§ 3.3 Средства анализа и визуализации данных
Сейчас мы узнаем, как превратить скучную табличку с цифрами в классный график или диаграмму, которые расскажут историю лучше любого текста!
Представь: ты собрал данные о популярности игр среди друзей или о результатах в школе. Просто смотреть на столбики чисел — скучно. А вот если сделать красивую диаграмму — сразу становится понятно, кто лидирует и какие закономерности есть. Именно этим мы сегодня и займёмся!
🎯 Ключевые понятия урока
- Анализ данных
- Сортировка
- Поиск (фильтрация)
- Визуализация
- Диаграмма
- График
- Круговая диаграмма
- Гистограмма (столбчатая диаграмма)
- Численное моделирование
Что такое анализ данных и зачем он нужен?
💡 Определение
Анализ — метод исследования, характеризующийся выделением и изучением отдельных частей объектов исследования.
Анализ данных — процесс обработки информации после её получения и сбора, направленный на выявление закономерностей и достижение ясности в исследуемой ситуации. Результаты анализа данных позволяют осуществлять прогнозирование и принимать решения.
Давай разберём на примере. Представь, что ты ведёшь статистику просмотров своих видео на YouTube. У тебя куча цифр: сколько людей посмотрело каждое видео, сколько лайков, комментариев. Анализ данных помогает понять: какие темы заходят, в какое время лучше выкладывать контент, что нравится твоей аудитории.
🎮 Пример из жизни
Если видишь, что ролики про игры собирают больше просмотров по пятницам вечером — значит, именно в это время их и стоит публиковать! Вот это и есть результат анализа данных — ты делаешь прогноз и принимаешь решение.
Сортировка и поиск данных
Сейчас узнаем, как быстро найти нужную информацию в больших таблицах.
Сортировка помогает быстро найти нужное
Сортировка данных
Сортировка — важная часть анализа данных. С помощью сортировки данные можно расположить по возрастанию или по убыванию содержимого ячеек; также можно организовать сортировку по цвету ячеек, цвету шрифта и некоторым другим параметрам.
📋 Основные способы сортировки
| Данные | По возрастанию | По убыванию |
|---|---|---|
| Текст | От А до Z, от А до Я | От Z до А, от Я до А |
| Числа | От наименьших к наибольшим | От наибольших к наименьшим |
| Дата и время | От старых к новым | От новых к старым |
⛽ Пример: Поиск дешёвого бензина
В электронную таблицу занесены данные о ценах на бензин трёх марок (92, 95, 98) на заправочных станциях некоторого региона. Каждой заправке присвоен уникальный номер.
Задача: Сколько заправочных станций региона продают бензин марки 92 по максимальной цене?
Решение:
- Сортируем таблицу по возрастанию по марке бензина
- При равных значениях марки бензина сортируем таблицу по убыванию цены бензина
- Применяем функцию СЧЁТЕСЛИ для подсчёта станций с нужной ценой
Результатом сортировки является удобная форма представления данных, что позволяет быстрее находить необходимую информацию и в конечном счёте принимать более обдуманные решения.
Поиск данных (фильтрация)
Поиск данных в электронных таблицах осуществляется с помощью фильтров, которые «не пропускают» на экран записи, не удовлетворяющие условиям поиска.
🔍 Как работает фильтр
Например, к электронной таблице с информацией о заправочных станциях можно применить фильтр для поля «Марка бензина», состоящий из условия «=» со значением 92.
В результате мы получим информацию только о тех заправочных станциях, где продаётся бензин марки 92.
Полученную таблицу можно подвергать дальнейшей сортировке и фильтрации.
⚠️ Важное отличие
В отличие от баз данных электронные таблицы позволяют сортировать данные в отдельном столбце. Будьте внимательны: сортировка по одному столбцу диапазона может привести к нежелательным результатам.
Построение диаграмм
Электронные таблицы умеют не только хранить числа, но и визуализировать их — представлять в графической форме, которая гораздо удобнее для восприятия и анализа.
Каждой задаче — своя диаграмма!
💡 Определение
Диаграмма — средство наглядного графического представления количественных данных. Диаграммы помогают анализировать данные, проводить их сравнение и выявлять закономерности, скрытые в последовательностях чисел.
Основным средством графического представления табличных данных являются диаграммы.
Электронные таблицы позволяют создавать диаграммы нескольких типов, основными из которых являются график, круговая диаграмма и гистограмма.
📈 График (линейная диаграмма)
Графики используются для отображения зависимости значений одной величины (функции) от другой (аргумента); графики позволяют отслеживать динамику изменения данных.
📌 Примеры использования:
- Изменение численности населения в мире по годам
- Курс доллара к рублю за последний месяц
- Температура воздуха в течение дня
- Динамика изменения цен на игры
🥧 Круговая диаграмма
Круговые диаграммы используются для отображения величин (размеров) частей некоторого целого; в них каждая часть целого представляется как сектор круга, угловой размер которого прямо пропорционален величине (размеру) части.
📌 Примеры использования:
- Структура сельхозугодий России (пастбища, сенокосы, пашня)
- Распределение бюджета семьи по статьям расходов
- Доли разных музыкальных жанров в плейлисте
- Распределение времени на разные предметы
📊 Гистограмма (столбчатая диаграмма)
Гистограммы (столбчатые диаграммы) используются для сравнения нескольких величин; в них величины отображаются в виде вертикальных или горизонтальных столбцов. Высоты (длины) столбцов соответствуют отображаемым значениям величин.
📌 Примеры использования:
- Площадь крупнейших государств мира
- Количество подписчиков у разных блогеров
- Результаты контрольной работы в классе
- Сравнение продаж разных товаров
📐 Основные понятия
Ряд данных — это множество значений, которые необходимо отобразить на диаграмме. Диаграммы позволяют визуально сопоставить значения одного или нескольких рядов данных.
Наборы соответствующих друг другу значений из разных рядов называются категориями.
Большинство диаграмм строятся в прямоугольной системе координат, где вдоль оси X подписываются названия категорий, а по оси Y отмечаются значения рядов данных.
🎨 Составные части диаграммы
Диаграмма — это составной объект, который может содержать:
- заголовок диаграммы;
- оси категорий и значений и их названия;
- изображения данных;
- легенду, поясняющую принятые обозначения.
⚙️ Создание диаграммы: Мастер диаграмм
В электронных таблицах диаграммы строятся под управлением Мастера диаграмм, в котором предусмотрены следующие основные шаги:
- Выбор типа диаграммы
- Выбор данных, на основе которых строится диаграмма
- Настройка элементов оформления диаграммы
⚡ Важно: Диаграммы в электронных таблицах сохраняют свою зависимость от данных, на основе которых они построены: при изменении данных соответствующие изменения происходят в диаграмме автоматически.
Численное моделирование в электронных таблицах
Сейчас узнаем, как использовать электронные таблицы для решения математических задач и проведения экспериментов.
Численное моделирование: считаем и экспериментируем!
💡 Определения
Математическая модель — это модель, в которой сведения об объекте (предмете, процессе, явлении) моделирования представлены в виде математических символов, выражений, формул.
Численное моделирование — моделирование поведения объекта путём получения численного решения уравнений математической модели.
Численное моделирование удобно проводить в электронных таблицах.
📦 Пример: Задача про коробку без крышки
Условие: Вернувшись домой с занятий кружка по математическому моделированию, Александр застал свою младшую сестрёнку за странным занятием: перед Ритой лежал лист картона размером 200×300 мм, на котором она что-то чертила, измеряла линейкой, вычисляла на калькуляторе, снова чертила, измеряла и вычисляла. Рита была сильно озабочена, и Александр решил выяснить, что же она делает.
Оказалось, что на уроке математики Рита узнала, как вычисляется объём прямоугольного параллелепипеда. Дома Рита и её одноклассники должны были изготовить из листа картона прямоугольный параллелепипед (коробку без крышки) и вычислить его объём. При этом было важно изготовить коробку наибольшей вместимости.
🎯 Задача: При каком значении высоты x коробка будет иметь наибольший объём?
📐 Решение
Александр решил помочь сестре. Он быстро набросал чертёж и записал формулу для вычисления объёма коробки:
Величина x может принимать множество значений, для которых справедливо неравенство:
При разных значениях величины x будут получаться и разные значения величины V. Требуется выяснить, при каком значении x величина V будет иметь наибольшее значение.
💻 Реализация в электронных таблицах
С помощью табличного процессора Александр построил таблицу значений функции:
для значений аргумента x, изменяющихся от 0 до 100 с шагом 5.
Можно проанализировать последний столбец полученной таблицы или же построенный по ней график. В любом случае видно, что наибольшее значение объёма V получается при x = 40.
✅ Вывод: Таким образом, электронные таблицы позволяют не только хранить данные, но и проводить вычислительные эксперименты!
🐟 Ещё один пример: Разведение карпов
Условие: Семья Михаила решила разводить карпов в небольшом пруду на своём даче. Отец Михаила — биолог, ему известен следующий закон: прирост какого-либо вида живых организмов за счёт рождаемости прямо пропорционален их количеству, а убыль за счёт смертности прямо пропорциональна квадрату их количества:
Где:
- ΔN — прирост;
- N — исходное количество организмов;
- k — коэффициент прироста;
- q — коэффициент смертности.
Для карпов: k = 1,2; q = 0,001
Если первоначально в пруд запустить N₀ рыб, то через год их количество будет таким:
Задача: Михаил организовал по этой формуле вычисления в табличном процессоре и начал проводить численный эксперимент: подсчитывать, сколько карпов будет в пруду через один, два, три года и т. д. при разном количестве первоначально запущенных в пруд карпов (10, 20, 100 и др.).
✨ Самое главное
🤔 Проверь себя
Проверьте, как хорошо вы усвоили материал!
Проверь, что ты запомнил!
1. Перечислите основные способы выполнения сортировки, реализованные в электронных таблицах.
Подсказка: Вспомни три типа данных и два направления сортировки для каждого.
2. В чём заключается различие между сортировкой данных в столбцах электронной таблицы и сортировкой данных в базе данных?
Подумай о том, что происходит с данными в других столбцах при сортировке.
3. Как осуществляется поиск информации в электронной таблице?
Какой инструмент используется? Что он делает с данными?
4. Каким образом сортировка и поиск, реализованные в электронных таблицах, способствуют анализу данных?
Как эти операции помогают находить закономерности и принимать решения?
5. Что такое диаграмма? Каково назначение диаграмм?
Подумай, зачем нужно представлять данные в графическом виде.
6. Назовите основные типы диаграмм.
Вспомни три основных типа, которые мы изучили.
7. Обоснуйте выбор типа диаграммы для представления: а) результатов контрольной работы по алгебре в вашем классе; б) результатов контрольной работы по математике в 9 «А» и 9 «Б» классах
Подумай:
- Нужно сравнивать отдельные значения или показать части целого?
- Нужно показать динамику или просто сравнить величины?
8. Придумай свои примеры ситуаций, когда лучше использовать: а) график, б) круговую диаграмму, в) столбчатую диаграмму
Используй примеры из своей жизни: школа, хобби, спорт, игры.
9. Как вы понимаете смысл фразы «Диаграммы в электронных таблицах сохраняют свою зависимость от данных, на основе которых они построены»?
Что произойдёт, если изменить данные в таблице?
10. Какая диаграмма может быть построена по значениям ячеек диапазона В1:В4?
Дан фрагмент электронной таблицы в режиме отображения формул. После выполнения вычислений по значениям ячеек диапазона A1:A4 была построена диаграмма. Самостоятельно обоснуйте, почему значения ячеек диапазона A1:A4 не могут быть представлены диаграммами а, б или г. Какая диаграмма может быть построена по значениям ячеек диапазона В1:В4?
11. Всегда ли представление информации в виде диаграмм предпочтительнее представления информации в табличной форме? Приведите пример.
Подумай, когда точные числа важнее, чем общая картина.
12. В чём суть численного моделирования? Каковы его преимущества по сравнению с использованием других вариантов моделей? Обсудите этот вопрос в группе.
Для обсуждения:
- Можно ли провести реальный эксперимент с коробкой?
- Сколько времени займёт вычисление вручную?
- Какие ещё задачи можно решать численным моделированием?
🎯 Твой челлендж!
Попробуй применить полученные знания на практике!
💰 Задание 1: Личный бюджет
Создай таблицу своих расходов за неделю. Подели их на категории:
- Проезд
- Буфет
- Канцтовары
- Развлечения
Построй столбчатую и круговую диаграммы. Посмотри, на что уходит больше всего денег, и подумай, можно ли что-то оптимизировать!
🎮 Задание 2: Анализ игр
Создай таблицу с данными о твоих любимых играх:
- Название игры
- Жанр
- Количество часов игры
- Рейтинг (от 1 до 10)
Отсортируй по рейтингу, найди игры определённого жанра с помощью фильтра. Построй диаграмму распределения времени по жанрам!
📊 Задание 3: Успеваемость
Создай таблицу со своими оценками по разным предметам за четверть. Построй столбчатую диаграмму для наглядного сравнения успеваемости по предметам.
Усложнённая версия: Добавь данные за несколько четвертей и построй график, показывающий динамику изменения среднего балла.
🧪 Задание 4: Своё моделирование
Придумай свой пример использования численного моделирования!
- Рост числа подписчиков канала
- Накопление денег на желанную покупку
- Изменение рейтинга игрока в игре
- Скорость прохождения уровней
Создай формулу, заполни таблицу и построй график!
🏆 Конкурс: «Лучшая визуализация данных»
Найди интересные данные (например, статистику из интернета, результаты опроса в классе или свои наблюдения) и создай самую наглядную и красивую диаграмму. Покажи её классу и расскажи, какие закономерности ты обнаружил!