Excel_w_zastosowaniach_inzynieryjnych_excinz.pdf

(409 KB) Pobierz
Excel w zastosowaniach inżynieryjnych
Excel w zastosowaniach
Autor: Zbigniew Smogur
ISBN: 83-7197-641-0
Stron: 168
Wydawnictwo Helion
ul. Koľciuszki 1c
44-100 Gliwice
tel. 032 230 98 63
e-mail: helion@helion.pl
Poznaj ukryte moŃliwoľci Excela
¤ Jak tworzyě diagramy, wykresy i tabele?
¤ W jaki sposb wykorzystywaě w Excelu algorytmy numeryczne?
¤ Jak przeprowadziě zĀoŃone analizy statystyczne?
Excel 2003 to narzķdzie, z ktrym zetknĴĀ siķ chyba kaŃdy uŃytkownik komputera. Ten
arkusz kalkulacyjny stanowiĴcy element pakietu biurowego MS Office wykorzystywany
jest w firmach, szkoĀach, organizacjach i przez uŃytkownikw prywatnych. Za jego
pomocĴ wystawiane sĴ faktury, przygotowywane zestawienia, wykresy, listy danych
i inne dokumenty. Jednak Excel nie jest programem przeznaczonym tylko dla
handlowcw i finansistw. To takŃe potķŃne narzķdzie dla inŃynierw, projektantw
i naukowcw, ktrzy z pewnoľciĴ doceniĴ jego moŃliwoľci przeprowadzania nawet
najbardziej zĀoŃonych obliczeĺ, symulacji i analiz.
â Excel w zastosowaniach inŃynieryjnych Ò to ksiĴŃka, dziķki ktrej dowiesz siķ, w jaki
sposb wykorzystaě wszystkie niesamowite moŃliwoľci tego programu. CzytajĴc jĴ,
nauczysz siķ tworzyě wykresy, przeprowadzaě analizy trendw, rozwiĴzywaě rwnania
liniowe, nieliniowe i rŃniczkowe za pomocĴ algorytmw numerycznych oraz korzystaě
z moduĀu Solver. Dowiesz siķ, w jaki sposb wykonywaě obliczenia statystyczne przy
uŃyciu Analysis Toolpak oraz automatyzowaě dziaĀanie programu z wykorzystaniem
makropoleceĺ i jķzyka VBA. Przeczytasz ponadto o moŃliwoľciach wspĀpracy Excela
z innymi aplikacjami.
¤ Tworzenie zĀoŃonych formuĀ obliczeniowych
¤ Wykresy i diagramy
¤ PrzybliŃanie i szacowanie wartoľci za pomocĴ regresji liniowej i wielomianowej
¤ Algorytmy caĀkowania i rŃniczkowania numerycznego
¤ RozwiĴzywanie rwnaĺ i ukĀadw rwnaĺ
¤ Obliczenia na szeregach liczbowych
¤ Analiza statystyczna
¤ Makropolecenia i VBA
¤ Wymiana danych z innymi programami
Wykorzystaj w swojej pracy potķŃne moŃliwoľci Excela
inŃynieryjnych
431352324.002.png 431352324.003.png 431352324.004.png 431352324.005.png
Spis treści
Wstęp ............................................................................................... 7
Rozdział 1. Wprowadzenie i przedstawienie możliwości ............................................ 9
1.1. Precyzja, zakres liczb, błędy i dostępne funkcje .......................................................... 9
1.2. Zaokrąglanie wyników i wartości .............................................................................. 11
1.3. Dostępne operatory i funkcje ..................................................................................... 12
1.4. Funkcje dodatku Analysis ToolPak ........................................................................... 28
1.5. Inne narzędzia wykorzystywane w obliczeniach
oraz zastosowaniach inżynieryjnych i naukowych ................................................... 31
1.6. Podsumowanie ........................................................................................................... 31
1.7. Zadania do samodzielnego wykonania ...................................................................... 32
Rozdział 2. Praca z tabelami i formułami ............................................................ 33
2.1. Używanie w formułach obliczeniowych odwołań do komórek i zakresów ............... 34
2.2. Używanie w formułach obliczeniowych nazw komórek i nazw zakresów ................ 35
2.3. Obliczanie listy wartości zakresów ............................................................................ 37
2.4. Śledzenie formuł. Pokazywanie formuł ..................................................................... 39
2.5. Tworzenie tabel ze skopiowanymi formułami i (lub) wartościami ............................ 40
2.6. Praca z tabelami przestawnymi .................................................................................. 41
2.7. Podsumowanie ........................................................................................................... 45
2.8. Zadania do samodzielnego wykonania ...................................................................... 46
Rozdział 3. Wykresy, czyli najlepszy sposób prezentowania danych ..................... 47
3.1. Wykresy najczęściej używane w zastosowaniach inżynieryjnych ............................. 49
3.1.1. Wykresy kolumnowe ....................................................................................... 49
3.1.2. Wykresy słupkowe ........................................................................................... 50
3.1.3. Wykresy liniowe .............................................................................................. 50
3.1.4. Wykresy typu X Y ........................................................................................... 52
3.2. Pozostałe typy wykresów Excela ............................................................................... 55
3.2.1. Wykresy warstwowe ........................................................................................ 55
3.2.2. Wykresy pierścieniowe .................................................................................... 55
3.2.3. Wykresy radarowe ........................................................................................... 55
3.2.4. Wykresy powierzchniowe ................................................................................ 55
3.2.5. Wykresy giełdowe ........................................................................................... 56
3.2.6. Wykresy bąbelkowe ......................................................................................... 56
3.3. Wykresy przestawne w Excelu .................................................................................. 56
3.4. Formatowanie i uatrakcyjnianie wykresów ................................................................ 58
3.5. Podsumowanie ........................................................................................................... 61
4
Excel w zastosowaniach inżynieryjnych
Rozdział 4. Dopasowywanie krzywych ................................................................ 63
4.1. Regresja liniowa ........................................................................................................ 63
4.2. Regresja wykładnicza ................................................................................................ 68
4.3. Linie trendu ................................................................................................................ 69
4.4. Interpolacja liniowa ................................................................................................... 72
4.5. Podsumowanie ........................................................................................................... 74
4.6. Zadania do samodzielnego wykonania ...................................................................... 74
Rozdział 5. Całkowanie i różniczkowanie numeryczne ......................................... 75
5.1. Funkcje różniczkowe w ujęciu numerycznym ........................................................... 76
5.1.1. Typy funkcji obliczających różnicę ................................................................. 76
5.1.2. Błędy obliczeń ................................................................................................. 77
5.1.3. Przykłady obliczania funkcji różniczkowych .................................................. 77
5.2. Całkowanie numeryczne ............................................................................................ 79
5.2.1. Wybrane metody całkowania numerycznego .................................................. 79
5.2.2. Całki niewłaściwe ............................................................................................ 80
5.2.3. Przykłady całkowania numerycznego .............................................................. 81
5.3. Podsumowanie ........................................................................................................... 83
5.4. Zadania do samodzielnego wykonania ...................................................................... 83
Rozdział 6. Rozwiązywanie równań ..................................................................... 85
6.1. Rozwiązywanie równań liniowych ............................................................................ 85
6.2. Rozwiązywanie równań nieliniowych ....................................................................... 87
6.2.1. Metoda kolejnych przybliżeń ........................................................................... 87
6.2.2. Metoda spadku względem współrzędnych ....................................................... 89
6.2.3. Metoda Newtona .............................................................................................. 91
6.3. Narzędzie Solver i Szukaj wyniku ............................................................................. 92
6.4. Podsumowanie ........................................................................................................... 95
6.5. Zadania do samodzielnego wykonania ...................................................................... 95
Rozdział 7. Rozwiązywanie układów równań ....................................................... 97
7.1. Rozwiązywanie równań różniczkowych metodą macierzy ........................................ 98
7.2. Rozwiązywanie układów równań za pomocą iteracji Gaussa-Seidla ....................... 100
7.3. Rozwiązywanie układów równań przy wykorzystaniu narzędzia Solver ................. 103
7.4. Podsumowanie ......................................................................................................... 105
7.5. Zadania do samodzielnego wykonania .................................................................... 105
Rozdział 8. Równania różniczkowe ................................................................... 107
8.1. Rozwiązywanie równań różniczkowych metodą szeregów Taylora ........................ 107
8.2. Rozwiązywanie równań różniczkowych metodą Eulera .......................................... 108
8.3. Rozwiązywanie równań różniczkowych metodą Rungego-Kutty ............................ 110
8.4. Rozwiązywanie cząstkowych równań różniczkowych ............................................ 111
8.4.1. Eliptyczne cząstkowe równania różniczkowe ................................................ 112
8.4.2. Paraboliczne cząstkowe równania różniczkowe .............................................. 112
8.4.3. Hiperboliczne cząstkowe równania różniczkowe .............................................. 113
8.5. Podsumowanie ......................................................................................................... 113
Rozdział 9. Sumowanie szeregów liczbowych .................................................... 115
9.1. Wybrane funkcje wbudowane Excela do obliczania szeregów liczbowych ............. 116
9.2. Iteracyjne obliczanie szeregów liczbowych ............................................................. 118
9.3. Podsumowanie ......................................................................................................... 121
9.4. Zadania do samodzielnego wykonania .................................................................... 121
Spis treści
5
Rozdział 10. Analiza statystyczna i probabilistyka ............................................ 123
10.1. Informacje wstępne .............................................................................................. 124
10.2. Obliczanie wartości prawdopodobieństwa ........................................................... 124
10.3. Rozkłady w Excelu .............................................................................................. 125
10.3.1. Rozkład normalny .................................................................................... 126
10.3.2. Rozkład Poissona ..................................................................................... 127
10.4. Inne zagadnienia związane ze statystyką i probabilistyką ................................... 129
10.4.1. Średnia ..................................................................................................... 129
10.4.2. Mediana ................................................................................................... 130
10.4.3. Moda ........................................................................................................ 130
10.4.4. Wariancja ................................................................................................. 130
10.4.5. Odchylenie standardowe .......................................................................... 131
10.4.6. Inne wartości statystyki ............................................................................ 131
10.4.7. Przykład ................................................................................................... 131
10.5. Narzędzia pakietu Analysis ToolPak ................................................................... 133
10.6. Podsumowanie ..................................................................................................... 135
10.7. Zadania do samodzielnego wykonania ................................................................ 136
Rozdział 11. Makra i Visual Basic for Applications ........................................... 137
11.1. Nagrywanie i edytowanie makr ........................................................................... 138
11.2. Przegląd i możliwości języka Visual Basic for Applications ............................... 141
11.2.1. Tworzenie funkcji i procedur ................................................................... 141
11.2.2. Odwołania do komórek ............................................................................ 142
11.2.3. Zmienne i stałe ......................................................................................... 143
11.2.4. Zapis matematyczny ................................................................................ 145
11.2.5. Odczytywanie danych z pliku i zapisywanie do niego ............................. 146
11.2.6. Pętle i instrukcje warunkowe ................................................................... 147
11.2.7. Inne mechanizmy ..................................................................................... 150
11.3. Przykładowa funkcja języka Visual Basic for Applications ................................ 151
11.4. Analiza kodu ........................................................................................................ 154
11.5. Podsumowanie ..................................................................................................... 155
11.6. Zadania do samodzielnego wykonania ................................................................ 156
Podsumowanie ............................................................................. 157
Skorowidz ................................................................................... 159
Rozdział 5.
Całkowanie
i różniczkowanie
numeryczne
Całkowanie i różniczkowanie numeryczne to nic innego jak aproksymacja całek i po-
chodnych analitycznych. Nie są one częstymi operacjami przeprowadzanymi przy uży-
ciu komputerów. Zazwyczaj wykonywane są na funkcjach analitycznych i nie ma po-
trzeby obliczania ich metodami numerycznymi. Jednakże nie są one zupełnie bezużyteczne.
Świetnie sprawdzają się wówczas, gdy funkcja ma postać dyskretną (jest zbiorem poje-
dynczych wartości) lub gdy bardzo trudno obliczyć całkę lub różniczkę przy użyciu stan-
dardowych metod analitycznych.
W Excelu można zastosować numeryczne całkowanie i różniczkowanie zarówno
w postaci aplikacji pisanych w języku VBA, jak i korzystając ze zwyczajnych, wbu-
dowanych mechanizmów, w jakie są wyposażone arkusze. W rozdziale tym skupimy
się jedynie na standardowych mechanizmach Excela, które pozwalają na obliczanie całek
i różniczek.
Pliki referencyjne
Wszystkie przykłady zamieszczone w tym rozdziale dostępne są na serwerze pod adresem
ftp://ftp.helion.pl/przyklady/excinz.zip . Po rozpakowaniu archiwum należy znaleźć plik o nazwie
Roz_5.xlsx . Ponadto archiwum zawiera plik Odp_5.xlsx z odpowiedziami do pytań kontrolnych
znajdujących się na końcu tego rozdziału.
431352324.001.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin