home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ GEMini Atari / GEMini_Atari_CD-ROM_Walnut_Creek_December_1993.iso / files / math / sbcal221 / sub_cal.hlp < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1992-10-04  |  21.3 KB  |  486 lines

  1. 6 6 14 50 V.2.20
  2.  
  3.                 *****************
  4.                 **   SUB_CAL   **
  5.                 *****************
  6.  
  7.                    A subset of
  8.          EL_CAL: The Elementary Calculator
  9.         © 1989, 1992  by J.Andrzej Wrotniak
  10.  
  11.          Distributed by Debonair Software
  12.  
  13.   To view a page, click on its top-right corner.
  14.      To change volume or to rearrange pages,
  15.         click on the proper volume number.
  16.  
  17.                  MENU OPERATIONS
  18. Among options available from the Menu Bar are:
  19. * <Use|Calculator> switches to the Sub_Cal panel.
  20. * <Use|Linear Algebra>  invokes the Linear Algebra
  21.   Panel (see the last Help volume).
  22. * <Options|Switch Screen Colors> - obvious.
  23. * <File|Quit> exits the program.
  24. Most of other entries are  disabled permanently in
  25. Sub_Cal (they are available in El_Cal only).
  26.    Similarly,  screen  buttons   corresponding  to
  27. features  available  only  in the  full El_Cal are
  28. filled with grey; clicking on them has no effect.
  29.    For more about  El_Cal  (in case  you think you
  30. may need it), see Vol.6 of this help file. 
  31.                   DISPLAY LINES
  32. * Most of  the time  Sub_Cal operates  on  display
  33.   lines (in the LCD-like display at the top).
  34. * Display lines  may be  typed in  or entered with
  35.   the mouse. Mouse entries will be always added at
  36.   the end of display line, regardless  of the text
  37.   cursor position.
  38. * Case is not significant and spaces are ignored.
  39. * Switching between  (up to 3)  lines  -  by using
  40.   [⇦] and [⇨] at the top.   Clicking  on  the line
  41.   number (between the arrows) jumps to Line 1.
  42. * [⇩] enables  auto-scroll:  after RETURN or clic-
  43.   king  on the  display the  current line  will be
  44.   computed and the next one will be displayed.
  45.        EDITING FUNCTIONS, DATA FORMATTING
  46. * [RST] clears all lines and variables.
  47. * [CLR] clears the current line.
  48. * [BSP] removes the last entry from the line.
  49. * The buttons shown as [F][n] or [E][n] at the top
  50.   set the format (fixed or exponential) and number
  51.   of fractional digits in variable display.   This
  52.   does not affect the accuracy of variables, which
  53.   are always stored with 16-digit precision.
  54. Buttons  allowing  to  echo  all  operations  to a
  55. printer, and to perform disk operations,  are dis-
  56. abled in Sub_Cal.
  57.          COMPUTING DISPLAYED EXPRESSIONS
  58. * Click on the main display (or just press RETURN)
  59.   to compute the current line and store the result
  60.   in the Destination Variable shown on the right.
  61. * Clicking on [⇨]  and then on a variable from the
  62.   pop-up  menu  will  nominate  a new  Destination
  63.   Variable and execute the current line.
  64. * Keyboard  shortcut  for the above:  type the ex-
  65.   pression, then "=" and variable name, e.g. 2*3=Z
  66. * To choose Destination Variable without executing
  67.   the line: click on the Destination Variable but-
  68.   ton, and then on the variable to choose.
  69. * "✓" left of display means that the line has been
  70.   computed; next mouse entry will start a new one.
  71.               VARIABLES AND NUMBERS
  72. * Variables  A..Z are  used  to  store data, or as
  73.   components of expressions.
  74. * To modify a variable, double-click on its value.
  75. * To reviev or restore previous values of a varia-
  76.   ble, single-click on its value field.
  77. * Clicking on a variable value with Shift key down
  78.   will show it with all 16 digits of accuracy.
  79. * t is a dummy variable, used in some macros (e.g.
  80.   plotting). It cannot be used to store data.
  81. * Constants:  Ee (Euler's e = 2.71...)  and Pi are
  82.   treated in expressions the same way as variables
  83. * Numbers may use decimal exponent [E]: 1E6 or E6.
  84. * Zero before fraction is optional: .8 means 0.8 .
  85.                     OPERATORS
  86. * Arithmetic operators:    [+], [-], [*], [/], [^]
  87.   (power) have generally accepted priorities.
  88. * Implied multiplication:   the  "*"  sign can  be
  89.   omitted between two variables or between a value
  90.   and variable, e.g. 2A or 6.6PiXY. Implied multi-
  91.   plication has the same priority as "^" (highest)
  92. * Operators  of equal priority are  executed  from
  93.   left  to  right, except for "^" and implied mul-
  94.   tiplication,  e.g.  A^B^CD  ≡  A^(B^(C*D)),  but
  95.   2Pi^3A ≡ 2*(Pi^(3*A)).
  96. * Parentheses () can be nested to any depth;  mis-
  97.   sing ones  at the beginning  and at the end will
  98.   be added, e.g. 5+2)*(8-3  is legal and gives 35.
  99.                FUNCTIONS - GENERAL
  100. * Most of the functions accept a  single argument.
  101.   If  this  argument is  a variable, a value, or a
  102.   product using  implied  multiplication,  then it
  103.   does  not  need  to be enclosed  in parentheses,
  104.   e.g. SIN A or LOG 2Pi, but COS(Pi/3).
  105. * ATN2  and the  statistical functions  accept two
  106.   or three arguments,  which need  to be separated
  107.   with commas, e.g. IPSNE(t+.2,2A,B-A).
  108. * Function evaluation has the same priority as po-
  109.   wer and implied multiplication.  This means that
  110.   EXP A^2 ≡ EXP(A^2) but  EXP 2*A ≡ (EXP 2)*A.
  111. * The [⇦][⇨] buttons switch between three Function
  112.   Panels: Standard, Statistical and User-Defined.
  113.              STANDARD MATH FUNCTIONS
  114. * SIN, COS, TAN, COT may be used with [ARC] and/or
  115.   [HYP] switches, e.g. [ARC][HYP][COT] gives ACOTH
  116. * The [ARC] switch has to be  re-entered  for each
  117.   function, while [HYP] will stay on until reset.
  118. * ATN2(Y,X) computes arctan(y/x) in (0,2Pi)
  119. * The  [Rad]/[Deg]  button sets  the angular mode,
  120.   valid at the computing (not entry!) time.
  121. * LN and EXP  - with base e, 10 or 2 will give LN,
  122.   LOG or LG2 and EXP, TEN and TWO (base to...).
  123.   Choosing the base will  change appropriately the
  124.   text on [LN] and [EXP] buttons.
  125. * ABS, INV - absolute value and reciprocal (1/x).
  126. * INT, FRA - integer and fractional part.
  127.        STATISTICAL DISTRIBUTION FUNCTIONS
  128. Prefixes F, P, Q and A denote the function type:
  129. * F - distribution density
  130. * P - left  probability integral, Prob(X<x)
  131. * Q - right probability integral, Prob(X≥x)
  132. * A - central integral, Prob(abs(X-m)<abs(x-m))
  133. For discrete  cases  "density"  should be replaced
  134. with "probability" and "integral" - with "sum".
  135. X stands here for the random variate, x - for fun-
  136. ction argument and m - for distributon mean value.
  137. * I  preceding  P, Q or A  means  "inverse",  e.g.
  138.   IPGAU(t) returns x for which PGAU(x) = t.
  139.              SUPPORTED DISTRIBUTIONS 
  140.    Sub_Cal supports only  the Gaussian (or Normal)
  141. distribution. To access seven other distributions,
  142. you need the full version of El_Cal.
  143.  
  144.    The [GAU]  button will  enter one  of the seven
  145. possible functions for the Gaussian  distribution,
  146. depending on the status of buttons  [F], [P], [Q],
  147. [A] and [I] described in the previous page.
  148.    These functions accept  three  parameters: x, m
  149. and  s,  where  m  and  s  are mean  and  standard
  150. deviation of the distribution, respectively.
  151.          RANDOM NUMBERS, EULER FUNCTIONS
  152.    A pseudorandom generator function is available:
  153.  
  154. * XGAU(m,s) - from Normal distribution (m,s).
  155.  
  156. (El_Cal supports three more distributions here).
  157. The [S] button reseeds the generator.
  158.  
  159. Natural logarithm  of the  Euler's  Gamma  is also
  160. available LGM(x) - natural logarithm of Gamma(x).
  161.  
  162. (Again, five more related functions are accessible
  163. in El_Cal).
  164.  
  165.       USER-DEFINED AND CONDITIONAL FUNCTIONS
  166. DF1..DF2 (or just DFx) are user-defined functions:
  167. * [DEF][DFx]  defines the current  line as a func-
  168.   tion with "t" as dummy argument.
  169. * [SHOW][DFx]  recalls a defined  function  to the
  170.   display (e.g. for modification).
  171. * [CLR][DFx] un-defines a function.
  172. * One DFx function can call another,  preceding it
  173.   on the list, e.g. DF2 can call DF1.
  174. IFN, IFZ and IFP  are conditional functions (stan-
  175. ding for "if negative", "if zero", "if positive"):
  176. * IFx(x1,x2,x3) will return x2 if x1 has the requ-
  177.   ired sign, and x3 otherwise. This means that one
  178.   of the (x2,x3) is not being evaluated at all.
  179.           CONSTANTS AND UNIT CONVERSION
  180.  Clicking on [CONST] allows to store a constant in
  181. one of the Sub_Cal variables:
  182. * The button next to "Store" selects the constant,
  183.   one next to "in" chooses the variable.
  184. * Some constants  allow for  a choice of units; in
  185.   such cases a "Converted to" button will appear.
  186. The [UNITS] button calls the unit conversions:
  187. * The  "Convert" button selects the physical quan-
  188.   tity to convert, "From" and "To" select units.
  189. * To convert a variable value, click on the middle
  190.   -right button; the top-right one will prompt for
  191.   a value, and the bottom-right button selects the
  192.   variable to store the result.
  193.        MACROS:  ZERO, INTEGRAL, dF/dt, SUM
  194.  Macros apply to the current line treated as F(t).
  195. The result is sent to the Destination Variable.
  196. * [ZERO]  finds a (single) zero of  F(t)  within a
  197.   given interval (bisection method is used)
  198. * [INTGR]  computes  integral of F(t) over a given
  199.   interval with given accuracy (Romberg algorithm)
  200. * [dF/dt]  computes  dF(t)/dt  at  given  t  value
  201.   (quadratic approximation with given finite step)
  202. * [SUM] computes a sum of F(t) for given range and
  203.   step in t.
  204. When  the program  asks for required macro parame-
  205. ters, only numbers or  variable  names  (including
  206. Pi and Ee) can be entered - no expressions.
  207.               FUNCTION OPTIMIZATION
  208.    The  [OPTIM]  button on the  Macro Panel allows
  209. for finding an extremum of the current line, which
  210. is then  treated as  a function of variables  from
  211. the A..Z range.
  212.   Up to 3 variables can be selected  as arguments;
  213. the function  value will be returned in the Desti-
  214. nation Variable.
  215.   The algorithm, of course,  may end up in a local
  216. extremum  (or a region  with  a very low  function
  217. gradient), so proper care should be excercised.
  218.   Wrong choice of the initial approximation (or of
  219. the function itself)  may lead to a false solution
  220. or to an arithmetic error.
  221.                 POLYNOMIAL ROOTS
  222. [ROOTS] calls the Root Panel,  from where roots of
  223. polynomes up to the second degree can be found:
  224. * The degree is chosen by clicking  on the buttons
  225.   [1]..[2]. The equation is then displayed below.
  226. * [COMP] solves the equation, with the contents of
  227.   variables A..C as parameters (with non-zero A!).
  228.   Depending on the status of these variables, some
  229.   degree choices will sometimes be disabled.
  230. * Real roots will  be shown in  the Variable Panel
  231.   as u1..u2, and the components of complex conju-
  232.   gate root pairs - as Re and Im.
  233. The polynomial  functions  as defined above can be
  234. plotted by clicking on [PLOT] in the Root Panel.
  235.            NON-LINEAR EQUATION SYSTEMS
  236.   [EQUAT] will display the Equation Panel. Systems
  237. of up to  3 equations F(A..C)=0 can be solved from
  238. here, with expression lines serving for F() selec-
  239. ted with use of the [1]..[3] buttons.
  240.   Clicking on [SOLV] will show a dialog asking for
  241. selection of unknown variables.  Their number must
  242. be equal to the number of equations. The variables
  243. should contain reasonable initial guesstimates.
  244.   The used Newton-Raphson method has been modified
  245. to accept less accurate initial guesses. If no so-
  246. lution is found, an alert will be displayed.
  247.  
  248.  
  249.                     Reserved
  250.                 FUNCTION PLOTTING
  251. Click on [PLOTS] to go to the Plotting Panel:
  252. * [PLOT] draws selected  lines as functions  of t.
  253. * Sub_Cal will ask for t- and y-limits, log or lin
  254.   scale. [Find] finds y-limits for a given t-range
  255.   and [Box] uses a previously defined box.
  256. * Points for which  a function cannot  be computed
  257.   will be just ignored.
  258. * Pressing any key suspends the plotting.
  259. * Click in the plot area for coordinate readout.
  260. * Drag a rubberband to define a box for next plot,
  261.   accessible from the Plot Limit Dialog.
  262.            PLOT BUFFERING AND OVERLAYS
  263. If the plot buffer is active, a plot can be stored
  264. there for a later recall. Leaving a plot by press-
  265. ing RETURN stores it; pressing UNDO bypasses buff-
  266. ering; clicking the mouse button offers a choice.
  267.   To recall a buffered plot, click on [SHOW].
  268.   The [OVER] button switch,  when selected, causes
  269. any following  plot to be drawn on  the top of the
  270. buffered one. In this case, the plot range will be
  271. the same as for the plot already in the buffer; no
  272. plot limit dialog will appear. De-select [OVER] to
  273. draw a plot on an empty slate, with new limits.
  274.   Exception:  histograms (see)  cannot be overlaid
  275. on buffered plots (but can still be buffered).
  276.         DIFFERENTIAL EQUATIONS - GENERAL
  277. Sub_Cal can solve ODE systems of the form
  278.  dy1/dt = F1(t,y1,yN), ... , dyN/dt = FN(t,y1,yN)
  279. where N may range from 1 to 3.  The equations have
  280. to be defined by Sub_Cal Display Lines:
  281. * Sub_Cal variable t is used for t above;
  282. * Variables A..C are used for y1..yN;
  283. * For each line its  Destination Variable reflects
  284.   the y whose dy/dt this line computes.
  285. Black buttons  in the  Differential Equation Panel
  286. (invoked by [DIFF]) denote Display Lines  defining
  287. the ODE system.  Each of them has to have a diffe-
  288. rent  Destination Variable.  Sub_Cal variables not
  289. used in this way will be treated as constants.
  290.      DIFFERENTIAL EQUATIONS: SINGLE SOLUTION
  291. To solve an ODE system for a  single value of t:
  292. * Enter the equations  as described above,  select
  293.   the appropriate line buttons (make sure no buton
  294.   is outlined) in the Differental Equation Panel.
  295. * Make sure that the initial y-values are stored
  296.   in corresponding variables A..C;
  297. * Click on [INTEG].
  298. * Answer the prompt for initial and final t-values
  299.   and for the integration accuracy in y.
  300. Pressing any key will suspend the computation with
  301. an option to abort.
  302.   The resulting  y-values will be  shown  in their
  303. respective variable fields.
  304.         DIFFERENTIAL EQUATIONS: PLOTTING
  305. The ODE system can also be solved over an interval
  306. with any and all of the solutions plotted.
  307. * Functions to plot are identified by outlining of
  308.   their buttons  (click on a selected line  button
  309.   to  outline it).
  310. * A prompt will ask for the starting t-value which
  311.   may be inside or outside of the plot range.
  312. * A plot range dialog will ask for the ranges in t
  313.   and y and for scales (log or lin).
  314. Plotting can be suspended by pressing any key. The
  315. y-values at plot limits will be displayed in their
  316. respective variables.
  317.   See also "Plot Buffering and Overlays".
  318.         STATISTICAL OPERATIONS - GENERAL
  319. * Available modes are  X, XY, WXY (with weights W)
  320.   and DXY (with Y-errors D).   Clicking on [CLEAR]
  321.   or  changing  the mode  (button at  bottom left)
  322.   clears the data buffer.  The current and maximum
  323.   number of data points are shown on the right.
  324. * The data buffer can hold up to  36 points in the
  325.   X mode, up to 18 in the XY mode and up  to 12 in
  326.   the WXY and DXY modes.
  327. (In El_Cal  number of data points  is limited only
  328. by available memory).
  329. [EDIT]  brings up the Data Window,  where the data
  330. can be viewed and edited.  At its top  the current
  331. and maximum number of data points are shown.
  332.            DATA BUFFER MANIPULATION - I
  333.    Clicking  inside the Data Window selects a data
  334. point and presents you with the following options:
  335. * <Edit> - to modify the selected data point,
  336. * <Insert ⇧> or <Insert ⇩> - inserts  a new  point
  337.   before or after the selected one,
  338. * <Move ⇧>, <Move ⇩>, <Move ⇧⇧>, <Move ⇩⇩> - moves
  339.   the selected data point up or down  by one posi-
  340.   tion or all the way, respectively;
  341. * <Delete> - deletes the point from the buffer.
  342.   To add a new data point to the buffer,  click on
  343. the last data point (or in the empty space below).
  344.   Double-clicking on  a value  in the  Data Window
  345. allows for modifying just that value.
  346.            DATA BUFFER MANIPULATION - II
  347.   The window scroll bar  has keyboard equivalents:
  348. ⇧ and ⇩ (page), ⇦ and ⇨ (line), Clr/Home (to top).
  349.   To exit  the  window,  click  on the  closer box
  350. (top-left) or press the Esc key.
  351.   Clicking on the top-right box in the Data Window
  352. presents a menu for global operations:
  353. - <Sort by X>,  <Sort by Y> - in increasing order;
  354. - <Flip X⇦⇨Y> - swap the X- and Y-columns;
  355. - <X⇦F()> etc.  fill a column  with values  of F()
  356.   from the Display Line. X,Y,D and W are interpre-
  357.   ted in F() as data values (if a column exists in
  358.   the current mode), and t - as the point index.
  359. - <Undelete> restores the last deleted data point.
  360.        STATISTICAL OPERATIONS IN THE X-MODE
  361. * [HIST] - plots a histogram of the data; you will
  362.   be asked for the range and bin number (max.10).
  363. * [PARAM] - as above, but mean and stand.deviation
  364.   are shown  as m and s,  and the error of m - for
  365.   the confidence level set with the [()] button.
  366. * [FIT]  fits data with  a normalized distribution
  367.   defined by the current line as F(t|A..C), a fun-
  368.   ction of t, with parameters from the A..C range.
  369. * [TEST] compares the data to the  distribution as
  370.   above;  the test statistics  is the same as that
  371.   optimized in fitting (see next page).
  372. Plots  created  in statistical  operations  can be
  373. buffered as described in "Plot Buffering".
  374.          DISTRIBUTION FITTING AND TESTING
  375.   The distribution-fitting mode is permanently set
  376. to a chi-square fit.  Only bins  in the plot range
  377. are used; those with <6 points will be merged.
  378.   (El_Cal has also maximum likelihood fit mode).
  379.   The  Destination Variable  will  then  store the
  380. chi-square value.
  381.   The parameter  variables  are  used  as function
  382. parameters (test) or as initial "reasonable guess"
  383. values to be optimized (fit).
  384.  STATISTICAL OPERATIONS IN XY, WXY AND DXY MODES
  385. * [SCATT] draws a scatter-plot of data points;
  386. * [REGR] - as above,  with  linear  or  polynomial
  387.   regression. First use the degree button, [n], to
  388.   set  the degree (1 or 2).    The  sum of squared
  389.   deviations  from  line  will  be  returned  as s
  390.   (weighted in WXY and DXY modes).
  391. For degree=1,  the linear regression  analysis will
  392. include  the correlation  coefficient, r,  and mean
  393. square errors  of slope and  intercept,  d1 and d0,
  394. respectively.
  395. * [FIT] and [TEST] - see the next page.
  396.           MULTI-PARAMETER CURVE FITTING
  397. [FIT] fits the XY, WXY or DXY data with  F(t|A..C)
  398. defined by the current line (t as argument,A..C as
  399. optimized parameters). 
  400.   The  fitting  algorithm  minimizes  the  sum  of
  401. squared deviations   (El_Cal can also minimize the
  402. sum of absolute values).
  403.   Parameters should  be initialized  to reasonable
  404. values.  Sum of squared  deviations from line will
  405. be  stored in  the Destination Variable  (weighted
  406. in DXY and WXY modes).
  407.   [TEST] will just compare  the data sequence with
  408. F(t|A..C) computed for the initial values of A..C,
  409. setting the Destination Variable as above.
  410.       DATA OBJECTS IN LINEAR ALGEBRA PANEL
  411. At any moment some of the buttons are disabled, to
  412. make illegal command sequences impossible.
  413. * To see a data object, double-click on its button
  414.   [M1]..[S3]. An array form will be displayed with
  415.   all the object's components visible at once.
  416. * To modify a component, click on it (double click
  417.   will also clear the input field).
  418. * Clicking on  [PUT] will send the displayed value
  419.   to the selected Sub_Cal variable A..Z, on [GET] -
  420.   fetch a value from the variable to the display.
  421. * The whole object will not be modified  until the
  422.   [Set] button is pressed to exit the object form.
  423.        SIMPLE VECTOR AND MATRIX OPERATIONS
  424.   To use  an object  in  a command,  click  on its
  425. button. The following operations are available:
  426. - Assignment, [⇨], e.g. M1 ⇨ M3 (store M1 in M3);
  427. - Addiction and subtraction:  [+] and [-];
  428. - Scalar (inner) product, [.]:   V.V ⇨ S
  429. - Product, [*], for various operands and results:
  430.   S*S ⇨ S   S*V ⇨ V   V*S ⇨ V   S*M ⇨ M   M*S ⇨ M
  431.   V*V ⇨ M   V*M ⇨ V   M*V ⇨ V   M*M ⇨ M
  432. It is clear from the context, whether the vectors
  433. are  of row  or column nature.
  434.   Additionally,  [*]  can be  used to compute the
  435. cross-product of vectors size three:  V*V ⇨ V.
  436.               MORE MATRIX OPERATIONS
  437. - [DET] for determinant:   Det M ⇨ S
  438. - [TRN] for transposition: Trn M ⇨ M
  439. - [INV] for inversion:     Inv M ⇨ M
  440. - [EQU] solves a system of linear equations:
  441.   M Equ V ⇨ V,  where  M  is the left side matrix
  442.   and the first V - the right side vector.
  443. A command  consists  of one  or two  arguments, an
  444. operator and destination object, e.g. V1*M1 ⇨ V3.
  445. It will be executed only  after  [OK]  is pressed.
  446. Usually [⇨] is entered by the program itself.
  447.           OTHER LINEAR ALGEBRA OPTIONS
  448. Other operations in the Linear Algebra Panel are:
  449. - [SIZE] sets the matrix/vector size to 2..4;
  450. - [AUTO] enables auto-scroll in data object entry;
  451. - [EXP]  toggles  on/off the  floating point  data
  452.   display format;
  453. (El_Cal, in addition to setting the maximum object
  454. size to 10,  allows also for  a variety of printer
  455. and disk operations, not available here.)
  456.                   ABOUT EL_CAL
  457.   Sub_Cal is  a limited  subset  of El_Cal, a more
  458. powerful  mathematical  toolbox,   available  from
  459. Debonair Software. If you find Sub_Cal useful, the
  460. chances are one day you will need the "real thing"
  461. - and the buttons disabled  permanently in Sub_Cal
  462. should give you some  information  about the extra
  463. features and capabilities available in El_Cal.
  464.   More about the differences between both programs
  465. can be found in the accompanying SUB_CAL.DOC file.
  466.   In case of any questions or doubts, do not hesi-
  467. tate to contact us (see the next page).
  468.   If you do  not need El_Cal,  we still  hope  you
  469. will like and enjoy Sub_Cal.
  470.                 DEBONAIR SOFTWARE
  471.  
  472. EL_CAL 2.2 sells for $63 and is distributed by
  473.    
  474.          Debonair Software
  475.          P.O.Box 521166
  476.          Salt Lake City, UT 84152-1166.
  477.          
  478. [Checks or money orders; outside continental US
  479. please add $5 extra.]
  480.  
  481.   Technical  correspondence  can be also forwarded
  482. electronically directly to the author: 
  483.          CompuServe: 70611,2552
  484.          GEnie:      J.WROTNIAK
  485.  
  486.