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2015 | Book

Einführung Read chapter Read first chapter

Excel und VBA

Einführung mit praktischen Anwendungen in den Naturwissenschaften

Authors: Franz Josef Mehr, Maria Teresa Mehr

Publisher: Springer Fachmedien Wiesbaden

Part of: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik" , Springer Professional "Wirtschaft"

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About this book

Anwendungsgebiete und Programmiermöglichkeiten von Excel 2013 werden praxisorientiert im Buch vorgestellt. Der Einsatz von Excel und VBA wird anhand von Beispielen aus verschiedenen Zweigen der Naturwissenschaften, der Mathematik und der Informatik erläutert. Weit über 100 Anwendungen inklusive benutzter Algorithmen und Aufbau des jeweiligen Excel-Arbeitsblattes werden dargestellt. Zusatzmaterial steht online bereit. Das Buch bietet damit eine umfangreiche Einführung in die Software.

Table of Contents

Frontmatter
1. Einführung
Zusammenfassung
Zu Beginn des Buches werden erste Schritte in Excel ausgeführt. Dies erfolgt beispielhaft mit der Erstellung verschiedener Grafiken und erster Berechnungen in Tabellenblättern. Die Einführung dient v. a. unerfahrenen Excel-Nutzern.
Franz Josef Mehr, María Teresa Mehr
2. Arbeiten mit Makros und VBA-Prozeduren
Zusammenfassung
Erste VBA-Schritte und die entsprechenden Kenntnisse werden anhand von einigen Beispielen, wie Pascal’sches Dreieck und Kreisberechnung, erklärt. Praktische Hinweise zum Erstellen von Makros und dem Debuggen von Codes werden gegeben.
Franz Josef Mehr, María Teresa Mehr
3. Erstellung eigener Funktionen und Formulare
Zusammenfassung
In diesem Kapitel wird gezeigt, wie man eigene Funktionen erstellt. Dies wird unter Benutzung von Iterationen und Rekursionen gezeigt. Als Beispiele dienen Fakultätsberechnung und Fibonacci-Folgen. Außerdem wird dargestellt, wie man anhand von sogenannten UserForms verschiedene "Taschenrechner" modellieren kann.
Franz Josef Mehr, María Teresa Mehr
4. Graphen
Zusammenfassung
Die grafischen Fähigkeiten von Excel werden an Beispielen aus Biologie, Physik und Mathematik gezeigt: Biorhythmus, Interferenz von Wellen und Effizienz von Algorithmen. Damit ist das Tabellenkalkulationsprogramm mehr als eine reine Rechensoftware.
Franz Josef Mehr, María Teresa Mehr
5. Logische Funktionen
Zusammenfassung
Im Mittelpunkt des Kapitels steht die Einführung von logischen Funktionen in Excel. Dies wird praxisnah am Beispiel von Kalenderalgorithmen zur Berechnung des Osterdatums und die Entwicklung eines praktischen Monatskalenders gezeigt.
Franz Josef Mehr, María Teresa Mehr
6. Teilbarkeit, Lösung von Gleichungen
Zusammenfassung
Die Arbeit mit Sub- und Funktions-Prozeduren von Excel wird weitergeführt. In diesem Kapitel benutzen wir Beispiele aus der Zahlentheorie und Gleichungslehre (ggT, kgV, quadratische und kubische Gleichungen).
Franz Josef Mehr, María Teresa Mehr
7. Komplexe Zahlen
Zusammenfassung
Die Arithmetik der komplexen Zahlen und deren Funktionen dienen als Grundlage für die weitere Anwendung verschiedener VBA-Werkzeuge für Input und Output. Programme mit mehreren Funktionen und Subroutinen werden benutzt, auch um neue VBA-Funktionen einzusetzen.
Franz Josef Mehr, María Teresa Mehr
8. Lösung linearer und nichtlinearer Gleichungen
Zusammenfassung
Excel bietet die Möglichkeit, iterative Methoden zu implementieren. Wir benutzen diese zur Berechnung von Näherungswerten für die Lösungen linearer und nichtlinearer Gleichungen sowie für lineare Gleichungssysteme. Als Beispiel berechnen wir die Temperaturverteilung in einer Platte, deren Ränder auf festen Temperaturen gehalten werden. Außerdem zeigen wir die Verwendung des Was-wäre-wenn-Analyse Werkzeuges zur Bestimmung von Nullstellen und Grenzwerten.
Franz Josef Mehr, María Teresa Mehr
9. Potenzreihen
Zusammenfassung
Das Thema Potenzreihen wird im Kapitel ausführlich behandelt. Verschiedene Algorithmen werden vorgestellt und u. a. auf die Berechnung der Eulerschen Zahl e und der Zahl π angewandt.
Franz Josef Mehr, María Teresa Mehr
10. Matrizen und ihre Anwendungen
Zusammenfassung
Das Arbeiten mit Matrizen und den Operationen mit ihnen wird anschaulich vorgestellt. Wir benutzen diese Kenntnisse, u. a. um erneut lineare Gleichungssysteme sowohl mit Excel-Matrixfunktionen als auch mit dem Gauss-Algorithmus zu lösen.
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11. Integration, Fourier-Reihen, Interpolation
Zusammenfassung
Die meisten Integrale, denen man im der Praxis begegnet, lassen sich nicht in geschlossener Form berechnen. Wir sind daher auf numerische Näherungsmethoden angewiesen. Wir entwickeln Programme und Arbeitsblätter für die bekanntesten Lösungsverfahren: Trapezregeln, Simpsonsche-Regeln, Tangentenmethode. Eine wichtige Anwendung ist die Berechnung von Fourier-Reihen, die bei zahlreichen technischen und physikalischen Problemen benutzt werden. Mithilfe von Interpolatiosmethoden, wie die von Newton oder Lagrange, lassen sich experimentelle Daten als Polynome darstellen.
Franz Josef Mehr, María Teresa Mehr
12. Parametrische Kurven und Oberflächen
Zusammenfassung
Die erworbenen Kenntnisse über die Erstellung von Graphen in Excel aus Kap. 4 werden hier erweitert. Wir betrachten 2D und 3D-Darstellungen parametrischer Kurven sowie die Repräsentation von 3D-Oberflächen mit Excel. Als konkrete Beispiele behandeln wir in Natur und Technik gängige Graphen wie die Lissajous-Figuren, Spiralbahnen geladener Teilchen in elektromagnetischen Feldern (Zyklotron). Die theoretischen Grundlagen einer 3D-Darstellung werden anhand der Drehung eines Würfels erklärt und auf 3D-Lissajous-Figuren angewandt.
Franz Josef Mehr, María Teresa Mehr
13. Statistische Datenanalyse
Zusammenfassung
Anhand von Beispielen aus der industriellen Praxis und aus der Wissenschaft, werden Grundkenntnisse der Statistik benutzt, um mit Excel-Funktionen die entsprechenden Daten darzustellen und zu analysieren. In der schließenden Statistik wird man feststellen, wie nützlich Excel-Tabellen sind, um Zusammenhänge, z. B. beim Testen von Hypothesen, zu veranschaulichen.
Franz Josef Mehr, María Teresa Mehr
14. Regression
Zusammenfassung
In diesem Kapitel wenden wir weitere statistische Methoden an. Wir werden die Methode der kleinsten Quadrate benutzen, um experimentelle Daten durch Geraden bzw. durch Polynome anzunähern (auszugleichen). Wir zeigen, was Excel auf diesem Gebiet alles leisten kann, zeigen aber auch, wie sich VBA einsetzen lässt.
Franz Josef Mehr, María Teresa Mehr
15. Lineare und nichtlineare Differenzialgleichungen erster Ordnung
Zusammenfassung
In diesem Kapitel behandeln wir einige der wichtigsten numerischen Methoden zur Lösung von Differenzialgleichungen erster Ordnung. In Natur und Technik begegnet man alltäglich dynamischen Systemen, die durch Differenzialgleichungen oder Systeme von gekoppelten Differenzialgleichungen beschrieben werden können. Obwohl die numerischen Lösungsverfahren oft kompliziert sind, lassen sie sich dennoch einfach in VBA programmieren. Wir zeigen anhand dieser Methoden, wie Populationen wachsen, Atome zerfallen und wie lange Räuber von ihrer Beute leben können.
Franz Josef Mehr, María Teresa Mehr
16. Lineare und nichtlineare Differenzialgleichungen zweiter Ordnung
Zusammenfassung
Die Verfahren, die wir im letzten Kapitel entwickelt haben, lassen sich ohne weiteres auf die Lösung von Differenzialgleichungen zweiter Ordnung oder auf Systeme gekoppelter Gleichungen dieser Art verallgemeinern. Wir illustrieren dies anhand von Problemen aus verschiedenen Gebieten der Mechanik, der Astronomie, der Elektrodynamik und der Atom- und Kernphysik.
Franz Josef Mehr, María Teresa Mehr
17. Arbeiten mit dem Solver
Zusammenfassung
Wir zeigen den Einsatz des Solvers , eines Excel-Werkzeuges für Optimierungsaufgaben, das die Entscheidungsfindung bei Problemen mit vielen Alternativen unterstützt. Wir behandeln typische Probleme aus der Wirtschaft, z. B. das Minimieren von Kosten bei der Herstellung von Mixturen oder das Maximieren des Gewinnes bei Investitionsentscheidungen. Ebenfalls zeigen wir, wie der Solver sich an die Lösung linearer und nichtlinearer Gleichungssysteme schrittweise nähert.
Franz Josef Mehr, María Teresa Mehr
18. Ausgewählte Beispiele
Zusammenfassung
Mit diesem Kapitel verabschieden wir uns mit einem Potpourri von Anwendungen der gelernten Methoden und Techniken. Wir simulieren das Fallen von Regentropfen, wir versuchen (vergeblich) eine Rakete vom Mond zur Erde zurückzubringen, wir studieren das Entstehen eines Schusses in einem Gewehr und die Verteilung von Alphateilchen aus einem radioaktiven Kern. Wir untersuchen, wie Bakterien in ihrem eigenen Abfall ersticken, und verfolgen die unkontrollierten Wege nüchterner Moleküle.
Franz Josef Mehr, María Teresa Mehr
Backmatter
Metadata
Title
Excel und VBA
Authors
Franz Josef Mehr
Maria Teresa Mehr
Copyright Year
2015
Electronic ISBN
978-3-658-08886-6
Print ISBN
978-3-658-08885-9
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-08886-6

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