《R語言初學指南》一2 7 計算任務

2021-09-23 16:29:32 字數 2088 閱讀 9625

r語言初學指南

下面是第1章中的部分任務。這裡的任務是:為下列r中的計算問題建立r指令碼。希望你能同意將完成第1章中任務的r命令都用r指令碼儲存下來,以便日後使用。在完成第1章任務後將命令儲存下來了吧?這對完成下面的任務很有幫助的!

2-1 計算下列各表示式:

2-2 在更長的時間跨度下,再畫一遍投資方程圖(計算存單中的金額)。這次將時間延長到多年(50年?)後的將來,比如說一直到65歲退休那年。得到的圖形是不是很令人驚訝?這確實讓人很難抉擇:要麼現在去買一條設計新穎的牛仔褲,要麼存起來,以後會獲得幾倍於其**的存款。

再用幾種不同的利率計算一下,並將曲線新增到圖形中,看看能得到什麼不同的效果。

2-3 下表是美國整個歷史上的人口規模,資料**於美國人口調查局。以時間為橫軸,以美國人口數量為縱軸,繪製線圖(type="l")。這裡提一下,可把人口資料四捨五入到十萬位,這對繪製的圖形幾乎不會產生影響。

用不同的繪圖型別重複做6次(type="p",type="b",type="c",type="o",type="h"及type="l"),並分別儲存每次的圖形。比較不同型別的圖形,找出各圖形分別可強調資料的哪些特徵。

2-4 若在平地上以45°投出乙個棒球,其初始速度為75mph(英里每小時),則根據牛頓運動定律,t 秒之後,棒球水平位移x(不計空氣阻力)的表示式如下:

此外,若假設棒球的初始高度為5ft(英呎),則t秒後,棒球距地面高度y的表示式為:

在上面兩個方程中,已將距離x 和高度y 的單位換算為公尺。棒球將於4.09秒後落地。用r語言程式設計,時間t 從0到4.09秒內,分別計算不同時間點上棒球的水平位移(記向量x)和高度(記向量y),並以向量x 為橫軸,向量y 為縱軸繪圖。讀圖並根據圖中棒球的軌跡,確定棒球達到的最大高度及最遠距離的近似值。

注意:對不同的初速度及投擲角度,上述棒球方程中的數值係數是不同的。這些方程可寫成更一般的形式,以滿足不同的初始條件,但這將涉及部分三角函式的知識(第9章)。

2-5 根據牛頓萬有引力定律,由於太陽的引力,物體在太陽方向的加速度可由下式表示:

這裡r 表示物體到太陽中心的距離,計量單位為天文單位(astronomical units, au)。乙個天文單位大約等於1.5億千公尺,這是地球到太陽的平均距離。為方便起見,在上面這種牛頓方程中,a的單位設定為在乙個天文距離(1 au)上物體所具有的加速度。利用該方程,計算各行星在距太陽的平均距離下的加速度分別是多少:

冥王星現被看作乙個源於kuiper帶(kuiper belt)的大型類彗星狀物體或矮行星。

2-6 利用問題1.5中的方程繪圖,以r值橫軸,以加速度a為縱軸。其中,r取值從0.4個天文單位(水星的距離)到5.2個天文單位(木星的距離)。根據牛頓引力定律,是否存在某個距離,使物體可以完全脫離太陽的引力?

2-7 利用之前所學的狼-駝鹿系統中的捕殺率方程,進行一些數值上的研究或實驗,找出曲線從**開始變得平穩(平均每只狼的最大捕殺率)。怎麼才有可能有大於該最大值的實際資料?在方程中,是否有與平穩點相似的數值?

2-8 在農業中,為了減少殺蟲劑的使用,常用捕食性昆蟲來對付害蟲。其中,瓢蟲最愛捕食蚜蟲。桃蚜是一種對許多水果和蔬菜作物有嚴重危害的害蟲,在在最近的一項研究中(pervez和omkar,2005),昆蟲學家們觀察到了用瓢蟲控制這種蚜蟲的可行性。在研究中,昆蟲學家們通過實驗驗證了三種不同瓢蟲對該蚜蟲的捕殺率:

將上表中每列資料作為輸入的向量,並用描述性名稱命名。以瓢蟲的捕食率和蚜蟲密度為座標軸,用r對每種瓢蟲作散點圖(type="p")。然後,用下列數值作為方程中的常數,在圖中新增捕殺率曲線:

在繪製下一種瓢蟲圖形之前,別忘儲存並關閉前一幅圖。

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