Примеры решения задач в таблицах excel

Пользователи Excel давно и успешно применяют программу для решения различных типов задач в разных областях.

Excel – это самая популярная программа в каждом офисе во всем мире. Ее возможности позволяют быстро находить эффективные решения в самых разных сферах деятельности. Программа способна решать различного рода задачи: финансовые, экономические, математические, логические, оптимизационные и многие другие. Для наглядности мы каждое из выше описанных решение задач в Excel и примеры его выполнения.

Решение задач оптимизации в Excel

Оптимизационные модели применяются в экономической и технической сфере. Их цель – подобрать сбалансированное решение, оптимальное в конкретных условиях (количество продаж для получения определенной выручки, лучшее меню, число рейсов и т.п.).

В Excel для решения задач оптимизации используются следующие команды:

Для решения простейших задач применяется команда «Подбор параметра». Самых сложных – «Диспетчер сценариев». Рассмотрим пример решения оптимизационной задачи с помощью надстройки «Поиск решения».

Условие. Фирма производит несколько сортов йогурта. Условно – «1», «2» и «3». Реализовав 100 баночек йогурта «1», предприятие получает 200 рублей. «2» — 250 рублей. «3» — 300 рублей. Сбыт, налажен, но количество имеющегося сырья ограничено. Нужно найти, какой йогурт и в каком объеме необходимо делать, чтобы получить максимальный доход от продаж.

Известные данные (в т.ч. нормы расхода сырья) занесем в таблицу:

На основании этих данных составим рабочую таблицу:

1. Количество изделий нам пока неизвестно. Это переменные.
2. В столбец «Прибыль» внесены формулы: =200*B11, =250*В12, =300*В13.
3. Расход сырья ограничен (это ограничения). В ячейки внесены формулы: =16*B11+13*B12+10*B13 («молоко»); =3*B11+3*B12+3*B13 («закваска»); =0*B11+5*B12+3*B13 («амортизатор») и =0*B11+8*B12+6*B13 («сахар»). То есть мы норму расхода умножили на количество.
4. Цель – найти максимально возможную прибыль. Это ячейка С14.

Активизируем команду «Поиск решения» и вносим параметры.

После нажатия кнопки «Выполнить» программа выдает свое решение.

Оптимальный вариант – сконцентрироваться на выпуске йогурта «3» и «1». Йогурт «2» производить не стоит.



Решение финансовых задач в Excel

Чаще всего для этой цели применяются финансовые функции. Рассмотрим пример.

Условие. Рассчитать, какую сумму положить на вклад, чтобы через четыре года образовалось 400 000 рублей. Процентная ставка – 20% годовых. Проценты начисляются ежеквартально.

Оформим исходные данные в виде таблицы:

Так как процентная ставка не меняется в течение всего периода, используем функцию ПС (СТАВКА, КПЕР, ПЛТ, БС, ТИП).

Заполнение аргументов:

1. Ставка – 20%/4, т.к. проценты начисляются ежеквартально.
2. Кпер – 4*4 (общий срок вклада * число периодов начисления в год).
3. Плт – 0. Ничего не пишем, т.к. депозит пополняться не будет.
4. Тип – 0.
5. БС – сумма, которую мы хотим получить в конце срока вклада.

Вкладчику необходимо вложить эти деньги, поэтому результат отрицательный.

Для проверки правильности решения воспользуемся формулой: ПС = БС / (1 + ставка)^кпер. Подставим значения: ПС = 400 000 / (1 + 0,05)¹⁶ = 183245.

Решение эконометрики в Excel

Для установления количественных и качественных взаимосвязей применяются математические и статистические методы и модели.

Дано 2 диапазона значений:

Значения Х будут играть роль факторного признака, Y – результативного. Задача – найти коэффициент корреляции.

Для решения этой задачи предусмотрена функция КОРРЕЛ (массив 1; массив 2).

Решение логических задач в Excel

В табличном процессоре есть встроенные логические функции. Любая из них должна содержать хотя бы один оператор сравнения, который определит отношение между элементами (=, >, <, >=, <=). Результат логического выражения – логическое значение ИСТИНА или логическое значение ЛОЖЬ.

Пример задачи. Ученики сдавали зачет. Каждый из них получил отметку. Если больше 4 баллов – зачет сдан. Менее – не сдан.

1. Ставим курсор в ячейку С1. Нажимаем значок функций. Выбираем «ЕСЛИ».
2. Заполняем аргументы. Логическое выражение – B1>=4. Это условие, при котором логическое значение – ИСТИНА.
3. Если ИСТИНА – «Зачет сдал». ЛОЖЬ – «Зачет не сдал».

Решение математических задач в Excel

Средствами программы можно решать как простейшие математические задачки, так и более сложные (операции с функциями, матрицами, линейными уравнениями и т.п.).

Условие учебной задачи. Найти обратную матрицу В для матрицы А.

1. Делаем таблицу со значениями матрицы А.
2. Выделяем на этом же листе область для обратной матрицы.
3. Нажимаем кнопку «Вставить функцию». Категория – «Математические». Тип – «МОБР».
4. В поле аргумента «Массив» вписываем диапазон матрицы А.
5. Нажимаем одновременно Shift+Ctrl+Enter — это обязательное условие для ввода массивов.

Скачать примеры

Возможности Excel не безграничны. Но множество задач программе «под силу». Тем более здесь не описаны возможности которые можно расширить с помощью макросов и пользовательских настроек.

Цель урока: продолжить формирование
навыков работы с электронными таблицами.

Задачи:

• обучающие: формировать умения создания,
  редактирования, форматирования и выполнения
  простейших вычислений в электронных таблицах.




• развивающие: расширить представления
  учащихся о возможных сферах применения
  электронных таблиц; развивать навыки
  аналитического мышления, речи и внимания.




• воспитательные: формировать и воспитывать
  познавательный интерес; прививать навыки
  самостоятельности в работе.

План урока.

1. Организационный момент.
2. Актуализация знаний учащихся.
3. Проверка домашнего задания.
4. Решение задач.
5. Самостоятельное решение задачи.
6. Подведение итогов. Оценки.
7. Домашнее задание.

Ход урока

1. Организационный момент.

Сообщить тему урока, сформулировать цели и
задачи урока.

Сегодня мы вновь окажемся в гостях у маленького
великана Васи в Сказочной стране. Ему, как всегда,
требуется ваша помощь, ребята.

Сможете ли вы помочь Васе? Сейчас проверим!

2. Актуализация знаний учащихся.

1) Устно ответить на вопросы.

• Что такое электронная таблица?
• Какие основные элементы электронной таблицы
  вам известны?
• Как задается имя ячейки (строки, столбца) в
  электронной таблице?
• Что может быть содержимым ячейки?
• Число 1 находится в столбце …, в строке …, в
  ячейке с адресом …
• Число 4 находится в ячейке с адресом …
• Каковы правила записи формул в ячейках?
• Чему равно значение, вычисляемое по формуле, в
  ячейке С1?
• Чему равно значение, вычисляемое по формуле, в
  ячейке D2?

2) Какой результат будет получен в ячейках с
формулами?

Ответ: 25*4/2=50

• Что означает запись =СУММ(В1:D3)?
• Сколько элементов содержит блок В1:D3? Ответ: 9.
• Содержимое ячейки D3? Ответ: 5+2+1+6+8+3+8+3+4= 40

3) Проверка домашнего задания

Результаты соревнований по плаванию

Один ученик рассказывает, как он выполнил
домашнее задание (через проектор).

• Среднее время для каждого спортсмена находится
  как среднее арифметическое трех его заплывов.
• В ячейку «Лучшее время» записывается
  минимальный результат из 3 заплывов.
• В ячейку «Лучший результат соревнований»
  записывается минимальное время из столбца.
• В столбец «Отклонение» записывается
  разность между лучшим временем спортсмена и
  лучшим результатом соревнований.
• В ячейку «Максимальное отклонение»
  записывается максимальное значение столбца.

4) Решение простых задач.

Маленький великан Вася решил отремонтировать
забор вокруг своего огорода и вскопать его под
посадку овощей (наступила очередная весна),
разметить грядки прямоугольной формы. Для работы
ему потребовалось найти длину забора и площадь
участка. Но ведь в школе он никогда не учился.
Поможем Васе.

№ 1. Вычислить периметр и площадь
прямоугольника со сторонами:

а) 3 и 5; б) 6 и 8; в) 10 и 7.

Эту задачу обсуждаем совместно с детьми:

• Как оформить таблицу?
• Какие формулы использовать?
• Как использовать уже записанные формулы для
  следующего прямоугольника?

Оформление таблицы – на доске и в тетрадях.

В то же время другой ученик самостоятельно
решает следующую задачу и представляет свое
решение учащимся (через проектор).

№ 2. Маленький великан Вася решил
подсчитать, через сколько дней в его копилке
будет 100 руб., если ежедневно он стал класть туда
на 5 руб. больше, чем в предыдущий день. Помогите
Васе. Сейчас в его копилке 2,02 руб.

Обсудив решение задачи № 2, переходим к решению
следующей.

Один ученик показывает, как работать с
формулами, другой – как использовать функцию
суммирования, числовой формат (общий, денежный) и
т.д. (Таблица уже готова, ученикам предстоит
ввести формулы, использовать суммирование и
получить ответ).

№ 3. Посчитайте, используя ЭТ, хватит ли
Васе 150 рублей, чтобы купить все продукты, которые
ему заказала мама, и хватит ли на чипсы за 10
рублей? Сдачу мама разрешила положить в копилку.
Сколько рублей попадет в копилку?

Предполагаемое решение:

5) Самостоятельное решение задачи.

Маленький великан Вася часто бывал в гостях у
жителей Цветочного города.

Собираясь на пляж, веселые человечки решили
запастись прохладительными напитками. Незнайка
взял с собой 2 литра кваса, 1 литр газировки и 1
литр малинового сиропа, Пончик – 3 литра
газировки и 2 литра малинового сиропа, Торопыжка
– 2 литра газировки, доктор Пилюлькин – 1 литр
кваса и 1 литр касторки.

• Сколько литров напитков каждого вида взяли все
  человечки вместе?
• Сколько всего литров напитков взял с собой
  каждый из человечков?
• Сколько всего литров напитков взяли все
  человечки вместе?

Оформите таблицу произвольно и сохраните в
своей личной папке.

Результат работы.

7) Подведение итогов. Оценки.

Домашнее задание.

Подумайте и решите эту задачу, если известны
еще следующие величины.

Как изменится таблица? Какие формулы появятся?

Известно, что 1 литр кваса в Цветочном городе
стоит 1 монету, 1 литр газировки – 3 монеты, 1 литр
малинового сиропа – 6 монет, 1 литр касторки – 2
монеты.

• Сколько монет истратил на покупку напитков
  каждый человечек?
• Сколько монет затрачено на покупку напитков
  каждого вида?
• Сколько потрачено денег всеми человечками
  вместе?

Литература

1. Информатика. Задачник-практикум в 2 т. /Под ред.
   И.Г.Семакина, Е.К.Хеннера – М.: Лаборатория
   Базовых Знаний, 2010.
2. Ефимова О. Курс компьютерной технологии с
   основами информатики. – М.: ООО “издательство
   АСТ”; АВF, 2005.

Презентация

Оптимальный выбор

МатБюро помогает студентам с 2006 года. Всё это время мы поддерживаем прекрасную репутацию и наилучшие условия «цена-качество».

Мы предлагаем:
Грамотную и подробную консультацию и решение за разумную стоимость.

Время на прочтение
16 мин

Количество просмотров 236K

Добрый день, уважаемые хаброжители!

Время от времени некоторым (а может и более, чем некоторым) из нас приходится сталкиваться с задачами по обработке небольших массивов данных, начиная от составления и анализа домашнего бюджета и заканчивая какими-либо расчетами по работе, учебе и т.д. Пожалуй, наиболее подходящим инструментом для этого является Microsoft Excel (или возможно иные его аналоги, но они менее распространены).

Поиск выдал мне всего одну статью на Хабре по схожей тематике — «Талмуд по формулам в Google SpreadSheet». В ней дано хорошее описание базовых вещей для работы в excel (хотя он и не 100% про сам excel).

Таким образом, накопив определенный пул запросов/задач, появилась идея их типизировать и предложить возможные решения (пусть не все возможные, но быстро дающие результат).

Речь пойдет о решении наиболее распространенных задач, с которыми сталкиваются пользователи.

Описание решений построено следующим образом – дается кейс, содержащий исходное задание, которое постепенно усложняется, к каждому шагу дано развернутое решение с пояснениями. Наименования функций будут даваться на русском языке, но в скобках при первом упоминании будет приводиться оригинальное наименование на английском языке (т.к. по опыту у подавляющего большинства пользователей установлена русскоязычная версия).

Кейс_1: Логические функции и функции поиска совпадений
«У меня есть набор значений в табличке и необходимо что бы при выполнении определенного условия/набора условий выводилось определенное значение» (с) Пользователь

Данные, как правило, представлены в табличной форме:

Условие:

• если значение в столбце «Количество» больше 5,
• то нужно вывести в колонке «Результат» значение «Заказ не требуется»,

В этом нам поможет формула «ЕСЛИ» (IF), которая относится к логическим формулам и может выдавать в решении любые значения, которые мы заранее записываем в формуле. Обращаю внимание, что любые текстовые значения записываются, используя кавычки.

Синтаксис формулы следующий:
ЕСЛИ(лог_выражение, [значение_если_истина], [значение_если_ложь])

• Лог_выражение — выражение, дающее в результате значение ИСТИНА или ЛОЖЬ.
• Значение_если_истина — значение, которое выводится, если логическое выражение истинно
• Значение_если_ложь — значение, которое выводится, если логическое выражение ложно

Синтаксис формулы для решения:
Вывод результата в ячейку D2:

=ЕСЛИ(C5>5;«Заказ не требуется»;«Необходим заказ»)

На выходе получаем результат:

Бывает, что условие носит более сложный характер, например выполнение 2-х и более условий:

• если значение в столбце «Количество» больше 5, а значение в колонке «Тип» равно «А»
• то нужно вывести в колонке «Результат» значение «1», в обратном случае «0».

В данном случае мы уже не можем ограничиться использованием одной только формулы «ЕСЛИ», необходимо добавить в ее синтаксис другую формулу. И это будет еще одна логическая формула «И» (AND).
Синтаксис формулы следующий:
И(логическое_значение1, [логическое_значение2], …)

• Логическое_значение1-2 и т.д. — проверяемое условие, вычисление которого дает значение ИСТИНА или ЛОЖЬ

Синтаксис решения будет следующим:
Вывод результата в ячейку D2:

=ЕСЛИ(И(C2>5;B2=«А»);1;0)

Таким образом, используя сочетание 2-х формул, мы находим решение нашей задачи и получаем результат:

Попробуем усложнить задачу – новое условие:

• если значение в столбце «Количество» равно 10, а значение в колонке «Тип» равно «А»
• или же значение в столбце «Количество» больше или равно 5, а значение «Тип» равен «Б»
• то нужно вывести в колонке «Результат» значение «1», в обратном случае «0».

Синтаксис решения будет следующим:
Вывод результата в ячейку D2:

=ЕСЛИ(ИЛИ(И(C2=10;B2=«А»); И(C2>=5;B2=«Б»));1;0)

Как видно из записи, в формулу «ЕСЛИ» включено одно условие «ИЛИ» (OR) и два условия с использованием формулы «И», включенных в него. Если хотя бы одно из условий 2-го уровня имеет значение «ИСТИНА», то в колонку «Результат» будет выведен результат «1», в противном случае будет «0».
Результат:

Теперь перейдем к следующей ситуации:
Представим, что в зависимости от значения в столбце «Условие» должно выводиться определенное условие в столбце «Результат», ниже приведено соответствие значений и результата.
Условие:

• 1 = А
• 2 = Б
• 3 = В
• 4 = Г

При решении задачи с помощью функции «ЕСЛИ», синтаксис будет следующим:
Вывод результата в ячейку B2:

=ЕСЛИ(A2=1;«А»; ЕСЛИ(A2=2;«Б»; ЕСЛИ(A2=3;«В»; ЕСЛИ(A2=4;«Г»;0))))

Результат:

Как видно, написание подобной формулы не только не очень удобно и громоздко, но и может занять некоторое время на ее редактирование у неопытного пользователя в случае ошибки.
Минус подобного подхода в том, что он применим для небольшого количества условий, ведь, все их придется набирать вручную и «раздувать» нашу формулу до больших размеров, однако подход отличает полная «всеядность» к значениям и универсальность использования.

Альтернативное решение_1:
Использование формулы «ВЫБОР» (CHOOSE),
Синтаксис функции:
ВЫБОР(номер_индекса, значение1, [значение2], …)

• Номер_индекса — номер выбираемого аргумента-значения. Номер индекса должен быть числом от 1 до 254, формулой или ссылкой на ячейку, содержащую число в диапазоне от 1 до 254.
• Значение1, значение2,… — значение от 1 до 254 аргументов-значений, из которых функция «ВЫБОР», используя номер индекса, выбирает значение или выполняемое действие. Аргументы могут быть числами, ссылками на ячейки, определенными именами, формулами, функциями или текстом.

При ее использовании, мы сразу заносим результаты условий в зависимости от указанных значений.
Условие:

• 1 = А
• 2 = Б
• 3 = В
• 4 = Г

Синтаксис формулы:

=ВЫБОР(A2;«А»;«Б»;«В»;«Г»)

Результат аналогичен решению с цепочкой функций «ЕСЛИ» выше.
При применении этой формулы существуют следующие ограничения:
В ячейку «А2» (номер индекса) могут быть указаны только цифры, а значения результата будут выводиться в порядке возрастания от 1 до 254 значений.
Иными словами, функция будет работать только если в ячейке «А2» указаны цифры от 1 до 254 в порядке возрастания и это накладывает определенные ограничения при использовании этой формулы.
Т.е. если мы захотим, что бы значение «Г» выводилось при указании числа 5,

• 1 = А
• 2 = Б
• 3 = В
• 5 = Г

то формула будет иметь следующий синтаксис:
Вывод результата в ячейку B2:

=ВЫБОР(A31;«А»;«Б»;«В»;;«Г»)

Как видно, значение «4» в формуле нам приходится оставить пустым и перенести результат «Г» на порядковый номер «5».

Альтернативное решение_2:
Вот мы и подошли к одной из самых популярных функций Excel, овладение которой автоматически превращает любого офисного работника в «опытного пользователя excel» /sarcasm/.
Синтаксис формулы:
ВПР(искомое_значение, таблица, номер_столбца, [интервальный_просмотр])

• Искомое_значение – значение, поиск которого осуществляется функцией.
• Таблица – диапазон ячеек, содержащий данные. Именно в этих ячейках будет происходить поиск. Значения могут быть текстовыми, числовыми или логическими.
• Номер_столбца — номер столбца в аргументе «Таблица», из которого будет выводиться значение в случае совпадения. Важно понимать, что отсчет столбцов происходит не по общей сетке листа (A.B,C,D и т.д.), а внутри массива, указанного в аргументе «Таблица».
• Интервальный_просмотр — определяет, какое совпадение должна найти функция — точное или приблизительное.

Важно: функция «ВПР» ищет совпадение только по первой уникальной записи, если искомое_значение присутствует в аргументе «Таблица» несколько раз и имеет разные значения, то функция «ВПР» найдет только самое ПЕРВОЕ совпадение, результаты по всем остальным совпадениям показаны не будутИспользование формулы «ВПР» (VLOOKUP) связано с еще одним подходом в работе с данными, а именно с формированием «справочников».
Суть подхода в создании «справочника» соответствия аргумента «Искомое_значение» определенному результату, отдельно от основного массива, в котором прописываются условия и соответствующие им значения:

Затем в рабочей части таблицы уже прописывается формула со ссылкой на справочник, заполненный ранее. Т.е. в справочнике в столбце «D» происходит поиск значения из столбца «А» и при нахождении соответствия выводится значение из столбца «Е» в столбец «В».
Синтаксис формулы:
Вывод результата в ячейку B2:

=ВПР(A2;$D$2:$E$5;2;0)

Результат:

Теперь представим ситуацию, когда необходимо подтянуть данные в одну таблицу из другой, при этом таблицы не идентичны. См. пример ниже

Видно, что строки в столбцах «Продукт» обеих таблиц не совпадают, однако, это не является препятствием для использования функции «ВПР».
Вывод результата в ячейку B2:

=ВПР($A3;$H$3:$M$6;2;0)

Но при решении сталкиваемся с новой проблемой – при «протягивании» написанной нами формулы вправо от столбца «В» до столбца «Е», нам придется вручную заменять аргумент «номер_столбца». Дело это трудоемкое и неблагодарное, потому, на помощь нам приходит другая функция — «СТОЛБЕЦ» (COLUMN).
Синтаксис функции:
СТОЛБЕЦ([ссылка])

• Ссылка — ячейка или диапазон ячеек, для которых требуется возвратить номер столбца.

Если использовать запись типа:

=СТОЛБЕЦ()

то функция выведет номер текущего столбца (в ячейке которого написана формула).
В результате получается число, которое можно использовать в функции «ВПР», чем мы и воспользуемся и получаем следующую запись формулы:
Вывод результата в ячейку B2:

=ВПР($A3;$H$3:$M$6; СТОЛБЕЦ();0)

Функция «СТОЛБЕЦ» определит номер текущего столбца, который будет использоваться аргументом «Номер_столбца» для определения номера столбца поиска в справочнике.
Кроме того, можно использовать конструкцию:

=СТОЛБЕЦ()-1

Вместо числа «1» можно использовать любое число (а также не только вычитать его, но и прибавлять к полученному значению), для получения желаемого результата, если нет желания ссылаться на определенную ячейку в столбце с нужным нам номером.
Получившийся результат:

Продолжаем развивать тему и усложняем условие: представим, что у нас есть два справочника с разными данными по продуктам и необходимо вывести в таблицу с результатом значения в зависимости от того, какой тип справочника указан в колонке «Справочник»
Условие:

• Если в столбце «Справочник» указано число 1, данные должны тянуться из таблицы «Справочник_1», если число 2, то из таблицы «Справочник_2» в соответствии с указанным месяцем

Вариант решения, который сразу приходит на ум, следующий:
Вывод результата в ячейку C3:

=ЕСЛИ($B3=1; ВПР($A3;$G$3:$I$6; СТОЛБЕЦ()-1;0); ВПР($A3;$K$3:$M$6; СТОЛБЕЦ()-1;0))

Плюсы: наименование справочника может быть любым (текст, цифры и их сочетание), минусы – плохо подходит, если вариантов более 3-х.
Если же номера справочников всегда представляют собой числа, имеет смысл использовать следующее решение:
Вывод результата в ячейку C3:

=ВПР($A3; ВЫБОР($B3;$G$3:$I$6;$K$3:$M$6); СТОЛБЕЦ()-1;0)

Плюсы: формула может включать до 254 наименований справочников, минусы – их наименование должно быть строго числовым.
Результат для формулы с использованием функции «ВЫБОР»:

Бонус: ВПР по двум и более признакам в аргументе «искомое_значение».
Условие:

• Представим, что у нас как всегда есть массив данных в табличной форме (если нет, то мы к нему приводим данные), из массива по определенным признакам необходимо получить значения и поместить их в другую табличную форму.

Обе таблицы приведены ниже:

Как видно из табличных форм, каждая позиция имеет не только наименование (которое не является уникальным), но также и относится к определенному классу и имеет свой вариант фасовки.
Используя сочетание имени и класса и фасовки, мы можем создать новый признак, для этого в таблице с данными создаем дополнительный столбец «Доп.признак», который заполняем при помощи следующей формулы:

=H3&»_»&I3&»_»&J3

Используя символ «&», объединяем три признака в один (разделитель между словами может быть любым, как и не быть вовсе, главное использовать аналогичное правило и для поиска)
Аналогом формулы может быть функция «СЦЕПИТЬ» (CONCATENATE), в этом случае она будет выглядеть следующим образом:

=СЦЕПИТЬ(H3;»_»;I3;»_»;J3)

После того, как дополнительный признак создан для каждой записи в таблице с данными, приступаем к написанию функции поиска по этому признаку, которая будет иметь вид:
Вывод результата в ячейку D3:

=ЕСЛИОШИБКА(ВПР(A2&»_»&B2&»_»&C2;$G$2:$K$6;5;0);0)

В функции «ВПР» в качестве аргумента «искомое_значение» используем все ту же связку трех признаков (наименование_класс_фасовка), но берем ее уже в таблице для заполнения и заносим непосредственно в аргумент (как вариант, можно было бы выделить значение для аргумента в дополнительный столбец в таблице для заполнения, но это действие будет излишним).
Напоминаю, что использование функции «ЕСЛИОШИБКА» (IFERROR) необходимо, если искомое значение так и не будет найдено, и функция «ВПР» выведет нам значение «#Н/Д» (об этом ниже).
Результат на картинке ниже:

Данный прием можно использовать и для большего количества признаков, единственное условие – уникальность получаемых комбинаций, если она не соблюдается, то результат будет некорректным.

Кейс_3 Поиск значения в массиве, или когда ВПР не в силах нам помочь

Рассмотрим ситуацию, когда необходимо понять, есть ли в массиве ячеек нужные нам значения.
Задача:

• в столбце «Условие поиска» указано значение и необходимо определить, присутствует ли оно в столбце «Массив для поиска»

Визуально все выглядит в следующем виде:

Как мы видим, функция «ВПР» тут бессильна, т.к. мы ищем не точное совпадение, а именно наличие в ячейке нужного нам значения.
Для решения задачи необходимо использовать комбинацию нескольких функций, а именно:
«ЕСЛИ»
«ЕСЛИОШИБКА»
«СТРОЧН»
«НАЙТИ»

По порядку обо всех, «ЕСЛИ» мы уже разобрали ранее, потому перейдем к функции «ЕСЛИОШИБКА» (IFERROR)

ЕСЛИОШИБКА(значение, значение_при_ошибке)

• Значение — аргумент, проверяемый на возникновение ошибок.
• Значение_при_ошибке — значение, возвращаемое при ошибке при вычислении по формуле. Возможны следующие типы ошибок: #Н/Д, #ЗНАЧ!, #ССЫЛКА!, #ДЕЛ/0!, #ЧИСЛО!, #ИМЯ? и #ПУСТО!.

Важно: данная формула практически всегда обязательна при работе с массивами информации и справочниками, т.к. зачастую бывает, что искомое значение не находится в справочнике и в этом случае функция возвращает ошибку. Если же в ячейке выводится ошибка и ячейка участвует, например, в вычислении, то оно так же произойдет с ошибкой. Плюс ко всему, ячейкам, где формула возвратила ошибку можно присваивать различные значения, которые облегчают их статистическую обработку. Также, в случае ошибки можно выполнять другие функции, что очень удобно при работе с массивами и позволяет строить формулы с учетом довольно разветвленных условий.

«СТРОЧН» (LOWER)

СТРОЧН(текст)

• Текст — текст, преобразуемый в нижний регистр.

Важно: функция «СТРОЧН» не заменяет знаки, не являющиеся буквами.
Роль в формуле: поскольку функция «НАЙТИ» (FIND) осуществляет поиск и учетом регистра текста, то необходимо привести весь текст к одному регистру, в противном случае «чАй» будет не равно «чай» и т.д. Это актуально, если значение регистра не является условием поиска и отбора значений, в противном случае формулу «СТРОЧН» можно не использовать, так поиск будет более точным.

Теперь подробнее о синтаксисе функции «НАЙТИ» (FIND).

НАЙТИ(искомый_текст, просматриваемый_текст, [нач_позиция])

• Искомый_текст — текст, который необходимо найти.
• Просматриваемый_текст — текст, в котором нужно найти искомый текст.
• Нач_позиция — знак, с которого нужно начать поиск. Первый знак в тексте «просматриваемый_текст» имеет номер 1. Если номер не указан, он по умолчанию считается равным 1.

Синтаксис формулы-решения будет иметь вид:
Вывод результата в ячейку B2:

=ЕСЛИ(ЕСЛИОШИБКА(НАЙТИ(СТРОЧН(A2); СТРОЧН(E2);1);0)=0;«fail»;«bingo!»)

Разберем логику формулы по действиям:

1. СТРОЧН(A2) – преобразует аргумент «Искомый_текст» в ячейке в А2 в текст с нижним регистром
2. Функция «НАЙТИ» начинает поиск преобразованного аргумента «Искомый_текст» в массиве «Просматриваемый_текст», который преобразовывается функцией «СТРОЧН(E2)», также в текст с нижним регистром.
3. В случае если, функция находит совпадение, т.е. возвращает порядковый номер первого символа совпадающего слова/значения, срабатывает условие ИСТИНА в формуле «ЕСЛИ», т.к. полученное значение не равно нулю. Как результат, в столбце «Результат» будет выведено значение «Bingo!»
4. Если же, функция не находит совпадение т.е. порядковый номер первого символа совпадающего слова/значения не указывается и вместо значения возвращается ошибка, срабатывает условие, заложенное в формулу «ЕСЛИОШИБКА» и возвращается значение равное «0», что соответствует условию ЛОЖЬ в формуле «ЕСЛИ», т.к. полученное значение равно «0». Как результат, в столбце «Результат» будет выведено значение «fail».

Как видно из рисунка выше, благодаря функциям «СТРОЧН» и «НАЙТИ» мы находим искомые значения вне зависимости от регистра символов, и места нахождения в ячейке, но необходимо обратить внимание на строку 5.
Условие поиска задано как «111», но в массиве поиска указано значение «1111111 печенюшки», однако формула выдает результат «Bingo!». Это происходит потому, что значение «111» входит в ряд значений «1111111», как следствие находится совпадение. В обратном случае данное условие не сработает.

Кейс_4 Поиск значения в массиве по нескольким условиям, или когда ВПР тем более не в силах нам помочь

Представим ситуацию, когда необходимо найти значение из «Таблица с результатом» в двумерном массиве «Справочник» по нескольким условиям, а именно по значению «Наименование» и «Месяц».
Табличная форма задания будет иметь следующий вид:

Условие:

• В таблицу с результатом необходимо подтянуть данные в соответствии с совпадением условий «Наименование» и «Месяц».

Для решения подобной задачи подойдет комбинация функций «ИНДЕКС» и «ПОИСКПОЗ»

Синтаксис функции «ИНДЕКС» (INDEX)

ИНДЕКС(массив, номер_строки, [номер_столбца])

• Массив — диапазон ячеек, из которого будут показываться значения в случае совпадения условий их поиска.
• Если массив содержит только одну строку или один столбец, аргумент «номер_строки» или «номер_столбца» соответственно не является обязательным.
• Если массив занимает больше одной строки и одного столбца, а из аргументов «номер_строки» и «номер_столбца» задан только один, то функция «ИНДЕКС» возвращает массив, состоящий из целой строки или целого столбца аргумента «массив».
• Номер_строки — номер строки в массиве, из которой требуется возвратить значение.
• Номер_столбца — номер столбца в массиве, из которого требуется возвратить значение.

Иными словами функция возвращает из указанного массива в аргументе «Массив» значение, которое находится на пересечении координат, указанных в аргументах «Номер_строки» и «Номер_столбца».

Синтаксис функции «ПОИСКПОЗ» (MATCH)

ПОИСКПОЗ(искомое_значение, просматриваемый_массив, [тип_сопоставления])

• Искомое_значение — значение, которое сопоставляется со значениями в аргументе просматриваемый_массив. Аргумент искомое_значение может быть значением (числом, текстом или логическим значением) или ссылкой на ячейку, содержащую такое значение.
• Просматриваемый_массив — диапазон ячеек, в которых производится поиск.
• Тип_сопоставления — необязательный аргумент. Число -1, 0 или 1.

Функция ПОИСКПОЗ выполняет поиск указанного элемента в диапазоне ячеек и возвращает относительную позицию этого элемента в диапазоне.
Суть использования комбинации функций «ИНДЕКС» и «ПОИСКПОЗ» в том, то мы производим поиск координат значений по их наименованию по «осям координат».
Осью Y будет столбец «Наименование», а осью X – строка «Месяцы».

часть формулы:

ПОИСКПОЗ($A4;$I$4:$I$7;0)

возвращает число по оси Y, в данном случае оно будет равно 1, т.к. значение «А» присутствует в искомом диапазоне и имеет относительную позицию «1» в этом диапазоне.
часть формулы:

ПОИСКПОЗ(B$3;$J$3:$L$3;0)

возвращает значение #Н/Д, т.к. значение «1» отсутствует в просматриваемом диапазоне.

Таким образом, мы получили координаты точки (1; #Н/Д) которые функция «ИНДЕКС» использует для поиска в аргументе «Массив».
Полностью написанная функция для ячейки B4 будет иметь следующий вид:

=ИНДЕКС($J$4:$L$7; ПОИСКПОЗ($A4;$I$4:$I$7;0); ПОИСКПОЗ(B$3;$J$3:$L$3;0))

По сути, если бы мы знали координаты нужного нам значения, функция выглядела бы следующим образом:

=ИНДЕКС($J$4:$L$7;1;#Н/Д))

Поскольку, аргумент «Номер_столбца» имеет значение «#Н/Д», то результат для ячейки «B4» будет соответствующий.
Как видно из получившегося результата не все значения в таблице с результатом находят совпадение со справочником и в итоге мы видим, что часть значений в таблице выводится в виде «#Н/Д», что затрудняет использование данных для дальнейших расчетов.
Результат:

Что бы нейтрализовать этот негативный эффект используем функцию «ЕСЛИОШИБКА», о которой мы читали ранее, и заменяем значение, возвращающееся при ошибке на «0», тогда формула будет иметь вид:
Вывод результата в ячейку B4:

=ЕСЛИОШИБКА(ИНДЕКС($J$4:$L$7; ПОИСКПОЗ($A4;$I$4:$I$7;0); ПОИСКПОЗ(B$3;$J$3:$L$3;0));0)

Демонстрация результата:

Как видно на картинке, значения «#Н/Д» более не мешают нам в последующих вычислениях с использованием значений в таблице с результатом.

Кейс_5 Поиск значения в диапазоне чисел

Представим, что нам необходимо дать определенный признак числам, входящим в определенный диапазон.
Условие:
В зависимости от стоимости продукта ему должна присваиваться определенная категория
Если значение находится в диапазоне

• От 0 до 1000 = А
• От 1001 до 1500 = Б
• От 1501 до 2000 = В
• От 2001 до 2500 = Г
• Более 2501 = Д

Функция ПРОСМОТР (LOOKUP) возвращает значение из строки, столбца или массива. Функция имеет две синтаксических формы: векторную и форму массива.

ПРОСМОТР(искомое_значение; просматриваемый_вектор; [вектор_результатов])

• Искомое_значение — значение, которое функция ПРОСМОТР ищет в первом векторе. Искомое_значение может быть числом, текстом, логическим значением, именем или ссылкой на значение.
• Просматриваемый_вектор — диапазон, состоящий из одной строки или одного столбца. Значения в аргументе просматриваемый_вектор могут быть текстом, числами или логическими значениями.
• Значения в аргументе просматриваемый_вектор должны быть расположены в порядке возрастания: …, -2, -1, 0, 1, 2, …, A-Z, ЛОЖЬ, ИСТИНА; в противном случае функция ПРОСМОТР может возвратить неправильный результат. Текст в нижнем и верхнем регистрах считается эквивалентным.
• Вектор_результатов — диапазон, состоящий из одной строки или столбца. Вектор_результатов должен иметь тот же размер, что и просматриваемый_вектор.

Вывод результата в ячейку B3:

=ПРОСМОТР(E3;$A$3:$A$7;$B$3:$B$7)

Аргументы «Просматриваемый_вектор» и «Вектор_результата» можно записать в форме массива – в этом случае не придется выводить их в отдельную таблицу на листе Excel.
В этом случае функция будет выглядеть следующим образом:
Вывод результата в ячейку B3:
=ПРОСМОТР(E3;{0;1001;1501;2001;2501};{«А»;«Б»;«В»;«Г»;«Д»})

Кейс_6 Суммирование чисел по признакам

Для суммирования чисел по определенным признакам можно использовать три разных функции:
СУММЕСЛИ (SUMIF) – суммирует только по одному признаку
СУММЕСЛИМН (SUMIFS) – суммирует по множеству признаков
СУММПРОИЗВ (SUMPRODUCT) – суммирует по множеству признаков
Существует также вариант с использованием «СУММ» (SUM) и функции формулы массивов, когда формула «СУММ» возводится в массив:
({=СУММ(()*())}
но такой подход довольно неудобен и полностью перекрывается по функционалу формулой «СУММПРОИЗВ»
Теперь подробнее по синтаксису «СУММПРОИЗВ»:

СУММПРОИЗВ(массив1, [массив2], [массив3],…)

• Массив1 — первый массив, компоненты которого нужно перемножить, а затем сложить результаты.
• Массив2, массив3… — от 2 до 255 массивов, компоненты которых нужно перемножить, а затем сложить результаты.

Условие:

• Найти общую сумму по стоимости отгрузок по каждому из продуктов за определенный период:

Как видно из таблицы с данными, что бы посчитать стоимость необходимо цену умножить на количество, а полученное значение, применив условия отбора переносить в таблица с результатом.
Однако, формула «СУММПРОИЗ» позволяет проводить такие расчеты внутри формулы.
Вывод результата в ячейку B4:

=СУММПРОИЗВ(($A4=$H$3:$H$11)*($K$3:$K$11>=B$3)*($K$3:$K$11<C$3);($M$3:$M$11)*($L$3:$L$11))

Разберем формулу по частям:

($A4=$H$3:$H$11)

– задаем условие по отбору в столбце «Наименование» таблицы с данными по столбцу «Наименование» в таблице с результатом

($K$3:$K$11>=B$3)*($K$3:$K$11<C$3)

– задаем условие по временным рамкам, дата больше или равна первого числа текущего месяца, но меньше первого числа месяца следующего. Аналогично – условие в таблице с результатом, массив – в таблице с данными.

($M$3:$M$11)*($L$3:$L$11)

– перемножаем столбцы «Количество» и «Цена» в таблице с данными.
Несомненным плюсом данной функции является свободный порядок записи условий, их можно записывать в любом порядке, на результат это не повлияет.
Результат:

Теперь усложним условие и добавим требование, что бы отбор по наименованию «печеньки» происходил только по классам «малые» и «большие», а по наименованию «булки» все, кроме по классу «с джемом»:

Вывод результата в ячейку B4:

=СУММПРОИЗВ(($A4=$H$3:$H$11)*($J$3:$J$11>=B$3)*($J$3:$J$11<C$3)*(($I$3:$I$11=«малые»)+($I$3:$I$11=«большие»));($L$3:$L$11*$K$3:$K$11))

В формуле для отбора по печенькам добавилось новое условие:

(($I$3:$I$11=«малые»)+($I$3:$I$11=«большие»))

– как видно, два или более условия по одному столбцу выделяются в отдельную группу при помощи символа «+» и заключения условий в дополнительные скобки.
В формуле для отбора по булкам также добавилось новое условие:

=СУММПРОИЗВ(($A5=$H$3:$H$11)*($J$3:$J$11>=B$3)*($J$3:$J$11<C$3)*($I$3:$I$11<>«с джемом»);($L$3:$L$11)*($K$3:$K$11))

это:

($I$3:$I$11<>«с джемом»)

– на самом деле, в данной формуле можно было написать условие отбора также как и при отборе по печенькам, но тогда, пришлось бы перечислять три условия в формуле, в данном случае, проще написать исключение – не равно «с джемом» для этого используем значение «<>».
Вообще, если группы признаков/классов заранее известны, то лучше объединять их в эти группы, создавая справочники, чем записывать все условия в функцию, раздувая ее.
Результат:

Что ж, вот мы и подошли к концу нашего краткого мануала, который на самом деле мог бы быть намного больше, но целью было все-таки дать решение наиболее встречающихся ситуаций, а не описывать решение частных (но гораздо более интересных случаев).
Надеюсь, что мануал поможет кому-нибудь в решении задач при помощи Excel, ведь это будет значить, что мой труд не пропал зря!

Спасибо за уделенное время!

во втором поле выбрать оператор ограничения (>, Поиск решения).

Найденные решения (значения изменяемых ячеек) можно сохранить в качестве сценария. Для этого нужно:

1. В диалоговом окне Результаты поиска решения выбрать Сохранить сценарий.
2. В поле Название сценария ввести имя сценария. Просмотреть сценарии можно с помощью команды Данные > Работа с данными > Анализ что-если > Диспетчер сценариев > Сценарии.

С помощью программы Поиск решения можно создать три типа отчетов по результатам, полученным при успешном завершении процедуры решения.

Каждый отчет создается на отдельном листе текущей рабочей книги.

Для создания отчета надо в диалоговом окне Результаты поиска решения выбрать нужный тип отчета в поле Тип отчета. Можно выбрать сразу несколько типов (при выделении нескольких строк используется клавиша ).

• Результаты – отчет содержит целевую ячейку, список изменяемых ячеек, их исходные и конечные значения, ограничения и сведения о них.
• Устойчивость – отчет содержит сведения о степени зависимости модели от изменений величин, входящих в формулы, применяемые в задаче (формулы модели и формулы ограничений).
• Пределы – выводится целевая ячейка и ее значение, а также список изменяемых ячеек, их значений, нижних и верхних пределов и целевых результатов.

Рассмотрим применение процессора Excel для решения ЗЛП на примерах.

Задача 1. Планирование производства

Модель линейного программирования дает возможность определить наиболее выгодную производственную программу выпуска нескольких видов продукции при заданных ограничениях на ресурсы.

МП выпускает товары х₁,х₂,х₃,х₄, получая от реализации каждого прибыль в 60,70,120,130 руб. соответственно. Затраты на производство приведены в таблице.

Затраты	х1	х2	x3	х4	Всего
Трудовые	1	1	1	1	16
Сырьевые	6	5	4	1	110
Финансы	4	6	10	13	100

1. Максимум прибыли в зависимости от оптимального распределения затрат.
2. Минимум ресурсов, необходимых для получения максимальной прибыли.

Решение задачи средствами Excel состоит из 4 этапов:

1. Создание математической модели задачи ЛП.
2. Создание формы для ввода условий задачи, ввод в неё исходных данных и зависимостей из математической модели.
3. Ввод данных из формы в окно Excel Поиск решения из меню Данные.
4. Задание параметров поиска и решение задачи.

Создание математической модели задачи

Составим математическую модель процесса по описанию задачи:

— целевая функция прибыли.

— граничные условия модели, так как количество производимых товаров не может быть отрицательной величиной.

Для решения данной задачи c помощью программы MS Excel создадим новую книгу с именем Линейное программирование и изменим имя ее первого рабочего листа на Задача о производстве.

Создание формы

• Составление формы в виде:

A	B	C	D	E	F	G	H
1	Переменная	х7	х2	x3	х4	Формула	Знак	Св.член
2	Значение
3	Коэф. ЦФ	60	70	120	130	=СУММПРОИЗВ(В$2:Е$2;В3:Е3)	Max
4	Трудовые	1	1	1	1	=СУММПРОИЗВ(В$2:Е$2;В4:Е4)		16
5	Сырьевые	6	5	4	1	=СУММПРОИЗВ(В$2:Е$2;В5:Е5)		110
6	Финансы	4	6	10	13	=СУММПРОИЗВ(В$2:Е$2;В6:Е6)		100

• Запись в ячейки В3:Е3 коэффициентов целевой функции F (1), в В4:Е6 коэффициентов из системы ограничений (2) и в ячейки Н4:Н6 – свободных членов из системы (2).
• Ввод формул с помощью f_x – Мастера функций.

Для ввода формулы в целевую ячейку (целевой функции): щелкнуть левой клавишей мыши по ячейке F3 , затем по значку Мастера функций f_x на панели инструментов, в появившемся окне «Мастер функций, Шаг 1» выбрать категорию «Математические», далее выбрать функцию СУММПРОИЗВ, нажать клавишу ОК, в окне «Мастер функций Шаг 2» в поле Массив 1 ввести с клавиатуры В2:Е2 (ячейки, в которых будут варьироваться х₁..х₄), в поле Массив 2 ввести В3:Е3 (коэффициенты целевой функции ЦФ).

Примечание. Можно вводить В2:Е2 не с клавиатуры, а поставить курсор в окно Массив 1, а затем протащить курсор при нажатой левой клавише мыши по ячейкам В2:Е2, имена ячеек сами запишутся в окно. Аналогично поступить с полем Массив 2.

Нажать клавишу ОК, в ячейку F3 запишется формула 60х₁+70х₂+120х₃+ 130х₄ в виде СУММПРОИЗВ(В2:Е2;В3:Е3).

Чтобы не вводить формулы в другие ячейки, необходимо изменить тип адресации для ячеек В2:Е2 с относительной на абсолютную $B$2:$E$2 , установив курсор перед нужным адресом B2 и нажав функциональную клавишу F4 , затем повторить эти действия для адреса E2 . Формула примет следующий вид:

После внесенных изменений необходимо скопировать формулу в ячейки F4:F6 c помощью маркера заполнения. Для этого необходимо выделить ячейку F3 , содержащую нужную формулу, установить указатель мыши на черный квадратик в правом нижнем углу ячейки (он примет форму черного крестика) и протащить с помощью левой кнопки мыши на весь требуемый диапазон.

В результате копирования мы увидим следующие формулы:

• в ячейке F4 – СУММПРОИЗВ($В$2:$Е$2;В4:Е4),
• в ячейке F5 – СУММПРОИЗВ($В$2:$Е$2;В5:Е5),
• в ячейке F6 – СУММПРОИЗВ($В$2:$Е$2;В6:Е6).

Заполнение окна Поиск решения

Выбрать в пункте меню Данные команду Поиск решения, поставить курсор в поле целевой функции, выделить ячейку F3 в форме (или ввести F3 с клавиатуры), поставить переключатель в положение «Максимальному значению» (см. рис. 12.1 рис. 12.1). В поле «Изменяя ячейки» ввести $В$2:$Е$2(с клавиатуры или протащив мышью).

Нажать клавишу «Добавить», в окне «Добавление ограничения» в поле «Ссылка на ячейку» ввести F4 , выбрать через «стрелка вниз» знак ««, в поле справа ввести Н4 (рис. 12. рис. 12.2).

Аналогично через «Добавить» ввести , для системы ограничений (2), а также , , и .

Также необходимо добавить ограничения для получения целочисленных величин по количеству товаров: B2=цел, C2=цел, D2=цел и Е2=цел.

После ввода последнего граничного условия вместо «Добавить» нажать клавишу ОК, появится окно «Поиск решения».

Для изменения или удаления ограничений и граничных условий используются клавиши Изменить, Удалить.

Параметры поиска

В окне «Поиск решения» нажать клавишу «Параметры», выбрать по умолчанию Максимальное время – 100 с, число итераций – 100 (для большинства задач это количество просчётов подходит с большим запасом), установить флажок в строке «Линейная модель», нажать ОК, в появившемся окне Поиск Решения нажать Выполнить (рис. 12. рис. 12.3).

Результаты поиска решения с таблицей результатов:

A	B	C	D	E	F	G	H
1	Переменная	X1	X2	X3	X4	Формула	Знак	Св.член
2	Значение	10	0	6	0
3	Коэф. ЦФ	60	70	120	130	1320	Max
4	Трудовые	1	1	1	1	16		16
5	Сырьевые	6	5	4	1	84		110
6	Финансы	4	6	10	13	100		100

Таким образом оптимальный план Х(Х₁,Х₂,Х₃,Х₄)=(10,0,6,0) при минимальном использовании ресурсов

• Трудовые – 16 (У₁)
• Сырьевые – 84 (У₂)
• Финансы – 100 (У₃)

даёт максимум прибыли F в 1320 руб.

_Вывод: Максимальная прибыль F в 1320 руб. получается при выпуске только товаров Х₁ и Х₃ в количестве 10 и 6 штук соответственно, товары Х₃ и Х₄ выпускать не нужно (это приведёт к снижению прибыли). Трудовые (У₁) и финансовые (У₃) ресурсы используются полностью, по сырьевым ресурсам (У₂) есть запас в 110-84=26 ед.

Кроме того, это означает, что изменение трудовых ( y₁ ) и финансовых ( y₃ ) ресурсов приведёт к изменению прибыли F , а изменение сырьевых ресурсов ( y₂ ) – нет.

Разности между плановыми ресурсами и использованными являются двойственными переменными y₁, y₂ и y₃ сопряжённой задачи линейного программирования. В данном случае y₁=y₃=0 , а y₂=26 ед. Таким образом, ресурс y₂ можно уменьшить на 26 ед., тогда план по сырью тоже будет оптимальным.

Задача 2. Задача об оптимальной диете

Имеется n видов продуктов питания, в которых содержится m типов питательных веществ (белки, жиры, углеводы). В одной весовой единице продукта i-го типа содержится а_i единиц питательного вещества j-го вида . Известна минимальная суточная потребность b _j (j in <1,2. т>) человека в каждом из видов питательных веществ. Задана калорийность с_i одной весовой единицы i-го продукта ( i принадлежит <1, 2, . n>).

Требуется определить оптимальный состав рациона продуктов, такой, чтобы каждое питательное вещество содержалось в нем в необходимом количестве, обеспечивающем суточную потребность человека, и при этом суммарная калорийность рациона была минимальной.

Ведем в рассмотрение следующие переменные: х – весовое количество продукта питания i-го типа в суточном рационе.

Тогда в общем случае математическая постановка задачи об оптимальной диете может быть сформулирована следующим образом:

где множество допустимых альтернатив формируется следующей системой ограничений типа неравенств:

Для решения задачи об оптимальной диете с помощью программы MS Excel необходимо задать конкретные значения параметрам исходной задачи.

Для определенности предположим, что в качестве исходных типов продуктов рассматриваются: хлеб, мясо, сыр, бананы, огурцы, помидоры, виноград ( n = 7), а в качестве питательных веществ рассматриваются белки, жиры, углеводы ( m = 3).

Калорийность одной весовой единицы каждого из продуктов следующая:с₁ = 2060,с₂= 2430,с₃= 3600,с₄= 890,с₅= 140,с₆= 230, с₇ = 650. Содержание питательных веществ в каждом из продуктов может быть задано в форме нижеприведенной таблицы.

Минимальная суточная потребность в питательных веществах следующая: в белках b ₁ = 100, в жирах b ₂= 70, в углеводах b3 = 400.

Для решения данной задачи c помощью программы MS Excel создадим новую книгу с именем Линейное программирование и изменим имя ее второго рабочего листа на Задача о диете.

Таблица 1. Содержание питательных веществ в продуктах питания

Продукты/питательные вещества	Хлеб ржаной	Мясо баранина	Сыр «Российский»	Банан	Огурцы	Помидоры	Виноград
Белки	61	220	230	15	8	11	6
Жиры	12	172	290	1	1	2	2
Углеводы	420	0	0	212	26	38	155

Создание математической модели задачи

Составим математическую модель процесса по описанию задачи:

– целевая функция (суммарная калорийность продуктов).

– граничные условия

Создание формы

Для решения поставленной задачи выполним следующие подготовительные действия:

1. Внесем необходимые надписи в ячейки A1:I1, A2:A7, B4, I4, J4 .
2. В ячейки ВЗ:НЗ введем значения коэффициентов целевой функции: с₁ = 2060, с₂ = 2430, с₃ = 3600, с₄ = 890, с₅ = 140, с₆ = 230, с₇ = 650.
3. В ячейку I2 введем формулу: =СУММПРОИЗВ( b ₂:Н2;B3:H3), которая представляет целевую функцию (4).
4. В ячейки В5:Н7 введем значения коэффициентов ограничений, взятых из таблицы.

1. В ячейки J5 :J7 введем значения правых частей ограничений, соответствующих минимальной суточной потребности в питательных веществах: в белках b ₁=100 , жирах b ₂= 70 и углеводах b3 = 400.
2. В ячейку I5 введем формулу: =СУММПРОИЗВ($B$2:$H$2;В5:Н5), которая представляет левую часть первого ограничения (5).
3. Скопируем формулу, введенную в ячейку I5 , в ячейки I6 и I7 .
4. Внешний вид рабочего листа MS Office Excel с исходными данными для решения задачи об оптимальном рационе питания имеет следующий вид (pиc. 12.4).

Для отображения формул в ячейках рабочего листа необходимо выполнить команду меню: Формулы и на панели инструментов в группе Зависимости формул выбрать Показать формулы.

Заполнение окна Поиск решения

Для дальнейшего решения задачи следует вызвать мастер поиска решения, для чего необходимо выполнить операцию: Данные > Поиск решения.

После появления диалогового окна Поиск решения следует выполнить следующие действия:

1. В поле с именем Установить целевую ячейку: ввести абсолютный адрес ячейки $I$2 .
2. Для группы Равной: выбрать вариант поиска решения – минимальному значению.
3. В поле с именем Изменяя ячейки: ввести абсолютный адрес ячеек $B$2:$H$2 .
4. Добавить 3 ограничения, представляющие минимальные суточные потребности в питательных веществах. С этой целью выполнить следующие действия:
   • для задания первого ограничения в исходном диалоговом окне Поиск решения нажать кнопку с надписью Добавить (рис. 12.5 рис. 12.5, а);
   • в появившемся дополнительном окне выбрать ячейку $I$5 , которая должна отобразиться в поле с именем Ссылка на ячейку;
   • в качестве знака ограничения из выпадающего списка выбрать нестрогое неравенство » «;
   • в качестве значения правой части ограничения выбрать ячейку $J$5 ;
   • для добавления первого ограничения в дополнительном окне нажать кнопку с надписью Добавить;
   • аналогичным образом задать оставшиеся два ограничения (рис. 12.5 рис. 12.5, б).

Параметры

В окне «Поиск решения» нажать клавишу «Параметры», выбрать «Поиск решения Линейных задач симплекс-методом», нажать ОК, затем нажать Найти Решение (рис. 12.6 рис. 12.6, б).

После задания ограничений и целевой функции можно приступить к поиску численного решения, для чего следует нажать кнопку Выполнить. После выполнения расчетов программой MS Excel будет получено количественное решение, которое имеет вид, представленный на рис. 12. рис. 12.7.

Результатом решения задачи об оптимальной диете являются найденные оптимальные значения переменных: х₁ = 0, х₂ = 0,211, 3 = 0,109, х₄= 1,887, х₅ = 0, х₆ = 0, х₇ = 0, которым соответствует значение целевой функции: f_опт= 2587,140. При выполнении расчетов для ячеек В2:I2 был выбран числовой формат с 3 знаками после запятой.

Анализ найденного решения показывает, что для удовлетворения суточной потребности в питательных веществах (белки, жиры, углеводы) следует использовать 211 г мяса баранины, 109 г сыра и 1887 г бананов, совсем отказавшись от хлеба, огурцов, помидоров и винограда. При этом общая калорийность найденной оптимальной диеты будет приближенно равна 2590 ккал, что вполне соответствует малоактивному образу жизни без серьезных физических нагрузок. Напомним, что согласно медицинским данным, энергетические затраты работников интеллектуального труда (юристы, бухгалтера, врачи, педагоги) лежат в пределах 3000 ккал.

ЗАДАНИЕ

1. Составить математическую модель задачи линейного программирования.
2. Решить задачу линейного программирования в Excel с помощью Поиска решения.
3. Сохранить в виде модели установочные параметры.

Предприятие легкой промышленности выпускает две модели машин, причем каждая модель производится на отдельной технологической линии. Суточный объем производства первой линии – 80 изделий, второй линии – 85 изделий. На машину первой модели расходуются 12 однотипных элементов электронных схем, на машину второй модели – 6 таких же элементов. Максимальный суточный запас используемых элементов равен 800 единицам. Прибыль от реализации одной машины первой и второй моделей равна $30 и $40 соответственно. Определить оптимальный суточный объем производства первой и второй моделей.

Процесс изготовления двух видов промышленных изделий состоит в последовательной обработке каждого из них на трех приборах. Время использования этих приборов для производства данных изделий ограничено 10 ч. в сутки. Найти оптимальный объем производства изделий каждого вида.

Фирма имеет возможность рекламировать свою продукции, используя местные радио- и телевизионную сеть. Затраты на рекламу в бюджете фирмы ограничены $1000 в месяц. Каждая минута радиорекламы обходится в $5, а минута телерекламы – в $100. Фирма хотела бы использовать радиосеть, по крайней мере, в два раза чаще, чем сеть телевидения. Опыт прошлых лет показал, что объем сбыта, который обеспечивает каждая минута телерекламы, в 25 раз больше сбыта, обеспечиваемого одной минутой радиорекламы. Определить оптимальное распределение ежемесячно отпускаемых средств между радио- и телерекламой.

Фирма производит два вида продукции – А и B . Объем сбыта продукции вида A составляет не менее 70% общего объема реализации продукции обоих видов. Для изготовления продукции А и В используется одно и то же сырье, суточный запас которого ограничен величиной 120 кг. Расход сырья на единицу продукции A составляет 3 кг, а на единицу продукции В – 5 кг. Цены продукции А и В равны $20 и $60 соответственно. Определить оптимальное распределение сырья для изготовления продукции А и В.

Фирма выпускает женские шляпы двух фасонов. Трудоемкость изготовления шляпы фасона 1 вдвое выше трудоемкости изготовления шляпы фасона 2. Если бы фирма выпускала только шляпы фасона 1, суточный объем производства мог бы составить 60 шляп. Суточный объем сбыта шляп обоих фасонов ограничен диапазоном от 50 до 100 штук. Прибыль от продажи шляпы фасона 1 равна $6, а фасона 2 – $7. Определить какое количество шляп каждого фасона следует изготавливать, чтобы максимизировать прибыль.

Изделия четырех типов проходят последовательную обработку на двух станках. Время обработки одного изделия каждого типа на каждом из станков:

Затраты на производство одного изделия каждого типа определяются как величины, прямо пропорциональные времени использования станков (в машино-часах). Стоимость машино-часа составляет $10 и $15 для станка 1 и 2 соответственно. Допустимое время для использования станков для обработки изделий всех типов ограничено следующими значениями: 500 машино-часов – для станка 1 и 380 машино-часов для станка 2. Цены изделий типов 1,2,3 и 4 равны $65, $70, $55 и $45 соответственно. Составить план производства, максимизирующий чистую прибыль.

Завод выпускает изделия трех моделей ( I, II III ) Для их изготовления используется два вида ресурсов (А и В), запасы которых составляют – 5000 и 6000 единиц. Расходы ресурсов на одно изделие каждой модели:

Трудоемкость изготовления модели I вдвое больше, чем изделия модели II , и втрое больше, чем изделие модели III . Численность рабочих завода позволяет выпускать 1500 изделий I . Анализ условий сбыта показывает, что минимальный спрос на продукцию завода составляет 200, 200 и 150 изделий моделей I,II и III соответственно. Однако соотношение выпуска изделий моделей I,II и III должно быть равно 3:2:5. Удельная прибыль от реализации изделий моделей I,II и III составляет $30, $20 и $50 соответственно. Определить выпуск изделий, максимизирующий прибыль.

Требуется распределить имеющиеся денежные средства по четырем альтернативным вариантам. Игра имеет три исхода. Ниже приведены размеры выигрыша (или проигрыша) на каждый доллар, вложенный в соответствующий альтернативный вариант, для любого из трех исходов. У игрока имеется $500, причем, использовать в игре их можно только один раз. Точный исход игры заранее неизвестен, и, учитывая эту неопределенность, игрок решил распределить деньги так, чтобы максимизировать максимальную отдачу от этой суммы.

Бройлерное хозяйство птицеводческой фермы насчитывает 80000 цыплят, которые выращиваются до 8-недельного возраста и после соответствующей обработки поступают в продажу. Хотя недельный рацион цыплят зависит от их возраста, в дальнейшем будем считать, что в среднем (за 8 недель) он составляет 1 фунт.

Для того чтобы цыплята достигли к восьмой неделе необходимых весовых кондиций, кормовой рацион должен удовлетворять определенным требованиям по питательности. Этим требованиям могут соответствовать смеси различных видов кормов или ингредиентов. Ограничим наше рассмотрение только тремя ингредиентами: известняком, зерном и соевыми бобами. Ниже приведены данные, характеризующие содержание (по весу) питательных веществ в каждом из ингредиентов и удельную стоимость каждого ингредиента.

Смесь должна содержать:

• не менее 0.8%, но не более 1.2% кальция;
• не менее 22% белка;
• не более 5% клетчатки.

Необходимо определить количество каждого из трех ингредиентов, образующих смесь минимальной стоимости при соблюдении требований к общему расходу кормовой смеси и ее питательности.

Имеется n видов продуктов питания, в которых содержится m типов питательных веществ (белки, жиры, углеводы). В одной весовой единице продукта i-го типа содержится а_i единиц питательного вещества j-го вида . Известна минимальная суточная потребность b _j человека в каждом из видов питательных веществ. Задана калорийность сi одной весовой единицы i-го продукта ( i принадлежит <1, 2, . n >). Требуется определить оптимальный состав рациона продуктов, такой, чтобы каждое питательное вещество содержалось в нем в необходимом количестве, обеспечивающем суточную потребность человека, и при этом суммарная калорийность рациона была минимальной.

Для решения задачи об оптимальной диете с помощью программы MS Excel необходимо задать конкретные значения параметрам исходной задачи. Для определенности предположим, что в качестве исходных типов продуктов рассматриваются: хлеб, мясо, сыр, бананы, огурцы, помидоры, виноград ( n = 7), а в качестве питательных веществ рассматриваются белки, жиры, углеводы ( m = 3). Калорийность одной весовой единицы каждого из продуктов следующая:с₁ = 2060,с₂= 2430,с₃= 3600,с₄= 890,с₅= 140,с₆= 230, с₇ = 650. Содержание питательных веществ в каждом из продуктов может быть задано в форме следующей таблицы (см. табл.).

Таблица 1. Содержание питательных веществ в продуктах питания

Продукты/питательные вещества	Хлеб ржаной	Мясо баранина	Сыр «Российский»	Банан	Огурцы	Помидоры	Виноград
Белки	66	225	235	20	13	16	11
Жиры	17	177	295	1	1	7	7
Углеводы	425	0	0	217	31	43	200

Минимальная суточная потребность в питательных веществах следующая: в белках b ₁ = 105, в жирах b ₂ = 75, в углеводах b ₃ = 405.

Определить суточную потребности в питательных веществах (белки, жиры, углеводы) и общую калорийность оптимальной диеты.

Предприятие электронной промышленности выпускает две модели радиоприемников, причем каждая модель производится на отдельной технологической линии. Суточный объем производства первой линии – 60 изделий, второй линии – 75 изделий. На радиоприемник первой модели расходуются 10 однотипных элементов электронных схем, на радиоприемник второй модели – 8 таких же элементов. Максимальный суточный запас используемых элементов равен 800 единицам. Прибыль от реализации одного радиоприемника первой и второй моделей равна $30 и $20 соответственно. Определить оптимальный суточный объем производства первой и второй моделей.

Процесс изготовления двух видов промышленных изделий состоит в последовательной обработке каждого из них на трех станках. Время использования этих станков для производства данных изделий ограничено 10 ч. в сутки. Найти оптимальный объем производства изделий каждого вида.

Фирма имеет возможность рекламировать свою продукции, используя местные радио- и телевизионную сеть. Затраты на рекламу в бюджете фирмы ограничены $1000 в месяц. Каждая минута радиорекламы обходится в $5, а минута телерекламы – в $100. Фирма хотела бы использовать радиосеть, по крайней мере, в два раза чаще, чем сеть телевидения. Опыт прошлых лет показал, что объем сбыта, который обеспечивает каждая минута телерекламы, в 25 раз больше сбыта, обеспечиваемого одной минутой радиорекламы. Определить оптимальное распределение ежемесячно отпускаемых средств между радио- и телерекламой.

Фирма производит два вида продукции – A и B . Объем сбыта продукции вида A составляет не менее 60% общего объема реализации продукции обоих видов. Для изготовления продукции А и В используется одно и то же сырье, суточный запас которого ограничен величиной 100 кг. Расход сырья на единицу продукции A составляет 2 кг, а на единицу продукции В – 4 кг. Цены продукции А и В равны $20 и $40 соответственно. Определить оптимальное распределение сырья для изготовления продукции А и В.

Фирма выпускает ковбойские шляпы двух фасонов. Трудоемкость изготовления шляпы фасона 1 вдвое выше трудоемкости изготовления шляпы фасона 2. Если бы фирма выпускала только шляпы фасона 1, суточный объем производства мог бы составить 60 шляп. Суточный объем сбыта шляп обоих фасонов ограничен диапазоном от 50 до 100 штук. Прибыль от продажи шляпы фасона 1 равна $8, а фасона 2 – $5. Определить какое количество шляп каждого фасона следует изготавливать, чтобы максимизировать прибыль.

Изделия четырех типов проходят последовательную обработку на двух станках. Время обработки одного изделия каждого типа на каждом из станков:

Затраты на производство одного изделия каждого типа определяются как величины, прямо пропорциональные времени использования станков (в машино-часах). Стоимость машино-часа составляет $10 и $15 для станка 1 и 2 соответственно. Допустимое время для использования станков для обработки изделий всех типов ограничено следующими значениями: 500 машино-часов – для станка 1 и 380 машино-часов для станка 2. Цены изделий типов 1,2,3 и 4 равны $65, $70, $55 и $45 соответственно. Составить план производства максимизирующий чистую прибыль.

Завод выпускает изделия трех моделей ( I, II III ). Для их изготовления используется два вида ресурсов (А и В), запасы которых составляют – 4000 и 6000 единиц. Расходы ресурсов на одно изделие каждой модели:

Трудоемкость изготовления модели I вдвое больше, чем изделия модели II , и втрое больше, чем изделие модели III . Численность рабочих завода позволяет выпускать 1500 изделий I . Анализ условий сбыта показывает, что минимальный спрос на продукцию завода составляет 200, 200 и 150 изделий моделей I,II и III соответственно. Однако соотношение выпуска изделий моделей I,II и III должно быть равно 3:2:5. Удельная прибыль от реализации изделий моделей I,II и III составляет $30, $20 и $50 соответственно. Определить выпуск изделий, максимизирующий прибыль.

Некоторое производственное предприятие выпускает три вида клея. Для производства клея используется 4 типа химических веществ: крахмал, желатин, квасцы и мел. Расход этих веществ в кг для получения 1 кг каждого вида клея и их запас на складе предприятия представлены в таблице.

Таблица 1. Расход химических веществ на изготовления клея, их запас на складе

Вид клея /Химические вещества	Клей № 1	Клей № 2	Клей № 3	Запас на складе
Крахмал	0,4	0,3	0,2	20
Желатин	0,2	0,3	0,4	35
Квасцы	0,05	0,07	0,1	7
Мел	0,01	0,05	0,15	10

Стоимость каждого вида клея для оптовых покупателей следующая:с₁ = 380 руб/кг,с₂ =430 руб/кг,с₃ = 460 руб/кг. Требуется определить оптимальный объем выпуска клея каждого вида, обеспечивающий максимум общей стоимости готовой продукции.

Бройлерное хозяйство птицеводческой фермы насчитывает 20000 цыплят, которые выращиваются до 8-недельного возраста и после соответствующей обработки поступают в продажу. Хотя недельный рацион цыплят зависит от их возраста, в дальнейшем будем считать, что в среднем (за 8 недель) он составляет 1 фунт.

Для того чтобы цыплята достигли к восьмой неделе необходимых весовых кондиций, кормовой рацион должен удовлетворять определенным требованиям по питательности. Этим требованиям могут соответствовать смеси различных видов кормов или ингредиентов. Ограничим наше рассмотрение только тремя ингредиентами: известняком, зерном и соевыми бобами. Ниже приведены данные, характеризующие содержание (по весу) питательных веществ в каждом из ингредиентов и удельную стоимость каждого ингредиента.

Смесь должна содержать:

• не менее 0.8%, но не более 1.2% кальция;
• не менее 22% белка;
• не более 5% клетчатки.

Необходимо определить количество каждого из трех ингредиентов, образующих смесь минимальной стоимости при соблюдении требований к общему расходу кормовой смеси и ее питательности.

Имеется конечное число видов продуктов питания: ананас, арбуз, грейпфрут, язык говяжий, сардельки говяжьи, хлеб «Бородинский», картофель ( n = 7), а в качестве питательных веществ рассматриваются белки, жиры, углеводы ( m = 3). Калорийность 1 кг каждого из продуктов следующая:с₁ = 470,с₂= 380,с₃ = 350,с₄ = 1460,с₅ = 2150,с₆ = 2070, с₇ = 800. Минимальная суточная потребность в питательных веществах следующая: в белках b ₁ = 100, в жирах b ₂ = 70, в углеводах b3 = 400. Содержание питательных веществ в каждом из продуктов может быть задано в форме нижеприведенной таблицы (табл.).

Требуется определить такой рацион питания, чтобы каждое питательное вещество содержалось в нем в необходимом количестве, обеспечивающем суточную потребность человека, и при этом суммарная калорийность рациона была минимальной.

Поиск решения задач в Excel с примерами

Пользователи Excel давно и успешно применяют программу для решения различных типов задач в разных областях.

Excel – это самая популярная программа в каждом офисе во всем мире. Ее возможности позволяют быстро находить эффективные решения в самых разных сферах деятельности. Программа способна решать различного рода задачи: финансовые, экономические, математические, логические, оптимизационные и многие другие. Для наглядности мы каждое из выше описанных решение задач в Excel и примеры его выполнения.

Решение задач оптимизации в Excel

Оптимизационные модели применяются в экономической и технической сфере. Их цель – подобрать сбалансированное решение, оптимальное в конкретных условиях (количество продаж для получения определенной выручки, лучшее меню, число рейсов и т.п.).

В Excel для решения задач оптимизации используются следующие команды:

Для решения простейших задач применяется команда «Подбор параметра». Самых сложных – «Диспетчер сценариев». Рассмотрим пример решения оптимизационной задачи с помощью надстройки «Поиск решения».

Условие. Фирма производит несколько сортов йогурта. Условно – «1», «2» и «3». Реализовав 100 баночек йогурта «1», предприятие получает 200 рублей. «2» — 250 рублей. «3» — 300 рублей. Сбыт, налажен, но количество имеющегося сырья ограничено. Нужно найти, какой йогурт и в каком объеме необходимо делать, чтобы получить максимальный доход от продаж.

Известные данные (в т.ч. нормы расхода сырья) занесем в таблицу:

На основании этих данных составим рабочую таблицу:

1. Количество изделий нам пока неизвестно. Это переменные.
2. В столбец «Прибыль» внесены формулы: =200*B11, =250*В12, =300*В13.
3. Расход сырья ограничен (это ограничения). В ячейки внесены формулы: =16*B11+13*B12+10*B13 («молоко»); =3*B11+3*B12+3*B13 («закваска»); =0*B11+5*B12+3*B13 («амортизатор») и =0*B11+8*B12+6*B13 («сахар»). То есть мы норму расхода умножили на количество.
4. Цель – найти максимально возможную прибыль. Это ячейка С14.

Активизируем команду «Поиск решения» и вносим параметры.

После нажатия кнопки «Выполнить» программа выдает свое решение.

Оптимальный вариант – сконцентрироваться на выпуске йогурта «3» и «1». Йогурт «2» производить не стоит.

Решение финансовых задач в Excel

Чаще всего для этой цели применяются финансовые функции. Рассмотрим пример.

Условие. Рассчитать, какую сумму положить на вклад, чтобы через четыре года образовалось 400 000 рублей. Процентная ставка – 20% годовых. Проценты начисляются ежеквартально.

Оформим исходные данные в виде таблицы:

Так как процентная ставка не меняется в течение всего периода, используем функцию ПС (СТАВКА, КПЕР, ПЛТ, БС, ТИП).

1. Ставка – 20%/4, т.к. проценты начисляются ежеквартально.
2. Кпер – 4*4 (общий срок вклада * число периодов начисления в год).
3. Плт – 0. Ничего не пишем, т.к. депозит пополняться не будет.
4. Тип – 0.
5. БС – сумма, которую мы хотим получить в конце срока вклада.

Вкладчику необходимо вложить эти деньги, поэтому результат отрицательный.

Для проверки правильности решения воспользуемся формулой: ПС = БС / (1 + ставка) кпер . Подставим значения: ПС = 400 000 / (1 + 0,05) 16 = 183245.

Решение эконометрики в Excel

Для установления количественных и качественных взаимосвязей применяются математические и статистические методы и модели.

Дано 2 диапазона значений:

Значения Х будут играть роль факторного признака, Y – результативного. Задача – найти коэффициент корреляции.

Для решения этой задачи предусмотрена функция КОРРЕЛ (массив 1; массив 2).

Решение логических задач в Excel

В табличном процессоре есть встроенные логические функции. Любая из них должна содержать хотя бы один оператор сравнения, который определит отношение между элементами (=, >, =, Пример задачи. Ученики сдавали зачет. Каждый из них получил отметку. Если больше 4 баллов – зачет сдан. Менее – не сдан.

1. Ставим курсор в ячейку С1. Нажимаем значок функций. Выбираем «ЕСЛИ».
2. Заполняем аргументы. Логическое выражение – B1>=4. Это условие, при котором логическое значение – ИСТИНА.
3. Если ИСТИНА – «Зачет сдал». ЛОЖЬ – «Зачет не сдал».

Решение математических задач в Excel

Средствами программы можно решать как простейшие математические задачки, так и более сложные (операции с функциями, матрицами, линейными уравнениями и т.п.).

Условие учебной задачи. Найти обратную матрицу В для матрицы А.

1. Делаем таблицу со значениями матрицы А.
2. Выделяем на этом же листе область для обратной матрицы.
3. Нажимаем кнопку «Вставить функцию». Категория – «Математические». Тип – «МОБР».
4. В поле аргумента «Массив» вписываем диапазон матрицы А.
5. Нажимаем одновременно Shift+Ctrl+Enter — это обязательное условие для ввода массивов.

Возможности Excel не безграничны. Но множество задач программе «под силу». Тем более здесь не описаны возможности которые можно расширить с помощью макросов и пользовательских настроек.