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20+ Jahre Excel-Kompetenz: Von Anwendern, für Anwender
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Bestimmung Momente/Wendepunkte

Bestimmung Momente/Wendepunkte
30.11.2007 22:44:02
Martin
Hallo zusammen,
ich möchte gerne von einer Kurve(Messdaten, deutlich höhere Datenrate) den Wendepunkte bestimmen und brauche dazu die Bestimmung der Momente. Schön wäre es, wenn das 1. und 2. Moment bestimmt wird und dann der Zeitpunkt des Wendepunktes in einem Feld angegeben wird (siehe Beispiel im Anhang).
Das beste wäre, wenn die Momente über VBA bestimmt werden und nicht als Excel Gleichung.
Vielen Dank im Voraus und ein schönes Wochenende!
Martin
https://www.herber.de/bbs/user/48168.xls

9
Beiträge zum Forumthread
Beiträge zu diesem Forumthread

Betreff
Datum
Anwender
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AW: Bestimmung Momente/Wendepunkte
30.11.2007 23:55:00
Daniel
Hi
sage uns, wie man die Momente und den Wendepunkt berechnet, und wir sagen dir (vielleicht), wie man das in VBA oder Excelformeln umsetzen kann.
Gruß, Daniel

AW: Bestimmung Momente/Wendepunkte
02.12.2007 18:27:09
ransi
HAllo
Ist zwar schon eine Weile her, aber die Wendepunkte sind da wo die 2 te Ableitung der Funktion =0 ist ?
ransi

AW: Bestimmung Momente/Wendepunkte
02.12.2007 18:42:44
Daniel
Hi
bei ner Funktion ja, aber bei Messpunkten ?
da sich der Kollege aber nicht wieder gemeldet hat, scheint die Frage ja nicht so wichtig gewesen zu sein.
Gruß, Daniel

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AW: Bestimmung Momente/Wendepunkte
02.12.2007 19:04:42
ingUR
Richtig, @ransi,
und mit den gegeben Daten wären Wendepunkte in den Bereichen, die direkt vor dem Wechsel des Vorzeichen der 2.Differenz aufeinanderfolgender Daten der Ausgangsdatenreihe liegen:
1.Differenz: D1[t] = q[t] - q[t-Dt] bzw. R1[t] = q[t] / q[t-Dt] - 1
2.Differenz: D2[t] = D1[t] - D1[t-Dt] bzw. R2[t] = R1[t] / R2[t-Dt] - 1
Es wird deutlich, dass mit den Rohdaten wohl nicht nur der eine interessierende Wendepunkt des Graphen ermittelt wird, da in den beinahe horizontalen Ästen des Anfangs- und Endbereiches die Vorzeichen der Differenzen wohl eher zufällig wechseln. Hier hilft nur eine Glättung oder Approximirung der Werte bze. die Angabe eines betragmäßigen Schwellwertes, für den die Veränderung als unbedeutend unberücksichtigt bleibt.
Für die Momente (wenn nicht das Momentum gemeint war) bedarf es jedoch m.E. eine Bezugsachse.
Wenn es sich um die Flächenmomente handeln soll, dann würde sich
  • das 1.Momnt aus der Fläche (Integraf unter dem Graphen?) mal Abstand des Flächenschwerpunktes bezogen auf eine Bezugslinie ergeben: M1[t] = SUM( A[t-Dt, t] * s[t]) und für
  • das 2.Moment wird das Quadrat des Flächenschwerpunktes in die Bereihnung eingeführt: M2[t] = SUM( A[t-Dt, t] * s[t] * s[t]).
    Doch ehe man da in die EXCEL-Tabelle einsteigt, ist es wohl klüger, die Erläuterung von Martin abzuwarten.
    Gruß,
    Uwe

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    AW: Bestimmung Momente/Wendepunkte
    02.12.2007 20:49:52
    Martin
    Hallo zusammen,
    vielen Dank erst einmal für eure Antworten. Vor lauter vorweihnachtlichem Stress bin ich gar nicht dazu gekommen, zu antworten. Sorry. jetzt bin ich auch noch beruflich in den USA und hatte ein paar Probleme mit meinem Rechner.
    Ich hatte am Freitag noch ein bisschen ausprobiert und das gleiche Problem mit den zahlreichen WP - wie von Uwe beschrieben - beobachtet.
    Uwe,
    was schlägst du zur Glättung der Messdaten vor?! Mich interessiert vor allem der WP der ungefähr bei 50% zwischen dem Maximum und dem Minimum liegt (nicht die zahlreichen WP am ANfang und am Ende)
    Ist es bei der Bestimmung der Fläche sinvoll, von den Punkten zunächst einmal den minimalen Wert abzuziehen, damit man als Bezugsachse die 0_Achse wählen kann?
    Vielen dank für eure Hilfe und nicht sauer sein, wenn ich nicht direkt antworte, da ich nun 9 Stunden zeitlich zurück liege.
    Euch noch einen schönen Sonntagabend
    Martin

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    AW: Bestimmung Momente/Wendepunkte
    03.12.2007 10:02:00
    ingUR
    Das ist schwer zu beantworten, wenn man nicht abschätzen kann, in welcher Spanne sich die signifikanten Veränderungen abspielen.
    Für den vorliegenden Datensatz würde z.B. bereits eine auf eine Dezimnalstelle nach dem Komma gewichtete Mittelwertbildung genügen (siehe unten):
    Q[t] = RUNDEN( ( q[t-1] + 2*q[t] + q[t] ) / 4 ; 1 )
    um aus dieser Ersatzreihe die erste und zweite Differenz mit eindeutig bewertbaren Vorzeichenwechsel zu erzeugen.
    D1q[t] = Q[t] - Q[t-1]
    D2q[t] = D1q[t] - D1q[t-1]
    VZ[t] = VORZEICHEN ( VZ[t] ) wenn abs(VZ[t]) > 0 sonst VZ[t] = VZ[t-1]
    WP[t] = ABS( VZ[t] - VZ[t-1] )
    Jedoch dieser Ansatz ist wohl einfach zu speziell, um ihn auf jede andere Ausprägung der Datenreihe angewendet werden zu können. Vielleicht kannst du noch etwas über die Daten ergänzen:
  • Erzeugen sie immer die S-Struktur? Kannes mehrere signifikante Wendepunkte überhaupt geben?
  • Wie groß sind die Meßfehler (Fehlerspannen) für die Punkte
  • Welche Genauigkeit ist für die Beschreibung der Lage des Wendepunktes erforderlich
    Prinzipiell ist das nicht erforderlich, wichtig ist nur, dass Du die "Drehachse" benennst, z.B. die X bzw. Y-Achse oder eben auch die horizontale, die bei MIN(Y) liegt.
    Die Rechenschritte sind immer die gleichen, hier z.B. am Beispiel der X-Achse als Bezugsachse beschrieben:
    a := q[t]; b := q[t-Dt]
  • Berechne Teilfläche im Bereich [t-Dt;t] : DA[t;t-Dt] = x[t] -x(t-Dt]: (a + b) * Dt / 2
  • Berechne Schwerpunkt der Teilfläche DA[t;t-Dt] : ( a^2 - b^2 + a*(a+2*b) ) / ( 3*(a+b) )
  • Berechne 1. und 2.Moment der Teilfläche
  • ggf. Summenbildung mit vorherigen Wert des entsprechenden Moments.
     
     ABCDEFGHIJKL
    3  Wendepunkt03:26:01        
    4            
    5            
    6Messdaten          
    7ZeitmAU          
    8[min][mAU]          
    9            
    10  Flächeys1. Moment2. Moment Glättung1,Diff2.DifVorz.WP
    1103:15:4132,55          
    1203:15:5132,530,003816,25630,061219790,99520541 32,5    
    1303:16:0132,530,003816,26250,12243961,99079376 32,50   
    1403:16:1132,550,003816,28130,183753542,98906252 32,50000
    1503:16:2132,530,003816,25630,244973333,98426793 32,50000
    1603:16:3132,530,003816,26250,306193134,97985621 32,50000
    1703:16:4132,530,003816,26250,367412945,97544456 32,50000
    1803:16:5132,530,003816,26250,428632756,97103284 32,50000
    1903:17:0132,530,003816,26250,489852557,96662112 32,50000
    2003:17:1132,500,003816,24380,550978278,95953321 32,50000
    2103:17:2132,530,003816,26880,612198069,95550387 32,50000
    2203:17:3132,480,003816,22500,6732297410,9457438 32,50000
    2303:17:4132,530,003816,27500,7344494911,9420964 32,50000
    2403:17:5132,500,003816,24380,7955752112,9350085 32,50000
    2503:18:0132,530,003816,26880,85679513,9309791 32,50000
    2603:18:1132,530,003816,26250,9180148114,9265674 32,50000
    2703:18:2132,580,003816,30000,9794229415,9275209 32,60,10,111
    2803:18:3132,730,003816,40001,0413975116,9439035 32,70,1010
    2903:18:4132,930,003816,51251,1041315917,9797981 32,90,20,110
    3003:18:5133,200,003816,66871,1679173319,0430217 33,30,40,210
    3103:19:0133,700,003916,97471,2336354620,1585679 33,80,50,110
    3203:19:1134,430,003917,39311,3022065421,3512333 34,50,70,210
    3303:19:2135,380,004017,92391,3746077722,6489494 35,40,90,210
    3403:19:3136,380,004218,43641,4511593324,0602818 36,410,110
    3503:19:4137,550,004319,06721,5327302825,6156129 37,61,20,210
    3603:19:5139,030,004419,87891,6208222527,3667851 391,40,210
    3703:20:0140,580,004620,67251,7160499129,3353797 40,71,70,310
    3803:20:1142,600,004821,80221,8209918931,6233423 42,61,90,210
    3903:20:2144,700,005122,87081,9365372834,2659597 44,72,10,210
    4003:20:3146,800,005323,92102,0632025437,2959212 46,82,1010
    4103:20:4148,980,005525,02722,2019166440,7675418 48,92,1010
    4203:20:5151,030,005826,02152,3525043744,6860645 51,12,20,110
    4303:21:0153,200,006027,14002,5162005849,1287805 53,22,1-0,1-12
    4403:21:1155,180,006328,07832,6922994254,0733342 55,11,9-0,2-10
    4503:21:2157,000,006528,95382,8802564859,5154072 571,90-10
    4603:21:3158,750,006729,81033,0799410865,468071 58,71,7-0,2-10
    4703:21:4160,280,006930,51723,2901441371,8828706 60,31,6-0,1-10
    4803:21:5161,700,007131,20493,5104116778,7562984 61,61,3-0,3-10
    4903:22:0162,850,007231,71173,7389817986,0046352 62,91,30-10
    5003:22:1164,080,007332,34283,9765463593,6881394 641,1-0,2-10
    5103:22:2165,100,007532,80564,22178189101,733241 65,11,10-10
    5203:22:3166,030,007633,24334,47404043110,119136 660,9-0,2-10
    5303:22:4166,880,007733,64964,73283877118,827593 66,80,8-0,1-10
    5403:22:5167,580,007833,96224,99708808127,80209 67,60,80-10
    5503:23:0168,230,007934,27485,26644691137,034305 68,20,6-0,2-10
    5603:23:1168,800,007934,54365,54036719146,496497 68,80,60-10
    5703:23:2169,380,008034,83115,81888521156,197582 69,30,5-0,1-10
    5803:23:3169,830,008135,02496,10103079166,07971 69,80,50-10
    5903:23:4170,150,008135,15626,38581089176,091506 70,20,4-0,1-10
    6003:23:5170,530,008135,35626,67364315186,268164 70,50,3-0,1-10
    6103:24:0170,800,008235,46886,96372576196,557031 70,80,30-10
    6203:24:1171,080,008235,60637,25606621206,966179 71,10,30-10
    6303:24:2171,330,008235,72507,55046713217,483654 71,30,2-0,1-10
    6403:24:3171,500,008335,79387,84631508228,07317 71,50,20-10
    6503:24:4171,700,008335,90008,14382026238,753612 71,70,20-10
    6603:24:5171,850,008335,96258,44257189249,497477 71,80,1-0,1-10
    6703:25:0171,980,008336,01888,74236404260,295626 720,20,112
    6803:25:1172,080,008336,06259,04298991271,136959 72,10,1-0,1-12
    6903:25:2172,230,008436,15009,34486816282,049867 72,20,10-10
    7003:25:3172,300,008436,16889,64737402292,991139 72,30,10-10
    7103:25:4172,400,008436,22509,95071717303,979756 72,40,10-10
    7203:25:5172,480,008436,256310,2546892315,000655 72,50,10-10
    7303:26:0172,580,008436,312510,5595006326,06913 72,50-0,1-10
     
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     ABCDEFGHIJKL
    3  Wendepunkt03:26:01        
    4            
    5            
    6Messdaten          
    7ZeitmAU          
    8[min][mAU]          
    9            
    10  Flächeys1. Moment2. Moment Glättung1,Diff2.DifVorz.WP
    1103:15:4132,55          
    1203:15:5132,530,003816,25630,061219790,99520541 32,5    
    1303:16:0132,530,003816,26250,12243961,99079376 32,50   
    1403:16:1132,550,003816,28130,183753542,98906252 32,50000
    Formeln der Tabelle
    D3 : =INDIREKT("A"&VERGLEICH(2;L:L))
    C12 : =(B12+B11)*(A12-A11)/2
    D12 : =(B12*B12-B11*B11+B12*(B12+2*B11))/(3*(B12+B11))
    E12 : =E11+C12*D12
    F12 : =F11+C12*D12*D12
    H12 : =WENN(ISTZAHL(B13);RUNDEN((B11+2*B12+B13)/4;1);RUNDEN((B11+2*B12)/3;1))
    C13 : =(B13+B12)*(A13-A12)/2
    D13 : =(B13*B13-B12*B12+B13*(B13+2*B12))/(3*(B13+B12))
    E13 : =E12+C13*D13
    F13 : =F12+C13*D13*D13
    H13 : =WENN(ISTZAHL(B14);RUNDEN((B12+2*B13+B14)/4;1);RUNDEN((B12+2*B13)/3;1))
    I13 : =H13-H12
    C14 : =(B14+B13)*(A14-A13)/2
    D14 : =(B14*B14-B13*B13+B14*(B14+2*B13))/(3*(B14+B13))
    E14 : =E13+C14*D14
    F14 : =F13+C14*D14*D14
    H14 : =WENN(ISTZAHL(B15);RUNDEN((B13+2*B14+B15)/4;1);RUNDEN((B13+2*B14)/3;1))
    I14 : =H14-H13
    J14 : =RUNDEN(I14-I13;1)
    K14 : =WENN(ABS(VORZEICHEN(J14))=0;K13;VORZEICHEN(J14))
    L14 : =ABS(K14-K13)
     
    Diagramm - Grafik - Excel Tabellen einfach im Web darstellen    Excel Jeanie HTML  3.0    Download  
    Gruß,
    Uwe

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    AW: Bestimmung Momente/Wendepunkte
    03.12.2007 13:29:00
    ingUR
    Da im vorherigen Beispiel von mir nicht beachtet wurde, dass es zusätzliche "Wendepunkte" im oberen Astbereích des Graphen gibt, hier eine Änderung:
     
     ABCDEFGHIJKL
    3  Wendepunkt03:21:01        
    4            
    5            
    6Messdaten          
    7ZeitmAU          
    8[min][mAU]          
    9         Schwellenwert für 1.Differenz: 10% 
    10  Flächeys1. Moment2. Moment Glättung1,Diff2.DifVorz.WP
    1103:15:4132,55          
    1203:15:5132,530,003816,25630,061219790,99520541 32,5    
    1303:16:0132,530,003816,26250,12243961,99079376 32,50   
    1403:16:1132,550,003816,28130,183753542,98906252 32,50000
    Formeln der Tabelle
    D3 : =INDIREKT("A"&VERGLEICH(2;L:L;0))
    C12 : =(B12+B11)*(A12-A11)/2
    D12 : =(B12*B12-B11*B11+B12*(B12+2*B11))/(3*(B12+B11))
    E12 : =E11+C12*D12
    F12 : =F11+C12*D12*D12
    H12 : =WENN(ISTZAHL(B13);RUNDEN((B11+1*B12+B13)/3;1);RUNDEN((B11+2*B12)/3;1))
    C13 : =(B13+B12)*(A13-A12)/2
    D13 : =(B13*B13-B12*B12+B13*(B13+2*B12))/(3*(B13+B12))
    E13 : =E12+C13*D13
    F13 : =F12+C13*D13*D13
    H13 : =WENN(ISTZAHL(B14);RUNDEN((B12+1*B13+B14)/3;1);RUNDEN((B12+2*B13)/3;1))
    I13 : =H13-H12
    C14 : =(B14+B13)*(A14-A13)/2
    D14 : =(B14*B14-B13*B13+B14*(B14+2*B13))/(3*(B14+B13))
    E14 : =E13+C14*D14
    F14 : =F13+C14*D14*D14
    H14 : =WENN(ISTZAHL(B15);RUNDEN((B13+1*B14+B15)/3;1);RUNDEN((B13+2*B14)/3;1))
    I14 : =H14-H13
    J14 : =RUNDEN(I14-I13;1)
    K14 : =WENN(ODER(ABS(VORZEICHEN(J14))=0;I14<$K$9*MAX(MAX(I:I);ABS(MIN((I:I)))));K13;VORZEICHEN(J14))
    L14 : =ABS(K14-K13)
     
    Diagramm - Grafik - Excel Tabellen einfach im Web darstellen    Excel Jeanie HTML  3.0    Download  
    Mit dem Wert in Zelle K9 wird eine Prozentzahl angegeben, mit dem eine Mindestgröße der Veränderungen der 1.Differenz (Spalte I) bezogen auf die extremste Veränderung ermittelt wird.
    Gruß,
    Uwe

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    AW: Bestimmung Momente/Wendepunkte
    03.12.2007 16:48:00
    Martin
    Hallo Uwe,
    vielen Dank!
    Ich werde das mal mit verschiedenen Datensätzen ausprobieren.
    Gruß
    Martin

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