in the Function Panel at the left and
  303.    then on [Define]. Select a slot from the pop-up menu, for
  304.    example, 1. Type the function name, for example, "trix" into
  305.    the small box asking you for it. Hit Enter.
  306.  
  307.    Note that one of the buttons in the User Function Page will now
  308.    be marked as [trix]. Now you can use trix as a regular function
  309.    in your expression; as in
  310.  
  311.       trix(30.27)-2*trix(15/2A)+sin(27.333)
  312.  
  313.    (obviously, I'm doing this in the Degree mode, but this is not
  314.    necessary).
  315.  
  316. -------------------------------------------------------------------
  317.  
  318. Q-18: Now I would like to define f(x,y) = xy+2*ln(x/y). How do I
  319.       do it?
  320.  
  321. A: Starting from Version 2.00 you can do it! Enter the following
  322.    into the Expression Line:
  323.  
  324.       v1*v2+2*ln(v1/v2)
  325.  
  326.    using v1 and v2 as arguments instead of x and y. You may also
  327.    use the simpler form:
  328.  
  329.       v1v2+2ln(v1/v2)
  330.  
  331.    Switch to the User Page of the Function Panel (by clicking on
  332.    the [User] tab) and click on [Define]. Select a function slot
  333.    by from the pop-up menu, say, 2. Type in the new function
  334.    name, e.g., "foo". Hit Enter.
  335.  
  336.    Now you can use foo as a regular two-argument function in any
  337.    Kalkulator operations, like in
  338.  
  339.       foo(3.5R+1,2.72(A+B))+3foo(7,9)
  340.  
  341. -------------------------------------------------------------------
  342.  
  343. Q19: Show me how to solve a system of non-linear equations.
  344.  
  345. A: Let us assume that our system consists of three equations:
  346.  
  347.       (x+y)▓-z = 7.59
  348.       x+y*z    = 8.36
  349.       xy/(y+z) = 0.44
  350.  
  351.    (I have reverse-engineered these three so that x=1.1, y=2.2 and
  352.    z=3.3 is a solution.)
  353.  
  354.    First of all, we have to use v1, v2 and v3 as the arguments, not
  355.    x, y and z. (I could allow you to use x, y and z, but then I would
  356.    have to allow you to use any other variables, too, at least in
  357.    systems of more than three equations, and this would be messy!)
  358.    We also have to show every equation as f(v1..v3)=0.
  359.  
  360.    To do this, use the arrow keys to go to the first expression in
  361.    the Expression Line, erase the old contents by hitting Escape,
  362.    and enter
  363.  
  364.       (v1+v2)▓-7.59
  365.  
  366.    Then enter
  367.  
  368.       v1+v2*v3-8.36
  369.  
  370.    into line number 2 and
  371.  
  372.       v1*v2/(v2+v3)-.44
  373.  
  374.    into line number 3.
  375.  
  376.    Now we have to enter our initial guess of the solution into the
  377.    Argument Page. Let us try v1=10, v2=10 and v3=10. To do it, click
  378.    on the [Args] tab in the Variable Panel, then on the [Put] button.
  379.    Select "v1" from the pop-up menu, enter "10" in the input box,
  380.    hit Enter. Repeat the same for v2 and v3.
  381.  
  382.    Before trying to solve our system, let us see how good our initial
  383.    guess is. Go to Line 1, hit Enter. The result is 382.41 (and we are
  384.    looking for v1, v2 and v3 for which all three lines will be zero!).
  385.    Similarly, Line 2 gives 101.64 and Line 3 - 4.56. Obviously, our
  386.    initial guess is way off.
  387.  
  388.    Now click on the [Numerical] tab of the Application Panel (at the
  389.    bottom) and then on [Non-Linear]. You will see a dialog box with
  390.    six (or, in the registered version, 24) buttons, each corresponding
  391.    to one of the expression lines. Our system is defined by lines
  392.    1, 2 and 3, so click on these buttons so that they become depressed
  393.    (you may have to click twice; the first click just brings the
  394.    selected expression to the Expression Line so that you can see it).
  395.  
  396.    The last remaining thing is to click on [OK]. Done. The Argument
  397.    Page shows the results: v1=2.427, v2=1.146 and v3=5.176.
  398.  
  399.    Wait, something is wrong! Why not (1.1,2.2,3.3) like I said above?
  400.    Well, a system like this can have a number of solutions and there
  401.    seems to be no general rule how to find them all. Kalkulator found
  402.    one of the solutions and it is good: check it by going to line 1
  403.    and pressing the Enter key, then doing the same for lines 2 and 3.
  404.    The computed expression values are, indeed, within the limits of
  405.    arithmetic error.
  406.  
  407.    To try for another solution, use the [Put] button in the Argument
  408.    Page to enter another initial guess, v1=5, v2=5 and v3=5.
  409.    Then click on [Non-Linear] and [OK] to solve the system again.
  410.    Yes, this time you arrived to (1.1,2.2,3.3), as we expected.
  411.    Yet anotherinitial guess, (-1,-1,-1) will bring us to yet another
  412.    solution, approximately (0.796,-3.058,-2.474).
  413.  
  414.    Now try the initial guess (-10,-10,-10). This time Kalkulator will
  415.    tell you it was unable to find the solution at all. This is not
  416.    a bug in the program - just the regular joys of working in multi-
  417.    dimensional solution space!
  418.  
  419.    Try one more initial guess: (0,0,0). This time the program will
  420.    diagnose an arithmetic error. Of course: the third expression
  421.    has no value defined at this point!
  422.  
  423.    Imagine yourself hiking in the North Wales mountains and trying to
  424.    find your way to the sea level. Without any maps the obvious way
  425.    is just to follow the steepest path down. Depending on from where
  426.    you start, you may reach the shore in a number of different places.
  427.    If you are unlucky enough (separated from the shore by a mountain
  428.    ridge), your downhill path may bring you to a mountain lake.
  429.    (Stretching the comparison, points where one or more of the left
  430.    sides, i.e. our expressions, are undefined, can be compared to
  431.    bottomless wells you can fall into...)
  432.  
  433.    The hiking model illustrates fairly well what the Newton method
  434.    used in Kalkulator is doing. With no limitations on the shape of
  435.    the left side functions, the algorithm is just trying to walk
  436.    towards zeros, with no guarantee of reaching them (assuming they
  437.    exist at all).
  438.  
  439.    Usually, having some knowledge of the physical nature of the
  440.    problem behind your equation system allows you to come up with a
  441.    reasonably good initial guess, and then the algorithm does a good
  442.    job in bringing you to the solution. No guarantees, or iron-clad
  443.    rules, however, exist here.
  444.  
  445.    But I am not here to teach you numerical analysis. You've got a
  446.    tool; now use it with understanding.
  447.  
  448. -------------------------------------------------------------------
  449.  
  450. Q-99: How do I get the newest version of Kalkulator?
  451.  
  452. A: Set your browser to my Web page:
  453.  
  454.      http://www.freeflight.com/wrotniak/works.html
  455.  
  456.    This Web page contains both 16- and 32-bit versions of
  457.    Kalkulator.
  458.  
  459. -------------------------------------------------------------------
  460.  
  461.