
- •«Национальный исследовательский томский политехнический университет»
- •Электронная таблица excel
- •Панель форматирования
- •Строка ввода
- •Строка состояния
- •Перемещение по экрану
- •Задаем первое значение
- •Изменение ширины строки или столбца
- •Перемещение блока ячеек в другое место таблицы
- •Копирование формул
- •Команда копирования и вставки
- •/Правка /Вырезать
- •Степенной базис
Команда копирования и вставки
Для выполнения этих операций используются пункты меню
/Правка /Вырезать
/Копировать
/Вставить
Если появляется необходимость добавить новые элементы в уже занятую область таблицы, то можно вставить новые ячейки, используя меню /Вставка/ячейки со сдвигом вправо-влево, или добавить строку или столбец (/Вставка/строки, /Вставка/столбцы).
Исправление орфографических ошибок.
Выделить блок ячеек и выбрать пункт главного меню /Сервис/Орфография
Построение диаграмм
1. Выделяем интервал ячеек, информация из которых должна быть помещена на диаграмму.
2. Щелкаем на панели инструментов по кнопке “Мастер диаграммы”.
3. Выделяем указателем область ячеек, в которую будет помещена диаграмма.
4. Проверяем в появившемся окне диапазон выбранных ячеек и нажимаем кнопку <Далее>.
5. Выбираем вид диаграмм.
6.Выбираем
разновидность внутри данного вида,
затем <Далее>
7.Указываем какой из столбцов или строка являются метками оси X, затем <Готово>.
Встроенные функции
В Excel имеется большой набор встроенных функций для обработки данных. Функции сгруппированы в 8 категорий.
1. Финансовые (вычисление амортизации имущества, скорость оборота, снижение стоимости основных фондов, величина прибыли на заданный период и т.д.).
2. Дата и время (преобразование даты и время из символьной формы в числовой, получение из даты номера дня недели, вычисление количества дней между двумя датами, получение текущей даты и др.).
3. Математические - ABS, ACOS, ASIN, ATAN, COS, SIN, EXP, Ln, LOG (логарифм по заданному основанию), LOG10, ГРАДУСЫ (преобразование радиан в градусы), МОБР (получить обратную матрицу), МУМНОЖ (умножение матриц), МОПРЕД (вычисление определителей), различные функции округления чисел (вверх, вниз, до нечетного, до заданного числа разрядов), вычисление остатка от деления, вычисление числа , возведение в степень, факториал и др.
4. Статистические (вычисление минимума, максимума, среднего значения, дисперсии, корреляции, различных распределений случайных величин, статистические критерии и др.)
5. Ссылки и массивы (поиск данных в массиве, определение числа столбцов или числа строк в выбранной области и т. д.)
6. Работа с базой данных (умножение, суммирование полей БД удовлетворяющих критерию, определение количества ячеек удовлетворяющих критерию, вычисление минимального или максимального значения из выбранной области, среднее значение из выбранной области и т.д.)
7. Текстовые (получить число символов в строке, заменить символы внутри текста, повторить текст заданное число раз, объединить несколько строк в одну, и др.).
8. Логические (ЕСЛИ, И, ИЛИ, ИСТИНА, ЛОЖЬ, НЕ.)
Разработка базы данных (БД) с использованием Excel
При создании БД вначале заполняются имена (заголовки) столбцов, которые в терминах БД называются имена полей. Они обозначают различные типы данных, характеризующие объект. Например: имя, фамилия, адрес, год рождения характеризуют отдельный объект - конкретного человека. Заполняя в дальнейшем информацию о каждом объекте, мы создаем запись в БД (или строку в Excel). Запись состоит из отдельных полей, которым в Excel соответствуют столбцы. Таким образом, структура таблицы Excel очень хорошо приспособлена для создания различных БД и сохранена их в файлах. Но хранение данных это не единственная функция систем управления БД.
В любой БД возможно выполнение функций поиска, выборки, сортировки данных по различным критериям.
Для создания БД в Excel необходимо:
1. Ввести в первой строке имена полей, а во второй образец заполнена БД. Вид представления данных принятый во второй строке будет использоваться по всей БД.
2. Отмечаем обе строки и выполняем /Данные/Форма. Появится форма, содержащая данные первой записи. Эту форму можно использовать для создания редактирования и удаления записей. Для этого в форме имеются кнопки <Добавить>, <Удалить>, <Назад>, <Далее>, <Закрыть>, <Критерии>. Данная форма может использоваться для добавления новых записей в таблицу или редактирования существующих.
После того как БД сформирована, можно приступать к выполнению операций работы с данными (Поиск, Сортировка, Фильтрация).
Поиск данных
1. Выделяем БД.
2. Выбираем пункт главного меню Данные /Форма - появляется форма, заполненная информацией из первой записи.
3. Выбираем кнопку <КРИТЕРИЙ>.
4. Форма очищается в ней можно задать критерий поиска. Например, БД содержит поля:
Имя,
Фамилия,
Отчество,
Адрес,
г. рождения.
Задаем известное поле, например, имя Иван или адрес и нажимаем <Далее>.
Форма после этого заполняется найденной записью. Повторный выбор операции <Далее> приводит к поиску следующей записи удовлетворяющей заданному критерию.
При задании критерия можно использовать символы * ? , а также операторы-=, >, >=, <, <=,< >-не равно.
Например, можно задать критерий поиска как г. рождения <1975.
Сортировка записей
Как правило, БД заполняется в порядке появления новых данных, поэтому трудно предусмотреть заранее их упорядочивание. Например, накапливать все записи в алфавитном порядке или по возрастанию года рождения. К тому же заранее предусмотреть необходимый порядок сортировки невозможно. В то же время эту операцию можно выполнить в любое время.
Для выполнения в
электронной таблице Excel
сортировки данных нужно указать поле,
по которому выполняется сортировка и
порядок сортировки по возрастанию или
по убыванию
.
Можно указать до трех ключей, по которым
будет производиться сортировка. Допустим,
используется один ключ по фамилии, тогда
все Ивановы будут выведены в том порядке,
как их добавляли в БД. Если добавить еще
одно поле “Имя” в качестве ключа, то
записи с одинаковой фамилией будут
дополнительно упорядочиваться по
“имени”. Если имеется несколько
разнородных по типу полей используемых
в качестве ключа, тоExcel
сортирует в первую очередь числа, затем
текстовые данные, после этого логические
значения. Для сортировки:
ставим курсор в первое имя поля базы данных;
выбираем команду Данные/Сортировка;
выбираем поле, по которым выполняется сортировка и направление.
Использование автофильтра
Эта возможность позволяет скрыть ненужные записи из базы данных для этого:
1. Ставим курсор в начало БД.
2. Выбираем /Данные/Фильтр/Автофильтр.
После этого в начале таблицы добавится раскрывающийся список в каждой ячейке, где расположены заголовки полей. В этом списке можно выбрать значения, которые нужно показывать. Например, год рождения или интересующую фамилию. Все другие записи будут спрятаны.
Создание собственного автофильтра
Дополнительный
к фильтрованию БД по записям, содержащим
определенное значение в поле можно
создавать автофильтры с более общим
критерием такие как, например, фамилии,
начинающиеся с буквы “М”, или год
рождения, лежащий в диапазоне отдо,
или размер стипендии от
до.
Для создания своего условия в автофильтре, нужно в раскрывающемся списке автофильтра выбрать пункт “Условия” и создать свой критерий фильтрации.
Операторы, используемые при создании автофильтров:
Оператор
|
Значение |
Пример |
Что выделяется в базе данных |
= |
Равно |
Фамилия =Б* |
Записи с фамилией, начинающимися с буквы Б |
>
|
Больше |
Почтовый индекс >426500 |
Записи, в которых почтовый индекс больше 426500 |
< |
Меньше |
Итог < 2500 |
Записи, у которых значения в поле Итог меньше 25000 |
>= |
Больше или равно |
Начало>=1/11/92 |
Записи с датой 11 января 1992 или позже в поле Начало |
<> |
Не равно |
Город < > Москва |
Записи со значением в поле Город, не равным Москва |
Сервисные функции
Показать зависимости
Данные функции сосредоточены в пункте главного меню /Сервис/Зависимости: содержащем подпункты:
/Влияющие ячейки - выбор этого подпункта приводит к появлению стрелок в теле документа от ячеек, влияющих на расчет по формуле, находящейся в текущей ячейке.
/Зависимые ячейки - стрелки покажут ячейки с формулами, зависящими от значения в текущей ячейке.
/Источники ошибок - стрелки покажут ячейки, значения которых привели к появлению ошибки в текущей ячейке.
/Убрать все стрелки
Подбор параметра
Допустим, мы имеем в какой либо ячейке формулу, зависящую от значения из другой ячейки. Необходимо подобрать значение второй ячейки таким образом, чтобы формула приняла нужное значение. Для этого необходимо:
1. Установить указатель на ячейке с формулой.
2. Выбрать пункт /Сервис/Подбор параметра.
3. Задать значение, которое нужно получить по формуле и адрес ячейки, меняя, которую нужно подобрать указанное значение, затем <ОК>.
Поиск решения
Имеем
формулу
.
Необходимо найти такие значения
,
при которых функция принимает минимальное
значение, максимальное значение или
равна 0. Задача должна решаться при
заданных ограничениях на изменение
параметров
.
Устанавливаем указатель на ячейку с формулой;
Выбираем, что нужно достигнуть при подборе параметров
;
Задаем ячейки, в которых находятся величины
;
Задаем ограничения на параметры и <ОК>.
Анализ данных
Операции анализа данных сосредоточены в пункте меню /Сервис/Анализ данных. Этот пункт содержит подпункты: /Экспоненциальное сглаживание; /Анализ Фурье; /Гистограмма; /Скользящее среднее; /Корреляция; /Генерация случайных чисел. Поясним некоторые из них.
Экспоненциальное сглаживание
Предположим,
у нас имеются экспериментальные данные,
заданные в виде таблицыy(xi),
которые получены при влиянии помехи
или ошибки измерения (см. рисунок).
Сгладить данные такого типа можно путем
использования выражения
,
где
- сглаженное значение вi-ой
точке,
-
сглаженное значение в точкеi-1,
- коэффициент сглаживания.
Скользящее среднее
Этот
алгоритм также используется для
сглаживания экспериментальных данных.
Сглаженное значение вi-ой
точке рассчитывается как среднее
значение функции из диапазона от
до
по формуле
.
Величинаn
задает количество точек усреднения.
Корреляция - вычисление степени зависимости двух случайных величин
Коэффициент
корреляции вычисляется по формуле:
Фурье анализ
Пусть
функция f(x)
на отрезке
кусочно-непрерывна и имеет кусочно–непрерывные
производные
до
-го
порядка включительно. В этом случае
во всех точках непрерывности можно
представить тригонометрическим рядом
Фурье:
где
и
-
коэффициенты ряда Фурье, определяемые
по формулам
Использование электронной таблицы Excel для определения аппроксимирующих функций по методу наименьших квадратов.
Общий алгоритм
Если набор экспериментальных данных получен со значительной погрешностью, то не имеет смысла использовать интерполяцию Лагранжа полиномами и сплайнами для обработки результатов. В этом случае необходимо провести аппроксимирующую кривую, которая не проходит через экспериментальные точки, но в то же время отражает исследуемую зависимость, сглаживает возможные выбросы за счет погрешности эксперимента.
Обозначим узлы
исходной таблицы данных через
,
где
- номер узла. Считаем известными значения
экспериментальных данных в узловых
точках
.
Введем непрерывную функцию
для аппроксимации дискретной зависимости
.
В узлах функции
и
будут отличаться на величину
.
Отклонения
могут принимать положительные и
отрицательные значения. Чтобы не
учитывать знаки, возведем каждое
отклонение в квадрат и просуммируем
квадраты отклонений по всем узлам .
(1)
Метод
построения аппроксимирующей функции
из условия минимума величины
называется методом наименьших квадратов
(МНК).
Наиболее
распространен способ выбора функции
в виде линейной комбинации.
(2)
где
-базисные
функции;
-
коэффициенты, определяемые при минимизации
величины
.
Математически
условия минимума суммы квадратов
отклонений
запишем, приравнивая нулю частные
производные от
по коэффициентам
:
(3)
Из
системы линейных алгебраических
уравнений (3) определяются все коэффициенты
.
Система (3) называется системой нормальных
уравнений. Матрица этой системы имеет
следующий вид:
(4)
и называется матрицей Грама. Элементы матрицы Грама являются скалярными произведениями базисных функций.
(5)
Расширенная матрица системы уравнений (3) получится добавлением справа к матрице Грама столбца свободных членов
(6)
где скалярные произведения, являющиеся элементами столбца, определяются аналогично (6)
(7)
Отметим основные свойства матрицы Грама, полезные при программной реализации алгоритмов МНК:
Матрица симметрична, т.е.
,что позволяет сократить объем вычислений при заполнении матрицы;
Матрица является положительно определенной, следовательно, при решении системы нормальных уравнений методом исключения Гаусса можно отказаться от процедуры выбора главного элемента;
Определитель матрицы будет отличен от нуля, если в качестве базиса выбраны линейно независимые функции
, при этом система (3) имеет единственное решение.
При
обработке экспериментальных данных,
определенных с погрешностью
в каждой узловой точке, обычно начинают
с аппроксимации функцией
,
представимой одной-двумя базисными
функциями. После определения коэффициентов
вычисляют величину
по формуле (1). Если получится, что
,
то необходимо расширить базис добавлением
новых функций
.
Расширение базиса необходимо осуществлять
до тех пор, пока не выполнится условие
.
Выбор
конкретных базисных функций зависит
от свойств аппроксимируемой функции
,
таких, как периодичность, экспоненциальный
или логарифмический характер, свойства
симметрии, наличие асимптотики и т.д.