этап. Анализ результатов моделирования
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА Mod_05
ОБРАБОТКА МАССИВОВ ДАННЫХ
Задача 1. Исследование массива температур.
Этап. Постановка задачи
В течение многих лет ежедневно работники гидрометеорологической службы наблюдают за погодой и скрупулезно записывают данные: скорость и направление ветра, сведения об осадках, дневные и ночные колебания температуры воздуха и т. д. Для чего это делается?
Чтобы понять это, следует провести статистическую обработку собранного массива данных.
Цель моделирования
Цель моделирования учебная: выяснить, какую информацию можно получить, обработав числовой массив.
Формализация задачи
Чтобы понять суть задачи, ответим на ряд вопросов.
Уточняющий вопрос | Ответ |
Что моделируется? | Процесс обработки числового массива данных |
Какие данные используются? | Дневные и ночные температуры, зафиксированные в течение месяца |
Как задаются данные? | В виде таблицы на бумаге или в виде файла |
По какому критерию оцениваются данные? | По среднестатистической температуре t°Cст, которая наблюдалась в месяце в течение многих лет |
Что надо определить? | Минимальную дневную и максимальную ночную t°C и даты, когда они наблюдались, среднюю t°C за месяц и т. д. |
Этап. Разработка модели
Информационная модель
Объект | Параметры | |
название | значение | |
Массив температур в ноябре | Дневные температуры t°Cдн Ночные температуры t°Cн Среднестатистическая температура t°Cст | Исходные данные Исходные данные Исходные данные |
Исходные температуры
День месяца | |||||||||||||||
Дневная t°C | -1 | -2 | -6 | -10 | -11 | -7 | -3 | -2 | |||||||
Ночная t°C | -1 | -3 | -2 | -4 | -5 | -10 | -14 | -15 | -10 | -2 | |||||
День месяца | |||||||||||||||
Дневная t°C | -3 | -2 | -5 | -11 | -12 | -17 | -20 | -18 | -17 | -19 | -17 | ||||
Ночная t°C | -5 | -5 | -2 | -4 | -7 | -16 | -16 | -20 | -25 | -24 | -20 | -22 | -20 |
Математическая модель обработки массива бyдет подробно, с пояснениями представлена ниже. Для обработки используются стандартные логические и статистические функции, имеющиеся во многих средах.
Компьютерная модель
Ввести в таблицу исходные данные по образцу:
А | В | С | |
Исследование массива температур | |||
Среднестат. t°C | 1,5 | ||
Дата | Дневная t°C | Ночная t°C | |
01.11.98 | |||
Формула 1 | |||
Заполнить вниз |
Дата вводится в формате ДАТА (например, 12.09.1998). При правильном вводе запись автоматически укорачивается и размещается в ячейке справа, как число.
Ввести в таблицу формулы для расчетов.
Ячейка | Формула | Пояснение |
А6 | =А5+1 | Подсчет следующей даты (1) |
D5 | =(В5+С5)/2 | Подсчет среднесуточной температуры (2) |
В36 | =МАКС(В5:В34) | Максимальная дневная температура (3) |
С36 | =МИН(С5:С34) | Минимальная ночная температура(4) |
D36 | =СРЕДНЕЕ(05:034) | Средняя температура за ноябрь (5) |
Е5 | =ЕСЛИ(05>$С$2;1;0) | Отмечаются (1) теплые дни, когда температура была выше средне- статистической (6) |
Е36 | =СУММА(Е5:Е34) | Количество теплых дней (7) |
F5 | =ЕСЛИ(В5=$В$Зб;А5;"-") | Отмечается дата, когда была самая высокая дневная температура (8) |
G5 | =ECЛИ(D5<8;"пpoтaпл.";"-") | Отмечаются (протапл.) дни, когда следовало бы протапливать помещения (среднесут. t° < 8 °С) (9) |
Примечание. При подсчете по формуле 5 установить фиксированный формат с 1 знаком в дробной части: Формат|Числа[Фиксированный. Чтобы в ячейках, рассчитанных по формулам 10 и 11, определялась дата, формат ячеек должен быть, соответственно, ДАТА.
А | В | С | D | Е | F | G | |
Исследование массива температур | |||||||
Среднестат. темп-ра | 1,5 | ||||||
Температура | |||||||
Дата | Дневная | Ночная | Среднесут | Теплые дни | Дата max | Протапл-ие | |
01.11.98 | Формула 2 | Формула 6 | Формула 8 | Формула 9 | |||
Заполнить вниз | |||||||
03.11.98 | |||||||
30.11.98 | -17 | -20 | |||||
Max дневн. | Min ночных | Средняя | Кол-во теплых дней | ||||
Формула 3 | Формула 4 | Формула 5 | Формула 7 |
Этап. Компьютерный эксперимент
Тестирование
Провести тестовый расчет модели.
Эксперимент 1
Исследовать колебания дневных, ночных и среднесуточных температур.
Эксперимент 2
Определить теплые дни, когда дневная температура была выше среднестатистической, и количество таких дней в ноябре.
Эксперимент 3.
Определить даты, когда дневная температура была максимальной.
Эксперимент 4
Определить дни, когда следовало протапливать помещения (среднесуточная температура ниже 4-8 °С).
Эксперимент 5
Использовать модель для исследования температуры в другие месяцы.
Проведение исследования
1. Введите расчетные формулы и скопируйте их (там, где это указано) в 2—3 соседние ячейки. Результаты сравните с примером расчета.
Пример расчета
A | В | С | D | Е | F | G | ||
Исследование массива температур | ||||||||
Среднестат. темп-ра | 1,5 | |||||||
Температуpa | ||||||||
Дата | Дневная | Ночная | Среднесут. | Теплые дни | Дата max | Протапливание | ||
01.11.98 | 6.5 | - | протапливать | |||||
02.11.98 | 9,0 | 02.11.98 | ||||||
03.11.98 | 8.0 | |||||||
30.11.98 | -17 | -20 | -18,5 | - | Протапливать | |||
Max дневн. | Min ночных | Средняя | Кол-во теплых | |||||
-25 | -6.3 | |||||||
Сравнение с контрольным образцом покажет правильность введения формул (форма тестирования).
2. Заполните формулами строки на все дни месяца.
3. Постройте диаграммы дневных, ночных и среднесуточных температур по данным блока ячеек B5:D34.
Для построения необходимо ввести вспомогательный расчетный столбец, в котором по дате будет рассчитываться порядковый день месяца. Этот столбец будет использован в диаграмме в качестве меток по оси х.
Технология вставки столбца:
· Щелкнуть на названии столбца В для выделения всего столбца.
· Для вставки дополнительного чистого столбца перед выделенным выбрать команду Вставка|Вставить столбец. При такой операции появится пустой столбец В, а столбцы, следующие за В, сдвигаются вправо и переименовываются соответственно.
· Внести в ячейку В4 заголовок «Дни» и внести в ячейку В5 формулу, выделяющую из даты в столбце А только номер дня месяца: =ДЕНЬ(А5)
· Скопировать формулу в нижестоящие ячейки с помощью команды Правка|3аполнить вниз.
Копию построенной диаграммы перенести в текстовый документ, затем выделить столбец В и удалить его с помощью команды Вставка|Удалить столбец.
4. Определите холодные дни, когда дневная температура была ниже среднестатистической, и количество таких дней в ноябре. Формулу составьте самостоятельно.
5. Определите даты, когда ночная температура была минимальной. Формулу составьте самостоятельно.
этап. Анализ результатов моделирования