home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Software of the Month Club 1997 March / Software of the Month Club 1997 March.iso / mac / Education / FunctionVisualizer / fv.doc < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1995-06-18  |  5.6 KB  |  126 lines  |  [TEXT/R*ch]

  1.                    The Function Visualizer
  2.                    _______________________
  3.  
  4.     The Function Visualizer (FV) is a software implementation
  5. of mapping diagrams, with the added feature of animation. FV
  6. was created by Mark Bridger (Northeastern University) and
  7. Hubert Hohn (Massachusetts College of Art), with partial
  8. support from the National Science Foundation. FV may be copied
  9. and distributed for non-commercial purposes, and is copyright
  10. 1994-1995 by Northeastern University.
  11.  
  12. 1. The 2 Graphics Windows
  13.  
  14.     In the upper right the graph of the function is shown in
  15. purple (increasing) and green (decreasing), along with a plot
  16. of the derivative (orange). It is scaled to fit the function,
  17. so the derivative may go out of view.
  18.  
  19.     On the left is the mapping diagram for the function: the
  20. left vertical line represents points in the domain, the right
  21. vertical line points in the range. A large number of lines are
  22. drawn in, connecting equally spaced points x in the domain
  23. with their image points f(x) in the range. If you move the
  24. mouse cursor up and down within the mapping diagram, the point
  25. x on the horizontal level of the cursor is highlighted, along
  26. with the line joining it to f(x). Simultaneously, the values
  27. of x, f(x) and f'(x) are displayed along the top of the
  28. screen, and the points (x,0), (x, f(x)) and (0, f(x)) are
  29. shown in the graph at the upper right.
  30.  
  31.     If you move the mouse cursor from the very bottom to the
  32. very top of the mapping diagram, at a constant upward
  33. velocity, you can watch how the images of the points vary.
  34. These images will move quickly where the function is either
  35. increasing or decreasing rapidly.
  36.  
  37. (In the mapping diagram, the vertical line representing the
  38. domain has horizontal coordinate 0; the range line has
  39. horizontal coordinate 1. As you move the mouse cursor, its
  40. horizontal coordinate, a number between 0 and 1, is also
  41. displayed at the top of the screen. This is useful for certain
  42. technical applications.)
  43.  
  44. 2. The Function
  45.  
  46.     The default function is x-->sin(x), which is displayed in
  47. a box just below the mapping diagram. Clicking on this box
  48. enables you to edit (just type, backspace, etc.) or delete
  49. (press [Esc]) and enter a new function. You must use x for the
  50. variable, and * for multiplication. If you make a syntax
  51. error, it will be pointed out for correction. Various special
  52. functions are available for your use, and very complicated
  53. functions can be built from them. You can also type in "pi".
  54. Here is an example of a function that can be entered:
  55. exp(sqrt(2*x-x^2)) - tan(pi+ln(x)/12.779). Arbitrary powers are
  56. entered using "^", but positive integer roots are best entered
  57. using the "rootn" function; for example, the cube root of 1/x
  58. would be entered as: root3(1/x).
  59.  
  60. 3. The Domain and Range, Rescaling and Zooming
  61.  
  62.     By clicking on the appropriate boxes, you can manually set
  63. the domain and range of the function. In the present version,
  64. the range is restricted to [-1000, 1000] but this will
  65. probably be changed in future versions. (By multiplying your
  66. function by a suitable scaling factor you can get around this
  67. restriction.)
  68.  
  69.     On the right of the screen are boxes labeled "Zoom" and
  70. "Rescale". Rescaling is simple: the program estimates, for the
  71. given domain, the Min and Max of the function on that domain,
  72. sets the range to [Min, Max], and redraws everything. Zooming
  73. is a little more complicated: its function is to preserve
  74. scale by making the domain and range intervals have the exact
  75. same length. Here's what Zoom does. Suppose the domain is
  76. [a, b], L = (b-a)/2, and Min and Max are as just described.
  77. Let Mid = (Min + Max)/2. Zoom sets the range to [Mid - L/2,
  78. Mid + L/2]. Zooming is useful for examining how a function
  79. expands or shrinks distances.
  80.  
  81. 4. Point Trails
  82.  
  83.     Clicking the Point Trail button on the right puts you in
  84. point trail mode. If you now click anywhere in the mapping
  85. diagram, the point x on the horizontal level of the mouse
  86. cursor will move toward f(x), leaving a trail of dots. You can
  87. do this over and over. To erase these trails of dots, click on
  88. the Clear box. To get out of Point Trail mode, click the Point
  89. Trail button again.
  90.  
  91. 5. Animation
  92.  
  93.     The most novel feature of FV is its ability to have ALL
  94. the points in the domain move toward their images. What makes
  95. this useful and interesting as that they don't all move at the
  96. same speed. Each point x moves rightward on a line toward
  97. f(x), at a horizontal speed given by: k + K*|f'(x)|. The
  98. constant k, which is a minimal speed, is set by sliding or
  99. dragging the indicator in the Speed box on the right. The
  100. constant K, which represents the spread of speeds is set by
  101. sliding the indicator in the Width box. The bigger the
  102. absolute value of the derivative at x, the faster x moves
  103. rightward toward f(x). Points where |f'| is largest move
  104. fastest, and arrive at the range line soonest. Critical points
  105. (where f'(x) = 0), of course, travel slowest.
  106.  
  107.     Click on Animate Interval to see this animation. Click
  108. outside the control boxes to stop animation. Click on Stepped
  109. Interval, then on one of the two arrows: < or >, to see the
  110. animation one frame at a time, backward or forward.
  111.  
  112. 6. Screen Dump
  113.  
  114.     If you have a Macintosh, or DOS computer connected to a
  115. LaserJet or compatible printer, you can send a copy of the
  116. current screen image to be printed. MAKE SURE YOUR PRINTER IS
  117. CONNECTED AND ONLINE. Simply click the Screen Dump button.
  118.  
  119.  
  120.     These are the main features of FV, the Function
  121. Visualizer. Other pedagogical and mathematical features are
  122. discussed in "Dynamic Function Visualization", a paper by Mark
  123. Bridger. Comments and questions should be addressed to Prof.
  124. Mark Bridger, Mathematics Department, Northeastern University,
  125. Boston MA 02115, or BRIDGER@NEU.EDU.
  126.