27
SZENT ISTVÁN EGYETEM Gépészmérnöki Kar Orova Lászlóné dr. Informatika alapjai Tantárgyhoz Kidolgozott Excel feladatok Gödöllı, 2008.

utmutato excel 2008 - MechatronikaExcel... · Az elıbbi feladat megoldása Eszlözök /Solver segítségével: (Ha a menüben a SOLVER nem jelenik meg, rá kell keresni a Solver.xla-ra,

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: utmutato excel 2008 - MechatronikaExcel... · Az elıbbi feladat megoldása Eszlözök /Solver segítségével: (Ha a menüben a SOLVER nem jelenik meg, rá kell keresni a Solver.xla-ra,

SZENT ISTVÁN EGYETEM

Gépészmérnöki Kar

Orova Lászlóné dr.

Informatika alapjai Tantárgyhoz

Kidolgozott Excel feladatok

Gödöllı, 2008.

Page 2: utmutato excel 2008 - MechatronikaExcel... · Az elıbbi feladat megoldása Eszlözök /Solver segítségével: (Ha a menüben a SOLVER nem jelenik meg, rá kell keresni a Solver.xla-ra,

Excel – kidolgozott feladatok SZIE GÉK Informatika Tanszék

2

Bevezetı

Ez a feladatgyőjtemény összefoglalja az Informatika alapjai tantárgy keretében oktatott, Excellel kapcsolatos fıbb témaköröket, ismertnek tekintve az alapvetı táblázatkezelıi mőveleteket, mint pl. formázás, képletek bevitele, beépített függvények beszúrása. Az Excel további alkalmazási területeivel az Informatika tárgy foglalkozik.

A példatár szerkezete: témakörönként rövid elméleti összefoglaló, kidolgozott példa, majd gyakorlásra ajánlott feladatok, melyek megoldása a példatár végén megtalálható.

Jelen példatár Dr. Molnár Sándor Informatika alapjai tárgy keretében tartott elıadásaira épül. A példatár használatát megkönnyíti Molnár Sándor, Csikós Miklósné, Lágymányosi Attila: Informatika alapjai jegyzetének ismerete.

Ez a feladatgyőjtemény kézirat, lehetséges, hogy még tartalmaz hibákat. Minden egyes,

elıször jelzett hibáért pontjutalmat ad a szerzı.

Tartalomjegyzék

1. FÜGGVÉNYÁBRÁZOLÁS .................................................................................. 3

2. MÁTRIXMŐVELETEK......................................................................................... 8

3. LINEÁRIS TRANSZFORMÁCIÓK .................................................................... 12

4. LINEÁRIS EGYENLETRENDSZER MEGOLDÁSA.......................................... 15

5. LINEÁRIS PROGRAMOZÁS ALAPJAI ............................................................ 18

6. FELADATOK EREDMÉNYE............................................................................. 23

Page 3: utmutato excel 2008 - MechatronikaExcel... · Az elıbbi feladat megoldása Eszlözök /Solver segítségével: (Ha a menüben a SOLVER nem jelenik meg, rá kell keresni a Solver.xla-ra,

Excel – kidolgozott feladatok SZIE GÉK Informatika Tanszék

3

1. FÜGGVÉNYÁBRÁZOLÁS

Az Excel a függvényt megadó matematikai összefüggés alapján nem tudja közvetlenül a függvény görbéjét lerajzolni, de síkbeli (térbeli) pontokat adott koordinátákkal meg tud jeleníteni. A függvényábrázolás fıbb lépései:

A függvény néhány pontjának meghatározása: pontok koordinátáit tartalmazó táblázat.

A pontok ábrázolása diagramvarázsló segítségével Pont (xy), vagy a Felület típusú diagrammal, attól függıen, hogy a függvény egy-, vagy kétváltozós.

Függvényábrázolás Descartes-féle koordinátarendszerben

Kidolgozott feladat

Ábrázolja az 2sinln2)( xxxf += függvényt az [1;5] intervallumon 0.2-es lépésközzel! (Trigonometrikus függvény radiánt használ az Excelben.)

Kidolgozás

Page 4: utmutato excel 2008 - MechatronikaExcel... · Az elıbbi feladat megoldása Eszlözök /Solver segítségével: (Ha a menüben a SOLVER nem jelenik meg, rá kell keresni a Solver.xla-ra,

Excel – kidolgozott feladatok SZIE GÉK Informatika Tanszék

4

Függvényábrázolás polárkoordináta rendszerben

A polárkoordináta rendszerben megadott függvényt elıször át kell írni Descartes-féle koordináta rendszerbe, majd azt az elızıekhez hasonlóan lehet ábrázolni:

Kidolgozott példa

Ábrázolja az ϕ=r függvényt a [0;2ϕ ] intervallumon!

Kidolgozás

Page 5: utmutato excel 2008 - MechatronikaExcel... · Az elıbbi feladat megoldása Eszlözök /Solver segítségével: (Ha a menüben a SOLVER nem jelenik meg, rá kell keresni a Solver.xla-ra,

Excel – kidolgozott feladatok SZIE GÉK Informatika Tanszék

5

Kétváltozós függvény ábrázolása

Kidolgozott feladat:

Ábrázolja f(x,y)=x2+y2 függvényt a [-2;2] intervallumon!

Kidolgozás

Felület típusú diagram alkalmazásával:

Egyenlet megoldása grafikusan

Feladat: f(x)=g(x) meghatározása

Egy diagramon ábrázolva f(x) és g(x) függvényeket a görbék metszéspontjának leolvasásával az egyenlet közelítı megoldása meghatározható.

Kidolgozott példa

3sinx=2x, x=? a [-4;4] intervallumon.

Page 6: utmutato excel 2008 - MechatronikaExcel... · Az elıbbi feladat megoldása Eszlözök /Solver segítségével: (Ha a menüben a SOLVER nem jelenik meg, rá kell keresni a Solver.xla-ra,

Excel – kidolgozott feladatok SZIE GÉK Informatika Tanszék

6

Kidolgozás

Az egyenlet megoldása x≅ ±1,4

1. Egyenlet megoldása Célérték-kereséssel Egyenlet megoldására az Excel beépített lehetısége a Célérték-keresés.

Fıbb lépések

• Az egyenlet konstansra rendezése

• Az egyenlet ismeretlent tartalmazó oldalának cellába vitele Excel képletként, kezdeti érték felvételével

• Eszközök menü Célérték-keresés

Csak a kezdeti értékhez legközelebbi gyököt találja meg, a többit más kezdeti értékhez tartozó Célérték-kereséssel lehet meghatározni. Érdemes ezért elıször grafikusan meghatározni a gyökök számát és körülbelüli értékét.

Kidolgozott példa

Oldja meg 5,1sinln2 2 =+ xx egyenletet az [1;5] intervallumon,

• Az egyenlet bal oldalának ábrázolása a megadott intervallumon → gyökök száma: 3,

• a gyökök közelítı helye 3,11 ≅x ; 6,12 ≅x ; 6,23 ≅x ld. a 3. oldalon a görbét.

Page 7: utmutato excel 2008 - MechatronikaExcel... · Az elıbbi feladat megoldása Eszlözök /Solver segítségével: (Ha a menüben a SOLVER nem jelenik meg, rá kell keresni a Solver.xla-ra,

Excel – kidolgozott feladatok SZIE GÉK Informatika Tanszék

7

• A három különbözı gyökre külön-külön Célérték-keresés:

◦ Célcella: képletet tartalmazó cella (egyenlet bal oldala)

◦ Célérték: milyen értéke legyen a képletnek (egyenlet jobb oldala). Mindig egy valós szám!

◦ Módosuló cella: ahol a változó van. (Az x értékét tartalmazó cella, amire a képletben hivatkozunk.)

Eredmény a módosuló cellában olvasható le: A28= 1,287

A másik két kezdeti értékre is lefuttatva a Célérték-keresést:

x2= 1,59216997, x3= 2,44725069

Feladatok 1.1 Ábrázolja az 2)( 1 += −xexf függvény görbéjét a [0;5] intervallumon!

1.2 Ábrázolja az )cos()( xxexg −= függvényt a [0;15] intervallumon 0,5-es lépésközzel!

1.3 Ábrázolja az 1sin

1)3cos()(

4

2

++

+=

xx

xxh függvény görbéjét a [-5;5] intervallumon!

1.4 Ábrázolja az ϕϕ sin3)( =r függvény görbéjét a [0;2π ] intervallumon!

1.5 Ábrázolja az 2)2/sin()( ϕϕ =r függvény görbéjét a [0;2π ] intervallumon

1.6 Ábrázolja yxyxf cossin),( += függvényt a [-2;2] intervallumon!

Page 8: utmutato excel 2008 - MechatronikaExcel... · Az elıbbi feladat megoldása Eszlözök /Solver segítségével: (Ha a menüben a SOLVER nem jelenik meg, rá kell keresni a Solver.xla-ra,

Excel – kidolgozott feladatok SZIE GÉK Informatika Tanszék

8

2. MÁTRIXMŐVELETEK

Összeadás, kivonás Mátrixok összeadása, kivonása: megfelelı elemek összege (különbsége), csak azonos mérető mátrixokkal végezhetı mőveletek.

Kidolgozott példa

?=+ BA , ha

=

103

410

312

A

−=

150

213

301

B

Fıbb lépések

• A kiindulási mátrixok Excel táblázatba, tömbbe írása, a mátrix minden egyes eleme külön cellába kerül.

• Az eredmény mátrix helyének kijelölése: B5:D7 tömb.

• Szerkesztılécen a képlet beírása: a két tömb összege (a tömbök megfelelı celláinak összege)

• Az eredménynek több cellában kell megjelennie (többértékő függvényt alkalmaztunk), ezért nem Enter-rel, hanem Ctrl + Shift + Enter együttes lenyomásával zárjuk a szerkesztést. (Érdemes az Enter-t utoljára lenyomni, miközben a másik két billentyőt benyomva tartjuk.) Az eredmény:

Mátrix szorzása konstanssal Kidolgozott példa:

Határozza meg AcB = mátrixot, ha 5=c !

A megoldás menete az összevonáshoz hasonló:

• A kiindulási adatok bevitele.

• Az eredmény mátrix helyének kijelölése: B5:D7 tömb.

• Szerkesztılécen a képlet beírása: =G2*B1:D3

• Ctrl + Shift + Enter

Az eredmény:

Page 9: utmutato excel 2008 - MechatronikaExcel... · Az elıbbi feladat megoldása Eszlözök /Solver segítségével: (Ha a menüben a SOLVER nem jelenik meg, rá kell keresni a Solver.xla-ra,

Excel – kidolgozott feladatok SZIE GÉK Informatika Tanszék

9

Mátrixok szorzása Két mátrix összeszorozható, ha méretükre igaz: az elsı mátrix oszlopainak száma megegyezik a második mátrix sorainak számával. Az eredménymátrix sorainak száma az elsı mátrix sorainak számával, az oszlopainak száma a második mátrix oszlopainak számával egyenlı.

A fentiekbıl következik, hogy a tényezık sorrendje csak speciális esetben cserélhetı fel.

Mátrixszorzás lépései Excelben:

• A mátrixok táblázatra vitele.

• Eredménymátrix tömbjének kijelölése.

• Beépített függvény használata =mszorzat(tömb1;tömb2)

• Ctrl + Shift + Enter

Kidolgozott példa

?=AB , ha

=

110

011

001

121

201

A

−11

20

31

B

Lépések:

• A mátrixok táblázatba vitele után:

• Eredménymátrix tömbjének kijelölése,

• =mszorzat(B2:D6;G3:H5),

• Ctrl + Shift + Enter

Eredmény:

Page 10: utmutato excel 2008 - MechatronikaExcel... · Az elıbbi feladat megoldása Eszlözök /Solver segítségével: (Ha a menüben a SOLVER nem jelenik meg, rá kell keresni a Solver.xla-ra,

Excel – kidolgozott feladatok SZIE GÉK Informatika Tanszék

10

Mátrix transzponálása A mátrix transzponálása a megfelelı sorok és oszlopok felcserélése.

Kidolgozott példa

Állítsa elı az A mátrix transzponáltját!

=

110

011

001

121

201

A

Megoldás menete a mátrixok táblázatba vitele után:

• Eredménymátrix tömbjének kijelölése,

• =transzponálás(B1:D5)

• Ctrl + Shift + Enter

Mátrix determinánsa Az A négyzetes mátrix determinánsa: Adet , egy valós szám.

Ha 0det ≠A , akkor az A mátrix sorai, oszlopai lineárisan függetlenek, azaz egyik sor

(oszlop) sem állítható elı a többi sor(ok) (oszlop(ok)) valamelyikeinek lineáris kombinációjaként. (Pl. másik két sor összegeként, különbségeként, az egyik oszlop 3-szorosaként, stb…).

Ha 0det =A , akkor éppen ellenkezıleg, az A mátrix sorai, oszlopai lineárisan összefüggık.

(Pl. egyik sor elıállítható másik két sor különbségének 5-szöröseként, stb…)

Kidolgozott példa

?det =A , ha

=

035

370

121

A

Megoldás menete a mátrix táblázatba vitele után:

• Eredmény cellájának kijelölése,

• =mdeterm(tömb),

• Enter, mivel az eredményt egyetlen cellában kell kiíratni.

Page 11: utmutato excel 2008 - MechatronikaExcel... · Az elıbbi feladat megoldása Eszlözök /Solver segítségével: (Ha a menüben a SOLVER nem jelenik meg, rá kell keresni a Solver.xla-ra,

Excel – kidolgozott feladatok SZIE GÉK Informatika Tanszék

11

Mátrix inverze Az A mátrix inverze az a mátrix, mellyel bármely oldalról megszorozva az eredmény egységmátrix:

EAAAA == −− ** 11

Fontos tudnivalók

• Csak négyzetes mátrixnak van inverze, ha a determináns nem nulla.

• Az inverz mátrix az eredeti mátrixszal azonos mérető.

• Az egységmátrix mindig négyzetes, fıátlóban egyeseket, másutt nullákat tartalmaz. (Jelen esetben mérete a mátrix méretével azonos.)

Kidolgozott példa:

?1 =−A , ha

=

035

370

121

A

Megoldás menete A mátrix táblázatba vitele után:

• Eredménymátrix tömbjének kijelölése,

• =inverz.mátrix(tömb),

• Ctrl + Shift + Enter

Eredmény:

Feladatok: 2.1 Adottak a következı mátrixok:

−=

41

38

10

A

=

102

027

351

B

=

212

420

002

C

=

012

462D

Végezze el az alábbiak közül az elvégezhetı mőveleteket Excel segítségével!

a) DA∗ b) CB ∗ c) TDA +

d) BA + e) )det()( 1BCB ∗+−

f) 1−∗CD

Page 12: utmutato excel 2008 - MechatronikaExcel... · Az elıbbi feladat megoldása Eszlözök /Solver segítségével: (Ha a menüben a SOLVER nem jelenik meg, rá kell keresni a Solver.xla-ra,

Excel – kidolgozott feladatok SZIE GÉK Informatika Tanszék

12

3. LINEÁRIS TRANSZFORMÁCIÓK A síkbeli lineáris transzformációk (eltolás, tükrözés, nagyítás, forgatás) megvalósíthatók egy-egy alkalmasan megválasztott transzformációs mátrix és a síkbeli alakzat jellemzı pontjaiból alkotott mátrix szorzataként.

Az eltolás mátrixa miatt szükséges a z=1-es síkban levı síkidomokat transzformálni.

Kidolgozott példa

Forgassa el az ABC háromszöget 30 fokkal, ábrázolja az eredeti és a transzformált alakzatot ugyanabban a koordináta-rendszerben, ha A(2,1), B(6,3), C(4,7).

A háromszöget akkor tudjuk ábrázoltatni, ha feltüntetjük az összekötendı pontokat, ezért az A pont koordinátái kétszer szerepelnek a mátrixban. Az Excel szögfüggvényei radiánt használnak a szögek mértékegységeként.

Page 13: utmutato excel 2008 - MechatronikaExcel... · Az elıbbi feladat megoldása Eszlözök /Solver segítségével: (Ha a menüben a SOLVER nem jelenik meg, rá kell keresni a Solver.xla-ra,

Excel – kidolgozott feladatok SZIE GÉK Informatika Tanszék

13

Kidolgozás

Page 14: utmutato excel 2008 - MechatronikaExcel... · Az elıbbi feladat megoldása Eszlözök /Solver segítségével: (Ha a menüben a SOLVER nem jelenik meg, rá kell keresni a Solver.xla-ra,

Excel – kidolgozott feladatok SZIE GÉK Informatika Tanszék

14

Az eredeti és az elforgatott háromszög:

Forgatás 30 fokkal

2, 1

6, 3

4, 7

2, 1

1,232050808,

1,866025404

3,696152423,

5,598076211

-0,035898385,

8,062177826

1,232050808,

1,866025404

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

-1 0 1 2 3 4 5 6 7

Adatsor1

Adatsor3

Feladatok 3.1 Forgassa el az ABCD négyszöget az A csúcsa körül, ha A(1;2;1), B(3;1;1), C(6;4;1), D(5;7;1)!

3.2 Tükrözze az ABC háromszöget az AB oldal egyenesére, ha A(-2;3;1), B(3;3;1), C(1;5;1)

Page 15: utmutato excel 2008 - MechatronikaExcel... · Az elıbbi feladat megoldása Eszlözök /Solver segítségével: (Ha a menüben a SOLVER nem jelenik meg, rá kell keresni a Solver.xla-ra,

Excel – kidolgozott feladatok SZIE GÉK Informatika Tanszék

15

4. LINEÁRIS EGYENLETRENDSZER MEGOLDÁSA Lineáris egyenletrendszer általános alakja

nmnmnn

mm

mm

bxaxaxa

bxaxaxa

bxaxaxa

=++

=++

=++

...

.

.

...

...

2211

22222121

11212111

Feladat: adott aij és bi i=1, 2, …n, j=1, 2, ….m esetén xj meghatározása b≠0 esetén.

Lineáris egyenletrendszer megoldása az együtthatómátrix inverzének segítségével A fenti egyenletrendszer átírható a mátrixszorzás szabályainak megfelelıen az alakban:

Ax=b, ahol

=

nmnn

m

m

aaa

aaa

aaa

A

...

:

...

...

21

22221

11211

az együtthatómátrix

=

mx

x

x :1

az ismeretlenek

oszlopvektora,

=

nb

b

b :1

az egyenletrendszer jobb oldalából képzett oszlopvektor.

Az inhomogén egyenletrendszer ( 0≠b ) megoldható az alábbi alakban, ha az egyenletek

lineárisan függetlenek egymástól, azaz, ha 0det ≠A :

x=A-1*b

A lineáris egyenletrendszer megoldásához szükséges mőveletek:

• 0det ≠A érvényességének megvizsgálása

• A-1 meghatározása

• a szükséges mátrixszorzás elvégzése (sorrend fontos!)

Page 16: utmutato excel 2008 - MechatronikaExcel... · Az elıbbi feladat megoldása Eszlözök /Solver segítségével: (Ha a menüben a SOLVER nem jelenik meg, rá kell keresni a Solver.xla-ra,

Excel – kidolgozott feladatok SZIE GÉK Informatika Tanszék

16

Kidolgozott példa

Oldja meg az alábbi egyenletrendszert:

835

737

12

21

32

321

=−

−=+

−=−+

xx

xx

xxx

A már megismert mőveletekkel az Excelben a megoldás:

Egyenletrendszer megoldására az Excel beépített lehetısége a SOLVER.

Lineáris egyenletrendszer megoldása Solver segítségével

Az elıbbi feladat megoldása Eszlözök /Solver segítségével:

(Ha a menüben a SOLVER nem jelenik meg, rá kell keresni a Solver.xla-ra, majd el kell indítani, vagy Eszközök/Bıvíménykezelı menüpontban be kell jelölni a Solvert. A Solver alkalmas szélsıéték-feladatok megoldására, lineáris és nemlineáris egyenletrendszerek megoldására, lineáris programozási feladat megoldására ld. késıbb.)

Szükséges lépések:

• Az egyenletrendszert alkotó egyenletek konstansra rendezése.

• Az ismeretlenek számára egy-egy cella kijelölése, célszerően egy tömbben, kezdeti értékek megadásával. Pl.: 1.

• Az egyes egyenletek ismeretlen tartalmazó oldalának egy-egy cellába vitele képlet formájában.

• Solver párbeszédablak kitöltése:

◦ Célcella: egyik egyenlet bal oldala,

◦ Célérték: az elıbbi egyenlet jobb oldala (konstans!!!),

◦ Módosuló cella: Ismeretlenek tömbje,

◦ Korlátozó feltételek: a többi egyenlet.

Page 17: utmutato excel 2008 - MechatronikaExcel... · Az elıbbi feladat megoldása Eszlözök /Solver segítségével: (Ha a menüben a SOLVER nem jelenik meg, rá kell keresni a Solver.xla-ra,

Excel – kidolgozott feladatok SZIE GÉK Informatika Tanszék

17

Kidolgozás

Megoldás gomb megnyomása után a Solver eredményeket az eredeti táblázatban kérve az egyenletrendszer megoldása a B5:D5 tömbben jelenik meg. (1; -1; 0)

Feladatok

4.1 Oldja meg az alábbi egyenletrendszereket az ismertetett módszerekkel:

a)

86

42

4

322

=+++

=+++

=++−

=++

dcba

dcba

dcb

cba

b)

34

232

32

=+

=++

=+−

zy

zyx

yx

c)

143

55

123

=++

−=+

−=+

wvu

wu

vu

(B2:D2;B$5:D$5)

Page 18: utmutato excel 2008 - MechatronikaExcel... · Az elıbbi feladat megoldása Eszlözök /Solver segítségével: (Ha a menüben a SOLVER nem jelenik meg, rá kell keresni a Solver.xla-ra,

Excel – kidolgozott feladatok SZIE GÉK Informatika Tanszék

18

5. LINEÁRIS PROGRAMOZÁS ALAPJAI Probléma: korlátozó feltételek mellett, valamely cél szempontjából optimum elérése, azaz

x vektor meghatározása - adott feltételek esetén (lineáris egyenlıtlenség rendszer)

- valamilyen cél teljesülésével. (Maximum, minimum, egy bizonyos érték elérése, mely az ismeretlen lineáris függvénye)

Matematikai modell: x=?, ha

0≥x

BxA ≤⋅

max→⋅ xcT

Részletesen:

0≥ix , i=1...n

11212111 *...** bxaxaxa nn ≤+++

.

.

.

mnmnmm bxaxaxa ≤+++ *...** 2211

és

max*.....** 2211 →+++ nn xcxcxc

További feladattípusok:

Módosított normál feladat: a feltételrendszerben az egyenlıtlenség mellett = reláció is szerepel.

Általános maximum, ill. minimumfeladat: a feltételrendszerben = ≤ ≥ = < > relációk szerepelhetnek., s a célfüggvénynek a maximum- ill. a minimum-helye a kérdés.

Alkalmazás: termelési, keverési, darabolási, szállítási, hozzárendelési feladatok.

Megjegyzés az LP feladatok megoldhatóságáról:

– az LP feladatnak nincs megengedett megoldása ( a feltételrendszer megoldáshalmaza üreshalmaz), akkor az eredeti feladatnak sincs megoldása, – az LP feladatnak van ugyan megengedett megoldása, de nincs optimális megoldása, – az LP feladatnak van optimális megoldása

- egyetlen optimális megoldás van - végtelen sok optimális megoldás van

22222121 *...** bxaxaxa nn ≤+++ feltételrendszer

célfüggvény

normál feladat

Page 19: utmutato excel 2008 - MechatronikaExcel... · Az elıbbi feladat megoldása Eszlözök /Solver segítségével: (Ha a menüben a SOLVER nem jelenik meg, rá kell keresni a Solver.xla-ra,

Excel – kidolgozott feladatok SZIE GÉK Informatika Tanszék

19

Kidolgozott példák

1. Oldja meg a következı LP feladatot grafikus úton!

x≥0; y≥0; 2x+3y≤20; 4x+y≤15

2x+y max

Kidolgozás

Két ismeretlen lévén a feltételek és a célfüggvény is ábrázolható a Descartes-féle koordináta rendszerben. Azonos átalakításokat alkalmazva az ábrázolandó a

feltételrendszer:

x≥0; y≥0; y≤(20-2x)/3; y≤15-4x

és a célfüggvény:

y=C-2*x,

s keressük a feltételrendszert kielégítı legnagyobb C értéket. (Az adott meredekségő egyenest önmagával párhuzamosan „felfelé” tolva, míg a feltételrendszer megoldáshalmazán van (ld. ábra).

E kétváltozós feladat lehet például az alábbi termelési feladat matematikai modellje:

Kétféle terméket gyártunk: I. és II. az A és B nyersanyagok felhasználásával. Egy egységnyi I. termékhez 2 egység A és 4 egység B nyersanyag szükséges, egy egységnyi II. termékhez pedig rendre 3, ill. 1 egység. Hány egységet állítsunk elı az I. és a II. termékekbıl, hogy a maximális legyen a bevétel, ha a nyersanyagkészletek (20, ill. 15 egység) nem léphetık túl és az I. ill. II. termék egységára 2 ill. 1? (A piac felvevıképessége korlátlan.)

Nyersanyag\Termék I II Nyersanyag készlete A 2 3 20 B 4 1 15 Eladási egységár 2 1

Page 20: utmutato excel 2008 - MechatronikaExcel... · Az elıbbi feladat megoldása Eszlözök /Solver segítségével: (Ha a menüben a SOLVER nem jelenik meg, rá kell keresni a Solver.xla-ra,

Excel – kidolgozott feladatok SZIE GÉK Informatika Tanszék

20

2. Egy gyárban négyféle terméket gyártanak (A, B, C, D). Minden eladott darab után a várható haszon termékenként 1000, 300, 600, 350 Ft. Egy darab termék elıállításához szükséges gépidı és a megmunkáló gépek kapacitása az alábbi táblázatban van összefoglalva.

Határozza meg, hogy az egyes termékekbıl hány darabot állítsanak elı, ha a maximális haszonra törekszenek, de a gépek kapacitását nem léphetik túl.

Megmunkáló gépek Termékek Gépek

A B C D kapacitása

[óra/db] [óra/db] [óra/db] [óra/db] [óra]

eszterga 1 0 2 1 280

maró 2 1 0 0 140

köszörő 0 1 1 1 120

Kidolgozás

Matematikai modell

Ismeretlenek: A különbözı termékekbıl gyártandó darabszám: xA, xB, xC, xD [db].

Feltételek:

- csak 0, vagy ettıl nagyobb darabszám állítható elı:

xA, xB, xC, xD ≥0

- a darabszám egész érték lehet csak: xA, xB, xC, xD: egész

- az eszterga, maró, köszörő kapacitások nem léphetık túl:

120

1402

2802

≤++

≤+

≤++

DCB

BA

DCA

xxx

xx

xxx

[óra]

Cél: A maximális bevétel:

max3506003001000 →+++ DCBA xxxx [Ft]

A feladat megoldásához szükséges lépések az Excelben:

1. Alapadatok beírása; egy-egy cella biztosítása az ismeretleneknek, az egyenlıtlenségek bal oldalának és a célfüggvénynek (Excel képletek, melyek hivatkozik az ismeretlen cellájára!).

2. Solverparaméterek megadása, Solver futtatása.

Page 21: utmutato excel 2008 - MechatronikaExcel... · Az elıbbi feladat megoldása Eszlözök /Solver segítségével: (Ha a menüben a SOLVER nem jelenik meg, rá kell keresni a Solver.xla-ra,

Excel – kidolgozott feladatok SZIE GÉK Informatika Tanszék

21

1. lépés:

2. lépés:

Page 22: utmutato excel 2008 - MechatronikaExcel... · Az elıbbi feladat megoldása Eszlözök /Solver segítségével: (Ha a menüben a SOLVER nem jelenik meg, rá kell keresni a Solver.xla-ra,

Excel – kidolgozott feladatok SZIE GÉK Informatika Tanszék

22

Az A termékbıl tehát 70, a B-bıl 0, a C-bıl 90 és a D termékbıl 30 db elıállítása esetén érhetı el a maximális haszon (134500Ft) az adott feltételek mellett.

Feladatok 5.1

Oldja meg a grafikusan megoldott feladatot (az elsı Kidolgozott feladat) Solver segítségével!

5.2

Oldja meg az alábbi LP feladatot:

x≥0; y≥0; z≥0

10x+12y+34z≤30

21x+10y+13z≤20

23y+41z≤60

10x+23y+62z max

Page 23: utmutato excel 2008 - MechatronikaExcel... · Az elıbbi feladat megoldása Eszlözök /Solver segítségével: (Ha a menüben a SOLVER nem jelenik meg, rá kell keresni a Solver.xla-ra,

h(x)

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

-6 -4 -2 0 2 4 6

f(x)

0

10

20

30

40

50

60

0 1 2 3 4 5 6

g(x)

0

20

40

60

80

100

120

0 5 10 15 20

6. FELADATOK EREDMÉNYE

1.1 Ábrázolja az 2)( 1 += −xexf függvény görbéjét a [0,5] intervallumon!

1.2 Ábrázolja az )cos()( xxexg −= függvényt a [0;15] intervallumon 0,5-es lépésközzel!

1.3 Ábrázolja az 1sin

1)3cos()(

4

2

++

+=

xx

xxh függvényt a [-5;5] intervallumon!

Page 24: utmutato excel 2008 - MechatronikaExcel... · Az elıbbi feladat megoldása Eszlözök /Solver segítségével: (Ha a menüben a SOLVER nem jelenik meg, rá kell keresni a Solver.xla-ra,

Excel – kidolgozott feladatok SZIE GÉK Informatika Tanszék

24

r=3sin(fi)

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

-2 -1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5 2

1.4 Ábrázolja az ϕϕ sin3)( =r függvény görbéjét a [0;2π ] intervallumon!

1.5 Ábrázolja az 2)2/sin()( ϕϕ =r függvény görbéjét a [0;2π ] intervallumon

r=sin(fi/2)^2

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

-1,5 -1 -0,5 0 0,5

1.6 Ábrázolja xxyxf cossin),( += függvényt a [-2;2] intervallumon!

1 5 9

13

17

21

S1

S11

S21

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

f(x,y)=sin x+cos x

Page 25: utmutato excel 2008 - MechatronikaExcel... · Az elıbbi feladat megoldása Eszlözök /Solver segítségével: (Ha a menüben a SOLVER nem jelenik meg, rá kell keresni a Solver.xla-ra,

Excel – kidolgozott feladatok SZIE GÉK Informatika Tanszék

25

2.1

3.1 Forgassa el az ABCD négyszöget az A csúcsa körül, ha A(1;2;1), B(3;1;1), C(6;4;1), D(5;7;1)!

A forgatás mátrixa O körül forgat, így a feladat csak több lépésben oldható meg:

Az alakzat eltolása úgy, hogy az A csúcsa az origóba kerüljön, majd a transzformált alakzat elforgatása, s végül az elforgatott alakzat visszatolása, hogy az A csúcs az eredeti helyére kerüljön.

Page 26: utmutato excel 2008 - MechatronikaExcel... · Az elıbbi feladat megoldása Eszlözök /Solver segítségével: (Ha a menüben a SOLVER nem jelenik meg, rá kell keresni a Solver.xla-ra,

Excel – kidolgozott feladatok SZIE GÉK Informatika Tanszék

26

3.2 Tükrözze az ABC háromszöget az AB oldal egyenesére, ha A(-2,3,1), B(3,3,1), C(1,5,1)

Tükrözés mátrixai koordináta-tengelyre tükröznek, ezért több transzformációs lépésben oldható meg a feladat.

4.1

a)

86

42

4

322

=+++

=+++

=++−

=++

dcba

dcba

dcb

cba

b)

34

232

32

=+

=++

=+−

zy

zyx

yx

c)

143

55

123

=++

−=+

−=+

wvu

wu

vu

a) a=1 b=0 c=1 d=1

b) Nincs egyértelmő megoldás, mert az együtthatómátrix determinánsa nulla.

c) u= -1 v=1 w=0

5.1 Oldja meg a következı LP feladatot:

x≥0; y≥0; 2x+3y≤20; 4x+y≤15; 2x+y max

Page 27: utmutato excel 2008 - MechatronikaExcel... · Az elıbbi feladat megoldása Eszlözök /Solver segítségével: (Ha a menüben a SOLVER nem jelenik meg, rá kell keresni a Solver.xla-ra,

Excel – kidolgozott feladatok SZIE GÉK Informatika Tanszék

27

1. lépés

2. lépés

Eredmény:

A célfüggvény optimális értéke tehát: 10 (E14), x=2,5; y=5 (B16:C16).

5.2 Oldja meg az alábbi LP feladatot:

x≥0; y≥0; z≥0

10x+12y+34z≤30

21x+10y+13z≤20

23y+41z≤60

10x+23y+62z max

Eredmény: célfüggvény max. értéke: 56,467; x=0; y=1,576; z=0,326;