Использование Excel для решения статистических задач

Использование Excel для решения статистических задач

2

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

Кафедра прикладной математики

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине «Информатика»

2007

Задания к контрольной работе

Задача №1 Выполнить расчеты с использованием финансовых функций. Оформить таблицу и построить диаграмму, отражающую динамику роста вклада по годам. Описать используемые формулы, представить распечатку со значениями и с формулами:

15.1 Вклад размером 500 тыс. грн. положен под 12% годовых. Рассчитайте, какая сумма будет на сберегательном счете через шесть лет, если проценты начисляются каждые полгода

15.2 Определить текущую стоимость обычных ежегодных платежей размером 20 тыс. грн. в течение трех лет при начислении 16% годовых.

Задача №2 Произвести экономический анализ для заданных статистических данных и сделать вывод.

Таблица 1 - Статистические данные

Задача №3 Связь между тремя отраслями представлена матрицей прямых затрат А. Спрос (конечный продукт) задан вектором . Найти валовой выпуск продукции отраслей . Описать используемые формулы, представить распечатку со значениями и с формулами.

Задача №4 Решить задачу линейного программирования.

Вариант 15 Коммерческий магазин хочет закупить овощи А и В. Количество овощей, закупочные цены и цены, по которым магазин продает овощи, приведены в таблице 8.

Таблица 8

Как выгоднее вложить деньги, если общая сумма, которой располагается магазин в данное время, составляет 180 д.е., причем овощей А нужно приобрести не менее 10 тонн.

Задача №1

15.1 Вклад размером 500 тыс.грн. положен под 12% годовых. Рассчитайте, какая сумма будет на сберегательном счете через шесть лет, если проценты начисляются каждые полгода

Решение

Для расчета текущей стоимости вклада будем использовать функцию

БЗ (норма; число_периодов; выплата; нз; тип),

где норма - процентная ставка за один период. В нашем случае

величина нормы составляет 13% годовых.

число периодов - общее число периодов выплат. В нашем случае

данная величина составляет 6 лет.

выплата - выплата, производимая в каждый период. В нашем

случае данная величина полагается равной -100000.

нз - текущая стоимость вклада. Равна 0.

тип - данный аргумент можно опустить (равен 0).

Получим следующее выражение БЗ (12/2; 12; 0; - 500; 0) = 1006.10 тыс. грн.

Расчет будущей стоимости вклада по годам приведен в таблице 3.

Таблица 3 - Расчет будущего вклада

Гистограмма, отражающая динамику роста вклада по годам представлена ниже.

Рисунок 1 - Динамика роста вклада по годам

Вывод: Расчеты показывают, что на счете через шесть лет будет 1006.10 тыс. грн.

15.2 Определить текущую стоимость обычных ежегодных платежей размером 20 тыс. грн. в течение трех лет при начислении 16% годовых.

Решение

Для расчета используем функцию

ПЗ (норма; Кпер; выплата; бс; тип),

где норма = 16% - процентная ставка за один период;

Кпер = 3 - общее число периодов выплат;

выплата = 20 тыс. грн. - Ежегодные платежи;

При этом:

ПЗ (16%; 3; 20) = - 44,92 тыс. грн.

Результат получился отрицательный, поскольку это сумма, которую необходимо вложить.

Вывод: Таким образом при заданных условиях текущая стоимость вклада составляет 44,92 тыс. грн.

Задача №2

1.2. Произвести экономический анализ для заданных статистических данных и сделать вывод.

Таблица 4 - Заданные статистические данные

Решение

1. Вводим значения X и Y, оформляя таблицу;

2. По данным таблицы строим точечную диаграмму (см. рисунок 2);

3. Выполнив пункты меню Диаграмма - Добавить линию тренда, получаем линию тренда (см. рисунок 2);

Из возможных вариантов типа диаграммы (линейная, логарифмическая, полиномиальная, степенная, экспоненциальная), выбираем линейную зависимость, т. к. она обеспечивает наименьшее отклонение от заданных значений параметра Y.

y = 1.9733x + 3.0667 - уравнение зависимости;

R2 = 0.9962 - величина достоверности аппроксимации;

4. Для обоснования сделанного выбора оформим таблицу 5 - сравнительный анализ принятых и заданных значений параметра Y.

В этой таблице:

Y1 - значение параметра Y, согласно принятой гипотезе;

Y - значение параметра Y, согласно заданным данным.

? - величина арифметического отклонения ? = Y - Y1;

Рисунок 2 - график зависимости у=f(x)

Таблица 5 - Сравнительный анализ заданных и принятых значений Y

Вывод: На основе собранных статистических данных, представленных в таблице находим экономическую модель - принятая гипотеза имеет степенную зависимость и выражается уравнением

y = 1.9733x + 3.0667

Экономическое прогнозирование на основе уравнения данной зависимости отличается достоверностью в области начальных значений параметра X - величина ? принимает малые значения и неточностью в долгосрочном периоде - в области конечных значений параметра X.

Задача №3

7. Связь между тремя отраслями представлена матрицей прямых затрат А. Спрос (конечный продукт) задан вектором X. Найти валовой выпуск продукции отраслей Х. Описать используемые формулы, представить распечатку со значениями и с формулами.

Решение

Данная задача связана с определением объема производства каждой из N отраслей, чтобы удовлетворить все потребности в продукции данной отрасли. При этом каждая отрасль выступает и как производитель некоторой продукции и как потребитель своей и произведенной другими отраслями продукции. Задача межотраслевого баланса - отыскание такого вектора валового выпуска X, который при известной матрице прямых затрат обеспечивает заданный вектор конечного продукта Y.

Матричное решение данной задачи:

X = (E-A)-1Y. [2]

Из существующих в пакете Excel функций для работы с матрицами при решении данной задачи будем использовать следующие:

1. МОБР - нахождение обратной матрицы;

2. МУМНОЖ - умножение матриц;

3. МОПРЕД - нахождение определителя матрицы;

Также при решении данной задачи использовали сочетание клавиш:

F2 CTRL + SHIFT + ENTER - для получения на экране всех значений результата.

Расчетные формулы для решения данной задачи показаны в таблице 7.

Результат решения показан в таблице 6.

Таблица 6 - Расчетные формулы

Таблица 7 - Результат решения

Вывод: Для удовлетворения спроса на продукцию отрасли А величиной 47 д.е., отрасли В - 58 д.е. и отрасли С - 81 д.е. необходимо произвести продукции отрасли А на сумму 140 д.е., отрасли В на сумму 140 д.е., отрасли С - на сумму 180 д.е.

Задача №4

Вариант 15 Коммерческий магазин хочет закупить овощи А и В. Количество овощей, закупочные цены и цены, по которым магазин продает овощи, приведены в таблице 8.

Таблица 8

Как выгоднее вложить деньги, если общая сумма, которой располагается магазин в данное время, составляет 180 д.е., причем овощей А нужно приобрести не менее 10 тонн.

Решение

Решение данной задачи состоит из трех основных этапов:

1. составление математической модели (формализация задачи);

Обозначим величину прибыли от овоща А как А, а величину прибыли от обоща В как В, тогда получим, что прибыль от продажи овоща А составляет (2,4-1,6) А, соответственно овоща В - (2,2-1,7) В. Суммарная прибыль магазина от продажи овощей составит (2,4-1,6) А+(2,2-1,7) В=0,8А+0,5В.

Тогда целевая функция имеет вид Z=0,8А - 0,5В

суммарная прибыль должна быть наибольшей (максимальной).

Данная задача содержит две неизвестных переменных, т.е. ее можно назвать плоской и она может быть решена графически.

Составим систему ограничений, исходя из условия задачи:

- ограничение на покупку овощей по деньгам:

На покупку овоща А расходуется 1,6 д.е на 1 тонн. На все количество овоща А расходуется 1,6 А д.е. На овощ В расходуется 1,7 д.е. на 1 тонну на закупку овоща В тратят 1,7 В. Значит, исходя из условия задачи, суммарная сумма на которую закупаются овоща не должна превышать 180 д.е. Получим первое неравенство системы:

1,6 А + 1,7 В ? 180;

- дополнительные условия:

В условии задачи содержится дополнительное условие - закупка овоща А не менее 10 тонн и не более 60 тонн. т.е. имеем дополнительные неравенства для овоща А:

А ? 10;

А ? 60;

Для овоща В наложено верхнее ограничение не более 70 тонн, из условия задачи понятно что нижним ограничение является 0. Получаем дополнительные неравенства для овоща В:

В ? 0;

В ? 70;

Получили математическую модель задачи:

1,6А + 1,7В ? 180;

А ? 10; А ? 60;

В ? 0; В ? 70;

2. решение формализованной задачи;

Решив задачу графически и с использованием пакета Excel, получим одинаковое решение:

А = 60 тонн.

В = 49,412 тонн.

Ход решения - см. таблица 9 и рисунок 3

Вывод: Для получения максимальной прибыли в размере 72,7 ден. ед. необходимо следующим образом потратить существующие деньги:

- овощ А закупить в количестве 60 тонн.

- овощ В закупить в количестве 49,412 м.

При этом необходимо потратит все деньги: 180 д.е.

Графическое решение задачи 4

Необходимо найти значения (А, В), при которых функция Z=0,8 А - 0,5 В достигает максимума. При этом А и В должны удовлетворять системе ограничений, приведенной ранее:

1,6А + 1,7В ? 180;

А ? 10; А ? 60;

В ? 0; В ? 70;

Решение

1. Строим область, являющуюся пересечением всех полуплоскостей, уравнения которых приведены в системе ограничений. Например, полуплоскость 1,6А + 1,7В ? 180; представляет собой совокупность точек, лежащих ниже прямой, соединяющей точки с координатами (65; 44,705) и (32,813; 75). Аналогично - остальные. Построение - рисунок 3.

2. Находим градиент функции Z.

grad z = {0,8; 0,5}

Строим вектор с началом в точке (0; 0) и концом в точке (0,8; 0,5).

Построение - рисунок 3.

3. Строим прямую, перпендикулярную вектору градиента. Так как по условию мы ищем максимум функции Z, то передвигаем прямую в направлении указанном вектором. Точка максимума - последняя точка области, которую пересечет эта прямая. В нашем случае, искомая точка лежит на пересечении прямых А=60 и 1,6 А + 1,7 В = 180;

Построение - рисунок 3

4. Решаем систему уравнений

А=60;

1,6А + 1,7В = 180; В = 49,412;

Т.е графическое построение дало результат (60; 49,412).

Максимальное значение функции Z = 0,8*60+0,5*49,412=72,7.

Рисунок 3 - Графическое решение задачи 4

Решение задачи 4 с использованием пакета Excel

В пакете Excel решение задачи линейного программирования осуществляется с помощью пункта меню Сервис - Поиск решения.

Распечатка решения задачи в Excel приведена в таблице 9.

Формулы, по которым был произведен расчет, приведены в таб. 10.

Таблица 9 - Решение задачи в Excel

Таблица 10 - Формулы для расчета в Excel

Список используемой литературы

1. Финансово-экономические расчеты в Excel. - 2-е изд., доп. - М: Информационно-издательский дом «Филинъ», 2005. - 184 с.

2. Методический указания и контрольные задания по дисциплине «Информатика» для студентов заочного факультета экономического направления обучения. Ч. 3/ Сост. В.Н. Черномаз, Т.В. Шевцова, О.А. Медведева. - ДГМА, 2006 - 40 стр.