Lukion pitkä matematiikka ja wxMaxima

Tässä tutkielmassa tutkitaan lukion pitkän matematiikan pakollisia kursseja ja on keskitytty juuri sellaisiin matematiikan alueisiin, joita voi ratkaista wxMaximan avulla. Tutkielmassa ei ollenkaan opeteta wxMaximan käyttöä, mutta ohessa on kirjoittajan tekemä kandin työ, wxMaximan pikaopas, jossa neuvotaan wxMaximan käyttöä. Tutkielmasta on kuitenkin jätetty pois geometrian, trigonometrian ja vektorien osuudet, koska kolmioita ja vektoreita on hankala piirtää wxMaximan avulla. Näin ollen myös trigonometriset laskut on jätetty pois raja-arvon, derivaatan ja integraalin yhteydestä. Tutkielmasta on jätetty pois myös lukujonot, lukuteoria ja todistaminen. Sen sijaan tutkielmaan on otettu pitkän matematiikan syventävistä kursseista puolisuunnikassääntö, Newtonin menetelmä ja laajennettu raja-arvon sekä integraalin osa-alueita. Ekstra asiaa kohdissa käsitellään asioita, jotka ovat kokonaan lukion pitkän matematiikan kurssien opetuksen ulkopuolella. Tutkielman toisessa luvussa kerrotaan, mitä lukion opetussuunnitelman perusteet eli OPSin (2015) kurssien sisältöjä, tutkielman luvat vastaavat. Kurssien OPS (2015) tavoitteissa kerrotaan vain se osuus OPSin kurssien sisällöistä, joita tässä tutkielmassa käsitellään. Mukaan on laadittu myös tuntisuunnitelma, kuinka monta tuntia mihinkin lukuun voisi käyttää aikaa, jos tutkielmaa käytettäisiin pitkän matematiikan kertauskurssina lukiossa. Tutkielman lopussa on kaikkiin tehtäviin vastaukset. Ensin löytyy pelkät loppuvastaukset ja sitten on täydelliset vastaukset, jotka on tehty wxMaximalla. Varmaan moniin laskuihin löytyisi toinenkin tapa ratkaista ne. Tällaisen tutkielman tekeminen on ajan kohtainen, sillä vuonna 2019 matematiikan yo-kirjoitukset muuttuvat sähköiseen muotoon. wxMaxima on valittu juuri yhdeksi ohjelmaksi, jota voi käyttää sähköisissä kirjoituksissa.

Lukion pitkä matematiikka ja wxMaxima

Tässä tutkielmassa tutkitaan lukion pitkän matematiikan pakollisia kursseja ja on keskitytty juuri sellaisiin matematiikan alueisiin, joita voi ratkaista wxMaximan avulla. Tutkielmassa ei ollenkaan opeteta wxMaximan käyttöä, mutta ohessa on kirjoittajan tekemä kandin työ, wxMaximan pikaopas, jossa neuvotaan wxMaximan käyttöä. Tutkielmasta on kuitenkin jätetty pois geometrian, trigonometrian ja vektorien osuudet, koska kolmioita ja vektoreita on hankala piirtää wxMaximan avulla. Näin ollen myös trigonometriset laskut on jätetty pois raja-arvon, derivaatan ja integraalin yhteydestä. Tutkielmasta on jätetty pois myös lukujonot, lukuteoria ja todistaminen. Sen sijaan tutkielmaan on otettu pitkän matematiikan syventävistä kursseista puolisuunnikassääntö, Newtonin menetelmä ja laajennettu raja-arvon sekä integraalin osa-alueita. Ekstra asiaa kohdissa käsitellään asioita, jotka ovat kokonaan lukion pitkän matematiikan kurssien opetuksen ulkopuolella. Tutkielman toisessa luvussa kerrotaan, mitä lukion opetussuunnitelman perusteet eli OPSin (2015) kurssien sisältöjä, tutkielman luvat vastaavat. Kurssien OPS (2015) tavoitteissa kerrotaan vain se osuus OPSin kurssien sisällöistä, joita tässä tutkielmassa käsitellään. Mukaan on laadittu myös tuntisuunnitelma, kuinka monta tuntia mihinkin lukuun voisi käyttää aikaa, jos tutkielmaa käytettäisiin pitkän matematiikan kertauskurssina lukiossa. Tutkielman lopussa on kaikkiin tehtäviin vastaukset. Ensin löytyy pelkät loppuvastaukset ja sitten on täydelliset vastaukset, jotka on tehty wxMaximalla. Varmaan moniin laskuihin löytyisi toinenkin tapa ratkaista ne. Tällaisen tutkielman tekeminen on ajan kohtainen, sillä vuonna 2019 matematiikan yo-kirjoitukset muuttuvat sähköiseen muotoon. wxMaxima on valittu juuri yhdeksi ohjelmaksi, jota voi käyttää sähköisissä kirjoituksissa.

Peliprojektin aikataulutus

Tässä pro gradu -tutkielmassa aikataulutetaan itsenäisen pelinkehittäjän peliprojekti. Aikataulutus on matematiikan ala, jonka tavoitteena on järjestää projektitehtävät optimaaliseen järjestykseen asetetun tavoitteen mukaan. Käytännössä tavoite voi olla esimerkiksi mimimoida painotetun valmistumisajan summaa. Tutkielma koostuu neljästä pääosiosta: aikataulutuksen teoriasta, aikataulutettavan datataulukon muodostuksesta, laskennallisista esimerkeistä ja aikataulutusohjelman esittelystä. Teoriaosuudessa esitetään peliprojektin aikataulutukseen tarvittavat matemaattiset merkinnät ja lemmat todistuksineen. Tutkielman teoriaosuuden todistukset ovat peräisin Michael Pinedon kirjasta Scheduling - Theory, Algorithms, and Systems vuodelta 2008. Pinedon teos on tutkielman keskeisin kirjallisuuslähde. Tutkielman toisessa pääosiossa esitetään, miten peliprojektista saadaan muodostettua aikataulutettava datataulukko. Datataulukon mallinnuksessa apuna toimi turkulainen pelinkehittäjä Timo Naskali. Yhteistyössä Naskalin kanssa peliprojekti saatiin mallinnettua mahdollisimman tarkasti laskettavissa olevaksi datataulukoksi ilman liiallisia yksinkertaistuksia. Peliprojektin mallintamisen lisäksi tutkielmassa tullaan käymään läpi paljon erilaisia esimerkkitehtäviä, joissa sovelletaan esiteltyä teoriaa. Esimerkit on tehty hyvin selkeiksi kirjaamalla ylös paljon laskujen välivaiheita. Esimerkkitehtävien vaikeustaso kasvaa kappaleen edetessä, sillä monimutkaisempia tilanteita tarkasteltaessa datataulukoihin joudutaan lisäämään uusia parametrejä. Viimeisessä esimerkkitehtävässä käytössä on jo koko mallinnettu datataulukko. Tutkielmaa varten koodattiin myös aikataulutusohjelma, joka mahdollistaa isojen datataulukoiden laskemisen tietokoneen avulla. Aikataulutusohjelmassa on graafinen käyttöliittymä, mutta ohjelma tallentaa tulokset myös tekstitiedostoksi. Tutkielman loppuosassa käsitellään aikataulutuksesta saatavaa hyötyä. Johtopäätöksissä pohditaan myös potentiaalisia jatkomahdollisuuksia tutkielman aiheeseen.