Решение уравнений в программе Microsoft excel

Одна из наиболее актуальных проблем компьютерного обучения – проблема отбора и использования педагогически целесообразных обучающих программ.

При изучении отдельных тем и решении некоторых задач на уроках математики в старших классах громоздкие вычисления как, например, при решении уравнений методом деления отрезка пополам или методом последовательных приближений, затмевают существо математической задачи, не дают увидеть красоту, рациональность применяемого метода решения.

В данной статье я представила те задачи, решение которых с помощью MS EXCEL позволяет получить наглядное, доступное для понимания учащимися решение, показать его логику, рациональность. Попутно учащиеся получают устойчивые навыки работы с программой.

Нахождение корней уравнения с помощью подбора параметра Пример 1.

Пусть известно, что в штате больницы состоит 6 санитарок, 8 медсестер, 10 врачей, 3 заведующих отделениями, главный врач, заведующий аптекой, заведующая хозяйством и заведующий больницей. Общий месячный фонд зарплаты составляет 1000 000 условных единиц. Необходимо определить, какими должны быть оклады сотрудников больницы.

Решение уравнений с помощью Excel

Решение такой задачи можно искать методом перебора. Однако в лучшем случае на это уходит много времени. Можно предложить другой способ решения. В EXCEL он реализован как поиск значения параметра формулы, удовлетворяющего ее конкретному значению.

Построим модель решения этой задачи. За основу возьмем оклад санитарки, а остальные оклады будем вычислять, исходя из него: во столько-то раз или на столько-то больше. Говоря математическим языком, каждый оклад является линейной функцией от оклада санитарки: Ai*С+Вi, где С – оклад санитарки; Аi и Вi – коэффициенты, которые для каждой должности определяют следующим образом:

– медсестра получает в 1,5 раза больше санитарки (А2=1,5; В2=0);

– врач – в 3 раза больше санитарки (А3=3; В3=0);

– заведующий отделением – на 30 y. e. больше, чем врач (А4=3; B4=30);

– заведующий аптекой – в 2 раза больше санитарки (А5=2; В5=0);

– заведующий хозяйством – на 40 y. e. больше медсестры (А6=1,5; В6=40);

– заведующий больницей – на 20 y. e. больше главного врача (А8=4; В8=20);

– главный врач – в 4 раза больше санитарки (А7=4; В7=0);

Зная количество человек на каждой должности, нашу модель можно

где N1 – число санитарок, N2 – число медсестер и т. д.

В этом уравнении нам известны A1. . . A8, B1. . . B8 и N1. . . N8, а С неизвестно. Анализ уравнения показывает, что задача вычисления заработной платы свелась к решению линейного уравнения относительно С. Предположим, что зарплата у санитарки 150,00 y. e.

Введите исходные данные в рабочий лист электронной таблицы, как показано ниже.

В столбце D вычислите заработную плату для каждой должности. Например, для ячейки D4 формула расчета имеет вид =B4*$D$3+C4.

В столбце F вычислите заработную плату всех работников данной должности. Например, для ячейки F3 формула расчета имеет вид =D3*E3.

Как найти корни уравнения в Excel с помощью Подбора параметра

В ячейке F11вычислите суммарный фонд заработной платы больницы. Рабочий лист электронной таблицы будет выглядеть, как показано ниже.

Чтобы определите оклад санитарки так, чтобы расчетный фонд был равен заданному надо:

1. Активизировать команду Подбор параметра во вкладке Данные / Работа с данными /Анализ «Что, если»;

2. В поле «Установить в ячейке» появившегося окна ввести ссылку на ячейку F11, содержащую формулу;

3. В поле «Значение» набрать искомый результат 1000000;

4. В поле «Изменяя значение ячейки» ввести ссылку на изменяемую ячейку D3 и щелкните на кнопке ОК.

Анализ задачи показывает, что с помощью Excel можно решать линейные уравнения. Конечно, такое уравнение может решить любой школьник. Однако, благодаря этому простому примеру стало, очевидным, что поиск значения параметра формулы, удовлетворяющего ее конкретному значению, – это не что иное, как численное решение уравнений. Другими словами, используя Excel, можно решать любые уравнения с одной переменной.

Приложение 1

Задание для учащихся:

Составить несколько вариантов штатного расписания с использованием функции Подбор параметра и оформить их в виде таблицы:

– Изменить количество сотрудников на различных должностях;

– Подобрать зарплату санитарки в новых условиях;

– Составить таблицу нескольких вариантов штатного расписания.

Рассмотрим еще один пример нахождения корней уравнения с помощью подбора параметра. При решении этого уравнения используется также метод последовательных приближений. Учащиеся в классах с углубленным изучением математики знакомы с этим методом. Поэтому, чтобы этот пример был доступен для других учащихся, предлагаю краткую теорию этого метода.

Пусть дано уравнение, записанное в виде x=F(x). Выбирают некоторое начальное приближение x1 и подставляют его вместо x в F(x). Полученное значение x2=F(x1) этой функции считают вторым приближением. Далее находят третье приближение по формуле x3=F(x2) и так далее.

Таким образом, получаем последовательность x1, x2, x3,…, xn,… чисел, имеющая предел α. Тогда если функция F(x) непрерывна, из равенства xn+1=F(xn) получаем α=F(α). Это означает, что α является решением уравнения x=F(x).

Пример 2.

Пусть нам дан многочлен третьей степени:

Так как мы ищем корни полинома третьей степени, то имеются не более трех вещественных корней. Для нахождения корней их первоначально надо локализовать, то есть найти интервалы, на которых они существуют. Такими интервалами локализации корней могут служить промежутки, на концах которых функция имеет противоположный знак. С целью нахождения интервалов, на концах которых функция изменяет знак, необходимо построить ее график или протабулировать ее. Составим таблицу значений функции на интервале [-1;1] с шагом 0,2. Для этого необходимо:

1. Ввести в ячейку A2 значение -1, а в ячейку A3 значение -0,8.
2. Выбрать диапазон A2:A3, расположить указатель мыши на маркере заполнения этого диапазона и протянуть его на диапазон A4:A12, аргумент протабулирован.
3. В ячейку B2 ввести формулу:

1. Выбрать ячейку B2. Расположить указатель мыши на маркере заполнения этой ячейки и протянуть его на диапазон B3:B12. Функция также протабулирована.

Источник: www.infobraz.ru

Квадратное уравнение в Excel

В этой статье вы узнаете как решить квадратное уравнение в Excel на конкретном примере. Подробно разберем решение несложно задачи с картинками.

Ход решения

Запустим программу Microsoft Office Excel. Я пользуюсь 2007 версией. Для начала объединим ячейки A1:A5 и запишем в них формулу квадратного уравнения в виде ax2+bx+c=0.Далее нам нужно возвести x в квадрат, для этого нужно сделать цифру 2 надстрочным интервалом. Выделим двойку и нажмем правой кнопкой мыши.

Получим формулу вида ax 2 +bx+c=0

В ячейке A2 введем текстовое значение a= , в ячейке A3 b= и в ячейке A4 с= соответственно. Эти значения будут вводиться с клавиатуры в следующих ячейках (B2,B3,B4).

Введем текст для значений, которые будут считаться. В ячейке C2 d=, C3 x1= C4 x2=. Подстрочный интервал для xсделаем аналогично надстрочному интервалу в x 2

Перейдем к вводу формул для решения

Дискриминант квадратного трехчлена равен b 2 -4ac

В ячейку D2 введем соответствующую формулу для возведения числа во вторую степень:

Квадратное уравнение имеет два корня, в случае если дискриминант больше нуля. В ячейку C3 введем формулу для x1

Для расчета x2 введем похожую формулу, но со знаком плюс

Соответственно при введенных значениях a,b,c сначала считается дискриминант, если его значения меньше нуля выводится сообщение «Корней нет», иначе получаем значения x1 и x2.

Защита листа в Excel

Нам нужно защитить лист, на котором мы производили расчеты. Без защиты нужно оставить ячейки, в которые можно вводить значения a,b,c, то есть ячейки B2 B3 B4. Для этого выделим данный диапазон и зайдем в формат ячеек, перейдем во вкладку Рецензирования, Защитить лист и уберем флажок с позиции Защищаемая ячейка. Нажмем кнопку OK, подтвердив внесенные изменения.

Этот диапазон ячеек будет не защищен при защите листа. Выполним защиту листа, для этого перейдем на вкладку Рецензирование пункт Защита листа. Пароль наберем 1234. Нажмем OK.

Теперь мы сможем изменять значения ячеек B2,B3,B4. При попытке изменения других ячеек мы получим сообщение следующего содержания: «Ячейка или диаграмма защищена от изменений. А так же совет по снятию защиты.

Так же вас может заинтересовать материал как закрепить область в Экселе.

Источник: abuzov.ru

Решение уравнений в Microsoft Excel
презентация к уроку

Решение уравнения в Microsoft Excel x^3-8x-3=0 разными методами: графическим методом, методом половинного деления , хорд, касательных, простой итерации.

Скачать:

ВложениеРазмер

Решение уравнений в Microsoft Excel	1.01 МБ

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Решение уравнений в Microsoft Excel Выполнила Соколова М.А.

Вариант № 13 индивидуального расчетного задания Найдите приближенное значение уравнения с точностью 0,001 Представьте графически поставленную задачу;

Состав задания: Ознакомиться с теоретической частью задания; Провести расчет для своего варианта индивидуального задания в Microsoft Excel Оформить презентацию в Ms Power Point , включающую: § постановку задачи; § алгоритм расчета; § таблицу с расчетом из Ms Excel , график исходной функции; результат расчета и его анализ.

Постановка задачи: Пусть дано уравнение f(x) = 0, (a, b) — интервал, на котором f(x) имеет единственный корень. Нужно приближенно вычислить этот корень с заданной точностью. Примечание: Заметим, что если f(x) имеет k корней, то нужно выделить соответственно k интервалов.

Общая постановка задачи. Найти действительные корни уравнения f ( x ) =0 , где f ( x ) –алгебраическая или трансцендентная функция. Точные методы решения уравнений подходят только к узкому классу уравнений ( квадратные, биквадратные, некоторые тригонометрические, показательные, логарифмические) Задача численного нахождения корней уравнения состоит из двух этапов: 1.Отделение(локализация) корня; 2.Приближенное вычисление корня до заданной точности (уточнение корней)

6 Уточнение корня . Если искомый корень уравнения f(x)=0 , отделен, т.е. определен отрезок [ a , b ], на котором существует только один действительный корень уравнения, то далее необходимо найти приближенное значение коня с заданной точностью. Такая задача называется уточнения корня. Уточнения корня можно производить различными методами: 1)Метод половинного деления(бисекции); 2)Метод итераций; 3)Метод хорд(секущих); 4)Метод касательных(Ньютона); 5)Комбинированные методы.

индивидуальное расчетное задание Дано: Найти: Отделить корень заданного уравнения, пользуясь графическим методом, и вычислите один корень с точностью 0,001 при помощи программы Microsoft Excel

Графический метод: Для отделения корней уравнения естественно приме­нять графический метод. График функции у = f ( х ) с уче­том свойств функции дает много информации для опре­деления числа корней уравнения f ( х ) = 0. До настоящего времени графический метод предлага­лось применять для нахождения грубого значения корня или интервала, содержащего корень, затем применять итерационные методы, т. е. методы последовательных приближений для уточнения значения корня. С появле­нием математических пакетов и электронных таблиц ста­ло возможным вычислять таблицы значений функции с любым шагом и строить графики с высокой точностью. Это позволяет уточнять очередной знак в приближенном значении корня при помощи следующего алгоритма: 1) если функция f ( x ) на концах отрезка [ а , b ] значения разных принимает значения разных знаков то делим отрезок на 10 равных частей и находим ту часть, которая содержит корень (таким способом мы можем уменьшить длину отрезка, содержащего корень, в 10 раз); 2) повторим действия предыдущего пункта для полу­ченного отрезка. Этот процесс можно продолжать до тех пор, пока длина отрезка не станет меньше заданной погрешности.

Метод половинного деления: Постановка задачи: Пусть дано уравнение f(x) = 0, (a, b) — интервал, на котором f(x) имеет единственный корень. Нужно приближенно вычислить этот корень с заданной точностью. Примечание: Заметим, что если f(x) имеет k корней, то нужно выделить соответственно k интервалов. Метод половинного деления или дихотомии ): Метод основан на той идее, что корень лежит либо на середине интервала (a, b) , либо справа от середины, либо — слева, что следует из существования единственного корня на интервале (a, b) . Алгоритм для программной реализации: а:=левая граница b:= правая граница m:= ( a+b )/2 середина определяем f(a) и f(m) если f(a)*f(m) e повторяем , начиная с пункта2 m- искомый корень.

Расчет уравнения по методу половинного деления:

Метод простой итерации: Смысл метода простой итерации состоит в том, что мы представляем уравнение f(x) в виде и по формуле будем строить итерации, которые сходятся к искомому корню с интересующей степенью точности, но тут есть проблемы: возможно f(x) очень сложно представить в таком виде, да и не факт, что любая будет строить сходящиеся итерации, поэтому алгорим сводится к тому, чтобы оптимально найт и . Подготовка: Ищем числа m и M такие, что на (a, b) ; Представляем , где ; Алгоритм: 1. Выбираем х 0 из (a, b) ; 2.Вычисляем ; 3.Проверяем условие , где q=(M-m)/( M+m ) ; 4.Если оно ложно, то переходим к пункту 7; 5. х 0 =х 1 ; 6.Переходим к пункту 2 ; 7. х 1 –искомый корень.

Расчет уравнения по методу простой итерации:

Метод хорд Метод хорд заключается в замене кривой у = f ( x ) отрезком прямой, проходящей через точки ( а , f ( a )) и ( b , f ( b )) . Абсцисса точки пересечения прямой с осью ОХ принимается за очередное приближение. Чтобы получить расчетную формулу метода хорд, за­пишем уравнение прямой, проходящей через точки ( a , f ( a )) и ( b , f ( b )) и, приравнивая у к нулю, найдем х : Алгоритм метода хорд : 1) П усть k = 0; 2) В ычислим следующий номер итерации: k = k + 1. Найдем очередное k -e приближение по формуле: x k = a — f ( a )( b — a )/( f ( b ) — f ( a )). Вычислим f ( x k ); 3) Е сли f ( x k )= 0 (корень найден), то переходим к п. 5. Если f ( x k ) × f ( b )>0, то b = x k , иначе a = x k ; 4) Е сли |x k – x k -1 | > ε , то переходим к п. 2; 5) В ыводим значение корня x k ; 6) К онец.

Расчет уравнения по методу хорд:

Метод касательных В точке пересечения касательной с осью Оx переменная у = 0. Приравнивая у к нулю, выразим х и получим формулу метода касательных: Теорема. Пусть на отрезке [а, b]выполняются условия: 1) функция f(x)и ее производные f ‘(х)и f »(x)непрерывны; 2) производные f ‘(x)и f »(x)отличны от нуля и сохраняют определенные постоянные знаки; 3) f(a)× f(b) 0, то итерационная последовательность сходится монотонно

Расчет уравнения по методу касательных:

Вывод о проделанной работе: Вывод: Решение уравнения в Microsoft Excel Было выполнено: графическим методом, методом половинного деления , хорд, касательных, простой итерации. Графический метод самый неточный, чем остальные методы. метод половинного деления быстрее графического метода, а метод простой итерации намного точнее предыдущих. Метод хорд более точный, чем все остальных методы. Метод касательный относительно быстрее и точнее всех методов.

Список использованной литературы и интернет-источников Зенков , А.В. ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ /А.В. Зенков . — Екатеринбург: Издательство Уральского университета, 2016. — 127с. Вычислительные методы // Википедия. [2010—2019]. Дата обновления: 31.01.2019. URL: https://ru.wikipedia.org/?oldid=97827303 (дата обращения: 20.05.2019); Численное решение уравнений // Википедия. [2010—2018].

Дата обновления: 01.01.2018. URL: https://ru.wikipedia.org/?oldid=89982922 (дата обращения: 20.05.2019);

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ по разделу «Электронные таблицы» Microsoft Excel

Учебное пособие является практическим руководством по электронным таблицам для студентов колледжа, в котором описаны основные приёмы и правила работы в Excel.Оно содержит систематизированную информаци.

Самостоятельная работа по Microsoft Excel (5 вариантов)

В каждом варианте пять заданий.Задание 1. Оформить рабочий лист по образцу и вычислить значение выражения в соответствующей ячейке. Проверяется умение набора формул в строку.Задание 2. Определить каки.

Методический материал для внеаудиторной работы студентов:»Интерфейс и объекты электронных таблиц Microsoft Excel».

Методический материал содержит теоретический материал, необходимый для выполнения практических работ: основные понятия и термины электронных таблиц, способы автоматизации ввода данных, ввода и копиров.

Курс занятий «Электронные таблицы Microsoft Excel. Теория и практика».

Цикл занятий для повышения компьютерной грамотности педагогов школы.

Методическая разработка занятия по предмету Элементы высшей математики по теме: «Определение обыкновенных дифференциальных уравнений. Общее и частное решение. Уравнения с разделенными переменными».

Определение обыкновенных дифференциальных уравнений. Общее и частное решение. Уравнения с разделенными переменными.Тип занятия: комбинированный, с элементами игры.Формы занятия: индивидуальная, группо.

Microsoft Excel — основы работы в программе

В презентации описаны основы работы в программе MS Excel 2007-2010:правила работы с ячейками и текстом, элементы их форматирования,работа с числами, создание простых формул,применение функций,сортиров.

Использование надстроек в Excel. Решение уравнений. 11 класс

Источник: nsportal.ru