Transkriptio

1 Matemaattisia VALOja Vapaita avoimen lähdekoodin ohjelmia matematiikan opettamiseen ja muuhun matemaattiseen käyttöön.

2 LaTeX ja Texmaker LaTeX on ladontaohjelmisto, joka tuottaa ulkoasultaan erittäin ammattimaista jälkeä ja joka on erityisen hyvä matemaattisen tekstin ladonnassa. LaTeX-järjestelmän käyttö vaatii jonkin verran opettelua, koska sitä käytettäessä ladottava teksti kirjoitetaan LaTeXin omalla merkkauskielellä. Järjestelmässä sisältö kirjoitetaan ensin teksteditorilla raakatekstimuotoon, joka käännetään erikseen esimerkiksi pdf-tiedostoksi. Järjestelmän käyttöönotto vaatii siis hiukan työtä, mutta tulos on usein vaivan arvoista. MikTeX, TeXLive ja MacTeX ovat ohjelmistopaketteja, jotka kukin sisältävät toteutuksen LaTeX-järjestelmästä. MikTeX on usein Windows-ympäristössä käytettävä LaTeX-toteutus ja TeXLive puolestaan on useimmiten käytössä Linux- ja Unix-järjestelmissä. Mac OS X -järjestelmissä käytetään usein TeXLivestä johdettua MacTeX-pakettia. LaTeX-dokumentteja voi kirjoittaa millä tahansa tekstieditorilla, mutta useimmiten kannattaa käyttää jotain siihen tarkoitukseen tehtyä editoria. Eräs tällainen editori on Texmaker, josta löytyy sisäänrakennettuna monia LaTeXin käyttöä helpottavia ominaisuuksia, kuten dokumentin rakenteen näyttäminen puumaisena ja pikanappuloita erikoismerkeille, rakenteiden merkkauksille sekä dokumentin kääntämiselle. Lisäksi Texmaker sisältää näkymän dokumentin esikatselulle. Texmaker toimii Windows-, Linux- ja Mac OS X -alustoilla. LaTeX-dokumentteja voi kirjoittaa myöskin verkkopohjaisella editorilla asentamatta ohjelmia omalle koneelle: LaTeX: Lisenssi: LaTeX Project Public License Texmaker:

3 LyX LyX on tekstinkäsittelyohjelma, joka käyttää sivujen latomiseen LaTeX-ladontaohjelmaa, mutta jonka käyttöliittymä on helposti opittava ja käyttäjäystävällinen. Matematiikkan kirjoittaminen LyXillä on helppoa ja sitä voi vaivatta kirjoittaa suoraan muun tekstin sekaan. Matemaattiset merkit ja lausekkeet ovat kirjoitettavissa joko LaTeX-käskyjä tai helppoja pikanappuloita käyttäen. Ohjelma näyttää matematiikan suoraan oikeassa tulostettavassa muodossaan eikä lopputuloksen tarkastelu kesken kirjoittamisen vaadi erillistä kääntämistä. Kääntäminen tapahtuu vasta aivan lopuksi, kun halutaan dokumentista tulostettava versio. Tässä vaiheessa tiedostosta käännetään LaTeX-järjestelmää käyttäen kaunis pdf-tiedosto. LyX on saatavilla Windows-, Linux- ja Mac OS X -alustoille. Kotisivu:

4 GeoGebra GeoGebra on erittäin tunnettu ja laajalti käytetty työkalu geometristen konstruktioiden tekemiseen, esittämiseen ja opettamiseen. Siinä geometrinen kokonaisuus rakennetaan objekteista, joista osa on riippumattomia alkeisobjekteja, kuten pisteitä, ja osa alkeisobjekteista tai muista aiemmista objekteista riippuvia kuvioita, kuten pisteiden kautta kulkevia suoria, annettujen pisteiden avulla piirrettyjä ympyröitä tai kuvioiden leikkauspisteitä. GeoGebralla piirretyissä kuvioissa on usein ideana, että riippumattomia objekteja on mahdollisimman vähän ja näitä riippumattomia objekteja muokkaamalla koko kuvio elää ja päivittyy niiden mukana. Näin on helppoa havainnollistaa esimerkiksi kolmion "merkillisiä pisteitä" piirtämällä kuvio, jossa kolmion kulmapisteet ovat riippumattomia objekteja ja kaikki muut objektit, eli sivut, keskinormaalit, kulmanpuolittajat, leikkauspisteet jne. elävät kuvion mukana, kun kulmapisteitä siirretään. Geometristen kuvioiden piirtämisen lisäksi GeoGebralla voi piirtää erilaisten funktioiden kuvaajia sekä havainnollistaan taulukoista saatavia arvoja. GeoGebra on toteutettu Java-kielellä, joten se on käytettävissä monella alustalla, kuten Windows-, Linux- ja Mac OS X -ympäristöissä. GeoGebran voi käynnistää myös suoraan verkosta GeoGebran kotisivuilta, jolloin sitä ei tarvitse asentaa omalle koneelle. GeoGebralla on aktiivinen käyttäjäyhteisö, joka on luonut paljon valmiita havainnollistavia esimerkkejä ja tehtäviä. Kotisivu:

5 Kig Kig on toinen, vähemmän tunnettu työkalu interaktiivisten geometristen konstruktioiden tekemiseen. Kig sisältää monia samankaltaisia toimintoja kuin Geo- Gebra. Kig on saatavilla Linuxin KDE-ohjelmistoympäristöön ja Windows-alustalle siitä on vain alustava kokeellinen versio. Kotisivu: Reinteract Reinteract on selkeä käyttöliittymä interaktiivisten Python-kokeilujen sekä Python-kielellä tehtävien matemaattisten laskelmien tekemiseen. Reinteractilla koodipalaset järjestetään muistikirjoiksi (notebook) kutsutuiksi kokonaisuuksiksi, jotka koostuvat työsivuista (worksheet). Kukin työsivu sisältää Python-kielistä ohjelmakoodia sekä näiden suorittamisella saatuja tuloksia. Työsivun sisältöä voi muokata tavallisen tekstieditorin tapaan, mutta Reinteract pitää kirjaa siitä, mitkä osat koodia on suoritettu ja mitkä ei. Kukin työsivulle kirjoitettu ja suoritettu Python-komento tai koodirivi merkitään sinisellä värillä ja suorittamattomat rivit ja komennot keltaisella. Jos työsivulla muokataan tekstiä Reinteract muuttaa kaikkien muokatun kohdan jälkeen tulevien komentojen väriksi violetin, sillä näiden rivien tulosten paikkansapitävyydestä ei ole enää takeita. Kun muokatut rivit suoritetaan, suoritetaan samalla myös violetilla merkityt komennot uudelleen. Näin on mahdollista esimerkiksi määritellä työsivun alkuun arvoja joillekin muuttujille ja laskea näiden pohjalta joitain muita arvoja. Kun sivun alussa oleville muuttujille annetaan uudet arvot ja rivit suoritetaan uudelleen, lasketaan samalla uudelleen kaikki muutkin niiden rivien jälkeen tulevat laskelmat. Reinteractia käytettäessä voi hyödyntää myös tavallisia Python-kirjastoja, kuten numeerisen laskennan NumPy, symbo-

6 lisen laskennan SymPy sekä kaavioiden piirtoon tarkoitettua matplotlibiä. Reinteract sisältää myös oman yksinkertaisen piirtokomennon, jolla kuvaajia ja muita kuvioita voi piirtää suoraan työsivulle. Kotisivu: Lisenssi: BSD FreeMat FreeMat on jonkin verran Matlab-ohjelmaa muistuttava vapaa laskentaohjelma ja se pyrkiikin toteuttamaan suuren osan Matlabin toiminnallisuudesta. Ohjelma osaa erityisesti esittää vektorit ja matriisit ja tehdä niillä laskuoperaatioita. FreeMat sisältää toiminnot myös kuvaajien piirtämiseen sekä moneen muuhun käyttöön, kunhan vaan jaksaa opetella. Kotisivu:

7 Kalzium Kalzium on kemiaohjelma, jolla voi tutkia alkuaineiden jaksollista järjestelmää sekä alkuaineiden ja yhdisteiden ominaisuuksia. Kalziumista löytyvät kattavat taulukkotiedot alkuaineiden massoja, tiheyksiä ja sulamispisteitä myöten. Jaksollista järjestelmää voi tarkastella eri muodoissa, kuten klassisessa, suppeammassa ja laajemmassa muodossa. Kalzium on osa opetuskäyttöön suunnattua KDEdu-ohjelmistokokoelmaa ja vaatii alustakseen esimerkiksi Linux-järjestelmissä toimivan KDE-ohjelmistoympäristön. Kotisivu: Sage Sage on Python-pohjainen laskentaohjelma, jota voidaan käyttää selainkäyttöliittymällä. Sage-projektin tavoite on luoda vapaa avoimen lähdekoodin vaihtoehto laskentaohjelmille, kuten Magma, Mathematica, Maple ja Matlab. Sage on rakennettu Python-ohjelmointikielen ympärille toisaalta lisäämällä siihen jo olemassa olevien laskentapakettien lisäksi uusia osia sekä mahdollistamalla muiden avoimen lähdekoodin laskentaohjelmien, kuten Maximan, käyttö Pythonista käsin. Sagen käyttöliittymä on rakennettu toimimaan www-selaimessa ja se toimii notebook-tyyppisesti, eli siinä on mahdollista palata muokkaamaan aiempia komentorivejä. Kotisivu:

8 Arity Arity on tieteislaskin Android-laitteille. Arity sisältää graafisen tieteislaskimen toiminnallisuudet Android-puhelimeen tai Android-tabletille asennettavassa muodossa. Ohjelmassa voi määritellä omia nimettyjä funktioita ja se osaa myös laskea niiden ensimmäisen kertaluvun derivaattoja. Aritylla voi laskea myös kompleksiluvuilla ja piirtää funktioiden kuvaajia kaksi- tai kolmiulotteiseen koordinaatistoon. Samaan kuvaan voi piirtää myös useamman funktion kuvaajia. Kotisivu: Lisenssi: Apache Mathdroid Mathdroid on hyvä perustoiminnot sisältävä funktiolaskin Android-laitteille. Kotisivu: