如何使用Excel解多元一次方程組？

方法一：矩陣解法

原理：對于由n個未知數(shù)，n個方程組成的多元一次方程組：

寫成矩陣形式為Ax=b，其中A為系數(shù)n*n方陣，x為n個變量構(gòu)成列向量，b為n個常數(shù)項(xiàng)構(gòu)成列向量。當(dāng)它的系數(shù)矩陣可逆，或者說對應(yīng)的行列式|A|不等于0的時候，由Ax=b可得：x=b*A^(-1) ，A^(-1)為A的逆矩陣。

利用Excel提供的MDETERM、MINVERSE和MMULT等函數(shù)即可求解多元一次方程組。MDETERM函數(shù)返回一個數(shù)組的矩陣行列式的值，可用其判斷矩陣是否可逆;MINVERSE函數(shù)返回矩陣的逆矩陣;MMULT函數(shù)返回兩個數(shù)組的矩陣乘積。

示例及步驟：

假如在Excel的A2:N5區(qū)域中以下圖方法輸入了一個四元一次方程組。

在P2:S5區(qū)域用公式得到其系數(shù)矩陣，T2:T5的返回值為常數(shù)項(xiàng)向量。如P2單元格中的公式為：

=OFFSET($B$1,ROW(A1),COLUMN(A1)*3-3)*IF(OFFSET($A$1,ROW(A1),COLUMN(A1)*3-3)="-",-1,1)

由于“=MDETERM(P2:S5)”的值不等于“0”，可知系數(shù)矩陣可逆。選擇某列中的四個連續(xù)單元格，如Q11:Q14，輸入數(shù)組公式：

=MMULT(MINVERSE(P2:S5),T2:T5)

公式輸入完畢按Ctrl+Shift+Enter結(jié)束，即可在Q11:Q14得到方程組的解。

方法二：用克萊姆法則

示例及步驟：

對于上述四元一次方程組，復(fù)制P2:S5區(qū)域，將其粘貼到其他區(qū)域，如本例有4個未知數(shù)，用“選擇性粘貼——粘貼鏈接”的方法將其粘貼到4個不同的區(qū)域。然后復(fù)制T2:T5常數(shù)項(xiàng)的列向量，用“選擇性粘貼——粘貼鏈接”的方法分別將其粘貼到上述四個區(qū)域中的各列，依次得到矩陣A1、A2、A3、A4，再用MDETERM函數(shù)計算各矩陣行列式的值，分別除以系數(shù)矩陣A的行列式的值，即可得到方程組的解。

方法三：用規(guī)劃求解

原理：規(guī)劃求解是Excel中的一種加載項(xiàng)，是一種模擬分析工具，它通過調(diào)整可變單元格的值來查找滿足所設(shè)定條件的最優(yōu)值。

示例及步驟：

以上述四元一次方程組為例，在Excel 2013中的操作步驟如下。

1、加載“規(guī)劃求解加載項(xiàng)”。如果已加載該加載項(xiàng)可忽略次步。依次單擊“文件→選項(xiàng)→加載項(xiàng)”，在對話框的底部“管理”的右側(cè)單擊“轉(zhuǎn)到”按鈕，彈出“加載宏”對話框，勾選“規(guī)劃求解加載項(xiàng)”后確定。Excel會在“數(shù)據(jù)”選項(xiàng)卡中添加“分析”組及“規(guī)劃求解”按鈕。

2、設(shè)置公式，本例以Q8:Q11為可變單元格，規(guī)劃求解的結(jié)果將在該區(qū)域產(chǎn)生。在S8:S11區(qū)域設(shè)置公式，即以Q8:Q11為未知數(shù)代入方程左側(cè)。如S8中的公式：

=P2*$Q$8+Q2*$Q$9+R2*$Q$10+S2*$Q$11

3、設(shè)置“規(guī)劃求解”參數(shù)。在“數(shù)據(jù)”選項(xiàng)卡的“分析”組中單擊“規(guī)劃求解”按鈕，彈出“規(guī)劃求解參數(shù)”對話框，進(jìn)行如下設(shè)置：

①設(shè)置“通過更改可變單元格”為Q8:Q11;

②在“遵循約束”下添加約束條件。單擊“添加”按鈕，彈出“添加約束”對話框，將“單元格引用”設(shè)置為S8單元格，將“約束”設(shè)置為T2單元格后確定，這樣就添加了一個約束：S8=T2。

用同樣的方法添加其他幾個約束：S9=T3、S10=T4和S11=T5;

③取消勾選“使無約束變量為負(fù)數(shù)”選項(xiàng)。

④選擇求解方法為“單純線性規(guī)劃”。

4、單擊“求解”按鈕，Excel將進(jìn)行求解。本例很快彈出下面的“規(guī)劃求解結(jié)果”對話框。

單擊“確定”即可在Q8:Q11得到方程的解。