Аппроксимация функции с помощью Excel

Для проведения расчетов, данные целесообразно расположить в виде таблицы (рис.2), используя средства табличного процессора MS Excel.

Рис.2 Фрагмент рабочего листа MS Excel в режиме отображения данных для линейной аппроксимации

Поясним как таблица (рис.2) составляется:

Шаг 1. В ячейки B2:B26 заносим значения Аппроксимация функции с помощью Excel - student2.ru .

Шаг 2. В ячейки С2:С26 заносим значения Аппроксимация функции с помощью Excel - student2.ru .

Шаг 3. В ячейки D2 вводим формулу = В2^2.

Шаг 4. В ячейки D3:D26 эта формула копируется.

Шаг 5. В ячейку Е2 вводим формулу = В2*С2.

Шаг 6. В ячейки Е3:Е26 эта формула копируется.

Шаг 7. В ячейку F2 вводим формулу = В2^3.

Шаг 8. В ячейки F3:F26 эта формула копируется.

Шаг 9. В ячейку G2 вводим формулу = G2^4.

Шаг 10. В ячейки G3: G26 эта формула копируется.

Шаг 11. В ячейку H2 вводим формулу = В2^2* С2.

Шаг 12. В ячейки H3: H26 эта формула копируется.

Шаг 13. В ячейку I2 вводим формулу =Ln(C2).

Шаг 14. В ячейки I3: I26 эта формула копируется.

Шаг 15. В ячейку J2 вводим формулу =В2* Ln(C2).

Шаг 16. В ячейки J3: J26 эта формула копируется.

Следующие шаги делаем с помощью автосуммирования Σ.

Шаг 17. В ячейку В27 вводим формулу =СУММ(В2:В26).

Шаг 18. В ячейку C27 вводим формулу = СУММ(C2: C26).

Шаг 19. В ячейку D27 вводим формулу = СУММ(D2: D26).

Шаг 20. В ячейку E27 вводим формулу = СУММ(Е2: Е26).

Шаг 21. В ячейку F27 вводим формулу =СУММ(F2: F26).

Шаг 22. В ячейку G27 вводим формулу =СУММ(G2: G26).

Шаг 23. В ячейку H27 вводим формулу = СУММ(Н2: Н26).

Шаг 24. В ячейку I27 вводим формулу = СУММ(I2: I26).

Шаг 25. В ячейку J27 вводим формулу = СУММ(J2: J26).

Аппроксимируем функцию Аппроксимация функции с помощью Excel - student2.ru линейной функцией Аппроксимация функции с помощью Excel - student2.ru .

Используя итоговые суммы (рис.2), находящиеся в ячейках В27, C27, D27 и Е27, запишем систему в виде:

Аппроксимация функции с помощью Excel - student2.ru

Решив её методом обратной матрицы, получим, Аппроксимация функции с помощью Excel - student2.ru =2,2370 и Аппроксимация функции с помощью Excel - student2.ru = 3,9897.

Таким образом, линейная аппроксимация имеет вид y=-2,2370+3,9897x.

Система уравнений решена средствами MS Excel. Фрагмент рабочего листа с выполненными расчетами представлен на рис.3. Матрица, соответствующая системе уравнений, расположена в интервале ячеек A30:C31. Элементами матрицы являются значения сумм.

Рис.3. Фрагмент рабочего листа в режиме отображения данных с результатами расчетов коэффициентов линейной аппроксимации

На рисунке 3 в ячейках А34:В35 записана формула {=МОБР(А30:В31)}

В ячейках Е34:Е35 записана формула {=МУМНОЖ(А34:В35;С30:С31)}

Далее аппроксимируем функцию Аппроксимация функции с помощью Excel - student2.ru квадратичной функцией Аппроксимация функции с помощью Excel - student2.ru

Используя итоговые суммы на рис.2, расположенные в ячейках В27, С27, D27, E27, F27, G27 и H27 запишем систему в виде:

Аппроксимация функции с помощью Excel - student2.ru

решив которую, получим Аппроксимация функции с помощью Excel - student2.ru =2,54564 Аппроксимация функции с помощью Excel - student2.ru =3,851584и Аппроксимация функции с помощью Excel - student2.ru =0,011048.

Таким образом, квадратичная аппроксимация имеет вид y=2,54564 +3,851584x+0,011048 Аппроксимация функции с помощью Excel - student2.ru

Решение системы проводили, пользуясь средствами Microsoft Excel. Результаты представлены на рис.4.

Рис.4. Фрагмент рабочего листа в режиме отображения данных с результатами расчетов коэффициентов квадратичной аппроксимации

В рис.4 в ячейках А43:С435 записана формула {=МОБР(А38:С40)}

В ячейках F43:F45 записана формула {=МУМНОЖ(А43:С45;D38:D40}

Теперь аппроксимируем функцию в Аппроксимация функции с помощью Excel - student2.ru в экспоненциальной функцией Аппроксимация функции с помощью Excel - student2.ru

Для определения коэффициентов Аппроксимация функции с помощью Excel - student2.ru и Аппроксимация функции с помощью Excel - student2.ru прологарифмируем значения Аппроксимация функции с помощью Excel - student2.ru и, используя готовые суммы рис.2, расположенные в ячейках В27, D27, I27 и J27, получим систему:

Аппроксимация функции с помощью Excel - student2.ru

где с = Аппроксимация функции с помощью Excel - student2.ru .

Решив систему, найдем с=2,453832299 и Аппроксимация функции с помощью Excel - student2.ru =0,124989592.

После потенцирования получим Аппроксимация функции с помощью Excel - student2.ru =11,63284194.

Таким образом, экспоненциальная аппроксимация имеет вид Аппроксимация функции с помощью Excel - student2.ru

Результаты расчетов представлены на рис.5.

Рис.5. Фрагмент рабочего стола в режиме отображения формул с результатами расчетов коэффициентов экспоненциальной аппроксимации

На рис.5 в ячейках А52:В53 записана формула {=МОБР(А48:В49)}.

В ячейках E451:E52 записана формула {=МУМНОЖ(А52:В53;С48:С49}.

В ячейке E53 записана формула =EXP(E51).

Вычислим средние арифметическое х и у по формулам:

Аппроксимация функции с помощью Excel - student2.ru

Результаты расчета Аппроксимация функции с помощью Excel - student2.ru и Аппроксимация функции с помощью Excel - student2.ru представлены на рис 6.

Рис 6. Фрагмент рабочего листа в режиме отображения данных с результатами вычисления среднего арифметического Аппроксимация функции с помощью Excel - student2.ru и Аппроксимация функции с помощью Excel - student2.ru

В ячейке В56 записана формула =В27/25.

В ячейку В57 записана формула =С27/25.

Наши рекомендации