- •Программа:
- •I. Линейная алгебра
- •II. Линейное программирование
- •III. Дифференциальное и интегральное исчисление.
- •IV. Дифференциальные уравнения и численные методы их решения
- •V. Аналитическая геометрия
- •VI. Функции многих переменных и теория поля.
- •VII. Элементы теории множеств
- •VIII. Теория вероятностей и математическая статистика.
- •Распределение по видам нагрузки
- •Учебный план
- •Приложение 1 Домашние задания Домашнее задание № 1. Определители.
- •Домашнее задание №2 Матрицы и операции над ними
- •Домашнее задание №3. Системы линейных алгебраических уравнений.
- •Домашнее задание №4 Область определения. Частные производные. Производная по направлению. Градиент. Дифференциал.
- •Домашнее задание №5. Производные и экстремумы функций.
- •Домашнее задание №6. Теория множеств.
- •Домашнее задание №7. Математическая логика
- •Домашнее задание №8. Теория вероятности и математическая статистика.
- •Домашнее задание №9. Сетевое планирование и управление.
- •Домашнее задание №9. Линейное программирование
- •Приложение 2
- •Семестр I Лабораторная работа №1. Макрокоманды программы Microsoft Excel 2003.
- •1. Макрокоманда: «Включение компьютера и вход в систему».
- •2. Макрокоманда: «Запуск программы Microsoft Excel».
- •3. Макрокоманда: «Выбор активного листа».
- •4. Макрокоманда: «Занесение целых чисел в ячейку».
- •5. Макрокоманда: «Занесение целых чисел в диапазон ячеек».
- •6. Макрокоманда: «Занесение десятичных дробей в ячейку».
- •7. Макрокоманда: «Занесение десятичных дробей в диапазон ячеек».
- •8. Макрокоманда: «Занесение заголовка в ячейку».
- •9. Макрокоманда: «Активизация диапазона ячеек».
- •10. Макрокоманда «Сортировка данных».
- •11. Макрокоманда: «Активизация несвязанного диапазона ячеек».
- •12. Макрокоманда: «Форматирование ширины столбца».
- •13. Макрокоманда: «Форматирование высоты строки».
- •14. Макрокоманда: «Специальная вставка – транспонирование».
- •15. Макрокоманда: «Выбор языка клавиатуры».
- •16. Макрокоманда: «Объединение ячеек».
- •17. Макрокоманда: «Добавление нового листа в рабочую книгу Excel».
- •18. Макрокоманда «Вставка символа».
- •19. Макрокоманда: «Заполнение арифметической прогрессии».
- •20. Макрокоманда: «Закрытие программы Microsoft Excel».
- •21. Макрокоманда «Создание индекса».
- •22. Макрокоманда «Выделение границ ячейки».
- •23. Макрокоманда «Центрирование данных в ячейке».
- •24. Макрокоманда: «Копирование в буфер обмена».
- •25. Макрокоманда: «Построение диаграммы».
- •26. Макрокоманда: «Занесение формул в ячейку».
- •27. Макрокоманда: «Автозаполнение - нумерация».
- •28. Макрокоманда: «Автозаполнение - формула».
- •Лабораторная работа №2. Определители 3-го порядка и их вычисление.
- •Лабораторная работа №3. Вычисление определителей 4-го порядка разложением по элементам любой строки.
- •Лабораторная работа №4. Вычисление определителей 4-го порядка разложением по элементам любого столбца.
- •Лабораторная работа №5 . Словесные алгоритмы линейной алгебры и их реализация в программе Excel.
- •Посчитайте определители следующих матриц:
- •Лабораторная работа №6. Вычисление ранга матрицы.
- •Задания для самостоятельной работы. Н айдите ранги следующих матриц: Лабораторная работа №7. Умножение матриц.
- •Это полезно знать!
- •Задания для самостоятельной работы.
- •Лабораторная работа №8. Вычисление обратной матрицы.
- •Задания для самостоятельной работы.
- •Лабораторная работа №9. Решение систем линейных уравнений по формуле Крамера.
- •Задания для самостоятельной работы.
- •Лабораторная работа № 10. Решение систем линейных уравнений в матричном виде.
- •Задания для самостоятельной работы.
- •Лабораторная работа № 11. Решение систем линейных уравнений с четырьмя неизвестными методом Гаусса.
- •Задания для самостоятельной работы.
- •Лабораторная работа № 12. Нахождение собственных значений линейного оператора.
- •Задания для самостоятельной работы.
- •Лабораторная работа № 13. Логические задачи в алгебре Буля.
- •Задания для самостоятельной работы.
- •Лабораторная работа № 14. Логические задачи в алгебре Жегалкина.
- •Если записать уравнение в виде
- •Уточнение корня методом проб.
- •Получим таблицу (рис. 15.3)
- •Уточнение корня методом половинного деления.
- •Задания для самостоятельной работы.
- •Лабораторная работа № 16. Задачи линейного программирования.
- •Задания для самостоятельной работы.
- •Семестр II Лабораторная работа № 2. Изучение числовых последовательностей
- •Задания
- •Лабораторная работа № 6. Численное дифференцирование степенной функции
- •Лабораторная работа №10. Приближенное вычисление определенных интегралов. Формула Симпсона.
- •Лабораторная работа№16. Закон устойчивости частот
- •Лабораторная работа №17. Анализ экономико-исторических явлений статистическими моделями
- •Задание
- •Список литературы
- •Дополнительная литература
Лабораторная работа№16. Закон устойчивости частот
В настоящее время отсутствует система принудительного распределения на рабочие места выпускников высших учебных заведений. Это приводит к тому, что учебные заведения, финансируемые государством, не полностью выполняют свои обязательства перед государством, по подготовке профессиональных кадров.
По-видимому, назрела необходимость в том, чтобы при отборе абитуриентов, кроме традиционных приёмных экзаменов применялись различного рода психологические тесты, позволяющие прогнозировать склонность человека к той или иной профессии.
Длительные наблюдения над людьми, рождёнными в одинаковые временные периоды года, позволило астрологам применительно к двенадцати знакам Зодиака выявить такое же число детерминант – психологических особенностей личности. Детерминант выступает как внутренний выбор человека и определяет его поведение.
Каждому знаку Зодиака, т.е. человеку, родившемуся под этим знаком, присущ один из нижеследующих типов детерминанта.
Знак Зодиака |
Детерминант |
Овен Телец Близнецы |
Целеустремленный Воля Характер |
Рак Лев Дева |
Внутренний мир Отношение к людям Семья |
Весы Скорпион Стрелец |
Противоречие Страсти Отношение к обществу |
Козерог Водолей Рыбы |
Профессиональный рост Новая формула жизни Детерминант, противостоящий детерминанту семьи. |
Основой всякого астрологического суждения служит умение компетентно идентифицировать каждый из двенадцати психологических признаков и чёткое понимание того, какие практические преимущества и неудобства их представители имеют в повседневной жизни. Для этого достаточно определить под влиянием какого знака Зодиака находится тот или иной человек. Это можно сделать, если знать положение Солнца в момент рождения человека, с помощью следующей таблицы.
Таблица №1.
Приблизительные даты вхождения Солнца в зодиакальные дома.
i |
Название знака Зодиака |
Дата |
||
Полное |
Сокращенное |
Начало |
Конец |
|
1 |
Козерог |
К |
22.12 |
19.01 |
2 |
Водолей |
Вд |
20.01 |
18.02 |
3 |
Рыбы |
Рб |
19.02 |
20.03 |
4 |
Овен |
0 |
21.03 |
19.04 |
5 |
Телец |
Т |
20.04 |
20.05 |
6 |
Близнецы |
Бл |
21.05 |
20.06 |
7 |
Рак |
Рк |
21.06 |
21.07 |
8 |
Лев |
Л |
22.07 |
22.08 |
9 |
Дева |
Д |
23.08 |
22.09 |
10 |
Весы |
Вс |
23.09 |
22.10 |
11 |
Скорпион |
Ск |
23.10 |
21.11 |
12 |
Стрелец |
Ст |
22.11 |
21.12 |
Для выявления закона устойчивости частот среди студентов экономического факультета Московского городского педагогического университета данные таблицы 1 вводились в программу Microsoft Excel, затем в эту же программу вводились списки студентов различных курсов.
Программа Microsoft Excel позволяет с помощью логических функций выделить из студенческих списков группы студентов, рождённых под тем или иным знаком Зодиака.
Данные таблицы 2 иллюстрируют результаты указанных расчётов, выполненных по спискам пяти курсов экономического факультета по состоянию на 2002-2003 учебный год. Последний столбец таблицы 2 представляет собой распределение по знакам Зодиака слушателей 3-го курса экономического факультета, обучающихся по форме Экстернат, по специальности: Государственное муниципальное управление, также по состоянию на 2002-2003 учебный год. Следует заметить, что слушатели в то же самое время работают в управленческих структурах Правительства Москвы и данные этой выборки можно сравнить с выборками студенческих групп.
Таблица №2.
Количественное распределение студентов по знакам Зодиака.
i |
Знак зодиака |
Число студентов |
|||||
1 курс |
2 курс |
3 курс |
4 курс |
5 курс |
Экстернат |
||
1 |
Козерог |
8 |
4 |
4 |
8 |
5 |
5 |
2 |
Водолей |
6 |
8 |
4 |
6 |
1 |
7 |
3 |
Рыбы |
6 |
5 |
4 |
11 |
6 |
7 |
4 |
Овен |
4 |
7 |
5 |
5 |
4 |
8 |
5 |
Телец |
2 |
3 |
6 |
6 |
7 |
9 |
6 |
Близнецы |
7 |
7 |
11 |
3 |
3 |
11 |
7 |
Рак |
5 |
6 |
3 |
6 |
6 |
12 |
8 |
Лев |
6 |
1 |
5 |
3 |
5 |
10 |
9 |
Дева |
2 |
3 |
7 |
5 |
3 |
9 |
10 |
Весы |
4 |
4 |
4 |
6 |
4 |
8 |
11 |
Скорпион |
8 |
2 |
6 |
5 |
2 |
7 |
12 |
Стрелец |
1 |
4 |
2 |
3 |
2 |
7 |
Объём выборки-. |
59 |
54 |
61 |
67 |
48 |
100 |
В таблице 2 через i обозначен номер знака Зодиака (). Теперь через nij обозначим число студентов i-го знака и j-го курса (). Общее же число студентов на j-ом курсе будем обозначать Nj.
Теперь данные таблицы 2 по распределению студентов пяти курсов по знакам Зодиака транспортируем в ячейки программы Excel. Для этого необходимо с начала заготовить на первом листе Excel названия строк и столбцов.
-
Откроем программу Microsoft Excel.
-
Щёлкнем по ячейке А1 левой клавишей мыши, тем самым выделив её. Внесём в неё запись «i»- номер знака Зодиака. Аналогично, внесём в ячейки В1, С1, D1, E1, F1 записи ni1, ni2, ni3, ni4, ni5 соответственно.
-
В ячейки с А2 по А13 числа с 1 по 12.
-
Выделим числовые данные по количеству студентов, принадлежащих к какому-либо знаку Зодиаку из таблицы 2, и скопируем их в буфер обмена, нажав на кнопке «копировать» панели инструментов «Стандартная».
-
В Excel щёлкнем по ячейке В2 правой клавишей мыши, в появившемся контекстном меню выберем «Специальная вставка». В диалоговом окне выберем «Текст». Нажмём ОК, после чего заполнится числами столбец В первого листа Excel.
-
Аналогичным образом заполняются столбцы C, D, E, F первого листа Excel (см. рис.1).
Таким образом, в столбце А будут находится номера знаков Зодиака, а в остальных из указанных столбцов - числа nij.
Рис. 1.
Для подсчёта объёма выборок по столбцам и строкам необходимо использовать операцию суммирования. Для этого:
-
Выделим ячейки В2:В14 ( знак «:» означает «все ячейки из промежутка») и нажмём на значок суммы на панели инструментов «Стандартная». Функция автоматически суммирует значения в выделенной области. Нажмём Enter.
-
Выделим ячейку В14. Рамка выделения имеет в нижнем правом углу небольшой квадратик. Наведём на него курсор, он примет вид креста. Нажмём левую клавишу мыши и растянем рамку до F14. Ячейки заполнятся результатами вычислений. Эта операция носит название «Автозаполние».
-
Аналогично просуммируем числа по строкам с применением операции автозаполнения.
-
Выделим ячейку G14 и нажмём на значок суммы . Выделится столбец G2:G13 – функция предложила вариант суммирования, который нам и необходим. Нажмём Enter.
-
Внесём необходимые дополнительные записи: в ячейку А14 введём «Nj», а в G1 «ni» (см. рис.2).
Рис. 2.
Суммирование по строкам данных, представленных на рисунке 1, привело к заполнению столбца G. Здесь числа ni определяют распределение по знакам Зодиака всех студентов факультета, объединённых в единую группу, численность которой N=289.
Для расчета частот необходимо использовать следующие формулы
; (1)
Здесь частота появления i-го знака среди студентов j-го курса, а - частота появления i-го знака среди студентов всего факультета.
Чтобы реализовать формулу (1) для подсчёта частоты , перейдём на лист2. В столбец А1:А13 введём обозначения, аналогичные таблице на первом листе, а в строку В1:G1 обозначения частоты Pi1, Pi2, Pi3, Pi4, Pi5, Pi соответственно столбцам.
Введём в ячейку В2 формулу (1), используя данные, размещённые на «Лист1». Для этого необходимо:
-
выделить ячейку, нажать на клавиатуре знак «=»;
-
перейти на Лист1 и выделить ячейку В2;
-
нажать клавишу деления “/” на клавиатуре;
-
выделить ячейку В14, содержащую значение N, перейти обратно на Лист2. Нажать Enter. В ячейке появится значение частоты. Теперь, выделяя ячейку В2, в строке формул появляется запись: «=Лист1!В2/Лист1!В14».
Для того чтобы заполнить все ячейки таблицы значениям, необходимо применить операцию автозаполнения ячеек.
-
Выделим ячейку В2, и внесём в формулу между знаком «В» и «14» символ $, который при автозаполнении не даст меняться параметру, стоящему после него (рис.3). Нажмём Enter. Рис. 3.
-
Используя автозаполнение, внесем формулы во все ячейки таблицы. Таблица примет вид (рис.4):
Рис. 4.
Для определения номера «i» знака Зодиака, частоты которого относительно постоянны на всех курсах, необходимо для каждого знака вычислить следующую величину:
(2).
На втором листе Excel в ячейку Н1 запишем «» (меню Вставка – Объект – Microsoft Equation). В ячейку Н2 введём формулу: «=ABS(СУММ(B2:F2)-5*G2)». Нажмём Enter. «ABS» - (латинские буквы) функция Excel, возвращающая абсолютное значение числа (модуль), а «СУММ(B2:F2)-5*G2» преобразованное выражение, стоящее под знаком модуля в формуле (2). Применим автозаполнение и внесём формулу в оставшиеся ячейки (рис.5). Теперь, для автоматического выявления минимального значения применим функцию «МИН» из категории статистических функций Excel.
Рис. 5.
-
Выделим ячейку Н14, внесём в строку формул запись: «=МИН(H2:H13)»; нажмём Enter.
-
В качестве варианта этой операции можно использовать мастер функций Excel. Выделив ячейку Н14, нажмём кнопку на панели инструментов. В строке «Категория» выберем «Статистические». В меню функций выберем «МИН». Нажмём ОК. В качестве аргумента «Число 1» укажем интервал Н2:Н12 (можно просто его выделить на поле рабочего листа). Нажмём ОК(рис. 6).
Рис. 6.
Результат можно прочесть на поле диалогового окна. Им оказалось число 0,00029. В столбце Н это число находится в ячейке Н11, что соответствует номеру i=10 знака. Этим номером согласно таблице 1 помечен знак Весы. Следовательно, знак Весы обладает законом устойчивости частот для студентов, обучающихся на экономическом факультете.
Вернёмся к данным таблицы 2. Здесь в последнем столбце представлено количественное распределение по знакам Зодиака слушателей Экстерната. Для обработки этих данных введём дополнительные обозначения: - число слушателей, относящихся к i-ому знаку Зодиака Nic, - суммарное число слушателей экстерната; - частота появления i-го знака среди слушателей.
Для переноса данных по экстернату в программу Excel перейдём на лист3. Внесём обозначения столбцов новой таблицы. В ячейку А1- «i», в В1 – «nic», в С1 – «Pic». Столбец А2:А13 должен содержать значение i с 1 по 12, В2-В13 – значение числа слушателей экстерната определённого знака Зодиака. Вычислим:
-
Общее число слушателей экстерната:
-
Выделим ячейку В14 и нажмём на значок суммы на панели инструментов «Стандартная». Нажмём Enter.
-
Внесём в ячейку А14 запись «Nic»
Частоты появления знаков Зодиака среди слушателей экстерната:
-
Внесём в ячейку С2 формулу: «=В2/B$14» для подсчёта частоты. Нажмём Enter.
-
Применим автозаполнение и внесём формулы в С3:С13.
Результаты указанных расчетов иллюстрирует рис. 7. Здесь, в ячейке В14 находится число =100; в столбце А – номера знаков и, наконец, в столбце С – частоты. Таким образом, данные столбцов А и С представляют ряд распределения частоты появления определённого знака Зодиака среди слушателей экстерната.
Чтобы произвести сравнение ряда распределения слушателей экстерната с аналогичным рядом распределения студентов j-го курса, введём величину
(3),
Определяющую меру различия указанных рядов в пределах данного знака. В формуле (3), как и ранее, i - номер знака, а j – номер курса.
Для определения суммарного критерия различия рассматриваемых рядов в формуле (3) необходимо произвести суммирование по всем знакам Зодиака для конкретного курса, т.е. будем иметь:
(4)
Для расчёта по формулам (3) и (4):
-
Внесём на листе 3 в строку D1:Н1 обозначения столбцов: , , , .
-
В ячейку С2 внесём формулу: «=(Лиcт2!B2-ЛиcтЗ!$C2)^2», в качестве реализации (3). Это делается аналогично тому, как вносили формулу (1). Применив автозаполнение, занесём формулы в оставшиеся ячейки D2:H13.
-
Произведём суммирование по столбцам, содержащим значения.
-
Выделив D14, нажмём на значок суммы . Нажмём Enter. Применив автозаполнение, внесём формулы суммирования в Е14:Н14. Внесём в С14 запись «Sj». На рисунке 7 числовые значения Sj оказались в строке под номером 14.
Теперь определим значение j, которому соответствует минимальное
значение . Этим самым определим курс, частоты которого в максимальной степени близки к соответствующим частотам появления знаков Зодиака среди слушателей экстерната. Для определения минимального значения Sj:
-
внесём в G15 запись «Мин(Sj)».
-
Выделим ячейку H15 и внесём в неё формулу: «=МИН(В14:Н14)». Нажмём Enter.
Это число оказалось равным 0,01365, и оно располагается в ячейке F14 (рис. 7).
Рис. 7.
Из этих вычислений следует, что студенты 3-го курса по своим психологическим свойствам отличаются в меньшей степени от слушателей экстерната по сравнению со студентами других курсов.
Заметим, что слушатели экстерната в настоящее время являются государственными служащими, т.е. по своим психологическим свойствам они удовлетворяют современным требованиям, предъявляемым к работникам управленческих структур. Следовательно, студенты 3-го курса по сравнению со студентами других курсов в большей мере удовлетворяют указанным требованиям.
Из сравнения рядов распределения частот с рядом можно в пределах каждого курса вычислить количество студентов в процентах потенциально способных пойти на работу в муниципальные управленческие структуры. Для этого воспользуемся следующим алгоритмом. Если >, то относительное число рабочих мест для студентов определённого знака в данной сфере будет равным. В противном случае, когда <, число рабочих мест избыточно, и все студенты данного знака Зодиака могут быть трудоустроены. В формульном виде этот алгоритм представляется так:
(5)
Здесь через zij обозначено относительное число студентов знака i и j-го курса потенциально готовых пойти на работу в муниципальные структуры.
Для получения относительного числа zj студентов j-го курса потенциально способных пойти на работу в муниципальные структуры, необходимо произвести суммирование чисел zij по всем знакам Зодиака. В результате чего будем иметь формулу:
(6)
Напомним, что данные рисунка 5 находятся на листе 2 программы Excel, а (рис.7) на Листе 3. Теперь для расчёта по формулам (5) и (6):
-
Перейдём на четвёртый лист в Excel. Внесём в ячейку А1 запись «i», в столбец А2:А13 значения с 1 по 12. В строку В1: F1 названия столбцов с Zi1 по Zi5.
-
Выделим ячейку В2 и внесём в неё формулу: =МИН(Лист2!B2;Лист3!$C2). Нажмём Enter. Применим автозаполнение и внесём формулы в оставшиеся ячейки таблицы.
-
Внесём в А14 запись «Zj». Выделим В14 и нажмём значок суммы . Нажмём Enter. С помощью автозаполнения внесём формулы в С14:F14. Таким образом получили значение Zj для нашего случая (рис.8).
После этого:
-
Перейдём на лист5. В ячейку А1 внесём запись «j», в А2:А5 числа с 1 по 5. В ячейку В1 «Sj», в С1 «Zj», в D1 слово «Проценты».
-
Перейдём на лист3. Выделим строку D14:Н14 и нажмём на значок копирования на панели инструментов «Стандартная». Возвратимся на лист5. Щёлкнем по ячейке В2 правой кнопкой мыши и в появившемся контекстном меню выберем «Специальная вставка».
-
В появившемся окне щёлкнем на надписи «Значения», поставим галочку напротив «Транспонировать». Нажмём ОК(рис.9).
Рис.
8
Р ис. 8.
Рис. 9.
-
Аналогично внесём в таблицу значения Zj из листа4.
-
Для определения процента потенциальных работников для сферы управления, внесём в ячейку D2 формулу: «=C2*100». Нажмём Enter. Применим автозаполнение для ячеек D3:D6 (рис.10).
Р ис. 10.
Данные рисунка 10 (столбец D) определяют процент студентов j-го курса экономического факультета МГПУ (по состоянию на 2002-2003 учебный год) потенциально готовых занять вакантные места в муниципальных структурах г. Москвы. Здесь же (столбец В) приведены значения Sj. Оказалось, что чем меньше число Sj , то тем больший процент студентов готовых работать в муниципальных структурах. Это обстоятельство доказывает справедливость алгоритма (5)-(6), так как чем меньше Sj тем в большей мере психологические признаки студентов совпадают с этими же признаками служащих муниципальных структур.