Excel 曲线怎么做切线?说实话,这个问题一开始让我有点挠头。我不是数学专业的,对什么微积分、导数之类的概念,也就停留在当年考试突击的水平。但是,谁让我偏偏喜欢折腾呢?Excel 这玩意儿,在我眼里可不是只有表格那么简单,它就像一块乐高积木,什么都能拼出来。
最开始,我的想法很简单,既然要切线,那肯定要找到切点,然后算出斜率嘛。问题来了,斜率怎么算?想起了当年学的公式,(y2-y1)/(x2-x1),这就是两点间的斜率。好,那就找两个点!
等等,切线是只和曲线相切的点,理论上应该只有一个交点才对。如果直接用两个点算斜率,那不是割线了吗?嗯,问题来了,得让这两个点尽可能地靠近切点,越近越好。这不就是极限的思想吗?
OK,有了思路。我先在 Excel 里把我的曲线数据画出来。比如,我有一列 X 值,一列对应的 Y 值,选中它们,然后插入一个散点图,这样我的曲线就出来了。
现在,假设我要在某个特定的 X 值(比如 X=5)的地方做切线。这就是我的切点。然后,我需要在这个 X 值附近找另一个点。比如 X=5.001,也就是稍微往右边挪一点点。
在 Excel 里,我新建两列,一列叫 “X+delta”,一列叫 “Y+delta”。“X+delta” 这列的值,就是原始 X 值加上一个很小的增量,比如 0.001。 “Y+delta” 这列的值,就用 Excel 的公式,根据 “X+delta” 对应的 X 值,算出曲线上的 Y 值。如果你的曲线是已知的函数,直接用公式算就行。如果你的曲线是通过实验数据得到的,那可能需要用插值法,在 Excel 里有很多插值的函数可以用,比如 FORECAST、TREND 等等。我个人比较喜欢 FORECAST,用起来简单粗暴。
算出了 “X+delta” 和 “Y+delta” 之后,我就有了两个点:(X, Y) 和 (X+delta, Y+delta)。 接下来,就可以用斜率公式 (Y+delta - Y) / (X+delta - X) 算出切线的斜率了。把这个斜率值放在一个新的单元格里。
有了斜率,还有切点,切线方程就搞定了,y = k(x - x0) + y0,其中 k 是斜率,(x0, y0) 是切点坐标。
接下来,要在图表上画出这条切线。这需要再添加一组数据,这组数据就是切线上的一些点。 比如,我可以让切线的 X 值从 0 一直到 10,然后用切线方程算出对应的 Y 值。把这些 X 值和 Y 值放在 Excel 里,然后添加到我的散点图上。在图表类型里,把这组数据设置成直线,这样,切线就画出来了。
但是,这样做出来的切线,只能在特定 X 值的地方做。如果我想在不同的 X 值的地方做切线,难道要手动改来改去吗?那也太麻烦了。
所以,我又琢磨了一下,能不能把这个过程自动化?我的想法是,做一个可以动态选择切点的功能。
我在 Excel 里加一个单元格,用来输入我想做切线的 X 值。然后,把所有的公式都改成引用这个单元格。 比如,计算 “X+delta” 的公式,不再是简单的 X+0.001,而是变成引用这个 X 值单元格,再加上 0.001。 这样,当我改变这个 X 值单元格的值时,切线的斜率和切线方程都会自动更新,图表上的切线也会跟着移动。
为了让这个东西更直观,我还加了一个滚动条。在 “开发工具” 选项卡里,插入一个滚动条控件,然后把这个滚动条控件和 X 值单元格链接起来。这样,我就可以通过拖动滚动条,来改变 X 值,从而动态地调整切线的位置。
做完这些,我感觉自己简直是个天才!Excel 也能做出这么牛逼的东西,真是太有意思了。
当然,这只是我的个人做法,肯定还有其他更简单、更高效的方法。 比如,有些人可能会用 Excel 的 VBA 编程,写一个自定义函数来计算切线。我没学过 VBA,所以就没往那个方向想。
另外,还有一些专业的数学软件,比如 MATLAB、Origin 等等,它们做切线肯定比 Excel 方便得多。但是,对我来说,用 Excel 折腾这些东西,更多的是一种乐趣。
总之,Excel 曲线做切线,虽然有点麻烦,但是只要肯动脑筋,还是可以实现的。而且,在这个过程中,你会学到很多东西,比如斜率、极限、插值、滚动条控件等等。这些知识,可能以后在工作中也能用到。最重要的是,你会发现,Excel 真的不仅仅是一个表格工具,它还可以做很多有趣的事情。甚至,某种程度上,可以培养你解决问题的能力和打破常规的思维模式。你不觉得吗?
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