数学

オイラーの公式を使った指数関数と三角関数の複素数表示

実数の範囲では関連のなかった三角関数と指数関数だが、オイラーの公式を使うと複素数の範囲でその関係を示すことができる。まず、オイラーの公式は\begin{align}e^{i \theta } = \cos \theta + i \sin \...
制御工学

PID制御の伝達関数

PID制御は比例制御、積分制御、微分制御を組み合わせたものである。その構造は単純で幅広く使われている。比例制御は次で表される。\begin{align}K_{p} e(t) \end{align}\(K_p\)は比例ゲインと呼ばれる。同様に...
MATLAB/simulink

ガウスニュートン法による関数フィッティング

いくつかのデータ群から関数フィッティングを行う手法はいくつかあり、ガウスニュートン法はその一つである。今回は調べていたら偶然見つけたガウスニュートン法のMATLABスクリプトを修正、関数化して使いやすくてみた。プログラムは以下の通り。fun...
制御工学

比例微分先行型PID制御の伝達関数

比例微分先行型PID制御系の伝達関数\( T(z^{-1}) \)を求める。\( z^{-1} \)は\( z^{-1}f(t) = f(t-1) \)を満たすような演算子である。ここで\( \Delta \)を\begin{align}\...
制御工学

最終値の定理

時間関数\(x(t)\)について、\(t=\infty\)の値をラプラス変換により得られた結果\(X(s)\)より直接求める場合最終値の定理を用いると便利である。\begin{align}\int_{0}^{\infty} \dfrac{d...
数学

ゼータ関数の特殊値計算とEuler-Maclaurinの公式

ゼータ関数 \( \zeta(s) \)\begin{align}\zeta (s) = \sum_{n=1}^{\infty} \dfrac{1}{n^s}\end{align}の数値計算はこのままで行うのは難しい。このため数値計算を行う...
幾何

オイラー角を用いた回転表現

空間に置かれた剛体の回転について考える。今、剛体の姿勢を\( \boldsymbol{\eta} \)を用いて \begin{align}\boldsymbol{\eta}=\begin{pmatrix} \phi \\ \theta \\...
流体力学

浮体に働く復元力

浮体に働く浮力ベクトルとその大きさは\begin{align}B = mg \hspace{5mm} W = - \rho g V\end{align}で表すことができる。浮体座標系から見れば\begin{align}\boldsymbol...
代数

線形な関数とは

数学やその他分野で出てくる線形な関数とは次の性質を満たすものである。\begin{align}f(a+b)&=f(a)+f(b)\\k f(a)&=f(ka) \hspace{5mm} k \in \mathbb{R}\end{align}...
幾何

デカルトの定理のいう不足角とは

デカルトの定理が主張する凸多面体の不足和は一般に\begin{align}\left ( 2 \pi - \sum_{i=1}^{N} \dfrac{ \pi (n_{i} - 2 ) }{n_{i}} m_{i} \right ) v =...
幾何

オイラー票数とデカルトの定理

デカルトの定理は不足角に関するものであり、ある多面体の不足和の総和を\(\theta\)とすると\begin{align}\theta = 2 \pi \chi\end{align}\(\chi\)はオイラー標数とも呼ばれ、\(\chi\)...
幾何

オイラーの多面体定理を用いた正多面体の判別

\(n\)角形で構成される正多面体の面の数を\(f\)、頂点の数を\(v\)、辺の数を\(e\)とすると、オイラーの多面体定理は\begin{align}v-e+f=2 \end{align}となる。ここで、\begin{align}e= ...
英熟語

fed up with

fed up with -> うんざりする
英熟語

pick one’s jaw up off the floor

pick one's jaw up off the floor -> 開いた口が塞がらない
英熟語

either way

either way -> そもそも、どちらにしても
英熟語

look down

look down -> 見下ろす
MATLAB/simulink

モンテカルロ法を使って円周率を計算する

円周率を計算する方法にモンテカルロ法というものがある。モンテカルロ法は次の手順で円周率を求める。円と、円が内接するような正方形を用意する正方形内にランダムな点を打つ全点と円内の点との数の比を求めるすなわち\begin{align}\frac...
数学

2つの集合の間に定義される積集合とその例

ある集合\(A\)と\(B\)について、どちらにも含まれている元を集めた集合を積集合といい\begin{align}A \cap B\end{align}で表す。例えば\(A=\{ 1,2,3,4,5 \} \)と\(B=\{ 5,6,7 ...
幾何

回転行列の固有値と固有ベクトル

\(x\)軸周りの回転を表す回転行列 \begin{align} \textbf{C}_{x}(\boldsymbol{η}) = \begin{pmatrix} 1 & 0 & 0\\0 & \cos \phi & \sin \phi \...
制御工学

プラントの極と零点

次のようなシステムを示す\(n\)階斉次微分方程式\begin{align}\dfrac{d^n}{dt^n} y(t) &+ a_{n-1} \dfrac{d^{n-1}}{dt^{n-1}}y(t) + \cdots + a_{1} \...