Excel

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Excel
... ein Einstieg in die Informatik
in Jahrgangstufe 11
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Excel
... ein Einstieg in die Informatik
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Excel - Einführung
Arbeitsmappe
Nach dem Starten von Excel sieht man die
Arbeitsmappe Mappe1
Arbeitsmappen verwendet Excel beim Laden und
Speichern.. Beim Speichern kann der Benut-zer
seiner Mappe einen eigenen Namen geben.
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Excel - Einführung
Tabelle
In der Arbeitsmappe Mappe1 befinden sich drei
leere Tabellen
Eine Tabelle kann durch einen Mausklick auf ihren
Namen aktiviert werden.
Die Namen der Tabellen können an den Inhalt der
Arbeitsmappe angepasst werden.
Tabellen können nach Belieben gelöscht oder der
Arbeitsmappe hinzugefügt werden.
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Excel - Einführung
Zelle
Die umrahmte Zelle ist die aktive Zelle. Eine
Zelle wird durch die Pfeiltasten oder Mausklick
aktiviert.
Jede Tabelle besteht aus Zellen.
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Excel - Einführung
Zelle
Jede Tabelle besteht aus Zellen.
Die aktive Zelle hat die Adresse F11 Man nennt
eine solche Adresse auch Zellbezug..
So kann jede Zelle eindeutig durch einen (oder
zwei) Buchstaben und eine Zahl bezeich-net werden
Über diese Be-zeichnung kann auf den Zellinhalt
zugegriffen wer-den
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Excel - Einführung
Zellinhalt (Daten)
Zellen können Daten in Gestalt von Zahlen oder
Texten enthalten.
.
z.B. enthält die Zelle A1 den Text Wertetabelle
für f(x)ax²bxc, die Zelle A3 den Text a
und die Zelle B3 die Zahl 0,5.
Wir bauen dieses Beispiel weiter aus. Dazu geben
wir in A4 b und in B4 den Wert 2, bzw. in A5
c und in B5 den Wert 1 ein.
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Excel - Einführung
Zellinhalt (Formel)
Nun wollen wir Excel dazu bringen, uns den
Funktionswert f(1) zu berechnen.. Dazu geben wir
in E2 eine Formel ein.
Eine Formel be-ginnt immer mit .Sie kann
Zahlen, Zellbezüge,Opera-toren und Funktio-nen
enthalten.
Die Formeleingabe wird mit ENTER abgeschlossen.
Zellen können neben Zahlen und Texten auch
Formeln enthalten.
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Excel - Einführung
Ausfüllen
Um eine Wertetabelle zu erhalten, können wir
jetzt jeweils den nächsten x-Wert und daneben die
passende Formel eingeben. Aber das ist arg
umständlich.
Excel bietet dafür die Möglichkeit, Tabellen
automatisch auszufüllen
Wenn wir die Maus loslassen, erhalten wir das
gewünschte Resultat.
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Excel - Einführung
Kopieren
Wir wenden nun die gleiche Methode auf die
Formelspalte E an und erleben eine böse
Überraschung Die Ergebnisse können nicht stimmen!
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Excel - Einführung
Kopieren
Vor dem Kopieren muss man Excel offenbar sagen,
welche Zellbezüge beim Kopieren verändert werden
dürfen und welche nicht!
Die Funktionstaste F4 verändert die
Adressierungsart von Zellbezügen. Veränderliche
Bezüge benutzt man bei relativer Adressierung,
fixierte Bezüge bei absoluter Adressierung
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Excel - Einführung
Diagramm
Unsere Wertetabelle kann mit einem Diagramm
graphisch dargestellt werden.
Dazu markieren wir als Wertebereich die Spalte E
und starten den Diagramm-assistenten durch
Klicken auf das Diagrammsymbol.
Starten Sie Excel und bauen Sie das
Einführungsbeispiel nach!
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Excel - Einführung
Aufgabe
Erstellen Sie nun folgende verbesserte Version
der Wertetabelle

1. Man soll einen beliebigen Startwert in B7
   eingeben können, der sofort in die x-Spalte
   übernommen wird (Formel in D2 B7)

1. Geben Sie in D3 eine Formel ein, die den x-Wert
   aus D2 und B8 berechnet und die nach unten
   kopiert werden kann (Formel in D3 D2B8)

1. Kopieren Sie die Formel 20 Zeilen nach unten

Wenn Sie alles richtig ge-macht haben, verändert
sich die ganze Tabelle ent-sprechend ihren
Eingaben.
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Excel - Einführung
Aufgabe
Erstellen Sie jetzt ein Liniendiagramm zu dieser
Wertetabelle
Formatieren Sie die y-Achse manuell mit festem
Minimum und Maximum
Wenn Sie danach den Startwert ver-ändern, zeigt
auch das Diagramm den entsprechen-den Ausschnitt
der Funktion. Die Fixierung der y-Achse bewirkt,
dass man die Funktionswerte vergleichen kann.
Speichern Sie Ihr Ergebnis, wir be-nötigen es
später noch!
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Excel - Einführung
Arbeitsweise
Mit unserem Einführungsbeispiel kann man einige
Fragen zur Arbeitsweise von Excel beantworten!
Was geschieht, wenn wir Daten ändern?
Wenn wir die Werte für a, b oder c ändern, wird
die ganze Tabelle neu berechnet.
Excel erlaubt also sehr schnelle was wäre, wenn
...-Analysen.
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Excel - Einführung
Arbeitsweise
Mit unserem Einführungsbeispiel kann man einige
Fragen zur Arbeitsweise von Excel beantworten!
Was geschieht, wenn wir Daten ändern?
Wenn wir einen Wert in der x-Spalte ändern, wird
nur der Funktionswert für diesen Wert erechnet.
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Excel - Einführung
Arbeitsweise
Mit unserem Einführungsbeispiel kann man einige
Fragen zur Arbeitsweise von Excel beantworten!
Warum ändert sich nicht die ganze Spalte, wenn
wir den Anfang ändern?
Die Ursache erken-nen wir, wenn wir einen Wert
der x-Spalte anklicken dort stehen keine
Formeln, die aus-gewertet werden könnten, sondern
Konstanten
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Excel - Einführung
Arbeitsweise
Mit unseren bisherigen Erfahrungen kann man
einige Fragen zur Arbeitsweise von Excel
beantworten!
In welcher Reihenfolge wertet Excel die Tabelle
aus?
In erster Näherung könnte man vermu-ten, dass
Excel von links oben zeilen-weise nach rechts
unten arbeitet.
Das ist aber nicht der Fall!. Eine Änderung in B5
wirkt sich auch sofort in E2, also oberhalb, aus.
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Excel - Einführung
Arbeitsweise
Mit unseren bisherigen Erfahrungen kann man
einige Fragen zur Arbeitsweise von Excel
beantworten!
In welcher Reihenfolge wertet Excel die Tabelle
aus?
Wenn man in eine Zelle klickt, die ein
Formelergebnis enthält, wird die zugehörige
Formel in der Eingabezeile gezeigt.
Klickt man dann in die Eingabezeile, so werden
die an der Formel beteiligten Zellen farbig
markiert.
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Excel - Einführung
Arbeitsweise
Mit unseren bisherigen Erfahrungen kann man
einige Fragen zur Arbeitsweise von Excel
beantworten!
In welcher Reihenfolge wertet Excel die Tabelle
aus?
Das legt die Vermu-tung nahe, dass Excel diesen
Zusam-menhang bei der Tabellenauswertung
brücksichtigt.
Excel arbeitet Rechenbäume ab, die über der
Tabelle liegen!
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Excel - Einführung
Arbeitsweise
Mit unseren bisherigen Erfahrungen kann man
einige Fragen zur Arbeitsweise von Excel
beantworten!
Wann wertet Excel die Tabelle aus?
Ihre bisherige Erfah-rung mit Excel zeigt, dass
die Formeln dann neu ausgewer-tet werden, wenn
der Inhalt einer Zelle geändert wurde.
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Excel - Einführung
Weitere Aufgaben

1. Erstellen Sie eine komfortable Wertetabelle mit
   Diagramm z.B. für f(x)ax³bx²cxd oder
   f(x)asin(bxc)d. Tip Benutzen Sie ein
   Punkt(XY)-Diagramm mit benutzerdefiniertem
   Achsenformat.
2. Erstellen Sie vergleichende Zinseszinstabellen,
   mit denen man z.B. zeigen kann, dass die
   Verdoppelungszeit nicht vom Startkapital, sondern
   nur vom Zinssatz abhängt.
3. Mit Hilfe des eulerschen Polygonzug-Verfahrens
   können einfache Differentialgleichungen der Form
   yf(x) grafisch gelöst werden. Dabei gilt
   xn1xbdx und yn1ynf(xn)dx. Erstellen Sie
   eine entsprechende Tabelle für f(x)sin(x) mit
   dx0,01 und den Startwerten x00 und y0 1.
   Experimentieren Sie mit verschiedenen
   Diagrammtypen.
4. Erzeugen Sie eine Tabelle mit der Fibonaccifolge
   (a0 1 a 1 1 an an-1 an-2 für ngt2.

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Excel - Einführung
Weitere Aufgaben

1. Maikäfer entwickeln sich im 4-Jahres-Rhythmus.
   Jeder Maikäfer lege 1200 Eier, 1/6 aller Eier
   ergeben einjährige Engerlinge, 1/10 aller
   einjährigen werden zu zweijährigen Engerlingen,
   1/20 der zweijährigen entwickeln sich zu
   Maikäfern. Entwickeln sie eine Tabelle mit den
   Startwerten 1200 Maikäfer, 1 000 000 Eier, 300
   000 einjährige und 20 000 zweijährigen
   Engerlingen.
2. Entwerfen Sie eine Tabelle, in der exponentielles
   Wachstum dargestellt wird ?yneuyalt k yalt
   dx, k konstant
3. Erstellen Sie eine Tabelle, in der ein Wachstum
   mit Sättigungsgrenze dargestellt wird
   ?yneuyaltk(ySättigung- yalt) dx (gebremstes
   Wachstum). Vergleichen Sie gebremstes Wachstum
   mit logistischem Wachstum?yneuyaltk(1- yalt /
   ySättigung ) yalt dx
4. Erfinden Sie eine Tabelle in der das Pascalsche
   Dreieck dargestellt wird. Legen sie die Spitze
   in die Zelle A1, die Zeile darunter bestehe aus
   den Zellen A2 und B1 usw.

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Excel - Feinheiten
Brüche
Die Excel Feinheiten sollen am Beispiel der zuvor
gespeicherten Wertetabelle erläutert werden..
Excel erlaubt es, Zahlen als Brüche einzugeben.
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Excel - Feinheiten
Brüche
Die Excel Feinheiten sollen am Beispiel der zuvor
gespeicherten Wertetabelle erläutert werden.
Laden Sie also diese Arbeitsmappe.
Excel erlaubt es, Zahlen als Brüche einzugeben.
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Excel - Feinheiten
Namen
Die Benutzung von Formeln ist in Excel viel
einfacher, wenn man statt der Zellbezüge Namen
verwendet.
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Excel - Feinheiten
Namen
Die Benutzung von Formeln ist in Excel viel
einfacher, wenn man statt der Zellbezüge Namen
verwendet
Ändern Sie nun die Formel ab und ko-pieren Sie
sie nach unten.
Sie sehen, dass die Namen wie absolute Zellbezüge
verwen-det werden
Jetzt stört noch der relative Zellbezug auf die
x-Spalte
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Excel - Feinheiten
Namen
Die Benutzung von Formeln ist in Excel viel
einfacher, wenn man statt der Zellbezüge Namen
verwendet
Jetzt stört noch der relative Zellbezug auf die
x-Spalte
Namen von Zellbe-reichen werden re-lativ
interpretiert
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Excel - Feinheiten
Makros
Makros sind gespeicherte Befehlsfolgen, die auf
Tastendruck oder Mausklick abgearbeitet werden.
Wir haben schon mehrfach die ver-besserte Formel
in der Spalte E nach unten kopieren müssen. Das
wollen wir uns mit einem Makro vereinfachen.
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Excel - Feinheiten
Makros
Makros sind gespeicherte Befehlsfolgen, die auf
Tastendruck oder Mausklick abgearbeitet werden.
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Excel - Feinheiten
Makros
Makros sind gespeicherte Befehlsfolgen, die auf
Tastendruck oder Mausklick abgearbeitet werden.
Zur Kontrolle geben wir in E2 eine neue Funktion
ein.
Sofort sehen wir in der Tabelle wie im Diagramm
den Erfolg.
Ausprobieren!
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Excel - Feinheiten
Steuerelemente
Steuerelemente sind in Excel standardmäßig nicht
sichtbar. Man schaltet sie über
Ansicht/Symbolleisten/Steuerelement-Toolbox
ein.
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Excel - Feinheiten
Steuerelemente
Steuerelemente sind in Excel standardmäßig nicht
sichtbar. Man schaltet sie über
Ansicht/Symbolleisten/Steuerelement-Toolbox
ein.
Um den Button mit dem Makro zu verbinden, klicken
wir doppelt auf den Button.
Bitte ausprobieren!
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Excel - Feinheiten
Steuerelemente
Ein weiteres praktisches Steuerelement ist der
Spinbutton
Ein Spinbutton kann von einem Minimalwert zu
einem Maximalwert durchzählen
Wir plazieren einen Spinbutton in unse-rer
Tabelle, linken ihn mit C7 und tra-gen in B7
die Formel (C7-50)/10 ein, so dass wir in
1/10-Schritten von 5 bis 5 zählen können.
Bitte ausprobieren!
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Excel - Feinheiten
Zielwertsuche
Excel ist kein Algebrasystem, trotzdem kann Excel
beim Lösen von Gleichungen helfen. Dazu benutzt
man die Zielwertsuche
Uns interessiert, für welches veränder-liche xv
f(xv)3 ist. Dazu tragen wir xv und f(xv) in die
Tabelle ein, in die Zelle für f(xv) natürlich die
Formel.
Dann wenden wir Extras/Zielwertsuche an.
Bitte ausprobieren!
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Excel - Feinheiten
Allg. Iteration
Wie die Zielwertsuche arbeitet, ist mir nicht
bekannt. Es könnte sein, dass die allgemeine
Iteration verwendet wird. Diese beruht darauf,
dass bei rekursiv formulierten Gesetzen
(an1f(an)) von konvergenten Folgen für den
Grenzwert a gilt f(a)a. Man hofft, dass sich
durch Anwendung der Rekursionsformel in der Nähe
des Grenzwertes bessere Näherungen ergeben.
Bei der zuvor behandelten quadratischen Funktion
gibt es mehrere Möglichkeiten, die Gleichung in
die rekursive Form zu bringen
Dabei sind die Gleichungen so zu lesen, dass
links vom Gleichheitszeichen das neue x steht,
während auf der rechten Seite nur alte x
vorkommen.
Sie finden sicher noch viele andere
Möglich-keiten. Leider gibt es im Allgemeinen
keine Sicherheit, dass die Verfahren konvergieren.
Bitte die Alternativen 1-3 in Excel umsetzen und
ausprobieren!
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Excel - Feinheiten
Funktionen
Natürlich kann man quadratische Gleichungen auch
direkt lösen.
Von der Diskriminante hängt die Lösungsvielfalt
ab.
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Excel - Feinheiten
Funktionen
Nun wollen wir die Lösungen auch berechnen! Wir
benötigen dazu die mathematische Funktion
WURZEL(Zahl)
Bitte in Excel umsetzen und ausprobieren!
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Excel - Modellbildung
Modellbildung ist das zentrale Anliegen des
Informatik-Lehrplans beim Einstieg in der Klasse
11.
Es gibt viele verschiedene Vorstellungen davon,
was ein Modell ist. Der Informatik-Lehrplan
versteht darunter eine
vereinfachende, beziehungserhaltende Darstellung
oder Beschreibung eines Ausschnitts der Realität.

• Jedes Modell
• repräsentiert einen Realitätsausschnitt
• idealisiert die Realität und reduziert die
  . Komplexität
• bietet die Möglichkeit zur Simulation

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Excel - Modellbildung

• Modellbildung geschieht in folgenden Schritten
• Begriffliche Festlegung der zu betrachtenden
  Größen, gleichzeitig Festlegung der Systemgrenzen
• Festlegung des Zusammenhangs der Systemgrößen (am
  Besten durch Gleichungen)
• Anwenden des Modells
• Interpretation der Modellergebnisse und ggf.
• Modellkorrektur

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Excel dynamische Simulation
Modellbildung am Beispiel Simulation einer
Fußgängerampel
Untersucht werden soll die Veränderung der
Autoschlangenlänge vor einer in einem festen Takt
arbeitenden Fußgängerampel. Dabei soll gelten

• Die Ampelphasen bestehen aus gr grünen, ge gelben
  und ro roten Zeiteinheiten(gr, ge und ro sollen
  einstellbar sein).
• In jeder Zeiteinheit kann mit einer einzugebenden
  Wahrscheinlichkeit ein Auto die Schlange an der
  Ampel verlängern.
• In jeder grünen Zeiteinheit wird die Autoschlange
  um 1 Auto verkürzt.
• Es sollen in je 1000 Zeiteinheiten die
  durchschnittliche Länge und die maximale
  Schlangenlänge untersucht werden.

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Excel dynamische Simulation
Modellbildung am Beispiel Simulation einer
Fußgängerampel
Zum Aufbau des Modells stellen wir zuerst die
Eingabemöglichkeitfür die Parameter gr, ge und
ro her. Daraus berechnen wir sofort diegesamte
Zyklusdauer.
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Excel dynamische Simulation
Modellbildung am Beispiel Simulation einer
Fußgängerampel
Dann geben wir die Möglichkeit, die
Zugangswahrscheinlichkeiteinzugeben.
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Excel dynamische Simulation
Modellbildung am Beispiel Simulation einer
Fußgängerampel
Die Zeittaktspalte erledigen wir durch
automatisches Ausfüllen
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Excel dynamische Simulation
Modellbildung am Beispiel Simulation einer
Fußgängerampel
Um eine bessere Übersicht zu bekommen, markieren
wir die Spalteund färben sie mit bedingter
Formatierung ein.
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Excel dynamische Simulation
Modellbildung am Beispiel Simulation einer
Fußgängerampel
Die erste Simulation läuft bereits mit dem
Kopieren der Formelfür die Länge der
Autoschlange. Mit der Funktionstaste F9
könnenSie jeweils eine Neuberechnung auslösen.
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Excel dynamische Simulation
Modellbildung am Beispiel Simulation einer
Fußgängerampel
Die mittlere Schlangenlänge erscheint bei unseren
Parameternunzumutbar hoch. Man könnte folgern,
dass die Grünphase zu verlängern sei. Dabei ist
doch die Frage, ob die mittlere Längeein
geeignetes Mass ist. Ist nicht die maximale
Schlangenlängeaussagekräftiger?
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Excel dynamische Simulation
Modellbildung am Beispiel Simulation einer
Fußgängerampel
Eine gute Übersicht über die Schlangenlänge
erhält man erst durch ein Diagramm
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Excel dynamische Simulation

• Aufgaben zur Ampelsimulation
• Bauen Sie das Modell nach!
• Die mittlere Schlangenlänge pro Zeittakt ist
  sicher kein gutes Mass dafür, ob die Ampel
  richtig eingestellt ist. Besser scheint es, den
  Mittelwert der Maxima pro Ampelzyklus zu
  betrachten. Berechnen Sie diesen Mittelwert.
• Versuchen Sie, eine Beziehung zwischen
  Zugangswahrscheinlichkeit und Phasenverteilung zu
  ermitteln, so dass die Autoschlange im
  Gleichgewicht ist. Wovon hängt die mittlere Länge
  in der Gleichgewichtssituation ab?
• Ermitteln Sie die relative Anzahl der Grünphasen,
  bei denen die Autoschlange ganz abgebaut wird
  (Formel ZählenWenn(...)).
• Bauen Sie ein Modell für eine Ampel mit
  Grünanforderungsknopf .
• Bauen Sie ein Modell mit 2 Ampeln, die z.B. 50
  Zeittakte voneinander entfernt sind. Wenn die
  Strecke zwischen den Ampeln voll ist, darf kein
  weiteres Fahrzeug in die Strecke einfahren.

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Excel Literatur

• Atzbach, Reinhard Microsoft Office 2000
  Professional, Class in a box Lehrerhandbuch,
  Ausgabe für allgemeinbildende Schulen, Cornelsen
  1999, ISBN 3-464-91012-1
• Atzbach, Reinhard Microsoft Office 2000
  Professional, Class in a box Schülerhandbuch,
  Ausgabe für allgemeinbildende Schulen, Cornelsen
  1999, ISBN 3-464-91010-5
• Bolz, Andrea Bolz, Carsten Tack, Carsten Das
  Excel 2000 Deskbook, Econ 1999, ISBN
  3-612-28194-1, mit CD
• Gronbeck, Palle Excel 2000 für Einsteiger,
  knowware-Verlag, 1999 ISBN 87-90785-34-7
• Spona, Helma Visual Basic Excel
  Makro-Programmierung, knowware-Verlag, 2001, ISBN
  3-93166-26-2
• Vogelsang, Andreas (Red.) u.a.Excel, Chip
  Workshop, Vogel Burda Communications GmbH, 2001,
  mit CD
• Schwenk, Jürgen Excel 2000, Profitipps für
  Anwender, Econ 2000, ISBN 3-612-28211-5

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Modellbildung Literatur

• Winkelmann, Dr. Bernhard Wachstum (Entwurf),
  Modellbildung und Simulation, Lehrerfortbildung
  in Nordrhein-Westfalen, Neue Technologien,
  Landesinstitut für Schule und Weiterbildung,
  Soest, 1992
• Glöckler, Josef Spengler, Mario Graphische
  Modellbildung, Handreichung zum Lehrplan
  Informatik, Mainz Ministerium für Bildung und
  Kultur, 1994
• Goldkuhle, Peter u.a. Informatik in den
  Jahrgangsstufen 9 und 10 am Gymnasium,
  Modellbildung und Simulation, Lehrerfortbildung
  in Nordrhein-Westfalen, Neue Technologien,
  Landesinstitut für Schule und Weiterbildung,
  Soest, 1993
• Noll, Gregor Tabellenkalkulation, ein
  problemorientierter Einstieg in die Algorithmik,
  Handreichung zum Lehrplan Informatik, Mainz
  Ministerium für Bildung und Kultur, 1994
• Stimm, Hermann Graphische Modellbildung,
  Unterricht in Klassenstufe 11, Materialien zum
  Lehrplan Informatik, KoblenzLandesmedienzentrom,
  1997
• Schmidt, Günther Fahrzeugdurchsatz im
  Kolonnenverkehr (Manuskript ohne Angaben)