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HERBERS
Excel-Forum (Archiv)
20+ Jahre Excel-Kompetenz: Von Anwendern, für Anwender

Forumthread: Rechnen mit Variable x

Rechnen mit Variable x
03.08.2018 18:21:49
Judas
Salü zusammen.
Ich versuche für die Berechnung der Eigenformen von Gebäuden ein Excel-FIle zu erstellen, welches mir so ziemlich alle Arbeit abnimmt.
Dazu muss ich aber mit Unbekannten rechnen. Erst nachdem ich damit eine Gleichung gelöst habe, kann ich anhand dessen Werte einsetzen.
Die Formel um welche es geht lautet wie folgt:
[K]-w^2*[M]
mit
[K] = Steifigkeitsmatrix - je nach dem 2x2, 3x3, 4x4, 5x5
[M] = Massenmatrix - je nach dem 2x2, 3x3, 4x4, 5x5
w = Eigenkreisfrequenz
Ich bin dabei schon soweit fortgeschritten, dass ich die zwei Matrizen berechnen lassen konnte. Nun muss ich aber aus diesen beiden eine Matrix berechnen, wobei w^2*[M]/10^6 durch x ersetzt wird, und aus dieser Matrix wird dann die Determinante berechnet, was dann eine Lösung der Form ax^3+bx^2+cx+d ergibt.
Daraus resultiert die Gleichung 0=ax^3+bx^2+cx+d. Lösen der Gleichung ergibt mir mehrere x,i mit denen ich weiterrechnen kann (Eigenkreisfrequenz, Eigenfrequen, Eigenform).
Mein Ziel ist es, am Schluss einfach die entsprechenden Wandstärken etc. einzugeben, eine Lösung ausgespuckt bekommen und diese dann grafisch darstellen zu lassen.
Leider bin ich bei VBA eher bescheiden, wir hatten das mal im ersten Semester, musste aber feststellen, dass ich alles wieder vergessen habe. Ging damals aber auch nur um simples Multiplizieren etc.
Für adressatengerechtes Schreiben wäre ich dankbar, sowie für jeden Lösungsansatz.
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Betreff
Datum
Anwender
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AW: Gleichung zweiten, dritten + höheren Grades
08.08.2018 16:20:54
Judas
Okay. Ich habe mich wohl unglücklich ausgedrückt. Die quadratische Gleichung ist vorerst völlig belangslos. Dass sich eine solche lösen lässt habe ich gelesen. Damit befasse ich mich aber später.
Kurz zusammengefasst.
- Ich muss in der Lage sein, eine Variable x=w*(Zellwert)/10^6 zu definieren.
- Ich muss eine Rechnung mit dieser Variable x lösen, wobei die Formel nicht nach x auflöst, sondern ein Resultat mit der Variable x liefert.
- erst dann muss ich das Resultat in Form der Quadratischen Gleichung nach x auflösen.
- danach wird die Formel x=w*(zellwert)/10^6 nach w umgestellt und dieses mit dem errechneten x berechnet.
Ich habe das Gefühl, dass dies nur über VBA irgendwie möglich ist.
nach wie vor dankbar für antworten.
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Infobox / Tutorial

Berechnungen mit Variablen in Excel


Schritt-für-Schritt-Anleitung

  1. Vorbereitung: Erstelle zwei Matrizen, die Steifigkeitsmatrix ([K]) und die Massenmatrix ([M]), in Deinem Excel-Dokument. Du kannst diese als Tabellen in getrennten Blättern anlegen.

  2. Definition der Variablen: Setze in einer Zelle die Variable (x) fest. Zum Beispiel:

    =w*(Zellwert)/10^6

    Hierbei ist (w) die Eigenkreisfrequenz.

  3. Berechnung der Determinante: Nutze die Excel-Funktion DETERMINANT() für die Matrix, die Du aus ([K] - w^2*[M]) gebildet hast. Du kannst dies wie folgt anstellen:

    =DETERMINANT(K - (w^2 * M))
  4. Gleichung aufstellen: Die resultierende Gleichung wird in der Form (0 = ax^3 + bx^2 + cx + d) vorliegen. Du kannst dafür die Koeffizienten (a), (b), (c) und (d) aus Deiner Berechnung entnehmen.

  5. Gleichung lösen: Verwende die Funktion WURZEL() oder Gleichung_lösen() für die quadratische Gleichung:

    =WURZEL((b^2 - 4*a*c)/(2*a))
  6. Ergebnisse grafisch darstellen: Nutze die Diagrammfunktionen von Excel, um die Lösungen grafisch darzustellen, nachdem Du die Werte für (x) bestimmt hast.


Häufige Fehler und Lösungen

  • Fehler bei der Matrixberechnung: Stelle sicher, dass die Matrizen ([K]) und ([M]) die gleichen Dimensionen haben. Excel benötigt für die Matrixoperationen komplementäre Dimensionen.

  • Ungültige Berechnung: Wenn Du eine Fehlermeldung erhältst, überprüfe die Eingaben und die Zellreferenzen. Achte darauf, dass alle Werte korrekt sind und die Formeln ordnungsgemäß eingegeben werden.

  • Probleme mit der Gleichung: Falls die quadratische Gleichung nicht korrekt gelöst wird, vergewissere Dich, dass Du die richtige Formel anwendest. Überprüfe auch die Werte, die Du für die Berechnung von (x) verwendest.


Alternative Methoden

  • Verwendung von Solver: Du kannst das Solver-Add-In in Excel verwenden, um die Gleichung nach (x) aufzulösen. Definiere die Zielzelle und die Zellen, die geändert werden sollen.

  • VBA zur Automatisierung: Wenn Du mit VBA vertraut bist, kannst Du Skripte schreiben, die die Berechnungen automatisieren. Dies ermöglicht komplexere Berechnungen und kann die Handhabung von Variablen vereinfachen.


Praktische Beispiele

  • Eigenkreisfrequenz berechnen: Angenommen, Du hast den Zellwert für die Wandstärke in Zelle A1 und (w) ist in Zelle B1. Setze in einer anderen Zelle die Formel:

    =B1*(A1)/10^6
  • Determinante einer 3x3-Matrix: Wenn Du eine 3x3-Matrix hast, kannst Du die Determinante so berechnen:

    =DETERMINANTE(C1:E3)

    Wo C1:E3 die Zellen sind, die Deine Matrix enthalten.


Tipps für Profis

  • Matrixoperationen: Vertraue auf die Matrixfunktionen von Excel, um komplexe Berechnungen zu vereinfachen. MMULT() und MINVERSE() sind besonders nützlich.

  • Namen definieren: Benutze definierte Namen für Variablen und Matrizen, um Deine Formeln lesbarer zu machen. Du kannst dies über den Namens-Manager in Excel tun.

  • Datenvalidierung: Implementiere Datenvalidierung für die Zellen, in denen Du Werte eingibst, um sicherzustellen, dass nur zulässige Werte eingegeben werden.


FAQ: Häufige Fragen

1. Wie kann ich eine Gleichung in Excel nach (x) auflösen?
Du kannst die Funktion Gleichung_lösen() oder den Solver verwenden, um Gleichungen zu lösen. Achte darauf, dass die Gleichung korrekt aufgestellt ist.

2. Welche Excel-Version benötige ich für diese Funktionen?
Die meisten Funktionen sind in Excel 2010 und neueren Versionen verfügbar. Achte darauf, dass Du das Solver-Add-In aktivierst, falls Du es verwenden möchtest.

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