![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
Diagrammy_v_Excel_Dzhon_Uokenbakh_2003
.pdf
|
Ь |
А ' :"В |
• с ' 1 0 |
1 i |
1 |
F>^ '1 |
Q |
\ |
Н |
1 |
1 T J |
1^51 |
|||
1 |
^ Среднее: |
0 |
|
Z' |
|
|
|
|
|
|
|
|
Ч |
||
|
2 |
СКО: |
1 |
|
|
|
Нормальное распределение |
|
|
||||||
\\ |
3 |
|
|
|
|
0.50 -1 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
И |
X |
Распр. |
Инт. распр. 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
\й |
-3.000 |
0.004 |
0.001 |
|
0,40 - |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
\\н |
-2.750 |
0.009 |
0.003 |
|
0.30 - |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
\\7 |
-2.500 |
0.018 |
0.006 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
\\в |
-2.250 |
0.032 |
0.012 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
\\ |
9 |
-2,000 |
0.054 |
0.023 |
|
0,20 • |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i(in |
-1,750 |
0.086 |
0.040 |
|
0.10 • |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1 11 |
-1.500 |
0.130 |
0.067 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|||
и:* |
-1,250 |
0.183 |
0.106 |
|
0,00 - |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
13 |
-1,000 |
0.242 |
0.159 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
14 1 |
-0.750 |
0.301 |
0.227 |
|
-3.00 |
-2.25 |
1.5U |
^.,tJ |
O.OG |
u..j |
1.50 |
2.25 |
3.00 |
|
: | l 5 1 |
-0.500 |
0.352 |
0.309 |
\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
J |
||
ijl6 |
-0.250 |
0.387 |
0.401 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
^^. |
||
ll7 1 |
0,000 |
0,399 |
0.500 |
|
Интегральное нормальное распределение |
|
|||||||||
|
18 |
0,250 |
0.387 |
0.599 |
|
1.00 п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
19 |
0.500 |
0.352 |
0.691 |
|
0,80 - |
|
|
|
|
х^^^^^^^^^^^З |
||||
Ш |
0.750 |
0,301 |
0.773 |
|
|
|
|
|
|||||||
21 |
1.000 |
0.242 |
0,841 |
|
0.60 • |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
22 |
1.250 |
0.183 |
0.894 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
23 |
1.500 |
0,130 |
0.933 |
|
0.40 - |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
24 |
1.750 |
0,086 |
0.960 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
^^^^^^^^^^^^^В |
||||||||||||
[2S |
2.000 |
0.054 |
0.977 |
|
0,20 • |
|
|||||||||
(27 |
2,500 |
0.018 |
0.994 |
|
|
||||||||||
|26 |
2,250 |
0.032 |
0.988 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
28 |
2.750 |
0.009 |
0.997 |
|
0,00 - |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
-3.00 |
-2.25 |
-1.50 |
-0.75 |
0.00 |
0.75 |
1.5С |
2,25 |
3.00 |
||||||
129 |
3.000 |
0,004 |
0.9991 V |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
J |
|||||||
\Ш |
|
^Тшж, |
|
|
|
itL.. |
_.„_,.. |
|
|
i Jjdl |
|||||
И ^ ^ *^Жт^ |
Lm^wWjElMJo;^AOs^.j*?J |
|
|
Рис. 8.43. Точечные диаграммы, выводящие нормальное распределение и инте гральное нормальное распределение
Столбец В содержит формулы, вычисляющие значение нормального распределе ния при каждом значении х. Ячейка В5 содержит формулу
=НОРМРАСП(А5;Среднее;СКО;ЛОЖЬ)
Формулы столбца С также используют функцию НОРМРАСПР, однако через четвер тый аргумент передается значение ИСТИНА. Ячейка С5 содержит формулу
=НОРМРАСП(А5;Среднее;СКО;ИСТИНА)
В некоторых случаях требуется сравнить статистическую гистограмму, создан ную на основе экспериментальных данных, с теоретическим нормальным распре делением. Пример сравнения показан на рис. 8.44. Смешанная диаграмма содер
жит две оси значений. Набор |
экспериментальных |
данных |
представлен |
2 600 значениями, расположенными |
в столбце А. Простые |
формулы |
столбца D |
вычисляют статистические параметры данных, на основе которых строится кривая теоретического распределения.
Статистическая гистограмма генерируется на основе данных столбца G с по мощью функции ЧАСТОТА (она описана в предыдущем разделе). График теорети ческого нормального распределения строится на основе данных столбца Н. Фор мула ячейки Н2, скопированная во все нижние ячейки (изменяется только пер вый аргумент), имеет вид
=НОРМРАСП (F2 ; $D$4 ; $D$5 ; ЛОЖЬ)
В других листах рабочей книги Pic08_44 . xls приведены дополнительные приме ры вывода графиков нормального распределения. В листе Лист2 теоретические значе ния нормированы путем умножения на количество точек и размер интервала. В ре зультате оба ряда данных используют одну и ту же ось значений.
270 |
Часть П. Построение диаграмм |
|
|
|
|
Н, |
^z^Szc |
1 |
|
|
|
Интервал |
Теор.распр. |
||
|
Min: |
4.56 |
10 |
Q.0Q04 |
Эксперименгальное и теоретическое распределения |
|
97.77 |
Мах: |
151.67 |
16 |
0.0008 |
|
|
|
Среднее: |
74.61 |
|
|
|
|
|
СКО: |
23.49 |
|
0.0038 |
|
|
|
|
|
|
|
|
96.08 |
|
|
68.48 |
10 22 34 т S8 70 82 94 108 118 130 142 |
164 |
|
BBBSB Частота——Теоретиоеокое распределение |
|
^Лист! /?»11Стг/ЛИСТ37 |
Ill_ |
tiu. |
Рис. 8.44. Смешанная диаграмма выводит статистическую гистограмму и кривую тео ретического нормального распределения
Вывод нормализованных данных с полосами среднеквадратических отклонений
На рис. 8.45 показана точечная диаграмма, выводящая 1 000 значений. Исходные дан ные расположены в столбце А. Нормализованные значения данных записаны в столбец В. Нормализация представляет собой преобразование исходных данных к такому виду, чтобы их среднее равнялось нулю, а среднеквадратическое отклонение — единице. Средняя точка вертикальной оси диаграммы соответствует среднему значению данных, а линии сетки со ответствуют единицам среднеквадратического отклонения.
ЩмШщ
|
|
|
|
0 |
200 |
400 |
600 |
800 |
10 |
|
115.76 |
|
• 4 СКО |
Я^^рщрржрр |
д^^щррр^Р^р^^^щ^ |
||||
|
117.36 |
|
|||||||
|
•1 СКО |
|
•ЗСКО |
|
|
• |
• |
|
|
|
^2СК0 |
|
• 2 СКО |
1 |
«и.* . • |
• |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
+1 СКО |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Среднее 100.49 |
. 1 С К 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
13 |
СКО |
9.61 |
-2 СКО |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
|
|
-ЗСКО |
|
|
|
|
|
|
16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-4 СКО |
|
|
|
|
|
|
22 |
0.11 |
|
|
|
|
l i t |
|
|
tifi |
И |
4"^и|;?^ж?^ХйОЖ»Х^Ж/.^ЖХш |
|
|
|
|
Рис. 8.45. В смешанной диаграмме ряд линейчатой диаграммы используется для вывода горизонтальных полос, изображающих среднеквадратические отклонения
Формулы Среднее и СКО ВЫЧИСЛЯЮТ среднее и среднеквадратическое отклонение исходных данных. Нормализация выполняется путем вычитания среднего из значения данных и деления результата на СКО. Например, ячейка В2 содержит формулу
=(А2-Среднее)/СК0
Глава 8. Искусные приемы создания и использования диаграмм |
271 |
Затененные горизонтальные полосы генерируются с помощью ряда линейчатой диаграммы с восемью точками данных (диапазон D2:E9). Ось значений линейчатой диаграммы расположена снизу. Каждая полоска отформатирована вручную таким об разом, чтобы достигался эффект градиентного заполнения цветом. Поскольку диа грамма выводит нормализованные данные, ее можно без изменения использовать для вывода любого набора нормализованных данных.
Вычисление площади под кривой
Иногда возникает необходимость вычислить площадь под кривой, выводимой то чечной диаграммой. Начнем с элементарного примера, показанного на рис. 8.46. Шаг линий сетки равен единице, поэтому площадь под кривой можно вычислить вручную. Нетрудно подсчитать, что она равна площади 10,5 квадратов (девять полных квадратов плюс три половинки).
1 1 |
А \ в |
\ ^^^'^^ |
|
I |
D |
\ Е |
1. F |
1 0 ^ 1__Л- L._i |
„irjl |
||
1 |
1 |
1.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ГУ |
2 |
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
4 |
3 |
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
4 |
2 |
2.5 |
3 |
• |
|
|
|
1/ |
|
|
6 |
5 |
3 |
2.5 |
И |
|
|
|||||
|
|
|
|
||||||||
7 |
6 |
2 |
|
|
|
|
|
||||
ш |
|
|
|
|
|
|
|
||||
8 |
|
|
|
|
|
|
|
• |
|
||
\\Ж Площадь под кривой равна 10,5 |
|
2 - |
|
|
|||||||
\\W |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
М |
|
\ш |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
IDE |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
щ |
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
ТУВ |
|
|
|
|
|
¥.Х?8-4б/"'""|4] |
|
|
1.-..J |
>:.А |
|
:И4 р |
щшJ!^JmЖlm^nlmжI.mЖI^J^t/ж |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
l y |
Рис. 8.46. Подсчитайте площадь под этой кривой вручную
Если вам неохота считать квадраты, можете вычислить площадь с помощью фор мул методом трапеций. Как вы помните, трапеция — это четырехугольник с двумя параллельными сторонами. В методе трапеций пространство под кривой делится на множество трапеций, а затем вычисляется площадь каждой из них.
Площадь трапеции равна произведению длины ее основания на среднюю высоту. В примере, показанном на рис. 8.46, высота левой стороны первой трапеции равна 1, а правой — 2. Следовательно, средняя высота равна 1,5. Длина основания равна 1. Отсюда получаем, что площадь первой трапеции равна 1,5x1=1,5. Аналогично этому площадь второй трапеции равна 2,0 и т.д.
Формулы столбца С вычисляют площадь каждой трапеции. Например, ячейка С2 содержит формулу
= ( ( В 2 + В З ) / 2 ) * (АЗ-А2)
Аналогичные формулы вычисляют площади других трапеций. Обратите внимание: последняя ячейка (С7) пустая. Это объясняется тем, что каждая формула обращается к последующей ячейке. В последней ячейке формулы не может быть, поскольку для нее последующей ячейки не существует. Формула, расположенная в ячейке С9, вычисляет сумму площадей трапеций.
Для положительных значений формула работает прекрасно. Однако, когда появ ляются отрицательные значения, вместе с ними появляются треугольники (кроме тра-
272 Часть П. Построение диаграмм
пеций) и ситуация значительно усложняется. Если с помощью приведенной выше формулы вычислить площадь под кривой, показанной на рис. 8.47, то результат будет равен 3,5. Ошибка очевидна.
Площадь
1.00
1.50
150
0.83
Площадь под кривой равна 4,83
Рис. 8.47. Для вычисления площади под такой кривой метод трапеций неприменим
Когда присутствуют отрицательные значения, нужна более сложная формула. Ни же приведена самая общая формула, пригодная во всех ситуациях:
= Е С Л И ( В 2 * В З > = 0 ; А В З ( ( ( В 2 + В З ) / 2 ) * ( А З - А 2 ) ) ; A B S ( ( ( В 2 ^ 2 + В 3 ^ 2 ) / ( В 2 - В З ) / 2 ) * ( А З - А 2 ) ) )
В формуле используется функция ЕСЛИ, определяющая, что нужно возвратить — пло щадь трапеции или треугольника. В примере, показанном на рис. 8.47, формула применя ется четыре раза. Первые три раза вычисляется площадь трапеции. В четвертый раз вычис ляются и суммируются площади двух треугольников, образуемых в результате пересечения оси X. Сумма площадей двух треугольников равна 0,83. Общая площадь под кривой рав на 4,83 (отрицательные значения интерпретируем "отрицательно", т.е. площадь между ли нией и осью X тоже называем "площадью под кривой").
Важно понимать, что результат вычисления площади приблизительный. В общем случае точность вычисления возрастает при увеличении количества точек данных, оп ределяющих кривую. На рис. 8.48 показаны три диаграммы, выводящие одну и ту же синусоидальную кривую. Диаграммы отличаются количеством точек и, следовательно, точностью результата. Точная площадь под синусоидой такова: 360/(0,5x7i)=229,183. Как видите, ближе всего к истинному значению результат, полученный при наиболь шем количестве точек.
Квартильные диаграммы
Для визуального обобщения данных иногда используются квартильные диаграммы. На рис. 8.49 показана квартильная диаграмма четырех групп данных. Каждая группа выводится с помощью отдельной диаграммы, высота которой изображает числовой диапазон данных (минимальное и максимальное значения). Полоски представляют персентиль-25 и 75 (т.е. границы диапазона числовых значений, в котором располо жены 50% точек — от 25 до 75%). Горизонтальная линия внутри полоски представляет медиану (т.е. персентиль-50). С помощью диаграммы такого типа пользователь может быстро визуально сравнить распределения значений нескольких фупп данных.
Глава 8. Искусные приемы создания и использования диаграмм |
273 |