Commit 9ec7d439 authored by Julien EMMANUEL's avatar Julien EMMANUEL

Attempt at module2/exo1

parent 13ed4a78
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<!-- 2020-06-10 Wed 15:07 -->
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<title>À propos du calcul de \(\pi\)</title>
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<meta name="author" content="Julien EMMANUEL" />
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<!--/*--><![CDATA[/*><!--*/
.title { text-align: center;
margin-bottom: .2em; }
.subtitle { text-align: center;
font-size: medium;
font-weight: bold;
margin-top:0; }
.todo { font-family: monospace; color: red; }
.done { font-family: monospace; color: green; }
.priority { font-family: monospace; color: orange; }
.tag { background-color: #eee; font-family: monospace;
padding: 2px; font-size: 80%; font-weight: normal; }
.timestamp { color: #bebebe; }
.timestamp-kwd { color: #5f9ea0; }
.org-right { margin-left: auto; margin-right: 0px; text-align: right; }
.org-left { margin-left: 0px; margin-right: auto; text-align: left; }
.org-center { margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: center; }
.underline { text-decoration: underline; }
#postamble p, #preamble p { font-size: 90%; margin: .2em; }
p.verse { margin-left: 3%; }
pre {
border: 1px solid #ccc;
box-shadow: 3px 3px 3px #eee;
padding: 8pt;
font-family: monospace;
overflow: auto;
margin: 1.2em;
}
pre.src {
position: relative;
overflow: visible;
padding-top: 1.2em;
}
pre.src:before {
display: none;
position: absolute;
background-color: white;
top: -10px;
right: 10px;
padding: 3px;
border: 1px solid black;
}
pre.src:hover:before { display: inline;}
/* Languages per Org manual */
pre.src-asymptote:before { content: 'Asymptote'; }
pre.src-awk:before { content: 'Awk'; }
pre.src-C:before { content: 'C'; }
/* pre.src-C++ doesn't work in CSS */
pre.src-clojure:before { content: 'Clojure'; }
pre.src-css:before { content: 'CSS'; }
pre.src-D:before { content: 'D'; }
pre.src-ditaa:before { content: 'ditaa'; }
pre.src-dot:before { content: 'Graphviz'; }
pre.src-calc:before { content: 'Emacs Calc'; }
pre.src-emacs-lisp:before { content: 'Emacs Lisp'; }
pre.src-fortran:before { content: 'Fortran'; }
pre.src-gnuplot:before { content: 'gnuplot'; }
pre.src-haskell:before { content: 'Haskell'; }
pre.src-hledger:before { content: 'hledger'; }
pre.src-java:before { content: 'Java'; }
pre.src-js:before { content: 'Javascript'; }
pre.src-latex:before { content: 'LaTeX'; }
pre.src-ledger:before { content: 'Ledger'; }
pre.src-lisp:before { content: 'Lisp'; }
pre.src-lilypond:before { content: 'Lilypond'; }
pre.src-lua:before { content: 'Lua'; }
pre.src-matlab:before { content: 'MATLAB'; }
pre.src-mscgen:before { content: 'Mscgen'; }
pre.src-ocaml:before { content: 'Objective Caml'; }
pre.src-octave:before { content: 'Octave'; }
pre.src-org:before { content: 'Org mode'; }
pre.src-oz:before { content: 'OZ'; }
pre.src-plantuml:before { content: 'Plantuml'; }
pre.src-processing:before { content: 'Processing.js'; }
pre.src-python:before { content: 'Python'; }
pre.src-R:before { content: 'R'; }
pre.src-ruby:before { content: 'Ruby'; }
pre.src-sass:before { content: 'Sass'; }
pre.src-scheme:before { content: 'Scheme'; }
pre.src-screen:before { content: 'Gnu Screen'; }
pre.src-sed:before { content: 'Sed'; }
pre.src-sh:before { content: 'shell'; }
pre.src-sql:before { content: 'SQL'; }
pre.src-sqlite:before { content: 'SQLite'; }
/* additional languages in org.el's org-babel-load-languages alist */
pre.src-forth:before { content: 'Forth'; }
pre.src-io:before { content: 'IO'; }
pre.src-J:before { content: 'J'; }
pre.src-makefile:before { content: 'Makefile'; }
pre.src-maxima:before { content: 'Maxima'; }
pre.src-perl:before { content: 'Perl'; }
pre.src-picolisp:before { content: 'Pico Lisp'; }
pre.src-scala:before { content: 'Scala'; }
pre.src-shell:before { content: 'Shell Script'; }
pre.src-ebnf2ps:before { content: 'ebfn2ps'; }
/* additional language identifiers per "defun org-babel-execute"
in ob-*.el */
pre.src-cpp:before { content: 'C++'; }
pre.src-abc:before { content: 'ABC'; }
pre.src-coq:before { content: 'Coq'; }
pre.src-groovy:before { content: 'Groovy'; }
/* additional language identifiers from org-babel-shell-names in
ob-shell.el: ob-shell is the only babel language using a lambda to put
the execution function name together. */
pre.src-bash:before { content: 'bash'; }
pre.src-csh:before { content: 'csh'; }
pre.src-ash:before { content: 'ash'; }
pre.src-dash:before { content: 'dash'; }
pre.src-ksh:before { content: 'ksh'; }
pre.src-mksh:before { content: 'mksh'; }
pre.src-posh:before { content: 'posh'; }
/* Additional Emacs modes also supported by the LaTeX listings package */
pre.src-ada:before { content: 'Ada'; }
pre.src-asm:before { content: 'Assembler'; }
pre.src-caml:before { content: 'Caml'; }
pre.src-delphi:before { content: 'Delphi'; }
pre.src-html:before { content: 'HTML'; }
pre.src-idl:before { content: 'IDL'; }
pre.src-mercury:before { content: 'Mercury'; }
pre.src-metapost:before { content: 'MetaPost'; }
pre.src-modula-2:before { content: 'Modula-2'; }
pre.src-pascal:before { content: 'Pascal'; }
pre.src-ps:before { content: 'PostScript'; }
pre.src-prolog:before { content: 'Prolog'; }
pre.src-simula:before { content: 'Simula'; }
pre.src-tcl:before { content: 'tcl'; }
pre.src-tex:before { content: 'TeX'; }
pre.src-plain-tex:before { content: 'Plain TeX'; }
pre.src-verilog:before { content: 'Verilog'; }
pre.src-vhdl:before { content: 'VHDL'; }
pre.src-xml:before { content: 'XML'; }
pre.src-nxml:before { content: 'XML'; }
/* add a generic configuration mode; LaTeX export needs an additional
(add-to-list 'org-latex-listings-langs '(conf " ")) in .emacs */
pre.src-conf:before { content: 'Configuration File'; }
table { border-collapse:collapse; }
caption.t-above { caption-side: top; }
caption.t-bottom { caption-side: bottom; }
td, th { vertical-align:top; }
th.org-right { text-align: center; }
th.org-left { text-align: center; }
th.org-center { text-align: center; }
td.org-right { text-align: right; }
td.org-left { text-align: left; }
td.org-center { text-align: center; }
dt { font-weight: bold; }
.footpara { display: inline; }
.footdef { margin-bottom: 1em; }
.figure { padding: 1em; }
.figure p { text-align: center; }
.inlinetask {
padding: 10px;
border: 2px solid gray;
margin: 10px;
background: #ffffcc;
}
#org-div-home-and-up
{ text-align: right; font-size: 70%; white-space: nowrap; }
textarea { overflow-x: auto; }
.linenr { font-size: smaller }
.code-highlighted { background-color: #ffff00; }
.org-info-js_info-navigation { border-style: none; }
#org-info-js_console-label
{ font-size: 10px; font-weight: bold; white-space: nowrap; }
.org-info-js_search-highlight
{ background-color: #ffff00; color: #000000; font-weight: bold; }
.org-svg { width: 90%; }
/*]]>*/-->
</style>
<script type="text/javascript">
/*
@licstart The following is the entire license notice for the
JavaScript code in this tag.
Copyright (C) 2012-2019 Free Software Foundation, Inc.
The JavaScript code in this tag is free software: you can
redistribute it and/or modify it under the terms of the GNU
General Public License (GNU GPL) as published by the Free Software
Foundation, either version 3 of the License, or (at your option)
any later version. The code is distributed WITHOUT ANY WARRANTY;
without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS
FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU GPL for more details.
As additional permission under GNU GPL version 3 section 7, you
may distribute non-source (e.g., minimized or compacted) forms of
that code without the copy of the GNU GPL normally required by
section 4, provided you include this license notice and a URL
through which recipients can access the Corresponding Source.
@licend The above is the entire license notice
for the JavaScript code in this tag.
*/
<!--/*--><![CDATA[/*><!--*/
function CodeHighlightOn(elem, id)
{
var target = document.getElementById(id);
if(null != target) {
elem.cacheClassElem = elem.className;
elem.cacheClassTarget = target.className;
target.className = "code-highlighted";
elem.className = "code-highlighted";
}
}
function CodeHighlightOff(elem, id)
{
var target = document.getElementById(id);
if(elem.cacheClassElem)
elem.className = elem.cacheClassElem;
if(elem.cacheClassTarget)
target.className = elem.cacheClassTarget;
}
/*]]>*///-->
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MathJax.Hub.Config({
displayAlign: "center",
displayIndent: "0em",
"HTML-CSS": { scale: 100,
linebreaks: { automatic: "false" },
webFont: "TeX"
},
SVG: {scale: 100,
linebreaks: { automatic: "false" },
font: "TeX"},
NativeMML: {scale: 100},
TeX: { equationNumbers: {autoNumber: "AMS"},
MultLineWidth: "85%",
TagSide: "right",
TagIndent: ".8em"
}
});
</script>
<script type="text/javascript"
src="https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/mathjax/2.7.0/MathJax.js?config=TeX-AMS_HTML"></script>
</head>
<body>
<div id="content">
<h1 class="title">À propos du calcul de \(\pi\)</h1>
<div id="table-of-contents">
<h2>Table des matières</h2>
<div id="text-table-of-contents">
<ul>
<li><a href="#org7625e59">1. En demandant à la lib maths</a></li>
<li><a href="#orgb27ec9a">2. En utilisant la méthode des aiguilles de Buffon</a></li>
<li><a href="#orgfe307b7">3. Avec un argument "fréquentiel" de surface</a></li>
</ul>
</div>
</div>
<div id="outline-container-org7625e59" class="outline-2">
<h2 id="org7625e59"><span class="section-number-2">1</span> En demandant à la lib maths</h2>
<div class="outline-text-2" id="text-1">
<p>
Mon ordinateur m'indique que \(\pi\) vaut <i>approximativement</i>
</p>
<div class="org-src-container">
<pre class="src src-R">pi
</pre>
</div>
<pre class="example">
[1] 3.141593
</pre>
</div>
</div>
<div id="outline-container-orgb27ec9a" class="outline-2">
<h2 id="orgb27ec9a"><span class="section-number-2">2</span> En utilisant la méthode des aiguilles de Buffon</h2>
<div class="outline-text-2" id="text-2">
<p>
Mais calculé avec la <b>méthode</b> des <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Aiguille_de_Buffon">aiguilles de Buffon</a>, on obtiendrait comme <b>approximation</b> :
</p>
<div class="org-src-container">
<pre class="src src-R">set.seed(42)
N = 100000
x = runif(N)
theta = pi/2*runif(N)
2/(mean(x+sin(theta)&gt;1))
</pre>
</div>
<pre class="example">
[1] 3.14327
</pre>
</div>
</div>
<div id="outline-container-orgfe307b7" class="outline-2">
<h2 id="orgfe307b7"><span class="section-number-2">3</span> Avec un argument "fréquentiel" de surface</h2>
<div class="outline-text-2" id="text-3">
<p>
Sinon, une méthode plus simple à comprendre et ne faisant pas
intervenir d'appel à la fonction sinus se base sur le fait que si
\(X∼U(0,1)\) et \(Y∼U(0,1)\) alors \(P[X^2+Y^2 \leq 1]=\pi/4\) (voir <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9thode_de_Monte-Carlo#D%C3%A9termination_de_la_valeur_de_%CF%80">méthode
de Monte Carlo sur Wikipedia</a>). Le code suivant illustre ce fait :
</p>
<div class="org-src-container">
<pre class="src src-R">set.seed(42)
N = 1000
df = data.frame(X = runif(N), Y = runif(N))
df$Accept = (df$X**2 + df$Y**2 &lt;=1)
<span style="color: #008b8b;">library</span>(ggplot2)
ggplot(df, aes(x=X,y=Y,color=Accept)) + geom_point(alpha=.2) + coord_fixed() + theme_bw()
</pre>
</div>
<div class="figure">
<p><img src="figure_pi_mc1.png" alt="figure_pi_mc1.png" />
</p>
</div>
<p>
Il est alors aisé d'obtenir une approximation (pas terrible) de \(\pi\) en
comptant combien de fois, en moyenne, \(X^2+Y^2\) est inférieur à 1 :
</p>
<div class="org-src-container">
<pre class="src src-R">4*mean(df$Accept)
</pre>
</div>
<pre class="example">
[1] 3.156
</pre>
</div>
</div>
</div>
<div id="postamble" class="status">
<p class="date">Date: 10/06/2020</p>
<p class="author">Auteur: Julien EMMANUEL</p>
<p class="date">Created: 2020-06-10 Wed 15:07</p>
<p class="validation"><a href="http://validator.w3.org/check?uri=referer">Validate</a></p>
</div>
</body>
</html>
#+TITLE: Votre titre
#+AUTHOR: Votre nom
#+DATE: La date du jour
#+TITLE: À propos du calcul de $\pi$
#+AUTHOR: Julien EMMANUEL
#+DATE: 10/06/2020
#+LANGUAGE: fr
# #+PROPERTY: header-args :eval never-export
#+HTML_HEAD: <link rel="stylesheet" type="text/css" href="http://www.pirilampo.org/styles/readtheorg/css/htmlize.css"/>
#+HTML_HEAD: <link rel="stylesheet" type="text/css" href="http://www.pirilampo.org/styles/readtheorg/css/readtheorg.css"/>
#+HTML_HEAD: <script src="https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/2.1.3/jquery.min.js"></script>
#+HTML_HEAD: <script src="https://maxcdn.bootstrapcdn.com/bootstrap/3.3.4/js/bootstrap.min.js"></script>
#+HTML_HEAD: <script type="text/javascript" src="http://www.pirilampo.org/styles/lib/js/jquery.stickytableheaders.js"></script>
#+HTML_HEAD: <script type="text/javascript" src="http://www.pirilampo.org/styles/readtheorg/js/readtheorg.js"></script>
* En demandant à la lib maths
* Quelques explications
Ceci est un document org-mode avec quelques exemples de code
R. Une fois ouvert dans emacs, ce document peut aisément être
exporté au format HTML, PDF, et Office. Pour plus de détails sur
org-mode vous pouvez consulter https://orgmode.org/guide/.
Lorsque vous utiliserez le raccourci =C-c C-e h o=, ce document sera
compilé en html. Tout le code contenu sera ré-exécuté, les résultats
récupérés et inclus dans un document final. Si vous ne souhaitez pas
ré-exécuter tout le code à chaque fois, il vous suffit de supprimer
le # et l'espace qui sont devant le ~#+PROPERTY:~ au début de ce
document.
Comme nous vous l'avons montré dans la vidéo, on inclut du code
R de la façon suivante (et on l'exécute en faisant ~C-c C-c~):
Mon ordinateur m'indique que $\pi$ vaut /approximativement/
#+begin_src R :results output :exports both
print("Hello world!")
pi
#+end_src
#+RESULTS:
: [1] "Hello world!"
: [1] 3.141593
Voici la même chose, mais avec une session R (c'est le cas le
plus courant, R étant vraiment un langage interactif), donc une
persistance d'un bloc à l'autre (et on l'exécute toujours en faisant
~C-c C-c~).
* En utilisant la méthode des aiguilles de Buffon
#+begin_src R :results output :session *R* :exports both
summary(cars)
Mais calculé avec la *méthode* des [[https://fr.wikipedia.org/wiki/Aiguille_de_Buffon][aiguilles de Buffon]], on obtiendrait comme *approximation* :
#+begin_src R :results output :exports both
set.seed(42)
N = 100000
x = runif(N)
theta = pi/2*runif(N)
2/(mean(x+sin(theta)>1))
#+end_src
#+RESULTS:
: speed dist
: Min. : 4.0 Min. : 2.00
: 1st Qu.:12.0 1st Qu.: 26.00
: Median :15.0 Median : 36.00
: Mean :15.4 Mean : 42.98
: 3rd Qu.:19.0 3rd Qu.: 56.00
: Max. :25.0 Max. :120.00
Et enfin, voici un exemple de sortie graphique:
#+begin_src R :results output graphics :file "./cars.png" :exports results :width 600 :height 400 :session *R*
plot(cars)
: [1] 3.14327
* Avec un argument "fréquentiel" de surface
Sinon, une méthode plus simple à comprendre et ne faisant pas
intervenir d'appel à la fonction sinus se base sur le fait que si
$X∼U(0,1)$ et $Y∼U(0,1)$ alors $P[X^2+Y^2 \leq 1]=\pi/4$ (voir [[https://fr.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9thode_de_Monte-Carlo#D%C3%A9termination_de_la_valeur_de_%CF%80][méthode
de Monte Carlo sur Wikipedia]]). Le code suivant illustre ce fait :
#+begin_src R :results output graphics :file figure_pi_mc1.png :session *R* :exports both
set.seed(42)
N = 1000
df = data.frame(X = runif(N), Y = runif(N))
df$Accept = (df$X**2 + df$Y**2 <=1)
library(ggplot2)
ggplot(df, aes(x=X,y=Y,color=Accept)) + geom_point(alpha=.2) + coord_fixed() + theme_bw()
#+end_src
#+RESULTS:
[[file:./cars.png]]
Vous remarquerez le paramètre ~:exports results~ qui indique que le code
ne doit pas apparaître dans la version finale du document. Nous vous
recommandons dans le cadre de ce MOOC de ne pas changer ce paramètre
(indiquer ~both~) car l'objectif est que vos analyses de données soient
parfaitement transparentes pour être reproductibles.
[[file:figure_pi_mc1.png]]
Attention, la figure ainsi générée n'est pas stockée dans le document
org. C'est un fichier ordinaire, ici nommé ~cars.png~. N'oubliez pas
de le committer si vous voulez que votre analyse soit lisible et
compréhensible sur GitLab.
Il est alors aisé d'obtenir une approximation (pas terrible) de $\pi$ en
comptant combien de fois, en moyenne, $X^2+Y^2$ est inférieur à 1 :
Enfin, pour les prochains exercices, nous ne vous fournirons pas
forcément de fichier de départ, ça sera à vous de le créer, par
exemple en repartant de ce document et de le commiter vers
gitlab. N'oubliez pas que nous vous fournissons dans les ressources de
ce MOOC une configuration avec un certain nombre de raccourcis
claviers permettant de créer rapidement les blocs de code R (en
faisant ~<r~ ou ~<R~ suivi de ~Tab~).
#+begin_src R :results output :session *R* :exports both
4*mean(df$Accept)
#+end_src
Maintenant, à vous de jouer! Vous pouvez effacer toutes ces
informations et les remplacer par votre document computationnel.
#+RESULTS:
: [1] 3.156
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