Solución de sistemas de ecuaciones en Excel

    1. Ejemplo 1: Resolver en Excel el sistema de ecuaciones de tres incógnitas
    2. Ejemplo 2: Resolver en Excel el sistema de ecuaciones de cuatro incógnitas
    3. Bibliografía

    Es posible resolver en Excel sistemas de ecuaciones de N incógnitas de una forma rápida y fácil, como se mostrará a continuación.

    Para las explicaciones presentadas se ha utilizado Microsoft Excel 2007, pero el procedimiento es similar en versiones anteriores de Excel.

    Para resolver los sistemas de ecuaciones se utilizará la herramienta Solver de Excel. Éstos sistemas de ecuaciones pueden ser de N incógnitas y no necesariamente tienen que ser ecuaciones lineales (ecuaciones lineales son aquellas que involucran solamente sumas y restas de una variable a la primera potencia y que no contiene productos ni divisiones entre las variables).

    Supóngase que se tiene un sistema representado como:

    Se tiene un sistema de n ecuaciones con n incógnitas. Se desea encontrar los valores que hacen a cada una de las ecuaciones igual a cero. Esto se puede lograr forzando la función a cero. El objetivo es encontrar los valores de que hacen a la ecuación igual a cero. Dado que todos los términos del lado derecho de la ecuación son potencias de dos, serán mayores o iguales a cero. Por consiguiente, el único modo que puda ser igual a cero es que cada una de las ecuaciones individuales sean cero. De esta manera, los valores que hacen a igual a cero serán la solución del sistema de ecuaciones dado. La estrategia general usada con Solver es definir una función objetivo que consista en la suma de los cuadrados de las ecuaciones individuales, como está indicado en la ecuación , y luego determinar los valores que causan la función objetivo igual a cero.

    Ahora se procede a explicar paso a paso cómo hacer esto utilizando Excel.

    EJEMPLO 1: RESOLVER EN EXCEL EL SISTEMA DE ECUACIONES DE TRES INCÓGNITAS PRESENTADO A CONTINUACIÓN

    Solución:

    Para efectos didácticos, se hará referencia a la primera ecuación como , a la segunda como y a la tercera como . El sistema dado se puede escribir entonces de esta manera:

    Se desea encontrar los valores de que causen que , y sean igual a cero; formando la suma .

    Pasos a realizar en Excel

    1. Verificar si ya se encuentra incorporado el complemento de Solver en Excel. Para cargar el programa de complemento Solver en Microsoft Excel 2007, en la ficha Datos, en el grupo Análisis, hacer clic en Solver. Si el comando Solver o el grupo Análisis no está disponible, se deberá cargar el programa de complemento Solver. Para ello, se deben seguir los siguientes pasos:
    2. Para ello, escribir en la celda B7 la ecuación 1, es decir la correspondiente a la letra f: "=3*B3+2*B4-B5-4". En la celca B8 escribir la ecuación 2, es decir la que corresponde a la letra g: "=2*B3-B4+B5-3". Finalmente, en la celda B9 escribir la ecuación 3, que es la que corresponde a la letra h: "=B3+B4-2*B5+3".

    3. Crear en Excel una hoja en donde se tengan como valores iniciales para las incógnitas. Para ello, escribir "1" en las celdas B3, B4 y B5. En las celdas B7, B8 y B9 escribir las ecuaciones para que se cumpla lo siguiente:
    4. En la celda B11 escribir la función objetivo, que tiene la forma . Escribir entonces "=B7*B7+B8*B8+B9*B9" en la celda B11.

      Celda A1 = "ECUACIONES SIMULTÁNEAS LINEALES"

      Celda A3 alineado a la derecha = "X1="

      Celda A4 alineado a la derecha = "X2="

      Celda A5 alineado a la derecha = "X3="

      Celda A7 alineado a la derecha = "f(X1,X2,X3)="

    5. Para dejar claro el contenido de cada celda, escribir los títulos o etiquetas correspondientes, así:




    Celda A8 alineado a la derecha = "g(X1,X2,X3)="

    Celda A9 alineado a la derecha = "h(X1,X2,X3)="

    • Hasta el momento se debe tener lo siguiente:

    • Estando posicionados en la celda B11, hacer clic en la ficha Datos y en el grupo Análisis, hacer clic en Solver. Aparecerá la siguiente ventana emergente:

    Los parámetros deben quedar como se muestra a continuación:

    • Hacer clic en el botón Resolver y aparecerá lo siguiente:

    • Hacer clic en el botón Aceptar. Debido a que el sistema de ecuaciones sí tiene solución, Solver ha mostrado las respuestas en las celdas B3, B4 y B5. Si se les aplica el formato a dichas celdas para que solamente trabajen con dos cifras significativas o sólo con números enteros, se obtendría que las respuestas son X1 = 1, X2 = 2 y X3 = 3.

    De esta forma se han encontrado los valores de las incógnitas para este sistema de ecuaciones de una manera rápida, fácil y precisa, gracias a la herramienta Solver de Excel.

    NOTA: Si el sistema de ecuaciones no tiene solución, aparecerá el siguiente mensaje:

    El ejemplo anterior fue para un sistema de ecuaciones de tres incógnitas, pero la misma lógica se aplica para un sistema de ecuaciones de dos, cuatro, cinco, seis,…, hasta N incógnitas.

    Ahora se muestra un último ejemplo. Esta vez se resolverá un sistema de ecuaciones de cuatro incógnitas.

    EJEMPLO 2: RESOLVER EN EXCEL EL SISTEMA DE ECUACIONES DE CUATRO INCÓGNITAS PRESENTADO A CONTINUACIÓN

    Solución:

    Se hará referencia a la primera ecuación como , a la segunda como , a la tercera como y a la cuarta como . El sistema dado se puede escribir por lo tanto de esta manera:

    Se desea encontrar los valores de que causen que , , e sean igual a cero; formando la suma .

    Pasos a realizar en Excel:

    1. Verificar que ya se encuentre incorporado el complemento de Solver en Excel. Para cargar el programa de complemento Solver en Microsoft Excel 2007, ver el paso 1 del Ejemplo 1 mostrado anteriormente.

      Para ello, escribir en la celda B8 la ecuación 1, es decir la correspondiente a la letra f: "=0.1*B3-0.5*B4+B6-2.7". En la celca B9 escribir la ecuación 2, es decir la que corresponde a la letra g: "=0.5*B3-2.5*B4+B5-0.4*B6+4.7". Posteriormente en la celda B10 escribir la ecuación 3, que corresponde a la letra h: "=B3+0.2*B4-0.1*B5+0.4*B6-3.6". Por último, en la celda B11 escribir la ecuación 4, que es la que corresponde a la letra i: "=0.2*B3+0.4*B4-0.2*B5-1.2".

    2. Crear en Excel una hoja en donde se tengan x1 = 1, x2 = 1, x3 = 1 y x4 = 1 como valores iniciales para las incógnitas. Para ello, escribir "1" en las celdas B3, B4, B5 y B6. En las celdas B8, B9, B10 y B11 escribir las ecuaciones para que se cumpla lo siguiente:
    3. En la celda B3 escribir la función objetivo, que tiene la forma . Escribir entonces "=B8^2+B9^2+B10^2+B11^2" en la celda B13.

      Celda A1 = "ECUACIONES SIMULTÁNEAS LINEALES"

      Celda A3 alineado a la derecha = "X1="

      Celda A4 alineado a la derecha = "X2="

      Celda A5 alineado a la derecha = "X3="

      Celda A6 alineado a la derecha = "X4="

      Celda A8 alineado a la derecha = "f(x1,x2,x3,x4)="

      Celda A9 alineado a la derecha = "g(x1,x2,x3,x4)="

      Celda A10 alineado a la derecha = "h(x1,x2,x3,x4)="

      Celda A11 alineado a la derecha = "i(x1,x2,x3,x4)="

    4. Para dejar claro el contenido de cada celda, escribir los títulos o etiquetas correspondientes, así:

    5. Hasta el momento se debe tener lo siguiente:

      Los parámetros deben quedar como se muestra a continuación:

    6. Estando posicionados en la celda B13, hacer clic en la ficha Datos y en el grupo Análisis, hacer clic en Solver. Aparecerá la siguiente ventana emergente:

    7. Hacer clic en el botón Resolver y aparecerá lo siguiente:
    8. Hacer clic en el botón Aceptar. Debido a que el sistema de ecuaciones sí tiene solución, Solver ha mostrado las respuestas en las celdas B3, B4, B5 y B6. Las respuestas son X1 = 2, X2 = 1, X3 = -2 y X4 = 3.

    De esta forma se han encontrado los valores de las cuatro incógnitas utilizando la herramienta Solver de Excel.

    BIBLIOGRAFÍA

     

     

    Jaime Montoya

    webmaster[arroba]jaimemontoya.com

    www.jaimemontoya.com

    Santa Ana, 3 de julio de 2008

    El Salvador



    Artículo original: Monografías.com

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