Моделирование и формализация, исследование математических моделей в среде Microsoft Excel. Графическое решение системы уравнений

Разделы: Информатика


Задание: решить графически систему уравнений:

Цель работы: научиться использовать табличный редактор (Microsoft Excel) при решении системы уравнений графическим методом.

Теоретические сведения: для решения данной задачи потребуется преобразование обоих уравнений системы к виду y = f(x) (приведенный вид) и построение графиков получившихся функций. Точки пересечения графиков и являются ответом задачи. Однако следует помнить, что графическое решение системы уравнений является приближенным, поэтому решение задачи разбивается на два основных этапа:

Построение графиков функций и определение координат точек пересечения.

Уточнение решения системы уравнений с использованием Надстройки М. Excel "Поиск решения"

Необходимое программное и методическое обеспечение: ОС Windows XP, Office 2003, Microsoft Excel 2003.

Решение:

1. Запустить приложение Microsoft Excel, сохранить файл к себе в папку, имя любое.

2. Преобразуем исходную систему уравнений в приведенную:

3. Производим построение графиков функций.

На Лист1 создаем таблицу координат графиков функций:

Столбец Х заполняем значениями от -10 до 10 с шагом 0,01 (Правка - Заполнить - Прогрессия)

Столбец Y1 заполняем по формуле [=-0,3*A2]

Столбец Y2 заполняем по формуле [=КОРЕНЬ(ABS(16-B4^2))-5]

Построение графиков (Вставка, Мастер диаграмм).

Шаг 1 из 4. Выбрать График, левый в первом ряду.

Шаг 2 из 4. Вкладка Диапазон данных. Установить по столбцам и диапазон - столбцы значений Y1, Y2. Вкладка Ряд. Подписи оси X - столбец значений Х. Имя Ряд1 - Y1, имя Ряд2 - Y2 Далее.

Шаг 3 из 4. Вкладка Заголовки. Заполнить Название диаграммы: Графическое решение системы уравнений, Ось Х (категорий): Х, Ось Y (значений): Y. Далее

Шаг 4 из 4. Выбрать на отдельном листе. Готово.

Перенос оси Y(значений) в Х (категорию) = 0.

Определение категории содержащей 0. Перейти на лист с таблицей, выделить любую ячейку в столбце Х. Использовать меню Правка, Найти. Искать 0, ячейка целиком.

Определение категории, содержащей значение 0 в системе координат графика: от номера найденной строки вычесть количество строк над таблицей, получается 1001.

Перейти на лист Диаграмма. Войти в Формат оси категорий на вкладку Шкала, в окне Пересечение с осью Y (значений) в категории номер: ввести новое значение категории - 1001. Выровнять число категорий между делениями и между подписями по максимальному из двух чисел.

Уточнение решения системы уравнений

На листе Диаграмма определить значения Х в точках пересечения графиков (Приложение 1).

На Лист1 создаем таблицу координат для точек пересечения

Уточнение решения системы уравнений производим с помощью Надстройки М. Excel "Поиск решения" на основании малой таблицы.

Окно Установить целевую ячейку очищаем, в Окно Изменяя ячейки вносим, выделяя в малой таблице (Рис.1), адреса ячеек со значениями Х, в Окно Ограничения добавляем ограничения: ячейки со значениями Y1 приравниваем ячейкам со значениями Y2 (Рис.2).

Рис. 1

Рис. 2

Нажимаем ОК, затем Выполнить и Сохранить найденное решение. Значения Х, Y1 и Y2 в таблице ясно показывают что решения найдены (Рис.3).

Рис. 3

5. Оформление решения системы.

Полученные значения X и Y имеют избыточную точность, поэтому произведем округление полученных координат точек пересечения.

Произведем копирование и Специальную вставку (значения) координат точек пересечения графиков функций.

Создадим форму для простановки координат на лист Диаграмма.

Используем функцию СЦЕПИТЬ (категория - текстовые) затем копирование и Специальную вставку (значения) полученных форм и в заключении копирование формы через Строку формул и вставка ее на лист Диаграмма.

Оформить График в соответствии с Приложением 2.

В точках пересечения поставить маркеры. Создать объект с записью системы (Вставка, Объект, Microsoft Equation 3.0 - Редактор формул). Объект создавать на Лист1 затем перенести на лист Диаграмма.