Задание РЅР° расчетно-графическуюВ работу

ИНФОРМАТИКА

Методические указания к расчетно-графическим работам

для студентов всех специальностей всех форм обучения

 

Алматы 2008

СОСТАВИТЕЛИ: Н.В. Сябина, М.Д.Ешпанова, А.А.Аманбаев. Информатика. Методические указания к расчетно-графическим работам для студентов всех специальностей всех форм обучения. – Алматы: АИЭС, 2008.- 43 с.

 

ВВВВВВВВВВВВВВВ

 

Для контроля знаний, полученных студентами в результате самостоятельной работы, в курсе Информатики предусмотрены расчетно-графические работы.

Настоящие методические указания включают варианты заданий, рекомендации к их выполнению и контрольные вопросы по трем темам:

а) решение вычислительных задач с помощью табличного процессора MS Excel;

б) использование возможностей программирования для решения вычислительных задач;

в) создание базы данных в среде MS Access.

Р’ приложениях содержится весь необходимый для выполнения работ справочный материал. Методические указания предназначены для студентов всех специальностей всех форм обучения.В

ВВВВВВВ Ил. 2, табл. 20, библиогр. – 25 назв.

 

ВВВВВВВВ Рецензент: канд. тех. наук, РґРѕС†. Имангалиев РЁ.И.

 

ВВВВВВВ Печатается РїРѕ плану издания некоммерческого акционерного общества «Алматинский институт энергетики Рё СЃРІСЏР·РёВ» РЅР° 2008 Рі.

 

В©ВВВВВВ РќРђРћ «Алматинский институт энергетики Рё СЃРІСЏР·РёВ», 2008 Рі.

 
 


Введение

 

Как показывает практика, объем аудиторных часов, выделенный РЅР° изучение дисциплины «Информатика», РЅРµ позволяет полностью охватить весь необходимый студентам материал, поэтому некоторые разделы вынесены РЅР° самостоятельное изучение. Самостоятельная работа студента (РЎРРЎ) предполагает РЅРµ только проработку материала лекций, подготовку Рє практическим Рё лабораторным занятиям, РЅРѕ также изучение дополнительного материала. Для проверки знаний, полученных РІ результате самостоятельной работы студента, РІ РєСѓСЂСЃРµ «Информатика» предусмотрены расчетно-графические работы. Настоящие методические указания включают варианты заданий, рекомендации Рє РёС… выполнению Рё контрольные РІРѕРїСЂРѕСЃС‹ РїРѕ темам:

а) решение вычислительных задач с помощью табличного процессора MS Excel;

б) использование возможностей программирования для решения вычислительных задач;

в) создание базы данных в среде MS Access.

В приложениях содержится весь необходимый для выполнения работ справочный материал. В качестве дополнительного источника информации для выполнения контрольных работ следует использовать учебники, учебные пособия, методические разработки. Кроме того, информацию можно почерпнуть из периодических изданий по компьютерным технологиям, справочной литературы по различным программным продуктам, справочной системы каждой программы, имеющейся в памяти компьютера, а также, используя справочную систему Интернет.

Расчетно-графические работы должны быть предоставлены для проверки РІ электронном РІРёРґРµ РІ СЃСЂРѕРєРё, установленные учебной частью. Рљ каждой расчетно-графической работе необходимо приложить пояснительную записку, выполненную РІ электронном РІРёРґРµ (РІ формате MS Word) или РЅР° листах формата Рђ4, включающую титульный лист (приводится РІ Приложении Рђ), постановку задачи Рё РІСЃРµ необходимые пояснения. РџСЂРё оформлении пояснительной записки рекомендуется использовать шрифт Times New Roman, кегль 12 – 14, выравнивание РїРѕ ширине страницы, Р° также допускается применение доступных средств форматирования текстовых документов.

Варианты заданий выбираются в соответствии с рекомендациями преподавателя или по схеме:

а) определить две последние цифры номера зачетной книжки Nзк;

б) если 1£Nзк£25, то номер варианта Nвар=Nзк (так, Nзк=18, Nвар=18);

в) если 26£Nзк£99, то Nвар определяется как остаток от деления Nзк на 25. Например, Nзк=78, тогда 78/25=3 (в остатке 3), значит Nвар=3;

г) если остаток от деления Nзк на 25 равен 0, то выполняется вариант 25.

В случае, если работа содержит ошибки или выполненные задания не соответствуют выбранному варианту, она возвращается студенту для внесения исправлений.


Расчетно-графическая работа в„–1. Решение вычислительных задач СЃ помощью табличного процессора MS Excel

Цель работы – изучение расширенных возможностей табличного процессора MS Excel и их использование при решении вычислительных задач.

 

Задание РЅР° расчетно-графическуюВ работу

2.1.1 Используя методику перевода чисел (таблица В.1), а также ресурсы MS Excel:

- создать таблицу перевода заданного числа (таблица Б.1) из десятичной системы счисления в предлагаемую систему счисления (двоичную, восьмеричную или шестнадцатеричную);

- создать таблицу обратного перевода полученного результата в десятичную систему. Выполнить те же действия, используя встроенную функцию из категории Инженерные (подключить Пакет анализа). Объяснить возможные ошибки;

- с помощью специальной функции из категории Математические перевести заданное число (таблица Б.1) из десятичной системы счисления в римскую систему счисления и обратно;

- используя функции MS Excel, выполнить указанную арифметическую операцию над заданными в десятичной системе счисления числами a и b (таблица Б.1), а также перевести исходные числа в римскую систему счисления и получить тот же результат.

Рекомендации Рє выполнению задания. РџСЂРё создании таблиц перевода целесообразно использовать функции ЦЕЛОЕ Рё РћРЎРўРђРў РёР· категории Математические. РџСЂРё переводе РІ шестнадцатеричную систему (РїСЂРё замене чисел РЅР° Р±СѓРєРІС‹) рекомендуется использовать вложенную функцию ЕСЛИ, редактируя строку формул.

2.1.2 Используя функцию преобразования из категории Инженерные, составить таблицу перевода данных из одних единиц измерения (таблица Б.2) в другие.

Рекомендации Рє выполнению задания. Полный СЃРїРёСЃРѕРє единиц измерения, которые РјРѕРіСѓС‚ быть преобразованы, содержится РІ таблице Р’.2. РЎРїРёСЃРѕРє используемых СЃ метрическими единицами измерений префиксов приведен РІ таблице Р’.3. Названия единиц Рё префиксы учитывают регистр РІРІРѕРґР°.

2.1.3 Построить график функции (таблица Б.3).

Рекомендации Рє выполнению задания. Для построения графика РїРѕ предложенным функциям целесообразно использовать тип диаграммы Точечная.

2.1.4 Имеется резервуар СЃ емкостью V, рабочим объемом Vr, объем жидкости РІ резервуаре Vg. Резервуар РІ основании имеет РєСЂСѓРі радиусом r или прямоугольник СЃРѕ сторонами Р° Рё b Рё высоту заполнения h (таблица Р‘.4). Как только объем жидкости станет превышать рабочий объем резервуара, оператору необходимо отправить сообщение, используя логическую функцию ЕСЛИ. Сообщение «перекрыть клапан» должно быть написано РЅР° красном фоне, РІ противном случае, должно быть выведено сообщение – «не требуется». Используя условное форматирование, проиллюстрировать заполнение резервуара.

2.1.5 Решить систему уравнений (таблица Р‘.5) методом обратной матрицы Рё методом Крамера.

Рекомендации Рє выполнению задания. Для решения системы линейных уравнений методом обратной матрицы следует:

- записать уравнение в матричной форме (матрица коэффициентов, умноженная на вектор неизвестных, равняется известному вектору правой части);

- вычислить определитель матрицы. Для вычисления определителя матрицы РІ Excel используется функция массива РњРћРџРЕД РёР· категории Математические. Операция вычисления определителя имеет смысл только для квадратных матриц. Если определитель РЅРµ равен нулю, то решение существует, если определитель равен нулю, то обратной матрицы РЅРµ существует;

- обратить матрицу коэффициентов. Обращение квадратной матрицы производится с помощью функции массива МОБРиз категории Математические. При этом процедура обращения матрицы сводится к следующим действиям:

а) ввести матрицу;

б) указать место, для размещения обратной матрицы, и ее размер (он совпадает с размером исходной матрицы);

РІ) использовать функцию массива РњРћР‘Р, указав ячейки, РІ которых находится исходная матрица. Для РІРІРѕРґР° матричной функции РІРѕ РІСЃРµ ячейки, отмеченные РїСЂРё выборе места обратной матрицы, следует нажать комбинацию клавиш Ctrl+Shift+Enter;

- умножить правую часть уравнения на матрицу, обратную матрице коэффициентов.

РџСЂРё решении системы методом Крамера можно использовать функцию РњРћРџРЕД РёР· категории Математические.

2.1.6 Используя функции MS Excel, выполнить с заданным массивом (таблица Б.6) следующие действия:

- транспонировать исходный массив, результат отобразить в другом диапазоне ячеек;

- перемножить исходный и транспонированный массивы;

- найти позицию элемента равного заданному числу А.

Рекомендации Рє выполнению задания. РџСЂРё транспонировании, перемножении массивов Рё РїРѕРёСЃРєРµ РёСЃРєРѕРјРѕРіРѕ элемента следует использовать функции РўРРђРќРЎРџ Рё ПОИСКПОЗ РёР· категории Ссылки Рё массивы Рё РњРЈРњРќРћР– РёР· категории Математические. Следует учесть, что, если результатом вычислений является массив, то для его отображения РЅР° экране необходимо РїСЂРё нажатии РєРЅРѕРїРєРё РћРљ одновременно удерживать клавиши Ctrl+Shift. Р’ противном случае результат будет выведен РІ РІРёРґРµ скалярной величины.

2.1.7 Определить некоторые основные характеристики потоков различных жидкостей:

Р°) РІРѕРґР° течет РїРѕ трубе СЃ внутренним диаметром D (таблица Р‘.7). Средняя скорость потока равна v. Вычислить площадь поперечного сечения трубы ВРё объемную скорость потока V = v*S. Определить какого диаметра должна быть труба, чтобы скорость потока жидкости снизилась РґРѕ 1,3 Рј/СЃ РїСЂРё неизменной объемной скорости потока;

б) на практике широко применяется правило: средняя скорость легкоподвижных жидкостей (вязкость которых по порядку величины совпадает с вязкостью воды) в трубе не должна превышать 1м/с. Определите минимальный диаметр трубы, по которой должно поступать 6000 м3 воды в день при соблюдении сформулированного правила;

РІ) число Рейнольдса определяется соотношением ВРіРґРµ D - внутренний диаметр трубы, v - средняя скорость потока жидкости РІ трубе, В- плотность жидкости, В- абсолютная вязкость жидкости. Если для потока жидкости РІ трубе величина числа Рейнольдса РЅРµ превышает 2100, поток считается ламинарным. Если же его величина превышает 10000, поток считается турбулентным. Для значений, лежащих РІ диапазоне от 2100 РґРѕ 10000, невозможно заранее определить тип потока. Найти число Рейнольдса и определить тип потока (ламинарный, турбулентный или неизвестный) для жидкостей, характеристики которых указаны РІ таблице Р‘.7.

2.1.8 Резисторный датчик температуры – это РїСЂРёР±РѕСЂ, РІ котором для измерения температуры используется металлическая проволока или пластинка. Электрическое сопротивление металла зависит РѕС‚ температуры, поэтому температуру можно вычислить РЅР° РѕСЃРЅРѕРІРµ измерений сопротивления металла. Уравнение, связывающее температуру Рё сопротивление, имеет РІРёРґ:

где Rt - сопротивление при измеряемой температуре Т;

R0 – сопротивление при температуре 0°С;

a - линейный температурный коэффициент.

Для платины a = 0,00385 Ом/°С. Вычислить (таблица Б.8):

а) сопротивление платинового терморезистора в заданном интервале температур (T1; T2) с указанным шагом hT при известном сопротивлении R0;

б) температуру, при которой сопротивление терморезистора равно заданным значениям R(T1; T2) с указанным шагом hR.

2.1.9 Сформировать предложенную таблицу (таблица Б.9), заполнить не менее 10 записей и выполнить выборку данных по различным критериям (три простых запроса с помощью автофильтрации и три сложных запроса с использованием расширенного фильтра).

2.1.10 Сформировать заданные основную и вспомогательную таблицы (таблица Б.10). Выполнить в основной таблице все необходимые вычисления, используя данные вспомогательной таблицы.

Рекомендации Рє выполнению задания. РџСЂРё выполнении вычислений, следует использовать функции просмотра Рё ссылок Р’РџР Рё Р“РРџ РёР· категории Ссылки Рё массивы, которыепозволяют просматривать Рё обрабатывать информацию, хранящуюся РІ прямоугольных таблицах.

Все задания следует выполнить в одной рабочей книге MS Excel на отдельных листах.

 

2.2 Общие рекомендации Рє выполнению расчетно-графическойВ работы

2.2.1 Системы счисления

Для перевода чисел из одной системы счисления в другую разработаны специальные алгоритмы. В таблице В.1 рассматриваются алгоритмы перевода целых положительных чисел. Простота этих алгоритмов позволяет программистам быстро и компактно записывать двоичные числа в восьмеричной и шестнадцатеричной системах, поэтому они часто употребляются в разных современных приложениях (например, для обозначения цвета, адреса ячейки памяти и т.д.).

Числа в разных системах счисления формируются по одному и тому же принципу: если использован последний допустимый символ, то в младшем разряде пишут 0, а в старшем 1 (таблица В.4).

2.2.2 Формулы и стандартные функции MS Excel

Для создания простой формулы нужно выполнить следующие действия:

- щелкнуть в ячейку, в которую требуется ввести формулу;

- ввести знак равенства(=);

- ввести формулу и нажать клавишу Enter.

Формулы вычисляют значения в определенном порядке. Формула вычисляется слева направо, в соответствии с определенным порядком для каждого оператора в формуле. Если в одной формуле используется несколько операторов, MS Excel выполняет операции в следующем порядке:

- операторы ссылок (адресные) «:», «,», « »;

- знаковый минус «-»;

- вычисление процента %;

- арифметические ^, *, /, +, -;

- текстовый оператор &;

- операторы сравнения =, <, >, <=, >=, <>.

Если формула содержит операторы с одинаковым приоритетом - например, операторы деления и умножения — они выполняются слева направо. Для того, чтобы изменить порядок выполнения, следует заключить часть формулы, которая должна выполняться первой, в скобки.

Структура функции начинается СЃРѕ знака равенства (=), Р·Р° РЅРёРј следует РёРјСЏ функции, открывающая СЃРєРѕР±РєР°, СЃРїРёСЃРѕРє аргументов, разделенных запятыми, закрывающая СЃРєРѕР±РєР°. Аргумент - значения, используемые функцией для выполнения операций или вычислений. Существуют различные типы аргументов: число, текст, логическое значение (ИСТИНА Рё ЛОЖР), массивы, значение ошибки (например, #Рќ/Р”) или ссылки РЅР° ячейку. РўРёРї аргумента, используемого функцией, зависит РѕС‚ конкретной функции. Для появления СЃРїРёСЃРєР° доступных функций нужно щелкнуть РІ ячейку Рё нажать клавиши Shift+F3. Всплывающие подсказки СЃ синтаксисом Рё аргументами появляются только для встроенных функций после РІРІРѕРґР°.

Диалоговое окно Мастер функций (меню Вставка, команда Функция) облегчает ввод функций при создании формул, содержащих функции. При вводе функции в формулу окно отображает имя функции, все ее аргументы, описание функции, текущий результат функции и всей формулы.

Для того, чтобы начать формулу с функции, нужно щелкнуть в ячейку, в которую требуется ввести формулу, после чего:

- нажать кнопку Вставка функции на панели формул;

- выбрать функцию, которую нужно использовать (можно ввести запрос с описанием операции, которую требуется выполнить, в поле Поиск функции (например, по словам «сложение чисел» будет найдена функция СУММ, или выбрать категорию в поле или категорию);

- ввести аргументы (для ввода ссылок на ячейки в качестве аргументов, нужно нажать кнопку свертывания диалогового окна, чтобы временно скрыть его, выделить ячейки на листе и нажать кнопку развертывания диалогового окна);

- по завершении ввода формулы нажать клавишу Enter.

В некоторых случаях может потребоваться использование функции как одного из аргументов другой функции – вложенной функции. В формулах можно использовать до семи уровней вложения функций. Для создания формулы с вложением функций нужно щелкнуть в ячейку, в которую требуется ввести формулу, и выполнить следующие действия:

- нажать кнопку Поместить функцию на панели формул;

- выбрать функцию, которую нужно использовать;

- ввести в соответствующее окно аргумента другую функцию, в качестве аргумента.

Для создания ссылки следует выделить ячейку, диапазон ячеек, место в другом листе или место в другой книге. Можно переместить границу выделения, перетащив границу ячейки, или перетащить угол границы, чтобы расширить выделение. Чтобы создать ссылку на именованный диапазон, нужно нажать клавишу F3, выбрать имя в поле Вставка имени и нажать кнопку ОК. Для того, чтобы создать ссылку на другой лист в той же книге перед ссылкой на диапазон ячеек необходимо поставить имя листа и восклицательный знак (!).

Ссылки на ячейки можно ввести в формулу, выделив ячейки непосредственно на листе. Выделение ячеек на листе вставляет абсолютные ссылки. Если необходимо, чтобы ссылки для каждой ячейки в выделенном диапазоне были согласованы, следует использовать относительные ссылки.

Одну и ту же формулу можно ввести сразу в несколько ячеек. Для этого, необходимо выделить ячейки, ввести формулу, а затем нажать клавиши Ctrl+Enter.

Рассмотрим пример вычисления скалярного произведения векторов а=(-2,-3,1) Рё b=(0,1,4), Р° также проверим РёС… ортогональность.

Решение (СЂРёСЃСѓРЅРѕРє 2.1). Скалярное произведение векторов Р°=(x1,y1,z1) Рё b=(x2,y2,z2) Ввычисляется РїРѕ формуле Р°*b=С…1*С…2+Сѓ1*Сѓ2+z1*z2. Если Р°*b=0, то векторы - ортогональны.

Шаг 1. Вводим в подготовленную таблицу исходные данные в ячейки B2:С4.

Шаг 2. В ячейку D2 вводим формулу =B2*C2 и нажимаем Enter.

Шаг 3. Маркер заполнения протягиваем вниз до ячейки D4.

Шаг 4. Выделяем ячейки D2:D4, щелкаем на знак Автосуммы на панели инструментов и в ячейке D5 вычисляем скалярное произведение векторов.

Шаг 5. Поскольку значение скалярного произведения не равно 0, делаем вывод, что векторы не ортогональны.

  A B C D
  a b a*b
x -2
y -3 -3
z
Скалярное произведение векторов a и b

РРёСЃСѓРЅРѕРє 2.1 – Пример вычисления скалярного произведения векторов

2.2.3 Дополнительные возможности MS Excel: надстройка Пакет анализа

В MS Excel имеется три типа программ-надстроек: собственно надстройки MS Excel, дополнительные надстройки для модели компонентных объектов (COM) и автоматизированные надстройки. При загрузке надстройки обеспечиваемые ею возможности становятся доступными в MS Excel и в соответствующие меню добавляются все связанные с ними команды. Доступ к автоматизированным надстройкам, зарегистрированным в системе, можно получить через меню Сервис.

Надстройка Пакет анализа предоставляет в распоряжение пользователя набор инструментов для анализа данных, полезных при проведении сложного статистического или инженерного анализа. Чтобы выполнить анализ данных с помощью этих инструментов, следует указать входные данные и выбрать параметры; анализ будет выполнен с помощью подходящей статистической или инженерной макрофункции, а результат будет помещен в выходной диапазон. Некоторые функции являются встроенными, другие доступны только после установки пакета анализа.

Например, функция РџРЕОБРиз категории Инженерные, которая позволяет преобразовать число РёР· РѕРґРЅРѕР№ системы мер РІ РґСЂСѓРіСѓСЋ, становится доступна только после подключения Пакета анализа. Если данная функция недоступна или возвращает ошибку #ИМЯ?, следует установить Рё загрузить надстройку Пакет анализа, для этого нужно:

- в меню Сервис выбрать команду Надстройки;

- в списке надстроек установить флажок на Пакет анализа и нажать ОК;

- если необходимо, выполнить инструкции программы установки.

Для экономии памяти и повышения производительности следует выгружать надстройки, которые используются редко. Для этого достаточно в списке надстроек (меню Сервис, команда Надстройки) снять флажок с соответствующей надстройки. При выгрузке надстройки ее возможности и соответствующие команды удаляются из MS Excel, однако файл надстройки остается на компьютере и может быть загружен снова. При выгрузке надстройки она остается в памяти до перезапуска MS Excel.

2.2.4 Форматирование ячеек по заданным условиям

РћРґРЅРёРј РёР· СЃРїРѕСЃРѕР±РѕРІ контроля результатов формулы или РґСЂСѓРіРёС… значений является форматирование с применением Вусловных форматов. Для этого, выделив весь диапазон, РІ меню Формат следует выбрать команду Условное форматирование.

Если значение ячейки изменилось и больше не удовлетворяет заданному условию, MS Excel удаляет форматирование из ячейки, но сохраняет условие, так что форматирование будет снова автоматически применено, если значение ячейки удовлетворит условию. Значения выделенных ячеек можно сравнивать с константой или с результатами вычислений по формуле. Чтобы определить условие форматирования при оценке данных в ячейках, не входящих в выделенный диапазон, или при проверке нескольких критериев, можно использовать логическую формулу.

Чтобы при выбранном параметре Значение сравнить значения выделенных ячеек с результатом формулы, формула должна начинаться со знака равенства (=). Если был выбран параметр Формула, то указанная формула должна принимать значения ИСТИНА (1) или ЛОЖР(0). Формула также должна начинаться со знака равенства (=). Вычисления по данной формуле могут производиться только на активном листе.

При вводе формулы в диалоговом окне Условное форматирование (меню Формат, команда Условное форматирование) рекомендуется вводить ссылку только на активную ячейку в выделенном диапазоне. MS Excel устанавливает ссылки для других ячеек относительно активной.

2.2.5 Построение диаграмм

Для построения диаграммы следует выделить любую ячейку из тех, что содержат исходные данные диаграммы. Затем выполнить команду Диаграмма меню Вставка или нажать кнопку Мастер диаграмм на стандартной панели инструментов. С помощью окон диалога мастер диаграмм соберет всю необходимую информацию для построения диаграммы. Чтобы построить диаграмму, не прибегая к помощи мастера диаграмм, следует выделить ячейку с исходными данными и нажать клавишу F11. Используя установки по умолчанию, MS Excel создаст диаграмму на отдельном листе.

Если ячейки, по данным которых требуется построить диаграмму, не являются смежными (расположены вразброс), то следует выделить первую группу ячеек, содержащих необходимые данные. Затем, удерживая нажатой клавишу Ctrl, выделить все остальные ячейки, значения которых требуется показать на диаграмме. Несмежные ячейки должны образовывать прямоугольник.

Диаграмма может быть внедрена в рабочий лист или помещена на отдельном листе.

 

2.3 Контрольные вопросы

2.3.1 Что называют основанием системы счисления?

2.3.2 Что называется кодировкой информации? Сколько байт занимает 1 символ в памяти компьютера?

2.3.3. По каким правилам формируется формула?

2.3.4 Что представляет собой ссылка на диапазон ячеек? В чем разница между абсолютной и относительной ссылками?

2.3.5 Что представляет СЃРѕР±РѕР№ функция? Назовите составляющие функции. Перечислите функции, использованные РІ расчетно-графическойВ работе, Рё укажите РёС… назначение.

2.3.6 Какие возможности предоставляет Пакет анализа?

2.3.7 Назовите особенности вложенных функций. Сколько допускается вложенностей?В

2.3.8 Для чего служит условное форматирование? В чем его особенности?

2.3.9 Перечислите компоненты диаграммы.

2.3.10 Что представляют собой списки? Каким образом осуществляется в списках сортировка, отбор данных и их анализ?


3 Расчетно-графическая работа в„–2. Использование возможностей программирования для решения вычислительных задач

Цель работы – получить навыки практического применения базовых алгоритмических структур при программировании вычислительных задач.