摘要:利用excel强大的函数功能,经过一些简单设置,完全可以绘制pⅲ频率曲线,其方法简单、实用,有一定的推广价值
关键词:excel 绘制 pⅲ曲线 日常工作中,经常要对一些样本系列进行排频并绘制pⅲ频率曲线,现有的程序在适用性和经济上都不尽如人意,而常用的excel函数功能强大,经过一些简单设置,完全可以胜任此项工作
绘制pⅲ频率曲线的步骤:首先用矩法、权函数法等求出样本系列总体的三个统计参数 、cv、cs,然后求出与不同p对应的各个xp值,并作为一个系列,最后用xy散点图在excel图表中绘出
本文对以上过程中的一般方法不再赘述,仅就绘制图形作一简介
频率格纸的制作pⅲ频率曲线是绘制在频率格纸上的,其x轴上的刻度为对数刻度,绘有纵向网格线,而excel缺省的图表都不具备以上功能,必须要进行一些设置
1.1 x轴对数刻度向线性刻度的转换 我们在绘制pⅲ频率曲线的同时,也要将同一系列的经验频率数据点绘出,以检验数据点的拟合情况
虽然一些水文书中给出了频率格纸横坐标分格表,但此表不可能准确地给出对应于经验频率数据点的横坐标
下面以图1为例,说明用normsinv函数求线性横坐标的方法
图1 在单元格b2中输入“=normsinv(a2%)”,在单元格c2中输入“=-$b$2+b2”,对于b、c两列其它单元格可通过向下填充完成设置
1.2 纵向网格线的绘制 纵向网格线的绘制是通过向图表中添加一个系列的xy散点图来完成的,见图1中c、d两列
在(0.000,0)→(0.000,7000)→(0.179,7000)→(0.179,0)过程线中,第1和第2点、第3和第4点间构成纵向网格线,第2和第3点间与次横坐标轴重合
不同样本系列的y轴起始和终止刻度是不同的,为了增强其适应性,我们在单元格d2、d5中输入“=$e$2”,在单元格d3、d4中输入“=$f$2”,见图1
1.3 x轴对数刻度的标注 向2中的数据系列添加数据标签,通过移动标签位置,修改标签内容,完成主次x轴对数刻度的标注
用gammainv函数计算对应于p的xp值 gammadist为γ分布函数,其反函数gammainv可返回具有给定概率的γ累积分布的区间点
但是我们并不能直接应用gammainv,因为gammadist与pⅲ曲线两者的γ分布函数关系式不尽相同
1)pⅲ曲线数学上常称γ分布,其概率密度函数为 f(x)= (x-a 0 ) α-1 e - β(x-a ) (1) 式中 γ(α)——α的γ函数; α,β,a0——三个参数
这三个参数与总体的三个统计参数 、cv、cs具有下列关系: α= ;β= ;a0= (1- ) (2) 2)p与xp间的关系式为 p=p(x≥xp)= (x-a0)α-1e-β(x-a ) (3) 3)excel中γ概率密度函数的计算公式如下: f(x,α,β)= xα-1e- (4) 通过对比,可以看出(1)式与(4)式的参数与变量间有如下对应关系: α—α;β— ;x-a0—x 总结以上分析,可得求xp的方法和步骤:首先由 、cv、cs根据(2)式求出α,β,a0后代人(5)式即可
xp=gammainv(1-p,α, )+ a0 (5) 样本系列容量加大后图表的自动更新 一般情况下,不同的样本系列其容量也不相同,当数据量加大后,就要修改图表的数据范围
下面介绍的方法,可在工作表中的数据量加大后,自动更新图表的数据范围,步骤如下
1)创建如图2所示的工作表
2)选择“插入”→“名称”→“定义”命令,弹出“定义名称”对话框,在“当前工作簿中的名称”框中输入x,在“引用位置”框中输入公式:=offset(频率曲线表!$c$2,0,0,count(频率曲线表!$c:$c)) 3)单击“添加”按钮
请注意,offset函数引用第一个数据点(单元格c2),并且使用count函数得到列中数据点的数量
4)在“当前工作簿中的名称”框中输入ya,在“引用位置”框中输入公式:=offset(频率曲线表!$d$2,0,0,count(频率曲线表!$c:$c)) 5) 单击“添加”按钮和“确认”按钮关闭对话框
6) 激活图表选择系列数据
7) 使用步骤2和步骤4定义的名称重新设置范围引用
公式为:=series("ya",pⅲ频率曲线.xls!x,pⅲ频率曲线.xls!ya,3) 执行完以上步骤后,当c列和d列的数据量加大后,图表将自动更新