Den tidlige kodningsteoris historie - et undervisningsforløb til gymnasiet

Størrelse: px
Starte visningen fra side:

Download "Den tidlige kodningsteoris historie - et undervisningsforløb til gymnasiet"

Transkript

1 - I, OM OG MED MATEMATIK OG FYSIK Den tidlige kodningsteoris historie - et undervisningsforløb til gymnasiet Uffe Thomas Jankvist januar 2008 nr

2 blank

3 Roskilde University, Department of Science, Systems and Models, IMFUFA P.O. Box 260, DK Roskilde Tel: Fax: Den tidlige kodningsteoris historie et undervisningsforløb til gymnasiet Af: Uffe Thomas Jankvist, januar 2008 IMFUFA tekst nr. 459/ sider ISSN: For faget matematiks vedkommende stiller den gymnasiale bekendtgørelse af 2007 krav om at der som del af undervisningens supplerede stof behandles elementer af matematikkens historie, eksempelvis gennem matematikhistoriske forløb. Nærværende tekst indeholder undervisningsmateriale designet til et sådant matematikhistorisk forløb. Et af formålene med materialet har været overfor eleverne at belyse nogle af de sider af matematikkens udvikling som KOM-rapporten (Niss & Jensen, 2002) nævner. Eksempelvis at matematikkens udvikling finder sted i tid og rum, at den udvikles af mennesker og ikke blot opstår ud af ingenting samt at udviklingen drives af såvel interne som eksterne faktorer. Med kodningsteori tænkes i denne forbindelse på det som undertiden også kendes som kanalkodning, det vil sige studiet af fejlkorrigerende (eller fejlrettende) koder. Med kodningsteoriens tidlige historie er der i denne forbindelse tale om de såkaldte Hammingog Golay-koder. I materialet gennemgås og opstilles de kodningsteoretiske begreber og forudsætninger som eleverne behøver for at kunne forstå funktionen såvel som konstruktionen af den historisk set først præsenterede fejlkorrigerende kode, den såkaldte binære (7,4)-Hamming-kode. Da (7,4)-koden i denne sammenhæng netop er binær præsenteres eleverne også for binære tal og binær aritmetik. Endvidere er (7,4)-koden, såvel som de øvrige diskuterede fejlkorrigerende koder i materialet, en lineær kode, hvorfor eleverne ligeledes præsenteres for linearitetsbegrebet. Samtidig med at matematikken for de fejlkorrigerende koder præsenteres fremstilles også historien bag disse samt dele af den allerede etablerede matematik som Hamming baserede sit arbejde med koderne på, eksempelvis det generaliserede afstandsbegreb en metrik. Historien udspiller sig fortrinsvist ved Bell Laboratories, hvor Hamming var ansat samtidig med at Shannon lagde sidste hånd på sin teori for matematisk kommunikation i slutningen af 1940 erne. Hamming var på dette tidspunkt bruger af Bell Labs supercomputere og det var arbejdet med disse maskiner der motiverede ham til at udvikle sine fejlkorrigerende koder. Der er altså tale om et stykke moderne matematik, og i KOM-rapportens termer tilmed et hvis udvikling i høj grad er drevet af eksterne faktorer. For at sikre at eleverne selv går i dybden med de historiske aspekter af den præsenterede kodningsteori afsluttes forløbet med en såkaldt essay-opgave. Ideen er her at eleverne i grupper arbejder med at besvare en række stillede opgaver, at de anvender de (matematikhistoriske) værktøjer som stilles til rådighed herfor og at det hele munder ud i en skriftlig rapport. For at vænne eleverne til aktiviteten med at skrive dansk stil i matematiktimerne er der undervejs i forløbet også indlagt mindre essay-opgaver. Forløbet om kodningsteoriens tidlige historie er som led i min ph.d. blevet implementeret i en 2g-klasse på Ørestad gymnasium i foråret Klassens egen matematikunderviser gennemførte forløbet, mens jeg observerede og videofilmede hele processen. Specielt fulgte jeg én gruppe bestående af fem elever i forbindelse med deres arbejde med den afsluttende essay-opgave. Resultaterne af denne undersøgelse vil blive fremlagt i min ph.d.-afhandling som forventes afsluttet i midten af Uffe Thomas Jankvist, 2008

4 Forord Dette undervisningsforløb har været kørt i en 2g-klasse som en del af min ph.d. i matematikkens didaktik og matematikkens historie ved Roskilde Universitet. Ph.d.-projektet omhandler brugen af matematikkens historie i matematikundervisningen, hvilket er særlig aktuelt i forbindelse med den ny bekendtgørelse for gymnasiet, hvori der stilles krav om inddragelse af såkaldt supplerende stof i matematikundervisningen. Det hedder således i punkt 2.3: For at eleverne kan leve op til de faglige mål, skal det supplerende stof, der udfylder ca. 1/3 af undervisningen, bl.a. omfatte [...] matematik-historiske forløb. (Undervisningsministeriet; 2007) Det faglige mål som matematikhistoriske forløb retter sig mod lyder: Eleverne skal kunne [...] demonstrere viden om matematikkens udvikling i samspil med den historiske, videnskabelige og kulturelle udvikling. (Undervisningsministeriet; 2007) Det matematikhistorie som I, eleverne, vil blive udsat for i dette forløb er at betegne som nyere matematikhistorie, hvilket i denne sammenhæng vil sige matematik hvis udvikling og anvendelse har fundet sted efter 2. verdenskrig. Undervisningsforløbet handler om den matematik der ligger bag transmission af data. Med transmission af data kan eksempelvis forstås telefonsamtaler fra et sted til et andet, transmission af digitale billeder fra Mars til Jorden eller blot det at sende en SMS fra én mobiltelefon til en anden eller en fra én computer til en anden. I langt de fleste tilfælde når vi transmitterer data gennemgår disse data en indkodning før de sendes. Overordnet set kan man sige, at der er tre grunde til at indkode data. Den første af disse er kryptering, altså at man ved at indkode sine data på en bestemt vis ønsker at hemmeligholde indholdet af disse. Den næste omhandler effektivitet, altså at man inden transmissionen påbegyndes komprimerer sine data for på den måde at nedsætte transmissionstiden. Den tredje og sidste grund er fejlkorrigering, det vil sige at man gør sig selv i stand til at rette eventuelle fejl der måtte opstå i data under selve transmissionen. Det er denne tredje og sidste grund som dette forløb omhandler. En essentiel del af dette undervisningsmateriale er den afsluttende skriftlige opgave og de såkaldte essay-opgaver. April, 2007 Uffe Thomas Jankvist IMFUFA, Roskilde Universitet i

5 Indhold 1 Introduktion Et kommunikationssystem Shannons startskud til kodningsteorien Eksempler på kodningsteoris anvendelser Binære tal Binær repræsentation Opgaver Elementære kodningsteoretiske begreber Bell Labs Om blokkoder Afkodning med nærmeste nabo Generaliserede afstandsbegreber Opgaver Fejldetektion versus fejlkorrektion Et eksempel på en fejldetekterende kode t-fejldetekterende og t-fejlkorrigerende koder En geometrisk tilgang til blokkoder Opgaver Lineære og perfekte koder Definition af nye regneoperationer Definition af lineære koder En lille historie om Gauss Lineær algebra og linearitetsbegrebet (7, 4)-Hamming-koden og dens afkodning Perfekte koder Hamming-koder og Golay-koder Et matematikhistorisk spørgsmål Praktiske og faktiske anvendelser Afrunding og perspektiver Opgaver Afsluttende essay-opgave Matematikhistorieskrivning (7, 4)-koden i Shannons 1948-artikel Genstande og behandlingsmåder ii

6 iii 5.4 Æret være Litteratur 65

7 iv

8 1 Introduktion Teksten i dette undervisningsmateriale er sat med to forskellige skrifttyper; én til matematik, som ser sådan her ud, og den her anvendte til kommentarer, det være sig såvel historiske som anvendelsesorienterede og andre. Dette tiltag er tænkt som en service for læseren. I en berømt artikel fra 1948 opstillede matematikeren Claude Shannon fra Bell Labs en matematisk teori for kommunikation, en teori der skulle grundlægge de senere matematiske discipliner informationsteori og kodningsteori. Shannon introducerede det grundlæggende problem, som hans teori skal beskrive på følgende vis: Det fundamentale problem i kommunikation består i ét sted at reproducere enten præcist eller tilnærmelsesvist en besked som er valgt et andet sted. I de fleste tilfælde vil beskederne have mening [...] Disse semantiske aspekter af kommunikation er irrelevante for det ingeniørmæssige problem. (Shannon; 1948, side 5, oversat fra engelsk) Fra et matematisk, eller ingeniørmæssigt, synspunkt er det altså ikke indholdet af en besked, det som Shannon omtaler som de semantiske aspekter, der er det essentielle. Vigtigere er det at en besked skal kommunikeres fra ét sted til Claude Elwood Shannon ( ) Shannon modtog i 1940 sin ph.d.-grad i matematik ved MIT for et arbejde omhandlende populationsdynamik. Inden da havde han studeret såvel matematik som elektroteknik ved University of Michigan. Fra var Shannon tilknyttet AT&T Bell Telephones i New Jersey som forskningsmatematiker, og det var herfra han udgav sin berømte 1948-artikel. I 1958 blev han udnævnt til Donner Professor of Science ved MIT. Shannon beskæftigede sig også med kunstig intelligens, herunder specielt skakprogrammer, og udgav i 1956 en artikel om den universelle Turingmaskine. Shannon var kendt for at holde sig for sig selv, men blev ofte set kørende rundt på sin ethjulede cykel, undertiden samtidigt jonglerende, til stor fare for sine kollegaer. Shannon skulle efter eget udsagn have arbejdet på en motoriseret kængurustylte, hvilket han hævdede skulle afløse den af kollegaerne frygtede ethjulede cykel. uk/~history/mathematicians/shannon.html 1

9 2 Introduktion et andet. At beskrive mængden af information i en besked på matematisk vis er et af de aspekter som informationsteori beskæftiger sig med blandt andet for at kunne sige noget om, hvor meget en given besked kan komprimeres. Det som vi imidlertid skal koncentrere os om i dette forløb er det som Shannon ovenfor omtaler som»det fundamentale kommunikationsproblem«, nemlig ét sted at reproducere en besked, præcist eller så præcist som muligt, som er afsendt fra et andet sted. 1.1 Et kommunikationssystem Et af Shannons væsentlige bidrag var at han opstillede en model for et kommunikationssystem, selv kaldte han det et skematisk diagram for et generelt kommunikationssystem 1. For at forstå indholdet af et sådant skal vi det følgende se på et tænkt eksempel. Men allerførst skal vi have defineret begrebet en streng, idet vi ofte skal benytte dette begreb i det følgende. Lad der være givet en mængde A = {a 1, a 2, a 3,..., a n } af symboler, hvor n er et naturligt tal. En sådan mængde kaldes også et alfabet. En streng over alfabetet A er da ganske simpelt en endelig følge af elementer fra A. Eksempel 1.1 Lad alfabetet være givet ved A = {a, b, α, β, 1, 2}. Eksempler på strenge over A kan da være β, 112, aαa, bbβ1, 21βαba, Lad os begynde med at antage at vi har en afsender af et stykke information og at denne afsender er ingen mindre end Zorro. I og med at dette jo er et tænkt eksempel vil vi lade Zorro eksistere i vores moderne verden og forestille os at han ønsker at sende en SMS med informationen Z via sin mobiltelefon til sin største fjende sergent Garcia. Det første der sker med Zorros meddelelse er en omsætning til binær information, det vil sige at et program i mobiltelefonen oversætter det oprindelige bogstav Z til en binær streng. Begrebet binær dækker over, at der kun forekommer to forskellige symboler i strengen, eller sagt med andre ord at det alfabet som strengen er taget over kun består af to symboler. Disse symboler er typisk 0 og 1, men kunne i princippet lige så godt være a og b eller og. Valget af 0 og 1 gør det dog nemmere for os at regne med binære strenge, hvilket vi skal vende tilbage til på et senere tidspunkt. En måde at oversætte bogstaver og tal til strenge af binære symboler på er ved hjælp af det såkaldte standardiserede ASCII indkodningsskema fra ASCII er en forkortelse af»american Standard Code for Information Interchange«. ASCII-skemaet indeholder i alt 128 symboler og et udsnit 1 Det oprindelige diagram fra Shannons 1948-artikel kan ses på forsiden af undervisningsmaterialet.

10 1.1 Et kommunikationssystem 3 A J S B K T C L U D M V E N W F O X G P Y H Q Z I R ml.rum Tabel 1.1 Et udsnit af ASCII-tegnenes indkodningsskema. af disse kan ses i tabel 1.1. Ved hjælp af dette skema kan vi oversætte Zorros Z til den binære streng De enkelte binære symboler, 0 eller 1, omtales også gerne som bit, hvilket er en forkortelse af»binary digit«. En streng af otte bit kaldes en byte. Hver repræsentation af et symbol i ASCII fylder altså en byte. Fordelen ved en binær meddelelse frem for en indeholdende 128 forskellige tegn er, at den er nem at oversætte til en signalbølge, det være sig et elektrisk signal eller en radiobølge, som kan transmitteres gennem et medie, her omtalt som en kanal. I vores tilfælde udgør luften (atmosfæren) kanalen, idet Zorros mobiltelefon sender en signalbølge til en satellit som videresender signalbølgen til sergent Garcias mobiltelefon. Måden hvorpå en binær streng oversættes til en signalbølge afhænger af den proces der kaldes modulation. Som et simpelt eksempel kan tænkes, at man anvender en enkelt bølgeform til at transmittere de to binære symboler. På figur 1.1 kan ses et eksempel på en sådan bølgeform, nemlig v(t). En bølgetop i v(t), det vil sige et udsving over t-aksen, repræsenterer det binære symbol 1 og en bølgedal, det vil sige et udsving under t-aksen, repræsenterer det binære symbol 0. En sådan modulation kaldes for binær modulation. Den binære modulation af Zorros meddelelse for Z, , kan ses på figur 1.1. v(t) t Figur 1.1 Eksempel på binær modulation af strengen En bølgetop repræsenterer 1, mens en bølgedal repræsenterer 0.

11 4 Introduktion Afsender af information Modtager af information meddelelse meddelelse Omsætning til binær information Omsætning fra binær information binær meddelelse binær meddelelse Modulator Demodulator signalbølge modtaget signalbølge Kanal støj Figur 1.2 Model for kommunikationssystemet med Zorro som afsender og sergent Garcia som modtager. På de to fotografier ( ) er det Guy Williams i rollen som Zorro alias Don Diego de la Vega og Henry Calvin i rollen som sergent Demetrio Lopez Garcia. Problemet med signalbølger som sendes gennem en kanal er at de kan blive forstyrret, man siger at de bliver udsat for støj. Begrebet støj dækker over alle former for forstyrrelser som kan påvirke signalbølgerne, det være sig atmosfæriske forstyrrelser, radiobølger eller hvad man nu kan forestille sig. Hvis en signalbølge udsættes for støj kan den ændre

12 1.1 Et kommunikationssystem 5 udseende, således at den modtagne signalbølge ikke ligner den afsendte. Men lad os se situationen illustreret med en variation af Shannons model for et kommunikationssystem. Figur 1.2 illustrerer den vej en digital meddelelse må følge fra afsender til modtager. Zorro er altså vores afsender i øverste venstre hjørne og sergent Garcia vores modtager i det øverste højre hjørne. Når sergent Garcias mobiltelefon modtager den afsendte signalbølge bliver denne først demoduleret, det til sige oversat fra signalbølge til en binær streng. Derefter foregår en omsætning fra binær information til vores almindeligt kendte bogstaver. Dette gøres ved at man i ASCII-skemaet så at sige oversætter tilbage. Når dette er gjort vil sergent Garcia være i stand til at læse SMSen fra Zorro på sin telefons display. Hvis signalbølgen på figur 1.1 ikke bliver udsat for støj vil sergent Garcia modtage beskeden Z, hvorefter han formentlig vil begynde at ryste i bukserne. Hvis signalbølgen derimod bliver udsat for støj vil dette i værste tilfælde give sig til udtryk i, at en bølgetop bliver opfattet af demodulatoren som en bølgedal eller omvendt, hvilket igen kan betyde at den binære meddelelse som demodulatoren spytter ud kan være forskellig fra den afsendte binære meddelelse. Med andre ord er der altså tale om, at et 1-tal kan blive demoduleret som et 0, eller et 0 som et 1-tal. På figur 1.1 så vi den signalbølge som Zorros mobiltelefon afsendte. Lad os nu sige, at denne bølge udsættes for støj i atmosfæren således at den bølge som sergent Garcias mobiltelefon modtager ser ud som på figur 1.3. v(t) t Figur 1.3 Eksempel på at signalbølgen for den binære streng har været udsat for støj. De bølgetoppe som ikke er blevet forstyrret så meget at de er blevet til bølgedale, det vil sige er røget under t-aksen, vil blive demoduleret korrekt. Det tilsvarende gør sig gældende for bølgedale. Signalet på figur 1.3 vil derfor blive demoduleret korrekt på nær for den anden sidste bit. Det vil sige, at den binære meddelelse istedet for at være nu bliver Denne binære streng bliver ved hjælp af tabel 1.1 omsat fra binær information. Resultatet er ikke Z men derimod X, en meddelelse som sergent Garcia står uforstående overfor (med mindre han da tror, at X-Men er ude efter ham).

13 6 Introduktion Afsender af information Modtager af information meddelelse meddelelse Omsætning til binær information Omsætning fra binær information binær meddelelse binær meddelelse Kanalindkoder Kanalafkoder binære kodeord binære ord Modulator Demodulator signalbølge modtaget signalbølge Kanal støj Figur 1.4 Model for et kommunikationssystem som omfatter kanalkodning. Dette scenario kunne have været undgået, hvis Zorros mobiltelefon havde anvendt kodningsteori. (Kodningsteori kendes også under navnet kanalkodning og teorien omhandler fortrinsvist bestemmelsen af såkaldte fejlkorrigerende eller fejlrettende koder). Det helt overordnede princip i kodningsteori er, at man ved transmissionen af den binære meddelelse tilføjer en mængde ekstra (binær) information, som gør det muligt at opdage og/eller korrigere fejl i transmissionen. Vi skal i de næste kapitler se, præcist hvordan denne ekstra information kan tilføjes. Tilføjelsen af den ekstra binære information sker ved en proces kaldet kanalindkodning og fjernes igen ved en process kaldet kanalafkodning. Indkodning og

14 1.2 Shannons startskud til kodningsteorien 7 afkodning sker henholdsvis umiddelbart før modulation og umiddelbart efter demodulation. Altså må vi udvide vores kommunikationssystem fra før til også at omfatte disse to processer. Dette er gjort på figur 1.4. Den kanalindkodede binære meddelelse kaldes for et binært kodeord. Demodulatoren i det udvidede system giver os nu ikke længere den binære meddelelse, men derimod et binært ord, som måske, måske ikke, er et kodeord, alt afhængig af om signalbølgen er blevet udsat for støj eller ej. Kanalafkoderen korrigerer (så vidt muligt) for fejl i det binære ord ved at oversætte dette til et binært kodeord. Afkoderen fjerner den ekstra binære information fra kodeordet og spytter som resultat en binær meddelelse ud. Tilstedeværelsen af den ekstra binære information gør det altså muligt at opdage og/eller korrigere for eventuelle fejl opstået som følge af støj under transmissionen. 1.2 Shannons startskud til kodningsteorien Fra et kodningsteoretisk synspunkt var det vigtigste bidrag i Shannons artikel en helt bestemt matematisk sætning, senere undertiden omtalt som kodningsteoriens hovedsætning, hvis indhold vi i det følgende skal beskæftige os med. Når man transmitterer beskeder taler man om at disse har en hastighed, hvilket vil sige at der transmitteres et vist antal bit per sekund. Ofte har den kanal som beskeden skal transmitteres igennem en begrænset kapacitet, det vil sige, at den maksimalt kan transmittere et vist antal bit per sekund. Denne kapacitet kendes som kanal-kapaciteten. Kodningsteoriens hovedsætning siger da, at hvis man vil transmittere med en bestemt hastighed, og hvis denne hastighed er under kanal-kapaciteten, så findes der et kodningssystem således at sandsynligheden for fejl i den modtagne besked kan gøres vilkårligt lille. I matematikken kan man undertiden vise eksistensen af noget uden samtidigt at pege på dette. Det vil sige at man kan være i stand til at tale om, at visse ting findes og eventuelt hvordan de opfører sig, uden samtidigt at kunne konstruere disse ting og vise hvordan de ser ud. Shannons resultat er et eksempel på et sådant eksistensudsagn forstået på den måde, at det udelukkende udtaler sig om at der findes gode koder, men ikke udtaler sig om hvordan man konstruerer disse koder. Og netop det faktum at man vidste at de gode fandtes har nok appelleret til skattejæger-instinktet hos datidens matematikere. I hvert fald begyndte en tiltagende jagt på de gode koder, en jagt der kulminerede med opdagelsen af de såkaldte turbo-koder i 1993, en klasse avancerede og matematisk set endnu ikke helt forståede koder, som man regner med er omtrent så gode som fejlkorrigerende koder overhovedet kan blive. Med hensyn til turbo-koderne og de endnu ikke forståede matematiske aspekter af disse siger den danske kodningsteoretiker Tom Høholdt (DTU): De er opfundet af nogle franskmænd som ikke anede noget om kodningsteori, sådan nu prøver vi det her og det virkede. Hvorfor det virkede så godt er der ikke rigtigt nogen der forstår i dag. Man forstår lidt af det men godt nok til at de kom ind i

15 8 Introduktion standarden. [...] men sandheden er jo, at normalt hænger den egentlige anvendelse noget bagefter den teoretiske udvikling. Og i tidernes morgen langt bagefter. Men nu går det forholdsvis hurtigt, så tre-fire år efter at turbo-koderne er opfundet, så kommer de ind i standarderne. Det kan man så nogen gange synes er lige hurtigt nok, fordi man ikke forstår dem godt nok, men det er sådan et teori-matematik-synspunkt. Men synspunktet er et andet en gang imellem for hvis det virker, så skal man da bruge det. (Høholdt; 2004) 1.3 Eksempler på kodningsteoris anvendelser Kodningsteori finder ikke kun sin anvendelse inden for mobiltelefoni. Diverse satellitter som kommunikerer med Jorden gør brug af kodningsteori, satellitter til transmission af radiosignaler, TV-signaler, overvågningssatelliter og så videre. Dertil kommer kommunikation med sonder i det ydre rum, robotter (rovere) på Mars for slet ikke at tale om militære kommunikationssystemer. Også computernetværk, med Internettet som det største, gør flittigt brug af kodningsteori. PC er, MP3-afspillere og CD-afspillere anvender også kodningsteori. Faktisk forholder det sig sådan, at der digitalt set ikke er forskel på at sende information og gemme information. Når man gemmer information på sin PC ers harddisk og på et senere tidspunkt henter det frem svarer den proces som informationen gennemgår nøjagtigt til den på figur 1.4 beskrevne. Når man afspiller en CD er informationerne blot lagret for en i forvejen, men afspilningen består stadig af en afkodning af de på CD en lagrede, indkodede binære informationer. Støj på kanalen kan i disse tilfælde udgøres af enten fabrikationsfejl på harddisken eller ridser på CD en. Er der imidlertid for mange ridser på en CD kan det ske at afspilleren ikke er i stand til at afspille den: Mængden af støj på kanalen giver sig til udtryk i et antal af fejl der overstiger antallet, som den fejlkorrigerende kode er i stand til at rette. Denne situation kan gøre sig gældende inden for alle typer af digital kommunikation og vil resultere i enten et afkodningssvigt, hvor man ikke er i stand til at afkode og typisk vil modtage en fejlmeddelelse, eller en decideret afkodningsfejl, hvor man afkoder til noget forkert, som vi så det i eksemplet med Zorro og sergent Garcia. Præcis hvor mange fejl en given kode er i stand til at korrigere for, skal vi se nærmere på senere. Men inden da skal vi dvæle lidt ved de binære tal og se, hvordan vi med symbolerne 0 og 1 er i stand til at udtrykke præcis det samme, som vi til hverdag anvender symbolerne 0-9 til. 1.4 Binære tal Det talsystem som vi til hverdag anvender til at repræsentere hele tal er 10-talsystemet. Et tal i dette system er en følge af symboler over alfabetet {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}, hvor vi dog generelt undlader at anvende 0 som

16 1.4 Binære tal 9 et begyndende ciffer. Hver position i en sådan følge repræsenterer en potens af tallet 10: = 10000, 10 3 = 1000, 10 2 = 100, 10 1 = 10, 10 0 = 1. På hver position står der en koefficient, som skal multipliceres på den pågældende potens af 10. Eksempelvis har vi for tallet 1984 der står for , , , , , idet opskrivningen 1984 underforstår at 10-potenserne skal adderes. Det binære talsystem fungerer på fuldstændig samme vis, blot med den forskel at et tal i dette system er en følge over det binære alfabet {0, 1}. Hver position i følgen repræsenterer nu en potens af tallet 2: = 64, 2 5 = 32, 2 4 = 16, 2 3 = 8, 2 2 = 4, 2 1 = 2, 2 0 = 1. Ønsker vi at opskrive tallet 1984 i det binære talsystem, må vi først finde den største potens af 2 som er mindre end eller lig med Det er 2 10 = 1024 og vi får: 1984 = Den største potens mindre end eller lig 960 er 2 9 = 512, hvorved vi får: 1984 = = 256 hvorfor 448 = hvilket igen giver: 192 = , hvorfor Og da 64 = 2 6 får vi til sidst: 1984 = = = Hvis vi nummererer positionerne i vores følge fra højre mod venstre, } 2 10 = {{ 1024 }, 2 } 9 = {{ 512 }, 2 } 8 = {{ 256 }, 2 } 7 = {{ 128 }, 2 } 6 {{ = 64 }, 2 } 5 {{ = 32 },... 2 } 0 {{ = 1 }, har vi da, at der skal stå 1-taller på positionerne 11, 10, 9, 8, 7 og nuller på de resterende positioner. Det binære tal for 1984 bliver da Undertiden skriver man også = ,

17 10 Introduktion for at kunne skelne tallene i de forskellige talsystemer fra hinanden. At gå fra det binære talsystem til 10-talsystemet er væsentligt nemmere. Med udgangspunkt i eksemplet ovenfor opskriver og udregner man typisk en sum af 2-potenser: = Ligesom i 10-talsystemet kan vi i det binære talsystem også addere, subtrahere, multiplicere og dividere tal. Det eneste vi blot skal holde os for øje i denne sammenhæng er, at i det binære talsystem er = For en uddybelse af den binære aritmetik se opgaverne. 1.5 Binær repræsentation Binær repræsentation af information er et meget gammelt og velkendt fænomen. Afrikanske stammefolk siges eksempelvis at have sendt information bestående af kombinationer af henholdsvis en dyb og en høj tone. Ligeledes skulle både australske aborigines og stammefolk fra New Guinea tælle i toere 2. I antikkens Kina, nærmere bestemt i værket I Ching fra cirka 1100 før vor tidsregning, anvendes også binær repræsentation af tal omend der ikke er tale om et egentligt talsystem med dertil hørende aritmetik. Binære tal og aritmetik med disse kan ligeledes spores langt tilbage i tiden. Den indiske matematiker Pingala giver i sit værk Chhandahshastra, hvilket betyder noget i retning af videnskab om mål og som regnes for at være fra ca år før vor tidsregning, den første kendte beskrivelse af det binære talsystem. I den vestlige verden er det først med den berømte tyske filosof og matematiker Gottfried Wilhelm von Leibniz ( ) og hans Explication de l Arithmétique Binaire at det moderne binære talsystem bliver endeligt fastlagt. Leibniz interesserede sig også for mekaniske regnemaskiner, i 1974 byggede han en forbedret udgave af Blaise Pascals ( ) mekaniske regnemaskine fra Leibniz grublede imidlertid videre over, hvordan hans binære aritmetik kunne anvendes i sådanne maskiner, men der skulle gå mange år førend dette blev en realitet. I 1854 publicerede en anden matematiker ved navn George Boole ( ) sit arbejde The Laws of Thought, hvori han opstillede et logisk system der blev kendt som boolesk algebra. Dette system viste sig senere særdeles brugbart i anvendelsen af binær aritmetik i elektroniske kredsløb. En person der indså dette var ingen mindre end Claude Shannon, der som del af sit speciale, A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits, ved MIT (Massachusetts Institute of Technology) i 1938 skitserede de elektroniske kredsløb med relæer og kontakter som var behøvet for at kunne addere og multiplicere binære tal. Dette arbejde skulle senere danne grundlag for designet af additionsmetoder i moderne lommeregnere og computere. Den formentlig første praktiske anvendelse af binær aritmetik foregik året inden, nærmere bestemt i november 1937, hvor fysikeren George Stibitz 2

18 1.6 Opgaver 11 ved Bell Labs havde samlet en (relæ-baseret) computer som var i stand til at addere binært, den senere såkaldte Model I. I løbet af de kommende år skulle konstruktionen af computere for alvor tage fart. Ikke mindst på grund af 2. verdenskrig og det dermed øgede behov for beregninger i forbindelse med udviklingen af kraftigere våben (atom- og hydrogenbomben), bedre transportmidler og ikke mindst brydning af fjendens krypterede koder (eksempelvis den tyske Enigma-kode). Den person der efter krigen havde den formentlig største betydning for computeres udvikling og endelige design var det ungarsk-amerikanske matematiske geni John von Neumann ( ). Det var von Neumann der indså, at det program som computeren skulle køre kunne gemmes på computeren ligesom de data programmet skulle køres på. (Tidligere havde program og data ikke været gemt i samme lager, programmer var ofte gemt på såkaldte hulkort.) Samtlige computere i dag indeholder en såkaldt von Neumann maskine, hvilket groft sagt er den overordnede struktur som computeren fungerer efter. von Neumann var heller ikke sen til at indse fordelen ved at benytte binær aritmetik i sit arbejde med computere, men gjorde samtidig en del ud af at udvikle decimal-til-binær og binær-til-decimal oversættere, således at operatøren var i stand til at fodre computeren med decimaltal og ligeledes modtage sådanne som resultat. Som vi skal se i næste kapitel opstod der med introduktionen af computerne netop et behov for fejlkorrigerende koder. 1.6 Opgaver Opgave 1 Oversæt følgende ord til binære strenge ved hjælp af ASCII-indkodningsskemaet: SHANNON, BELL LABS, KODNING. Opgave 2 Ved hjælp af ASCII-skemaet ønskes følgende binære streng oversat tilbage til almindelige bogstaver: Vink: Begynd med at bryde strengen op i blokke med otte symboler i hver. Opgave 3 Find det fulde ASCII indkodningsskema (for eksempel ved at søge på ASCII på nettet). Oversæt da Bell Labs igen og tag denne gang højde for såvel store som små bogstaver. Opgave 4 Oversæt ved hjælp af ASCII-indkodningskemaet beskeden OK til binær information og tegn dernæst signalbølgen for denne. Opgave 5 Antag, at signalbølgen for OK afsendes. På hvilke toppe eller dale skal den afsendte besked have været udsat for støj for, at den modtagne besked er enten OO eller KK.

Den tidlige kodningsteoris historie - et undervisningsforløb til gymnasiet Jankvist, Uffe Thomas

Den tidlige kodningsteoris historie - et undervisningsforløb til gymnasiet Jankvist, Uffe Thomas Den tidlige kodningsteoris historie - et undervisningsforløb til gymnasiet Jankvist, Uffe Thomas Publication date: 2008 Document Version Også kaldet Forlagets PDF Citation for published version (APA):

Læs mere

Fejlkorligerende køder Fejlkorrigerende koder

Fejlkorligerende køder Fejlkorrigerende koder Fejlkorligerende køder Fejlkorrigerende koder Denne note er skrevet med udgangspunkt i [, p 24-243, 249 Et videre studium kan eksempelvis tage udgangspunkt i [2 Eventuelle kommentarer kan sendes til olav@mathaaudk

Læs mere

Den sproglige vending i filosofien

Den sproglige vending i filosofien ge til forståelsen af de begreber, med hvilke man udtrykte og talte om denne viden. Det blev kimen til en afgørende ændring af forståelsen af forholdet mellem empirisk videnskab og filosofisk refleksion,

Læs mere

Tal. Vi mener, vi kender og kan bruge følgende talmængder: N : de positive hele tal, Z : de hele tal, Q: de rationale tal.

Tal. Vi mener, vi kender og kan bruge følgende talmængder: N : de positive hele tal, Z : de hele tal, Q: de rationale tal. 1 Tal Tal kan forekomme os nærmest at være selvfølgelige, umiddelbare og naturgivne. Men det er kun, fordi vi har vænnet os til dem. Som det vil fremgå af vores timer, har de mange overraskende egenskaber

Læs mere

Noter til Perspektiver i Matematikken

Noter til Perspektiver i Matematikken Noter til Perspektiver i Matematikken Henrik Stetkær 25. august 2003 1 Indledning I dette kursus (Perspektiver i Matematikken) skal vi studere de hele tal og deres egenskaber. Vi lader Z betegne mængden

Læs mere

Fejlkorligerende køder Fejlkorrigerende koder

Fejlkorligerende køder Fejlkorrigerende koder Fejlkorligerende køder Fejlkorrigerende koder Olav Geil Skal man sende en fødselsdagsgave til fætter Børge, så pakker man den godt ind i håb om, at kun indpakningen er beskadiget ved modtagelsen. Noget

Læs mere

RSA Kryptosystemet. Kryptologi ved Datalogisk Institut, Aarhus Universitet

RSA Kryptosystemet. Kryptologi ved Datalogisk Institut, Aarhus Universitet RSA Kryptosystemet Kryptologi ved Datalogisk Institut, Aarhus Universitet 1 Kryptering med RSA Her følger først en kort opridsning af RSA kryptosystemet, som vi senere skal bruge til at lave digitale signaturer.

Læs mere

Punktmængdetopologi. Mikkel Stouby Petersen. 1. marts 2013

Punktmængdetopologi. Mikkel Stouby Petersen. 1. marts 2013 Punktmængdetopologi Mikkel Stouby Petersen 1. marts 2013 I kurset Matematisk Analyse 1 er et metrisk rum et af de mest grundlæggende begreber. Et metrisk rum (X, d) er en mængde X sammen med en metrik

Læs mere

Sikre Beregninger. Kryptologi ved Datalogisk Institut, Aarhus Universitet

Sikre Beregninger. Kryptologi ved Datalogisk Institut, Aarhus Universitet Sikre Beregninger Kryptologi ved Datalogisk Institut, Aarhus Universitet 1 Introduktion I denne note skal vi kigge på hvordan man kan regne på data med maksimal sikkerhed, dvs. uden at kigge på de tal

Læs mere

Appendiks 6: Universet som en matematisk struktur

Appendiks 6: Universet som en matematisk struktur Appendiks 6: Universet som en matematisk struktur En matematisk struktur er et meget abstrakt dyr, der kan defineres på følgende måde: En mængde, S, af elementer {s 1, s 2,,s n }, mellem hvilke der findes

Læs mere

Kryptologi og RSA. Jonas Lindstrøm Jensen (jonas@imf.au.dk)

Kryptologi og RSA. Jonas Lindstrøm Jensen (jonas@imf.au.dk) Kryptologi og RSA Jonas Lindstrøm Jensen (jonas@imf.au.dk) 1 Introduktion Der har formodentlig eksisteret kryptologi lige så længe, som vi har haft et sprog. Ønsket om at kunne sende beskeder, som uvedkommende

Læs mere

Løsning af simple Ligninger

Løsning af simple Ligninger Løsning af simple Ligninger Frank Nasser 19. april 2011 c 2008-2011. Dette dokument må kun anvendes til undervisning i klasser som abonnerer på MatBog.dk. Se yderligere betingelser for brug her. Bemærk:

Læs mere

Computeren repræsenterer en teknologi, som er tæt knyttet til den naturvidenskabelige tilgang.

Computeren repræsenterer en teknologi, som er tæt knyttet til den naturvidenskabelige tilgang. Den tekniske platform Af redaktionen Computeren repræsenterer en teknologi, som er tæt knyttet til den naturvidenskabelige tilgang. Teknologisk udvikling går således hånd i hånd med videnskabelig udvikling.

Læs mere

De rigtige reelle tal

De rigtige reelle tal De rigtige reelle tal Frank Villa 17. januar 2014 Dette dokument er en del af MatBog.dk 2008-2012. IT Teaching Tools. ISBN-13: 978-87-92775-00-9. Se yderligere betingelser for brug her. Indhold 1 Introduktion

Læs mere

Affine - et krypteringssystem

Affine - et krypteringssystem Affine - et krypteringssystem Matematik, når det er bedst Det Affine Krypteringssystem (Affine Cipher) Det Affine Krypteringssystem er en symmetrisk monoalfabetisk substitutionskode, der er baseret på

Læs mere

Trekanter. Frank Villa. 8. november 2012

Trekanter. Frank Villa. 8. november 2012 Trekanter Frank Villa 8. november 2012 Dette dokument er en del af MatBog.dk 2008-2012. IT Teaching Tools. ISBN-13: 978-87-92775-00-9. Se yderligere betingelser for brug her. Indhold 1 Introduktion 1 1.1

Læs mere

(Positions) Talsystemer

(Positions) Talsystemer (Positions) Talsystemer For IT studerende Hernik Kressner Indholdsfortegnelse Indledning...2 Positions talsystem - Generelt...3 For decimalsystemet gælder generelt:...4 Generelt for et posistionstalsystem

Læs mere

Note omkring RSA kryptering. Gert Læssøe Mikkelsen Datalogisk institut Aarhus Universitet

Note omkring RSA kryptering. Gert Læssøe Mikkelsen Datalogisk institut Aarhus Universitet Note omkring RSA kryptering. Gert Læssøe Mikkelsen Datalogisk institut Aarhus Universitet 3. april 2009 1 Kryptering med offentlige nøgler Indtil midt i 1970 erne troede næsten alle, der beskæftigede sig

Læs mere

Afstande, skæringer og vinkler i rummet

Afstande, skæringer og vinkler i rummet Afstande, skæringer og vinkler i rummet Frank Villa 2. maj 202 c 2008-20. Dette dokument må kun anvendes til undervisning i klasser som abonnerer på MatBog.dk. Se yderligere betingelser for brug her. Indhold

Læs mere

Kapitel 5 Renter og potenser

Kapitel 5 Renter og potenser Matematik C (må anvedes på Ørestad Gymnasium) Renter og potenser Når en variabel ændrer værdi, kan man spørge, hvor stor ændringen er. Her er to måder at angive ændringens størrelse. Hvis man vejer 95

Læs mere

Klasse 1.4 Michael Jokil 03-05-2010

Klasse 1.4 Michael Jokil 03-05-2010 HTX I ROSKILDE Afsluttende opgave Kommunikation og IT Klasse 1.4 Michael Jokil 03-05-2010 Indholdsfortegnelse Indledning... 3 Formål... 3 Planlægning... 4 Kommunikationsplan... 4 Kanylemodellen... 4 Teknisk

Læs mere

Oprids over grundforløbet i matematik

Oprids over grundforløbet i matematik Oprids over grundforløbet i matematik Dette oprids er tænkt som en meget kort gennemgang af de vigtigste hovedpointer vi har gennemgået i grundforløbet i matematik. Det er en kombination af at repetere

Læs mere

Grundlæggende Matematik

Grundlæggende Matematik Grundlæggende Matematik Hayati Balo, AAMS August 2012 1. Matematiske symboler For at udtrykke de verbale udsagn matematisk korrekt, så det bliver lettere og hurtigere at skrive, indføres en række matematiske

Læs mere

og til summer af stambrøker. Bemærk: De enkelte brøker kan opskrives på flere måder som summer af stambrøker.

og til summer af stambrøker. Bemærk: De enkelte brøker kan opskrives på flere måder som summer af stambrøker. Hvad er en brøk? Når vi taler om brøker i dette projekt, mener vi tal på formen a, hvor a og b er hele tal (og b b 0 ), fx 2,, 3 og 3 7 13 1. Øvelse 1 Hvordan vil du forklare, hvad 7 er? Brøker har været

Læs mere

Læringsprogram. Talkonvertering. Benjamin Andreas Olander Christiansen Niclas Larsen Jens Werner Nielsen. Klasse 2.4. 1.

Læringsprogram. Talkonvertering. Benjamin Andreas Olander Christiansen Niclas Larsen Jens Werner Nielsen. Klasse 2.4. 1. Læringsprogram Talkonvertering Benjamin Andreas Olander Christiansen Niclas Larsen Jens Werner Nielsen Klasse 2.4 1. marts 2011 Fag: Vejleder: Skole: Informationsteknologi B Karl G. Bjarnason Roskilde

Læs mere

Gennem de sidste par årtier er en digital revolution fejet ind over vores tidligere så analoge samfund.

Gennem de sidste par årtier er en digital revolution fejet ind over vores tidligere så analoge samfund. Den digitale verden et barn af oplysningstiden Af redaktionen Gennem de sidste par årtier er en digital revolution fejet ind over vores tidligere så analoge samfund. Den elektroniske computer er blevet

Læs mere

Skriftlig Eksamen Diskret Matematik (DM528)

Skriftlig Eksamen Diskret Matematik (DM528) Skriftlig Eksamen Diskret Matematik (DM528) Institut for Matematik & Datalogi Syddansk Universitet Tirsdag den 20 Januar 2009, kl. 9 13 Alle sædvanlige hjælpemidler (lærebøger, notater etc.) samt brug

Læs mere

Matricer og lineære ligningssystemer

Matricer og lineære ligningssystemer Matricer og lineære ligningssystemer Grete Ridder Ebbesen Virum Gymnasium Indhold 1 Matricer 11 Grundlæggende begreber 1 Regning med matricer 3 13 Kvadratiske matricer og determinant 9 14 Invers matrix

Læs mere

Hvad er formel logik?

Hvad er formel logik? Kapitel 1 Hvad er formel logik? Hvad er logik? I daglig tale betyder logisk tænkning den rationelt overbevisende tænkning. Og logik kan tilsvarende defineres som den rationelle tænknings videnskab. Betragt

Læs mere

ITS MP 013. Talsystemer V009. Elevens navn. IT Skolen Boulevarden 19A-C 7100 Vejle Tel.:+45 76 42 62 44

ITS MP 013. Talsystemer V009. Elevens navn. IT Skolen Boulevarden 19A-C 7100 Vejle Tel.:+45 76 42 62 44 ITS MP 013 V009 Elevens navn IT Skolen Boulevarden 19A-C 7100 Vejle Tel.:+45 76 42 62 44 ITS MP 013 Udarbejdet af Søren Haahr, juni 2010 Copyright Enhver mangfoldiggørelse af tekst eller illustrationer

Læs mere

Talsystemer I V X L C D M 1 5 10 50 100 500 1000. Hvad betyder halvanden??. Kan man også sige Halvtredie???

Talsystemer I V X L C D M 1 5 10 50 100 500 1000. Hvad betyder halvanden??. Kan man også sige Halvtredie??? Romertal. Hvordan var de struktureret?? Systematisk?? I V X L C D M 1 5 10 50 100 500 1000 Regler: Hvis et lille tal skrives foran et stort tal trækkes tallet fra: IV = 5-1 = 4 Hvis et lille tal skrives

Læs mere

COMPUTER ANATOMI. Mads Popp Mortensen og Kevin Kumar Klasse 1.1 Roskilde Tekniske Gymnasium. Kommunikation/IT C

COMPUTER ANATOMI. Mads Popp Mortensen og Kevin Kumar Klasse 1.1 Roskilde Tekniske Gymnasium. Kommunikation/IT C COMPUTER ANATOMI Mads Popp Mortensen og Kevin Kumar Klasse 1.1 Roskilde Tekniske Gymnasium Kommunikation/IT C Indhold Indledning... 2 Kravspecifikation... 2 Computerens historie... 2 Computerens ydre dele...

Læs mere

π er irrationel Frank Nasser 10. december 2011

π er irrationel Frank Nasser 10. december 2011 π er irrationel Frank Nasser 10. december 2011 2008-2011. Dette dokument må kun anvendes til undervisning i klasser som abonnerer på MatBog.dk. Se yderligere betingelser for brug her. Indhold 1 Introduktion

Læs mere

Affine rum. a 1 u 1 + a 2 u 2 + a 3 u 3 = a 1 u 1 + (1 a 1 )( u 2 + a 3. + a 3. u 3 ) 1 a 1. Da a 2

Affine rum. a 1 u 1 + a 2 u 2 + a 3 u 3 = a 1 u 1 + (1 a 1 )( u 2 + a 3. + a 3. u 3 ) 1 a 1. Da a 2 Affine rum I denne note behandles kun rum over R. Alt kan imidlertid gennemføres på samme måde over C eller ethvert andet legeme. Et underrum U R n er karakteriseret ved at det er en delmængde som er lukket

Læs mere

Mandags Chancen. En optimal spilstrategi. Erik Vestergaard

Mandags Chancen. En optimal spilstrategi. Erik Vestergaard Mandags Chancen En optimal spilstrategi Erik Vestergaard Spilleregler denne note skal vi studere en optimal spilstrategi i det spil, som i fjernsynet går under navnet Mandags Chancen. Spillets regler er

Læs mere

Om sandhed, tro og viden

Om sandhed, tro og viden Om sandhed, tro og viden Flemming Topsøe Institut for Matematiske Fag Københavns Universitet http://www.math.ku.dk/ topsoe med mange manuskripter se specielt http://www.math.ku.dk/ topsoe/sandhednatfest09.pdf

Læs mere

Fraktaler Mandelbrots Mængde

Fraktaler Mandelbrots Mængde Fraktaler Mandelbrots Mængde Foredragsnoter Af Jonas Lindstrøm Jensen Institut For Matematiske Fag Århus Universitet Indhold Indhold 1 1 Indledning 3 2 Komplekse tal 5 2.1 Definition.......................................

Læs mere

Baggrundsnote om logiske operatorer

Baggrundsnote om logiske operatorer Baggrundsnote om logiske operatorer Man kan regne på udsagn ligesom man kan regne på tal. Regneoperationerne kaldes da logiske operatorer. De tre vigtigste logiske operatorer er NOT, AND og. Den første

Læs mere

Forberedelse. Forberedelse. Forberedelse

Forberedelse. Forberedelse. Forberedelse Formidlingsopgave AT er i høj grad en formidlingsopgave. I mange tilfælde vil du vide mere om emnet end din lærer og din censor. Dæng dem til med fakta! Det betyder at du skal formidle den viden som du

Læs mere

Note omkring RSA kryptering. Gert Læssøe Mikkelsen Datalogisk institut Aarhus Universitet

Note omkring RSA kryptering. Gert Læssøe Mikkelsen Datalogisk institut Aarhus Universitet Note omkring RSA kryptering. Gert Læssøe Mikkelsen Datalogisk institut Aarhus Universitet 24. august 2009 1 Kryptering med offentlige nøgler Indtil midt i 1970 erne troede næsten alle, der beskæftigede

Læs mere

Lineære sammenhænge. Udgave 2. 2009 Karsten Juul

Lineære sammenhænge. Udgave 2. 2009 Karsten Juul Lineære sammenhænge Udgave 2 y = 0,5x 2,5 2009 Karsten Juul Dette hæfte er en fortsættelse af hæftet "Variabelsammenhænge, 2. udgave 2009". Indhold 1. Lineære sammenhænge, ligning og graf... 1 2. Lineær

Læs mere

Fraktaler. Mandelbrots Mængde. Foredragsnoter. Af Jonas Lindstrøm Jensen. Institut For Matematiske Fag Århus Universitet

Fraktaler. Mandelbrots Mængde. Foredragsnoter. Af Jonas Lindstrøm Jensen. Institut For Matematiske Fag Århus Universitet Fraktaler Mandelbrots Mængde Foredragsnoter Af Jonas Lindstrøm Jensen Institut For Matematiske Fag Århus Universitet Indhold Indhold 1 1 Komplekse tal 3 1.1 Definition.......................................

Læs mere

Eksempel på den aksiomatisk deduktive metode

Eksempel på den aksiomatisk deduktive metode Eksempel på den aksiomatisk deduktive metode Et rigtig godt eksempel på et aksiomatisk deduktivt system er Euklids Elementer. Euklid var græker og skrev Elemeterne omkring 300 f.kr. Værket består af 13

Læs mere

Computerspil rapport. Kommunikation og IT. HTX Roskilde klasse 1.4. Casper, Mathias Nakayama, Anders, Lasse og Mads BC. Lærer - Karl Bjarnason

Computerspil rapport. Kommunikation og IT. HTX Roskilde klasse 1.4. Casper, Mathias Nakayama, Anders, Lasse og Mads BC. Lærer - Karl Bjarnason Computerspil rapport Kommunikation og IT HTX Roskilde klasse 1.4 Casper, Mathias Nakayama, Anders, Lasse og Mads BC Lærer - Karl Bjarnason Indledning Vi har lavet et computerspil i Python som er et quiz-spil

Læs mere

3. Om skalamønstrene og den indfoldede orden

3. Om skalamønstrene og den indfoldede orden Dette er den tredje af fem artikler under den fælles overskrift Studier på grundlag af programmet SKALAGENERATOREN (forfatter: Jørgen Erichsen) 3. Om skalamønstrene og den indfoldede orden Lad os begynde

Læs mere

1. En nyttig formel Lad mig uden bevis angive en nyttig trigonometrisk formel, som i dag kaldes for en logaritmisk formel: (1) sin( A) sin( B) = 1 [ cos( A B) cos( A+ B) ] 2 Navnet skyldes løst sagt, at

Læs mere

Opgaver hørende til undervisningsmateriale om Herons formel

Opgaver hørende til undervisningsmateriale om Herons formel Opgaver hørende til undervisningsmateriale om Herons formel 20. juni 2016 I Herons formel (Danielsen og Sørensen, 2016) er stillet en række opgaver, som her gengives. Referencer Danielsen, Kristian og

Læs mere

Hvad er et tal? Dan Saattrup Nielsen

Hvad er et tal? Dan Saattrup Nielsen 12 Det filosofiske hjørne Hvad er et tal? Dan Saattrup Nielsen Det virker måske som et spøjst spørgsmål, men ved nærmere eftertanke virker det som om, at alle vores definitioner af tal refererer til andre

Læs mere

Lineære sammenhænge, residualplot og regression

Lineære sammenhænge, residualplot og regression Lineære sammenhænge, residualplot og regression Opgave 1: Er der en bagvedliggende lineær sammenhæng? I mange sammenhænge indsamler man data som man ønsker at undersøge og afdække eventuelle sammenhænge

Læs mere

Forberedelse. Forberedelse. Forberedelse

Forberedelse. Forberedelse. Forberedelse Formidlingsopgave AT er i høj grad en formidlingsopgave. I mange tilfælde vil du vide mere om emnet end din lærer og din censor. Det betyder at du skal formidle den viden som du er kommet i besiddelse

Læs mere

Italien spørgeskema til seminarielærere / sprog - dataanalyse

Italien spørgeskema til seminarielærere / sprog - dataanalyse Italien spørgeskema til seminarielærere / sprog - dataanalyse Om dig 1. 7 seminarielærere, der under viser i sprog, har besvaret spørgeskemaet 2. 6 undervisere taler engelsk, 6 fransk, 3 spansk, 2 tysk

Læs mere

Omskrivningsregler. Frank Nasser. 10. december 2011

Omskrivningsregler. Frank Nasser. 10. december 2011 Omskrivningsregler Frank Nasser 10. december 2011 2008-2011. Dette dokument må kun anvendes til undervisning i klasser som abonnerer på MatBog.dk. Se yderligere betingelser for brug her. Indhold 1 Introduktion

Læs mere

Matematisk modellering og numeriske metoder. Lektion 8

Matematisk modellering og numeriske metoder. Lektion 8 Matematisk modellering og numeriske metoder Lektion 8 Morten Grud Rasmussen 18. oktober 216 1 Fourierrækker 1.1 Periodiske funktioner Definition 1.1 (Periodiske funktioner). En periodisk funktion f er

Læs mere

Matema10k. Matematik for hhx C-niveau. Arbejdsark til kapitlerne i bogen

Matema10k. Matematik for hhx C-niveau. Arbejdsark til kapitlerne i bogen Matema10k Matematik for hhx C-niveau Arbejdsark til kapitlerne i bogen De følgende sider er arbejdsark og opgaver som kan bruges som introduktion til mange af bogens kapitler og underemner. De kan bruges

Læs mere

VISNINGS MATERIALE U N D E R. - opfindelser - damplokomotiv

VISNINGS MATERIALE U N D E R. - opfindelser - damplokomotiv U N D E R VISNINGS MATERIALE - opfindelser - Når vi taler om 1800-tallet, taler vi også ofte om industrialiseringen. Det var en tid, hvor der skete en stor udvikling i samfundet. Der kom flere og flere

Læs mere

Matematisk modellering og numeriske metoder. Lektion 16

Matematisk modellering og numeriske metoder. Lektion 16 Matematisk modellering og numeriske metoder Lektion 16 Morten Grud Rasmussen 6. november, 2013 1 Interpolation [Bogens afsnit 19.3 side 805] 1.1 Interpolationspolynomier Enhver kontinuert funktion f på

Læs mere

dcomnet-nr. 8 Simpel aritmetik på maskinniveau Computere og Netværk (dcomnet)

dcomnet-nr. 8 Simpel aritmetik på maskinniveau Computere og Netværk (dcomnet) dcomnet-nr. 8 Simpel aritmetik på maskinniveau Computere og Netværk (dcomnet) Efterår 2009 1 Simpel aritmetik på maskinniveau I SCO, appendix A, er det beskrevet, hvordan man adderer ikke-negative heltal

Læs mere

Skriftlig Eksamen Algoritmer og Datastrukturer (DM507)

Skriftlig Eksamen Algoritmer og Datastrukturer (DM507) Skriftlig Eksamen Algoritmer og Datastrukturer (DM507) Institut for Matematik og Datalogi Syddansk Universitet, Odense Mandag den 7. juni 00, kl. 9 Alle sædvanlige hjælpemidler (lærebøger, notater, osv.)

Læs mere

Egenskaber ved Krydsproduktet

Egenskaber ved Krydsproduktet Egenskaber ved Krydsproduktet Frank Nasser 23. december 2011 2008-2011. Dette dokument må kun anvendes til undervisning i klasser som abonnerer på MatBog.dk. Se yderligere betingelser for brug her. Indhold

Læs mere

Repræsentation af tal

Repræsentation af tal Repræsentation af tal DM526 Rolf Fagerberg, 2009 Bitmønstre 01101011 0001100101011011... Bitmønstre skal fortolkes for at have en betydning: Tal (heltal, kommatal) Bogstaver Computerinstruktion (program)

Læs mere

GeoCaching hvordan man finder det... ved hjælp af satelitter

GeoCaching hvordan man finder det... ved hjælp af satelitter GeoCaching hvordan man finder det... ved hjælp af satelitter Andreas Ulovec, Universität Wien 1 Introduktion Masser af mennesker bruger GPS til at bestemme deres egen geografiske placering, eller til at

Læs mere

Hvorfor gør man det man gør?

Hvorfor gør man det man gør? Hvorfor gør man det man gør? Ulla Kofoed, lektor ved Professionshøjskolen UCC Inddragelse af forældrenes ressourcer - en almendidaktisk udfordring Med projektet Forældre som Ressource har vi ønsket at

Læs mere

Funktionsterminologi

Funktionsterminologi Funktionsterminologi Frank Nasser 12. april 2011 c 2008-2011. Dette dokument må kun anvendes til undervisning i klasser som abonnerer på MatBog.dk. Se yderligere betingelser for brug her. Bemærk: Dette

Læs mere

Forberedelse. Forberedelse. Forberedelse

Forberedelse. Forberedelse. Forberedelse Formidlingsopgave AT er i høj grad en formidlingsopgave. I mange tilfælde vil du vide mere om emnet end din lærer og din censor. Dæng dem til med fakta! Det betyder at du skal formidle den viden som du

Læs mere

Forord 3 Strukturen i denne bog 6

Forord 3 Strukturen i denne bog 6 Indhold i Epsilon Forord 3 Strukturen i denne bog 6 Introduktion til del I. De naturlige tal 10 1 Børns talbegreber og regneoperationer omkring de første skoleår 12 Tal og det at tælle 15 Det indledende

Læs mere

De fire elementers kostbare spejl

De fire elementers kostbare spejl Projekt.6 Lineær algebra moderne og klassisk kinesisk De fire elementers kostbare spejl "Som bekendt anses matematikken for at være en meget vigtig videnskab. Denne bog om matematik vil derfor være af

Læs mere

Hjerner i et kar - Hilary Putnam. noter af Mogens Lilleør, 1996

Hjerner i et kar - Hilary Putnam. noter af Mogens Lilleør, 1996 Hjerner i et kar - Hilary Putnam noter af Mogens Lilleør, 1996 Historien om 'hjerner i et kar' tjener til: 1) at rejse det klassiske, skepticistiske problem om den ydre verden og 2) at diskutere forholdet

Læs mere

Kom godt i gang med internettet

Kom godt i gang med internettet Kom godt i gang med internettet Hver udgave af Kom godt i gang med internettet introducerer til et nyttigt eller interessant sted på internettet eller en lidt mere avanceret funktionalitet på dukapc en.

Læs mere

Studieretningsopgave

Studieretningsopgave Virum Gymnasium Studieretningsopgave Harmoniske svingninger i matematik og fysik Vejledere: Christian Holst Hansen (matematik) og Bodil Dam Heiselberg (fysik) 30-01-2014 Indholdsfortegnelse Indledning...

Læs mere

MODELSÆT 2; MATEMATIK TIL LÆREREKSAMEN

MODELSÆT 2; MATEMATIK TIL LÆREREKSAMEN MODELSÆT ; MATEMATIK TIL LÆREREKSAMEN Forberedende materiale Den individuelle skriftlige røve i matematik vil tage udgangsunkt i følgende materiale:. En diskette med to regnearks-filer og en MathCad-fil..

Læs mere

Rapport Undervisningsmateriale.

Rapport Undervisningsmateriale. Skrevet af Morten & Jacob A. 1.5 HTX Roskilde 2011 Side 1 Rapport Undervisningsmateriale. Arbejdsgruppen bestod af: Morten, Jacob A. fra 1.5. Dato: 6. maj 2011 Skrevet af: Morten & Jacob A. Fag: Kom/IT.

Læs mere

Introduktion til differentialregning 1. Jens Siegstad og Annegrethe Bak

Introduktion til differentialregning 1. Jens Siegstad og Annegrethe Bak Introduktion til differentialregning 1 Jens Siegstad og Annegrete Bak 16. juli 2008 1 Indledning I denne note vil vi kort introduktion til differentilregning, idet vi skal bruge teorien i et emne, Matematisk

Læs mere

Af Marc Skov Madsen PhD-studerende Aarhus Universitet email: marc@imf.au.dk

Af Marc Skov Madsen PhD-studerende Aarhus Universitet email: marc@imf.au.dk Af Marc Skov Madsen PhD-studerende Aarhus Universitet email: marc@imf.au.dk 1 Besøgstjenesten Jeg vil gerne bruge lidt spalteplads til at reklamere for besøgstjenesten ved Institut for Matematiske Fag

Læs mere

ALMINDELIGT ANVENDTE FUNKTIONER

ALMINDELIGT ANVENDTE FUNKTIONER ALMINDELIGT ANVENDTE FUNKTIONER I dette kapitel gennemgås de almindelige regnefunktioner, samt en række af de mest nødvendige redigerings- og formateringsfunktioner. De øvrige redigerings- og formateringsfunktioner

Læs mere

Iteration af et endomorft kryptosystem. Substitutions-permutations-net (SPN) og inversion. Eksklusiv disjunktion og dens egenskaber

Iteration af et endomorft kryptosystem. Substitutions-permutations-net (SPN) og inversion. Eksklusiv disjunktion og dens egenskaber Produktsystemer, substitutions-permutations-net samt lineær og differentiel kryptoanalyse Kryptologi, fredag den 10. februar 2006 Nils Andersen (Stinson 3., afsnit 2.7 3.4 samt side 95) Produkt af kryptosystemer

Læs mere

Det binære talsystem og lidt om, hvordan computeren virker

Det binære talsystem og lidt om, hvordan computeren virker Det binære talsystem og lidt om, hvordan computeren virker Det binære talsystem...2 Lidt om, hvorledes computeren anvender det binære talsystem...5 Lyst til at lege med de binære tal?...7 Addition:...7

Læs mere

MAteMAtIk FoR LæReRStUDeReNDe. tal, algebra og funktioner. 1. 6. klasse

MAteMAtIk FoR LæReRStUDeReNDe. tal, algebra og funktioner. 1. 6. klasse kristine JEss HaNs CHRIsTIaN HaNsEN JOHN schou JEppE skott MAteMAtIk FoR LæReRStUDeReNDe tal, algebra og funktioner 1. 6. klasse Kristine Jess, Hans Christian Hansen, Joh n Schou og Jeppe Skott Matematik

Læs mere

En statistikstuderendes bekendelser Søren Wengel Mogensen

En statistikstuderendes bekendelser Søren Wengel Mogensen Oplysning 23 En statistikstuderendes bekendelser Søren Wengel Mogensen Om at skrive BSc-opgave i anvendt statistik. Der findes matematikere (i hvert fald matematikstuderende), der mener, at den rene matematik

Læs mere

Nogle didaktiske overvejelser vedrørende indledende undervisning i funktionsbegrebet i gymnasiet og nærværende hæftes nytte i så henseende.

Nogle didaktiske overvejelser vedrørende indledende undervisning i funktionsbegrebet i gymnasiet og nærværende hæftes nytte i så henseende. Nogle didaktiske overvejelser vedrørende indledende undervisning i funktionsbegrebet i gymnasiet og nærværende hæftes nytte i så henseende. af Dinna Balling og Jørn Schmidt. Hæftet Lige og ulige sætter

Læs mere

Projekt faglig formidling

Projekt faglig formidling Projekt faglig formidling Fælles projekt mellem kommunikation/it og Matematik Hvad går projektet ud på? Vi er i Kom/IT og matematik startet på et nyt SO projekt, der hedder faglig formidling, hvor at vi

Læs mere

Grundlæggende Matematik

Grundlæggende Matematik Grundlæggende Matematik Hayati Balo, AAMS Juli 2013 1. Matematiske symboler For at udtrykke de verbale udsagn matematisk korrekt, så det bliver lettere og hurtigere at skrive, indføres en række matematiske

Læs mere

Wavelet Analyse. Arne Jensen Institut for Matematiske Fag Aalborg Universitet

Wavelet Analyse. Arne Jensen Institut for Matematiske Fag Aalborg Universitet Wavelet Analyse Arne Jensen Institut for Matematiske Fag Aalborg Universitet 1 Introduktion Numb3rs episoden on pengeforfalskning brugte wavelet analyse. Wavelet analyse er en relativt ny opdagelse, som

Læs mere

Et udtryk på formena n kaldes en potens med grundtal a og eksponent n. Vi vil kun betragte potenser hvor grundtallet er positivt, altså a>0.

Et udtryk på formena n kaldes en potens med grundtal a og eksponent n. Vi vil kun betragte potenser hvor grundtallet er positivt, altså a>0. Konkrete funktioner Potenser Som udgangspunkt er brugen af potenser blot en forkortelse for at gange et tal med sig selv et antal gange. Hvis a Rskriver vi a 2 for a a a 3 for a a a a 4 for a a a a (1).

Læs mere

1 Bits og Bytes Computere er fortræffelige til at opbevare data og behandle data Af data vil vi i dette afsnit primært beskæftige os med billeder, tekst og lyd, og se på, hvordan sådanne data lagres i

Læs mere

Studieretningsprojekter i machine learning

Studieretningsprojekter i machine learning i machine learning 1 Introduktion Machine learning (ml) er et område indenfor kunstig intelligens, der beskæftiger sig med at konstruere programmer, der kan kan lære fra data. Tanken er at give en computer

Læs mere

Mobiltelefoner og matematik

Mobiltelefoner og matematik Mobiltelefoner og matematik Forord og lærervejledning Mobiltelefonen er blevet et meget vigtigt kommunikationsredskab i de sidste år. Mange af skolens elever har i dag en mobiltelefon, som de ofte bruger.

Læs mere

Geovidenskab. university of copenhagen DEPARTMENT OF SCIENCE EDUCATION. En undersøgelse af de første studenter

Geovidenskab. university of copenhagen DEPARTMENT OF SCIENCE EDUCATION. En undersøgelse af de første studenter university of copenhagen DEPARTMENT OF SCIENCE EDUCATION Geovidenskab En undersøgelse af de første studenter Rie Hjørnegaard Malm & Lene Møller Madsen IND s skriftserie nr. 41, 2015 Udgivet af Institut

Læs mere

Teknologi Projekt. Trafik - Optimal Vej

Teknologi Projekt. Trafik - Optimal Vej Roskilde Tekniske Gymnasium Teknologi Projekt Trafik - Optimal Vej Af Nikolaj Seistrup, Henrik Breddam, Rasmus Vad og Dennis Glindhart Roskilde Tekniske Gynasium Klasse 1.3 7. december 2006 Indhold 1 Forord

Læs mere

KOMPETENT KOMMUNIKATION

KOMPETENT KOMMUNIKATION KOMPETENT KOMMUNIKATION Kræves det, at eleverne kommunikerer deres egne idéer vedrørende et koncept eller et emne? Skal kommunikationen understøttes med beviser og være designet med tanke på et bestemt

Læs mere

Matematikkens filosofi filosofisk matematik

Matematikkens filosofi filosofisk matematik K Ø B E N H A V N S U N I V E R S I T E T Det Naturvidenskabelige Fakultet Matematikkens filosofi filosofisk matematik Flemming Topsøe, topsoe@math.ku.dk Institut for Matematiske Fag, Københavns Universitet

Læs mere

Gruppeteori. Michael Knudsen. 8. marts For at motivere indførelsen af gruppebegrebet begynder vi med et eksempel.

Gruppeteori. Michael Knudsen. 8. marts For at motivere indførelsen af gruppebegrebet begynder vi med et eksempel. Gruppeteori Michael Knudsen 8. marts 2005 1 Motivation For at motivere indførelsen af gruppebegrebet begynder vi med et eksempel. Eksempel 1.1. Lad Z betegne mængden af de hele tal, Z = {..., 2, 1, 0,

Læs mere

Breddeopgaver til Fysisk problemløsning I og Fysisk problemløsning II nr

Breddeopgaver til Fysisk problemløsning I og Fysisk problemløsning II nr - I, OM OG MED MATEMATIK OG FYSIK Breddeopgaver til Fysisk problemløsning I og Fysisk problemløsning II Jens Højgaard Jensen august 2013 (2. udgave) nr. 492-2013 Roskilde Universitet, Institut for Natur,

Læs mere

Mørk energi Anja C. Andersen, Dark Cosmology Centre, Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet

Mørk energi Anja C. Andersen, Dark Cosmology Centre, Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet Mørk energi Anja C. Andersen, Dark Cosmology Centre, Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet En af de mest opsigtsvækkende opdagelser inden for astronomien er, at Universet udvider sig. Det var den

Læs mere

Gödel: Über formal unentschiedbare Sätze der Principia Mathematica und verwandter Systeme I, 1931

Gödel: Über formal unentschiedbare Sätze der Principia Mathematica und verwandter Systeme I, 1931 Kommentar til 1 Gödel: Über formal unentschiedbare Sätze der Principia Mathematica und verwandter Systeme I, 1931 Denne afhandling af den 24-årige Kurt Gödel er blevet en klassiker. Det er vist den eneste

Læs mere

Tal i det danske sprog, analyse og kritik

Tal i det danske sprog, analyse og kritik Tal i det danske sprog, analyse og kritik 0 Indledning Denne artikel handler om det danske sprog og dets talsystem. I første afsnit diskuterer jeg den metodologi jeg vil anvende. I andet afsnit vil jeg

Læs mere

Her er et spørgsmål, du måske aldrig har overvejet: kan man finde to trekanter med samme areal?

Her er et spørgsmål, du måske aldrig har overvejet: kan man finde to trekanter med samme areal? Her er et spørgsmål, du måske aldrig har overvejet: kan man finde to trekanter med samme areal? Det er ret let at svare på: arealet af en trekant, husker vi fra vor kære folkeskole, findes ved at gange

Læs mere

Projekt 1.4 Tagrendeproblemet en instruktiv øvelse i modellering med IT.

Projekt 1.4 Tagrendeproblemet en instruktiv øvelse i modellering med IT. Projekt 1.4 Tagrendeproblemet en instruktiv øvelse i modellering med IT. Projektet kan bl.a. anvendes til et forløb, hvor en af målsætningerne er at lære om samspillet mellem værktøjsprogrammernes geometriske

Læs mere

matx.dk Enkle modeller

matx.dk Enkle modeller matx.dk Enkle modeller Dennis Pipenbring 28. juni 2011 Indhold 1 Indledning 4 2 Funktionsbegrebet 4 3 Lineære funktioner 8 3.1 Bestemmelse af funktionsværdien................. 9 3.2 Grafen for en lineær

Læs mere

Ruko Security Master Central Database

Ruko Security Master Central Database Ruko Security Master Central Database RSM benytter en central database, til at udveksle låsesystemer mellem Ruko og låsesmeden. Udvekslingen sker via Internettet, så det er derfor nødvendigt at have en

Læs mere

VisiRegn: En e-bro mellem regning og algebra

VisiRegn: En e-bro mellem regning og algebra Artikel i Matematik nr. 2 marts 2001 VisiRegn: En e-bro mellem regning og algebra Inge B. Larsen Siden midten af 80 erne har vi i INFA-projektet arbejdet med at udvikle regne(arks)programmer til skolens

Læs mere