Как найти производную в excel функция
5.1. Вычисление производной функции одного переменного
Известно, что численными приближенными методами производная функции в заданной точке может быть вычислена с использованием формулы конечных разностей. Выражение для вычисления производной функции одного переменного, записанное в конечных разностях, имеет вид:
При достаточно малых приращениях х, можно с приемлемой точностью получить величину производной Для вычисления производной в MS Excel будем использовать приведенную зависимость. Рассмотрим методику вычисления производной на примере упражнения.
Пример 17. Найти производную функции Y= 2x 3 + x 2 в точке x= 3. Производная, вычисленная аналитическим методом, равна 60.
Решение:
1. Ведите в ячейку рабочего листа формулу правой части заданной функцио-нальной зависимости, например в ячейку В2, как показано на рисунке 27 , делая ссылку на ячейку, где будет находиться значение х, например А2: = 2*А2^3+A2^2 2. Определите окрестность точки х=3 достаточно малого размера, например значение слева Х k = 2,9999999, а справа Хk+1 = 3,00000001 и введите эти зна-чения в ячейку А2 и А3 соответственно.
3. В ячейку С2 введите формулу вычисления производной (см рис. 27):
= (В3-В2)/(A3-A2).
Рисунок 27
В результате в ячейке С2 будет вычислено приближенное значение производной заданной функции в точке х=3, величина которой равна 60, что соответствует результату, полученному аналитически.
Как делать производные в Excel
Microsoft Excel не имеет возможности генерировать производное уравнение по заданной формуле, но вы все равно можете использовать программу для вычисления значений как для формулы, так и для ее производной и построения их на графике. Это позволяет сравнивать формулу с ее производной, даже если вы не знаете самой производной. Поскольку Excel берет на себя все вычисления, вы можете использовать этот метод, даже если вы не знаете исчисления.
Введите нижнюю границу горизонтального диапазона, который вы хотите построить, в ячейке A1. Например, чтобы построить график от -2 до 2, введите «-2» в A1 (опуская кавычки здесь и на всех этапах).
Введите расстояние между точками графика в ячейку D1. Чем меньше расстояние, тем точнее будет выглядеть ваш график, но использование слишком большого количества точек может замедлить обработку. Для этого примера введите «0,1», что даст 41 точку графика из -2 и 2. Если вы используете меньший или больший диапазон, измените расстояние соответственно, чтобы получить как минимум несколько десятков точек, но не более нескольких тысяч. .
Введите формулу «= A1 + $ D $ 1» в ячейку A2. Перетащите маркер заполнения в углу ячейки вниз, чтобы повторить формулу для такого количества точек, которое необходимо для достижения желаемого верхнего диапазона.
Поместите исходную формулу в ячейку B1, начиная со знака равенства и заменив переменную на «A1». Например, чтобы использовать уравнение «y = 2x ^ 2», введите «= 2 * A1 ^ 2». Обратите внимание, что Excel не умножает смежные члены автоматически, поэтому для умножения необходимо ввести звездочку.
Дважды щелкните маркер заполнения в ячейке B1, чтобы заполнить все необходимые ячейки в столбце B.
Введите "= (B2-B1) / $ D $ 1" в ячейку C1. Это уравнение находит производную для вашей формулы в каждой точке, используя определение производной «dy / dx»: разница между каждой строкой в столбце B составляет «dy», а значение, которое вы выбрали для D1, представляет «dx». Дважды щелкните маркер заполнения в C1, чтобы заполнить столбец.
Прокрутите вниз и удалите последнее число в столбце C, чтобы избежать неточного значения для последней производной.
Щелкните и перетащите от заголовка столбца A к заголовку C, чтобы выделить первые три столбца. Откройте вкладку «Вставка» на ленте и нажмите «Диаграммы», «Точечная диаграмма», а затем «Точечная диаграмма с плавными линиями» или другой тип диаграммы разброса, если необходимо. Excel отобразит исходную формулу как «Серия 1», а производную — как «Серия 2».