Excel で方程式を解く (5 つの役に立つ例)
Excel には、さまざまなタスクを実行できる多くの機能があります。さまざまな統計分析や財務分析を実行するだけでなく、Excel で方程式を解くこともできます。この記事では、適切な図を使用してさまざまな方法で Excel で方程式を解くという人気のあるトピックを分析します。
Excel で方程式を解く方法
Excel で方程式を解き始める前に、どの種類の方程式をどの方法で解くかを見てみましょう。
Excel で解ける方程式の種類:
さまざまな種類の方程式が存在します。しかし、すべてを Excel で解決することはできません。この記事では、次の種類の方程式を解きます。
- 三次方程式
- 二次方程式
- 一次方程式、
- 指数方程式、
- 微分方程式
- 非線形方程式
方程式を解くための Excel ツール:
Excel Solver など、Excel で方程式を解くための専用ツールがいくつかあります。 アドインとゴール シーク 特徴。さらに、Matrix System などを使用して、Excel の方程式を数値的/手動で解くことができます。
Excel で方程式を解く 5 つの例
1. Excel で多項式を解く
多項式 方程式は、算術演算を伴う変数と係数の組み合わせです。このセクションでは、3 次、直交、線形などのさまざまな多項方程式を解こうとします。
1.1 3 次方程式を解く
多項式 次数が 3 の方程式は cubic と呼ばれます 多項式。ここでは、Excel で 3 次方程式を解く 2 つの方法を示します。
i.ゴール シークの使用
ここでは、ゴール シークを使用します。 この 3 次方程式を解くための Excel の機能
方程式があるとします:
Y=5X 3 -2X 2 +3X-6この方程式を解いて X の値を見つけなければなりません .
📌 手順:
- まず、係数を 4 つのセルに分割します。
- X の値を知りたい ここ。 X の初期値を仮定します ゼロです ゼロ (0) を挿入します
- ここで、Y の対応するセルの与えられた方程式を定式化します .
- 次に Enter を押します ボタンをクリックして Y の値を取得します .
=C5*C7^3+D5*C7^2+E5*C7+F5
- 次に Enter を押します ボタンをクリックして Y の値を取得します .
ここで、ゴール シークを紹介します。
- データをクリックします タブ
- ゴール シークを選択します 仮説分析のオプション
- ゴール シーク ダイアログ ボックスが表示されます。
ここにセル参照と値を挿入する必要があります。
- セル H5 を選択 Set セルとして。 このセルには方程式が含まれています。
- セル C7 を選択します セルを変更する 、これは変数です。この変数の値は操作後に変更されます。
- Put 20 価値へ ボックス。これは方程式で想定される値です。
- 最後に、OK を押します ボタン。
操作のステータスが表示されます。与えられたターゲット値に応じて、この操作は セル C7 の変数の値を計算しました .
- もう一度 OK を押します
X の最終値です .
ii.ソルバー アドインの使用
ソルバー アドインです .このセクションでは、この ソルバー を使用します。 与えられた方程式を解いて変数の値を取得するためのアドイン。
ソルバー アドインは Excel の既定では存在しません。最初にこのアドインを追加する必要があります。
📌 手順:
- 変数 ゼロ (0) の値を設定します データセット内。
- ファイルに移動>> オプション .
- Excel のオプション ウィンドウが表示されます。
- アドインを選択 左側から。
- Excel アドインを選択します Go をクリックします。 ボタン。
- アドイン ウィンドウが表示されます。
- ソルバー アドインを確認してください オプションを選択し、OK をクリックします .
- ソルバーが表示されます データのアドイン タブ
- ソルバーをクリックします .
- ソルバー パラメータ ウィンドウが表示されます。
- セット オブジェクトに数式のセル参照を挿入します ボックス。
- 次に、の値を確認します オプションとプット 20
- 変数ボックスのセル参照を挿入します。
- 最後に、[ソルバー] をクリックします。 .
- [ソルバー ソリューションを保持] を選択します OK を押します .
- データセットを見てください。
変数の値が変更されていることがわかります。
1.2 二次方程式を解く
次数が 2 の多項式は、2 次strong>と呼ばれます 多項式 式。ここでは、Excel で二次方程式を解く 2 つの方法を示します。
ここで次の二次方程式を解きます。
Y=3X 2 +6X-5i.ゴール シーク機能を使用して解く
ゴール シークを使用して、この二次方程式を解きます。 特徴。以下のセクションをご覧ください。
📌 手順:
- まず、変数の係数を分離します。
- X の初期値を設定します ゼロ (0)。
- また、セル G5 のセル参照を使用して、与えられた方程式を挿入します .
=C5*C7^2+D5*C7+E5
- Enter を押します 今すぐボタンを押してください。
Y の値を取得します X を検討中 はゼロです。
ゴール シークを使用します X の値を取得する機能 . ゴール シークを有効にする方法は既に示しました。
- 変数と方程式のセル参照をゴール シークに配置します ダイアログボックス
- 式 18 の値を仮定します To value のボックスに入れます
- 最後にOKを押してください .
変数 X の最終値を取得します .
ii.ソルバー アドインの使用
Solver Add-in を追加する方法は既に示しました。 エクセルで。このセクションでは、この ソルバー を使用します。 次の方程式を解きます。
📌 手順:
- ゼロを入れます (0 ) セル C7 X の初期値として .
- 次に、セル G5 に次の数式を入力します。 .
- Enter を押します ボタン。
- ソルバーに入ります 前に示したアドイン
- 数式のセル参照をオブジェクトとして選択します。
- 変数のセル参照を入れます。
- また、方程式の値を 18 に設定します .
- 最後に、[解決] をクリックします。 オプション
- Keep Solver ソリューションを確認してください ソルバー結果のオプション ウィンドウ。
- 最後に、[OK ] をクリックします。 ボタン。
2.線形方程式を解く
最大次数 1 の変数を持つ方程式 は線形方程式と呼ばれます。
2.1 マトリックス システムの使用
MINVERSE 関数 配列に格納された行列の逆行列を返します。
MMULT 関数 array1 と同じ行数の配列である 2 つの配列の行列積を返します array2 としての列 .
このメソッドは、行列システムを使用して線形方程式を解きます。こちら、3 線形方程式は 3 で与えられます 変数 x 、はい 、および z .方程式は次のとおりです:
3x+2+y+z=8,
11x-9y+23z=27,
8x-5y=10
MINVERSE を使用します と MMULT 与えられた方程式を解く関数。
📌 手順:
- まず、係数変数を異なるセルに分けて、行列としてフォーマットします。
- 2 つのマトリックスを作成しました。 1 つは変数の係数、もう 1 つは定数です。
- 計算のためにさらに 2 つの行列を追加します。
- 次に、A の逆行列を見つけます。 MINVERSE の使用 関数。
- セル C7 に次の数式を挿入します .
=MINVERSE(C5:E7)
これは配列数式です。
- Enter を押します ボタン。
逆行列が正常に形成されました。
- ここで、MMULT に基づく数式を適用します。 セル H9 の機能 .
=MMULT(C9:E11,H5:H7)
サイズ 3 の 2 つの行列を使用しました x3 そして3 x1 結果の行列のサイズは 3 です。 x1 .
- Enter を押します ボタンをもう一度押してください。
これが線形方程式で使用される変数の解です。
2.2 ソルバー アドインの使用
ソルバー を使用します 3 を解決するためのアドイン 3 の方程式
📌 手順:
- まず、前に示したように係数を分離します。
- 次に、変数の値用に 2 つのセクションを追加し、方程式を挿入します。
- 変数の初期値をゼロに設定します (0 ).
- セル E10 に次の 3 つの方程式を挿入します。 E12 へ .
=C5*C10+D5*C11+E5*C12
=C6*C10+D6*C11+E6*C12
=C7*C10+D7*C11+E7*C12
- さて、ソルバーに進みます
- 第 1 式のセル参照を目的として設定します。
- 方程式 8 の値を設定します .
- マークされたボックスに変数の範囲を挿入します。
- 次に、[追加] をクリックします。 ボタン。
- 制約の追加 ウィンドウが表示されます。
- 下の画像でマークされているように、セルの参照と値を入力してください。
- 2 つ目の制約を挿入します。
- 最後にOKを押してください .
- 制約が追加されます。 解決を押します ボタン。
- データセットを見てください。
変数の値が変更されていることがわかります。
2.3 Excel で 3 つの変数を持つ連立方程式を解くための Cramer の規則の使用
2 つ以上の 1 次方程式が同じ変数を持ち、同時に解くことができる場合は、連立方程式と呼ばれます。 Cramer を使用して連立方程式を解きます。 ルール。関数 MDETERM 決定要因を見つけるために使用されます。
MDETERM 関数 配列の行列式を返します。📌 手順:
- 係数を LHS に分けます とRHS .
- 4 を追加します 既存のデータを使用してマトリックスを構築するためのセクション
- LHS のデータを使用します マトリックス D を構築する .
- さて、Matrix Dx を作成します。
- X の係数を置き換えるだけです RHS で .
- 同様に Dy を構築します。 と Dz 行列。
- セル F11 に次の数式を入力します。 行列 D の行列式を取得する .
=MDETERM(C10:E12)
- Enter を押します ボタン。
- 同様に、次の式を適用して Dx、Dy、Dz の行列式を見つけます。
=MDETERM(C14:E16
) =MDETERM(C18:E20)
=MDETERM(C22:E24)
- セル I6 に移動 .
- Dx の行列式を割ります D による X の値を計算する .
=F15/F11
- Enter を押します ボタンをクリックして結果を取得してください。
- 同様に Y の値を取得します。 と Z 次の式を使用:
=F19/F11
=F23/F11
最後に、連立方程式を解き、3 つの変数の値を取得します。
3. Excel で非線形方程式を解く
次数 2 の方程式 または 2 以上 直線を形成しないものは、非線形方程式と呼ばれます。この方法では、 ソルバー を使用して Excel の非線形方程式を解きます。
ここには 2 つの非線形方程式があります。
📌 手順:
- 方程式と変数をデータセットに挿入します。
- まず、変数 zero の値を検討します (0 )、それをデータセットに挿入します。
- 次に、セル C5 に 2 つの方程式を挿入します。 と C6 RHS の値を取得する .
=C9^2+C10^2-25
=C9-C10^2
- 合計のデータセットに新しい行を追加します。
- その後、次の式を セル C12 に入れます .
=SUM(C5:C6)
- Enter を押します ボタンと RHS の合計
- ここで ソルバー を適用します Excel の機能
- マークされたボックスにセル参照を挿入します。
- 値を 0 に設定します。
- 次に、[追加] をクリックします。 制約を追加するボタン
- 最初のを追加します 画像に示されている制約
- もう一度 追加 を押します 2 つ目 のボタン 制約。
- セル参照と値を入力してください。
- 最後にOKを押してください .
- Solver に制約が追加されていることがわかります .
- ソルバーをクリックします ボタン。
- Keep Solver ソリューションを確認してください オプションを選択し、[OK] をクリックします .
- データセットを見てください。
X の値を取得します そして Y
4.指数方程式を解く
指数方程式 変数と定数があります。指数方程式では、変数は基数または定数の累乗または次数と見なされます。この方法では、 EXP を使用して指数方程式を解く方法を示します。 関数。
EXP 関数 指定された数で累乗された e を返します。目標成長率のあるエリアの将来の人口を計算します。これについては、以下の式に従います。
ここで、
ポ =現在または初期人口
R =成長率
T =時間
P =将来の人口のために尊重されます.
この式には指数部分があり、これには EXP を使用します 関数。
📌 手順:
- ここでは、現在の人口、目標成長率、および年数がデータセットで指定されています。これらの値を使用して将来の人口を計算します。
- 経験値に基づいて次の式を入れてください セル C7 の関数 .
=ROUND(C4*EXP(C5*C6),0)
ROUND を使用しました 人口は整数でなければならないため、関数。
- ここで Enter を押します ボタンをクリックして結果を取得してください。
10 後の将来の人口です 想定された成長率による年。
5. Excel で微分方程式を解く
未知の関数の導関数を少なくとも 1 つ含む方程式は、微分 と呼ばれます。 方程式。導関数は、通常または部分的である可能性があります。ここでは、エクセルで微分方程式を解く方法を紹介します。 dy/dt を見つけなければなりません , y の微分 t について .データセット内のすべての情報を記録しました。
📌 手順:
- n の初期値を設定します 、t 、および y 与えられた情報から。
- セル C6 に次の数式を入力します t の場合 .
=C5+$G$5
この数式は t(n-1) から生成されました .
- では、Enter を押してください ボタン。
- セル D6 に別の式を入力 年 .
=D5+(C5-D5)*$G$5
この式は y(n+1) の方程式から生成されました .
- もう一度 Enter を押します ボタン。
- ここで、値を t の最大値まで拡張します 、これは 1.2 です .
t の値を使ってグラフを描きたい そしてはい .
- 挿入に移動 タブ
- チャートからグラフを選択 グループ。
- グラフを見てください。
yです 対 t グラフ。
- 次に、グラフとグラフ軸の最小値と最大値をダブルクリックします。水平線のサイズを変更します。
- その後、縦線のサイズを変更します。
- 軸をカスタマイズすると、グラフは次のようになります。
さて、微分方程式を見つけます。
- 微分方程式を手動で計算し、データセットに追加します。
- その後、この式に基づいて式を作成し、セル E5 に入力します。 .
=-1+C5+1.5*EXP(-C5)
- Enter を押します ボタンをクリックし、フィル ハンドルをドラッグします アイコン。
- 再びグラフに移動し、マウスの右ボタンを押します。
- データの選択を選択します コンテキスト メニューのオプション .
- [追加] を選択します データ ソースの選択からのオプション ウィンドウ。
- t のセルを選択してください X の列 y_exact の値とセル Y の列 エディット シリーズの値 ウィンドウ。
- もう一度、グラフを見てください。
結論
この記事では、さまざまな種類の方程式を解く方法について説明しました。これが、Excel でいくつかの方程式を解く際のニーズを満たすことを願っています。当社のウェブサイト Exceldemy.com をご覧ください。 コメント ボックスに提案を入力してください。
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