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エクセルで、位置→速度の計算(微分)をしています。

エクセルには、1秒間に10回ずつ測定した距離がずらっと並んでいて、今は、単に距離を単位時間で割って、m/秒を計算しているのですが、誤差の少ない微分の法方があるそうなのですが、それをエクセルで計算するには、どのようにするのでしょうか?

詳しい方、教えてください。

A 回答 (5件)

No.1の回答者です。



>>>近似曲線を使う方法があるんですね!ちなみに、この方法に名前はありますか?オイラー法とかみたいに。

「曲線回帰」とも言いますし、「(二次以上の関数への)最小二乗法」とも言います。

蛇足ですが、
以前は表計算ソフトにこんな機能はなかったので、数学の本を見ながらマクロを組んだことがあります。
必要な知識は、偏微分と数列の和。
使った機能は、逆行列でした。
(なんで逆行列なんかを使うかというと、連立方程式を解くためです。)

さわりの部分は、数年前に私が投稿した回答文にあります。

-----------------------------

たとえば、(x、y)というx、y一組の形式のデータが与えられていて、それを二次関数
y = ax^2 + bx + c
の形に近似したいとするとき、
各データ(x1,y1)(x2,y2)(x3,y3)(x4,y4)・・・
についてそれぞれ、
εn = axn^2 + bxn + c - yn
というεn(回帰曲線からのずれ)を考えることができます。
最小二乗とするには、
V = Σ(εn)^2 = Σ(axn^2 + bxn + c - yn)^2
となります。
Vを、a、b、c のそれぞれで偏微分ます。
ずれが極小になる条件は、
∂V/∂a = 0、
∂V/∂b = 0、
∂V/∂c = 0
ですので、この連立方程式を解けば、採用すべきa、b、cの値が求まります。

http://oshiete.goo.ne.jp/qa/4225317.html
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この回答へのお礼

詳細に答えて頂き、ありがとうございます。

いろいろやってみます。

お礼日時:2011/09/22 23:04

>動揺?する物体です。



そんなあやふやな言葉で,いったいどんな式が立てられるって言うんですか。
「あれですよあれ,判れよ」みたいに言われたって,あなたも「何勝手言ってるの」ぐらいには困るでしょ?

アナタの扱っているモノの正しい説明もできないのなら,せめて代わりに生データを掲示してみるぐらいしてみてください。「動揺?」している様子が最低限分かる程度に。
それにそもそもどういう具合に速度を定式化しようとしているのか,せめてそのぐらいの当たりは付けていて,具体的なパラメータの出し方を質問して欲しいです。




#それともそんな面倒を言われるならもう聞きたくないなら,最低限

>誤差の少ない微分の法方があるそうなのですが

については「一般に最小二乗法をよく利用します」と回答済みなので,あとはご自分でやってください。
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この回答へのお礼

お時間を取らせてしまい申し訳ありませんね。

こちらは理系でもなく全くの初心者ですので、この場をお借りして質問しています。「あれですよあれ,判れよ」とも思ってませんし。

お礼日時:2011/09/22 23:02

等速運動(x=vt)と仮定するならば。




 A2:A100に時刻
 B2:B100に位置
それぞれ計測値を置いておき
=SLOPE(B2:B100,A2:A100)
として「最小二乗法」を使って傾きを計算します。
ただしこの計算は,出発点(時刻ゼロの値)にも誤差を含んでいるという仮定があります。
t=0の値から生の計測値で誤差を含む場合は,こちらを使用してください。


もしも原点(ゼロ,ゼロ)は「絶対に正しい」という仮定を置くなら
=LINEST(B2:B100,A2:A100,FALSE)
で原点を強制した傾きを得ます。
各時刻の計測値はt=0の計測値をさっぴいて,t=0の時x=0を強制した距離として補正し計算してください。

この回答への補足

ありがとうございます!私の質問が悪くてスイマセン…等速直線運動ではありません。動揺?する物体です。

よろしくお願いします。

補足日時:2011/06/23 23:02
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一言書き忘れました。



【2】で曲線近似した関数を求めた後、その式を微分して、その次に、それを時間間隔(0.1秒)で割ったものが速度(の式)となります。
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こんにちは。


こういうデータだということですか?

0.0 a
0.1 b
0.2 c
0.3 d
0.4 e
0.5 f
0.6 g
0.7 h
0.8 i
0.9 j
1.0 k
1.1 l
1.2 m
1.3 o
1.4 p
1.5 q
1.6 r
1.7 s
1.8 t
1.9 u
2.0 v

【1.等速直線運動の場合】
(b-a)×10、(c-b)×10、(d-c)×10、(e-d)×10、(f-e)×10、・・・
が、それぞれ速度です。
いきなり (v-a)/2.0 としても同じ平均速度が出ますが、このように区間ごとに分けてから計算すると、平均だけでなくばらつき(標準偏差)も出すことができます。

【2.等速直線運動ではない場合】
グラフを表示してから「近似曲線の追加」を行い、さらに、その近似曲線の式を表示させます。
何次関数にするかは、あなたの好みです。
やってみて、データにいちばんぴったり合う曲線を探します。

この回答への補足

ありがとうございます!!!等速直線運動ではありません。動揺?する物体です。

近似曲線を使う方法があるんですね!ちなみに、この方法に名前はありますか?オイラー法とかみたいに。

補足日時:2011/06/23 23:01
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